JPH10133243A - Light wavelength converting device - Google Patents

Light wavelength converting device

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Publication number
JPH10133243A
JPH10133243A JP28503296A JP28503296A JPH10133243A JP H10133243 A JPH10133243 A JP H10133243A JP 28503296 A JP28503296 A JP 28503296A JP 28503296 A JP28503296 A JP 28503296A JP H10133243 A JPH10133243 A JP H10133243A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
optical
wavelength conversion
grating
semiconductor laser
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP28503296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichiro Sonoda
慎一郎 園田
Kiichi Kato
喜一 加藤
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP28503296A priority Critical patent/JPH10133243A/en
Publication of JPH10133243A publication Critical patent/JPH10133243A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely lock an oscillation wavelengh of a semiconductor laser to a wavelength phase matching with a period of a domain inversion part in a device wavelength converting a laser beam outgoing from the semiconductor laser by a light wavelength converting element of an optical waveguide type having a periodic domain inversion structure. SOLUTION: After the laser beam 11 as a basic wave outgoing from the light wavelength converting element 15 in a divergent light state without wavelength converted is made parallel light by a collimate lens 20, it is diffracted by a grating 22. Further, the diffracted laser beam 11 is converged by a condenser lens 23 constituting a confocal optical system with the collimate lens 20. Then, the laser beam 11 is reflected by a line mirror 24 that the width of the converged position of the laser beam 11 in the shifted direction due to a difference of a diffraction angle in the grating 22 is formed sufficiently thinly to be fed back to the semiconductor laser 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide type optical wavelength converter for converting a fundamental wave into a second harmonic or the like, and more particularly, to an optical waveguide using a ferroelectric crystal substrate as an optical waveguide substrate. The present invention relates to an apparatus for converting the wavelength of a laser beam emitted from a semiconductor laser using an optical wavelength conversion element formed with a periodic domain inversion structure.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art A method of wavelength-converting a fundamental wave into a second harmonic using an optical wavelength conversion element provided with a region in which spontaneous polarization (domain) of a ferroelectric material having a nonlinear optical effect is periodically inverted. Has already been proposed by Bleombergen et al. (See Phys. Rev., vol. 127, No. 6, 1918 (1962)).
In this method, the period ド メ イ ン of the domain inversion unit is given by: Λc = 2π / {β (2ω) -2β (ω)} where β (2ω) is the propagation constant of the second harmonic and β (ω) is the propagation of the fundamental wave. By setting so as to be an integral multiple of the coherent length Λc given by the constant, the fundamental wave and the second harmonic can be phase-matched (so-called quasi-phase matching).

【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。
[0003] For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-699582, an optical waveguide type optical wavelength conversion element which has an optical waveguide made of a nonlinear optical material and converts the wavelength of a fundamental wave guided therethrough. Attempts have been made to form a periodic domain inversion structure as described above to achieve efficient phase matching.

【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。
Meanwhile, the optical waveguide type optical wavelength conversion element having the above-mentioned periodic domain inversion structure is often used for wavelength conversion of a laser beam emitted from a semiconductor laser. In this case, if the oscillation wavelength of the semiconductor laser does not coincide with the wavelength that matches the phase Λ of the domain inversion section, the wavelength conversion efficiency becomes extremely low,
It is difficult to obtain a practical short-wavelength light source.

【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分散性を利用して半
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。
In view of such circumstances, conventionally, for example, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-69582, a laser beam emitted without wavelength conversion from an optical wavelength conversion element is subjected to a grating (diffraction grating). ), The light is fed back to a semiconductor laser via an optical wavelength conversion element, and the oscillation wavelength of the semiconductor laser is locked at a desired value by utilizing the wavelength dispersion of the grating.

【0006】そのような構成の一例の側面形状を図8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はチャンネル光導
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を反射回折させる形グレーティングである。
FIG. 8 shows a side view of an example of such a configuration. In the figure, 1 is a semiconductor laser that emits a laser beam 2 as a fundamental wave, 3 is an incident optical system, 4 is an optical waveguide type optical wavelength conversion element having a channel optical waveguide 4a and a periodic domain inversion structure 4b, and 5 is an optical waveguide A collimator lens for collimating the laser beam 2 and the second harmonic 6 emitted from the laser beam 4a.
A dichroic mirror separating the laser beam from the laser beam; and a grating for reflecting and diffracting the laser beam.

【0007】この構成における発振波長のロックについ
て、その要部の平面形状を示す図9も参照して説明す
る。グレーティング8は、レーザビーム2をその波長毎
に異なる回折角で回折させる。したがって、レーザビー
ム2がグレーティング8で反射回折後にコリメーターレ
ンズ5により収束するとき、その収束位置は波長毎に図
中の矢印α方向に分散することになる。そこでグレーテ
ィング8をγ方向に延びる軸を中心に回転させ、所望波
長のレーザビーム2のみが光導波路4aに戻るようにす
れば、その波長のレーザビーム2が半導体レーザ1にフ
ィードバックされて、発振波長がその波長にロックされ
る。
The locking of the oscillation wavelength in this configuration will be described with reference to FIG. The grating 8 diffracts the laser beam 2 at a different diffraction angle for each wavelength. Therefore, when the laser beam 2 is converged by the collimator lens 5 after being reflected and diffracted by the grating 8, the converging position is dispersed in the direction of the arrow α in the figure for each wavelength. Therefore, if the grating 8 is rotated about an axis extending in the γ direction so that only the laser beam 2 of a desired wavelength returns to the optical waveguide 4a, the laser beam 2 of that wavelength is fed back to the semiconductor laser 1 and the oscillation wavelength Is locked to that wavelength.

【0008】[0008]

【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。
The configuration in which the oscillation wavelength of the semiconductor laser is locked by using the bulk grating has the advantage that the oscillation wavelength can be adjusted by changing the angle of the grating, but it has a disadvantage in adjusting the optical axis. If the inclination of the grating is not precisely adjusted, the diffracted light cannot return to the optical waveguide of the optical wavelength conversion element.

【0009】つまり図9を参照して説明すると、グレー
ティング8はγ方向に延びる軸を中心に回転させてロッ
ク波長を調整した後に固定されるが、この固定の際に例
えばα方向に延びる軸を中心として僅かに回転してしま
うことがある。すると、レーザビーム2は図中破線で示
す光路を辿って、光導波路4aの幅方向にズレてしま
い、この光導波路4aに戻り得なくなるのである。
In other words, referring to FIG. 9, the grating 8 is fixed after rotating the center of the axis extending in the γ direction and adjusting the lock wavelength. In this fixing, for example, the axis extending in the α direction is fixed. It may rotate slightly as the center. Then, the laser beam 2 follows the optical path indicated by the broken line in the figure and shifts in the width direction of the optical waveguide 4a, and cannot return to the optical waveguide 4a.

【0010】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。
[0010] The problems described above make it difficult to make adjustments during assembly of the optical wavelength conversion device, and when the device is used, a slight displacement of the grating makes the oscillation unstable or stops the oscillation. The problem of doing so occurs.

【0011】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。
[0011] The present invention has been made in view of the above circumstances, and a laser beam emitted from a semiconductor laser is provided.
In an apparatus for wavelength conversion by an optical waveguide type optical wavelength conversion element having a periodic domain inversion structure, an oscillation wavelength of a semiconductor laser is accurately locked to a wavelength that is phase-matched with a period of a domain inversion unit, and adjustment during assembly is performed. An object of the present invention is to facilitate the operation and stably oscillate the semiconductor laser.

【0012】[0012]

【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、前述したように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
変換素子の光導波路から発散光状態で出射したレーザビ
ームを平行光化するコリメーターレンズと、このコリメ
ーターレンズにより平行光とされたレーザビームを、そ
の波長毎に異なる回折角で回折させるグレーティング
と、このグレーティングを通過したレーザビームを収束
させる、上記コリメーターレンズと共焦点光学系を構成
する集光手段と、この集光手段による収束位置で前記レ
ーザビームを反射させて半導体レーザにフィードバック
させる、上記回折角の相違による上記収束位置のズレ方
向の幅が十分に細く形成されたミラーとが設けられたこ
とを特徴とするものである。
A first optical wavelength conversion device according to the present invention comprises, as described above, an optical waveguide type optical wavelength conversion device having a periodic domain inversion structure, and an optical wavelength conversion device as a fundamental wave. In a light wavelength conversion device comprising a semiconductor laser emitting an incident laser beam, a collimator lens for collimating a laser beam emitted in a divergent light state from an optical waveguide of an optical wavelength conversion element, and a collimator lens for collimating the laser beam. A grating that diffracts the laser beam converted into light at different diffraction angles for each wavelength, and a condensing unit that forms a confocal optical system with the collimator lens and converges the laser beam that has passed through the grating. The diffraction angle, wherein the laser beam is reflected at a convergence position by the condensing means and fed back to the semiconductor laser. It is characterized in that a mirror displacement direction of the width of the convergence position due to the difference is sufficiently narrow form is provided.

【0013】なお上記の構成において、光波長変換素子
から出射した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、発振波長ロックのための系から波長
変換波を分岐して取り出すことができる。
In the above configuration, if an optical system is provided for branching a wavelength-converted wave from a laser beam emitted from an optical wavelength conversion element, the wavelength-converted wave can be branched and extracted from a system for locking an oscillation wavelength. it can.

【0014】また本発明による第2の光波長変換装置
は、前述したように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、上記半導体レーザ
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
のレーザビームをコリメーターレンズによって平行光化
するようにした上で、第1の光波長変換装置におけるの
と同様のグレーティング、集光手段およびミラーを設け
てなるものである。
A second optical wavelength conversion device according to the present invention comprises an optical waveguide type optical wavelength conversion device having a periodic domain inversion structure as described above, and a laser beam incident on the optical wavelength conversion device as a fundamental wave. In a light wavelength conversion device comprising a semiconductor laser emitting a laser beam, the laser beam emitted from the semiconductor laser in a divergent light state and before entering the light wavelength conversion element is made into a parallel light by a collimator lens, It is provided with the same grating, condensing means and mirror as in the first optical wavelength conversion device.

【0015】なお上記の構成において、半導体レーザか
ら出射した基本波としてのレーザビームを、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、発振波長ロックの
ための系から基本波を容易に分岐して波長変換すること
ができる。
In the above configuration, if an optical system is provided for branching a laser beam as a fundamental wave emitted from the semiconductor laser into a beam incident on the optical wavelength conversion element and a beam incident on the grating, the oscillation wavelength can be increased. The fundamental wave can be easily branched from the system for locking and wavelength-converted.

【0016】また本発明による第3の光波長変換装置
は、前述したように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、上記半導体レーザ
から、光波長変換素子に向かわない後方出射光として出
射した発散光状態のレーザビームをコリメーターレンズ
によって平行光化するようにした上で、第1および2の
光波長変換装置におけるのと同様のグレーティング、集
光手段およびミラーを設けてなるものである。
A third optical wavelength conversion device according to the present invention comprises an optical waveguide type optical wavelength conversion element having a periodic domain inversion structure as described above, and a laser beam incident on this optical wavelength conversion element as a fundamental wave. In the optical wavelength conversion device comprising a semiconductor laser emitting light, a laser beam in a divergent light state emitted from the semiconductor laser as backward emission light not directed to the optical wavelength conversion element is collimated by a collimator lens. And the same grating, focusing means and mirror as in the first and second optical wavelength converters.

【0017】なお本発明において、上記のミラーとして
は、基本波であるレーザビームの、グレーティングでの
回折角の相違による収束位置のズレ方向とほぼ直交する
方向に長く延びるラインミラーが好適に用いられる。
In the present invention, a line mirror extending long in a direction substantially orthogonal to the direction of deviation of the convergence position of the laser beam, which is the fundamental wave, due to the difference in the diffraction angle at the grating is preferably used as the mirror. .

【0018】また本発明において、好ましくは、上記グ
レーティングとして集光性グレーティングが用いられ、
それにより該グレーティングが上記集光手段を兼ねるも
のとされる。
In the present invention, preferably, a condensing grating is used as the grating.
Thereby, the grating also serves as the light collecting means.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明による光波長変換装置において
は、グレーティングでの回折角の相違によるレーザビー
ムの収束位置のズレ方向の幅が十分に細く形成されたミ
ラーでこのレーザビームを反射させて、半導体レーザに
フィードバックするようにしているので、該ミラーの上
記ズレ方向の位置を変えることにより、所定の回折角で
回折した(つまり所定波長の)レーザビームのみを半導
体レーザにフィードバックすることができる。このよう
にして、所定波長のレーザビームのみが半導体レーザに
フィードバックされれば、半導体レーザがこの波長で発
振するので、該発振波長をドメイン反転部の周期と位相
整合する所望波長に選択、ロックすることができる。
In the optical wavelength conversion device according to the present invention, the laser beam is reflected by a mirror in which the width of the convergence position of the laser beam in the direction of deviation due to the difference in the diffraction angle at the grating is sufficiently small. Since the feedback is made to the semiconductor laser, only the laser beam diffracted at a predetermined diffraction angle (that is, a laser beam having a predetermined wavelength) can be fed back to the semiconductor laser by changing the position of the mirror in the shift direction. In this way, if only a laser beam of a predetermined wavelength is fed back to the semiconductor laser, the semiconductor laser oscillates at this wavelength, so that the oscillation wavelength is selected and locked to a desired wavelength that is phase-matched with the cycle of the domain inversion unit. be able to.

【0020】そして、本発明の第1の光波長変換装置に
おいて、レーザビームを上記のように収束させる集光手
段は、光波長変換素子の光導波路から発散光状態で出射
したレーザビームを平行光化するコリメーターレンズと
共焦点光学系を構成しているので、半導体レーザ側に戻
る光路を辿って上記コリメーターレンズにより収束させ
られるレーザビームは、上記ミラーが正規の状態から僅
かに回転してしまっても、必ず光波長変換素子の光導波
路からの出射点に戻るようになる。
In the first optical wavelength conversion device of the present invention, the condensing means for converging the laser beam as described above converts the laser beam emitted in a divergent light state from the optical waveguide of the optical wavelength conversion element into a parallel light beam. Laser beam converged by the collimator lens by following the optical path returning to the semiconductor laser side because the mirror is slightly rotated from the normal state. Even if it does, it will always return to the emission point from the optical waveguide of the optical wavelength conversion element.

【0021】以上により、本発明の第1の光波長変換装
置においては、調整時や装置使用時にミラーが正規の状
態から多少傾いても、このミラーおよびグレーティング
により波長選択されたレーザビーム(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、上述のようにミラー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。
As described above, in the first optical wavelength conversion device of the present invention, even if the mirror is slightly tilted from the normal state during adjustment or use of the device, the laser beam (basic wave) selected by the mirror and the grating is used. ) Is always fed back to the semiconductor laser via the optical wavelength conversion element, so that the semiconductor laser oscillates stably. If the inclination of the mirror can be tolerated as described above, the adjustment work at the time of assembling the optical wavelength conversion device becomes easy.

【0022】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、前述したように、光波長変換素子から出射した
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。
The wavelength conversion element emits a wavelength-converted wave together with the laser beam whose wavelength has not been converted.
Therefore, as described above, if an optical system that splits a wavelength-converted wave from a laser beam emitted from an optical wavelength conversion element is provided, the wavelength-converted wave can be separated from a feedback laser beam and guided to a utilization unit. .

【0023】他方、本発明の第2および3の光波長変換
装置において、レーザビームを前述のように収束させる
集光手段は、半導体レーザから(つまりその光導波路か
ら)発散光状態で出射したレーザビームを平行光化する
コリメーターレンズと共焦点光学系を構成しているの
で、半導体レーザ側に戻る光路を辿って上記コリメータ
ーレンズにより収束させられるレーザビームは、上記ミ
ラーが正規の状態から僅かに回転してしまっても、必ず
半導体レーザの光導波路からの出射点に戻るようにな
る。
On the other hand, in the second and third optical wavelength converters according to the present invention, the condensing means for converging the laser beam as described above includes a laser beam emitted from the semiconductor laser (that is, from its optical waveguide) in a divergent light state. Since a confocal optical system is formed with a collimator lens that collimates the beam, the laser beam converged by the collimator lens along the optical path returning to the semiconductor laser side is slightly shifted from the normal state by the mirror. Even when the semiconductor laser is rotated, it always returns to the emission point of the semiconductor laser from the optical waveguide.

【0024】以上により、本発明の第2および3の光波
長変換装置においては、調整時や装置使用時にミラーが
正規の状態から多少傾いても、このミラーおよびグレー
ティングにより波長選択されたレーザビーム(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
ミラー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。
As described above, in the second and third optical wavelength converters of the present invention, even if the mirror is slightly tilted from the normal state during adjustment or use of the device, the laser beam (wavelength selected by the mirror and the grating) is selected. Fundamental wave)
Is always fed back to the semiconductor laser, and the semiconductor laser oscillates stably. If the inclination of the mirror can be tolerated as described above, the adjustment work at the time of assembling the optical wavelength conversion device becomes easy.

【0025】なお本発明の第2の光波長変換装置におい
て、半導体レーザから出射したレーザビームは、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、半導体レーザから出射したレーザビームを、光
波長変換素子に入射するものと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。
In the second optical wavelength converter of the present invention, the laser beam emitted from the semiconductor laser needs to be incident on the optical wavelength conversion element for wavelength conversion.
Therefore, if an optical system is provided for branching a laser beam emitted from a semiconductor laser into one that enters a light wavelength conversion element and one that enters a grating, the laser beam emitted from the semiconductor laser is guided to the light wavelength conversion element. be able to.

【0026】また、本発明の各光波長変換装置におい
て、半導体レーザ発振波長の調整は、ミラーを回転させ
るのではなく、直線的に動かすことによってなされるの
で、この点からも調整が比較的容易となる。
In each of the optical wavelength converters of the present invention, the adjustment of the oscillation wavelength of the semiconductor laser is performed not by rotating the mirror but by moving the mirror linearly. Becomes

【0027】さらに、特にレーザビームのグレーティン
グでの回折角の相違による収束位置のズレ方向とほぼ直
交する方向に長く延びるラインミラーが用いられた場
合、この方向についてのミラー位置調整は、ミラーの長
さ範囲内にレーザビームの収束位置が来るようにするだ
けでよく、したがってこの位置調整は非常に容易とな
る。
Further, particularly when a line mirror extending long in a direction substantially perpendicular to the direction of deviation of the convergence position due to the difference in the diffraction angle of the laser beam in the grating is used, the mirror position adjustment in this direction is performed by adjusting the length of the mirror. It is only necessary to bring the convergence position of the laser beam within the range, so that this position adjustment is very easy.

【0028】一方、前記グレーティングとして集光性グ
レーティングが用いられ、該グレーティングが集光手段
を兼ねる場合は、集光手段として一般的なレンズ等を別
途設ける必要がなく、装置のコンパクト化およびコスト
ダウンが実現される。
On the other hand, when a light-gathering grating is used as the grating, and the grating also serves as a light-gathering means, it is not necessary to separately provide a general lens or the like as the light-gathering means, so that the apparatus can be made compact and the cost can be reduced. Is realized.

【0029】[0029]

【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を平行光化するコリメーターレンズ
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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an optical wavelength conversion device according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the optical wavelength conversion device includes a semiconductor laser (laser diode) 10 and a collimator lens for collimating a laser beam 11 emitted from the semiconductor laser 10 in a divergent light state.
12, a condensing lens 13 for converging the collimated laser beam 11, a polarization controlling λ / 2 plate 14 disposed between these lenses 12 and 13, and an optical wavelength conversion element 15. Have.

【0030】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(MgOがドープされ
たLiNOb3 )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と
が形成されてなるものである。
The optical wavelength conversion element 15 has a spontaneous polarization direction parallel to the z-axis inverted on a substrate 16 of MgO-LN (LiNOb 3 doped with MgO) crystal, which is a ferroelectric substance having a nonlinear optical effect. A periodic domain inversion structure 17 in which the formed domain inversion portions are periodically formed, and a channel optical waveguide 18 extending along the periodic domain inversion structure 17 are formed.

【0031】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。
The MgO-LN crystal substrate 16 is made of, for example, MgO
Is 5 mol% doped. In addition, the periodic domain inversion structure 17 is formed such that the domain inversion portions are arranged in the x-axis direction of the substrate 16, and the period に 対 し て thereof is set to a wavelength around 980 nm in consideration of the wavelength dispersion of the refractive index of MgO-LN. 1
The thickness is set to 5.3 μm so that the next cycle will occur. Such a periodic domain inversion structure 17 is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-242.
No. 478.

【0032】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。
On the other hand, in the channel optical waveguide 18, after forming the periodic domain inversion structure 17, a metal mask pattern is formed on the + z plane of the substrate 16 by known photolithography and dry etching. It can be produced by a method of performing a proton exchange treatment by immersion, annealing after removing the mask, or the like. Then, both end faces 18 of this channel optical waveguide 18
When the a and b are edge-polished, the light wavelength conversion element 15 is completed.

【0033】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、コリメーターレンズ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。
As the semiconductor laser 10, for example, a laser that emits a laser beam 11 having a wavelength of about 980 nm is used. This laser beam 11 is applied to a collimator lens 12
After that, the polarization direction is adjusted in the z-axis direction of the channel optical waveguide 18 by the λ / 2 plate 14, and the light is condensed by the condenser lens 13, and the end face 18 a of the channel optical waveguide 18 is condensed.
Converges at Thereby, the laser beam 11 enters the channel optical waveguide 18 and guides it.

【0034】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。
The laser beam 11 as a fundamental wave traveling in the waveguide mode is phase-matched (so-called quasi-phase matching) in the periodic domain inversion region in the channel optical waveguide 18 to obtain a second harmonic having a wavelength of about 490 nm. The wavelength is converted to 19. The second harmonic wave 19 also propagates in the channel optical waveguide 18 in the waveguide mode, and exits from the optical waveguide end face 18b.

【0035】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
ターレンズ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を透過してグレーティン
グ22に入射し、そこで反射回折する。反射回折したレー
ザビーム11は、上記コリメーターレンズ20と共焦点光学
系を構成する集光レンズ23により集光されて、ラインミ
ラー24上において収束する。
From the end face 18b of the optical waveguide, the laser beam 11 whose wavelength has not been converted is also emitted in a diverging light state, and is collimated by the collimator lens 20. The collimated second harmonic 19 is reflected by the dichroic mirror 21 and guided to the use position. On the other hand, the laser beam 11 whose wavelength has not been converted passes through the dichroic mirror 21 and enters the grating 22, where it is reflected and diffracted. The reflected and diffracted laser beam 11 is condensed by a condenser lens 23 forming a confocal optical system together with the collimator lens 20, and converges on a line mirror 24.

【0036】ラインミラー24は図2にその正面形状を示
す通り、例えばAu(金)の薄膜が形成された支持体25
の上に十分細い直線状の開口を残してAR(無反射)コ
ート26を施し、この開口から露出したAu部分を光反射
部としてなるものである。このラインミラー24は、その
延びる方向が図1のγ方向と一致するように配設されて
いる。このラインミラー24で反射したレーザビーム11
は、そこまでの光路と逆向きの光路を辿って半導体レー
ザ10にフィードバックされる。
As shown in FIG. 2, the line mirror 24 has a support 25 on which a thin film of, for example, Au (gold) is formed.
An AR (anti-reflection) coat 26 is applied leaving a sufficiently thin linear opening on the upper surface, and the Au portion exposed from this opening serves as a light reflecting portion. The line mirror 24 is disposed such that its extending direction matches the γ direction in FIG. The laser beam 11 reflected by the line mirror 24
Is fed back to the semiconductor laser 10 along an optical path opposite to the optical path up to that point.

【0037】ここでグレーティング22は、レーザビーム
11をその波長毎に異なる回折角で回折させる。したがっ
て、レーザビーム11がグレーティング22で反射回折後に
集光レンズ23により収束するとき、その収束位置は波長
毎に図中の矢印A方向に分散することになる。
Here, the grating 22 is a laser beam
11 is diffracted at a different diffraction angle for each wavelength. Therefore, when the laser beam 11 converges by the condenser lens 23 after being reflected and diffracted by the grating 22, the converging position is dispersed in the direction of the arrow A in the figure for each wavelength.

【0038】ラインミラー24は、この収束位置の分散方
向には十分細いものとなっているので、該ミラー24をス
ライドさせてその矢印A方向の位置を変えることによ
り、所定の回折角で回折した(つまり所定波長の)レー
ザビーム11のみを半導体レーザ10にフィードバックする
ことができる。こうして、所定波長のレーザビーム11の
みが半導体レーザ10にフィードバックされれば、半導体
レーザ10がこの波長で発振する。そこで、ラインミラー
24を矢印A方向に直線的に適宜スライドさせることによ
り、半導体レーザ10の発振波長を周期ドメイン反転構造
17の周期と位相整合する所望波長に選択、ロックするこ
とができる。
Since the line mirror 24 is sufficiently narrow in the direction of dispersion of the convergence position, the mirror 24 is slid to change its position in the direction of arrow A, thereby diffracting the light at a predetermined diffraction angle. Only the laser beam 11 (that is, of a predetermined wavelength) can be fed back to the semiconductor laser 10. Thus, if only the laser beam 11 having the predetermined wavelength is fed back to the semiconductor laser 10, the semiconductor laser 10 oscillates at this wavelength. So, line mirror
24 is appropriately slid linearly in the direction of arrow A to change the oscillation wavelength of the semiconductor laser 10 into the periodic domain inversion structure.
It can be selected and locked to a desired wavelength that is phase-matched with 17 periods.

【0039】そして、レーザビーム11をラインミラー24
上において収束させる集光レンズ23は、コリメーターレ
ンズ20と共焦点光学系を構成しているので、半導体レー
ザ10側に戻る光路を辿って上記コリメーターレンズ20に
より収束させられるレーザビーム11は、上記ミラー24が
正規の状態から図1中矢印Bで示すように、あるいは矢
印A方向に延びる軸の周りに僅かに回転してしまって
も、必ず光波長変換素子15のチャンネル光導波路18から
の出射点に戻るようになる。なお、ミラー24が回転した
際のレーザビーム11の光路例を、図1中に破線で示して
ある。
Then, the laser beam 11 is applied to the line mirror 24.
The converging lens 23 that converges above constitutes a confocal optical system with the collimator lens 20, so that the laser beam 11 converged by the collimator lens 20 following the optical path returning to the semiconductor laser 10 side, Even if the mirror 24 is slightly rotated from the normal state as shown by the arrow B in FIG. 1 or around an axis extending in the direction of the arrow A, the mirror 24 must be rotated from the channel optical waveguide 18 of the optical wavelength conversion element 15 without fail. It returns to the emission point. An example of the optical path of the laser beam 11 when the mirror 24 rotates is shown by a broken line in FIG.

【0040】以上により、本装置においては、調整時や
装置使用時にラインミラー24が正規の状態から多少傾い
ても、このミラー24およびグレーティング22により波長
選択されたレーザビーム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
にミラー24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。
As described above, in the present apparatus, even when the line mirror 24 is slightly tilted from the normal state during adjustment or use of the apparatus, the laser beam 11 whose wavelength has been selected by the mirror 24 and the grating 22 must be an optical wavelength conversion element. The signal is fed back to the semiconductor laser 10 via 15, and the semiconductor laser 10 oscillates stably. If the inclination of the mirror 24 can be tolerated as described above, the adjustment work at the time of assembling the optical wavelength conversion device becomes easy.

【0041】次に図3を参照して、本発明の第2の実施
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)。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that, in FIG. 3, the same elements as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted (hereinafter, referred to as
Similar).

【0042】この図3の光波長変換装置においては、図
1の装置におけるグレーティング22に代えて、コリメー
ターレンズ20と共焦点光学系を構成する反射型の集光性
グレーティング30が用いられている。この集光性グレー
ティング30は、図4に正面形状を示すように曲りとチャ
ープ周期を有するグレーティングであり、そこで反射回
折したレーザビーム11は集光されて収束する。そして、
このように収束したレーザビーム11がラインミラー24で
反射し、半導体レーザ10にフィードバックされる。
In the optical wavelength conversion device shown in FIG. 3, a reflective light-gathering grating 30 forming a confocal optical system with a collimator lens 20 is used instead of the grating 22 in the device shown in FIG. . The light-gathering grating 30 is a grating having a bend and a chirp period as shown in a front view in FIG. 4, and the laser beam 11 reflected and diffracted there is condensed and converged. And
The laser beam 11 thus converged is reflected by the line mirror 24 and fed back to the semiconductor laser 10.

【0043】以上のような集光性グレーティング30を用
いる場合は、図1の装置と比較すると、集光レンズ23を
省くことができるから、装置のコンパクト化およびコス
トダウンが実現される。
When the above-described condensing grating 30 is used, the condensing lens 23 can be omitted as compared with the apparatus shown in FIG. 1, so that the apparatus can be made compact and the cost can be reduced.

【0044】次に図5を参照して、本発明の第3の実施
形態について説明する。この第3の実施形態において
は、図3の装置に用いられた集光性グレーティング30に
代えて、コリメーターレンズ20と共焦点光学系を構成す
る透過型の集光性グレーティング40が用いられている。
この集光性グレーティング40も曲りとチャープ周期を有
するグレーティングであり、そこで回折したレーザビー
ム11は集光されて収束する。そして、このように収束し
たレーザビーム11がラインミラー24で反射し、半導体レ
ーザ10にフィードバックされる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, instead of the light-gathering grating 30 used in the apparatus shown in FIG. 3, a transmission-type light-grating 40 constituting a confocal optical system with the collimator lens 20 is used. I have.
This condensing grating 40 is also a grating having a bend and a chirp period, and the laser beam 11 diffracted there is converged and converged. The laser beam 11 thus converged is reflected by the line mirror 24 and fed back to the semiconductor laser 10.

【0045】次に図6を参照して、本発明の第4の実施
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、半導体レーザ10から発散光状態で出射した後に
コリメーターレンズ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50によって分岐される。す
なわち、このビームスプリッタ50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50で反
射したレーザビーム11はグレーティング22に入射し、そ
こで反射回折する。反射回折したレーザビーム11は、上
記コリメーターレンズ12と共焦点光学系を構成する集光
レンズ23により集光されて、ラインミラー24上において
収束する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the optical wavelength conversion device shown in FIG. 6, the laser beam 11 emitted from the semiconductor laser 10 in a diverging light state and then collimated by the collimator lens 12 is split by the beam splitter 50. That is, the laser beam 11 transmitted through the beam splitter 50 is guided to the optical wavelength conversion element 15 in the same manner as in the apparatus of FIG. On the other hand, the laser beam 11 reflected by the beam splitter 50 enters the grating 22, where it is reflected and diffracted. The reflected and diffracted laser beam 11 is condensed by a condenser lens 23 that forms a confocal optical system with the collimator lens 12, and converges on a line mirror 24.

【0046】ラインミラー24で反射したレーザビーム11
は、そこまでの光路と逆向きの光路を辿って半導体レー
ザ10にフィードバックされる。
The laser beam 11 reflected by the line mirror 24
Is fed back to the semiconductor laser 10 along an optical path opposite to the optical path up to that point.

【0047】グレーティング22は、レーザビーム11をそ
の波長毎に異なる回折角で回折させる。したがって、レ
ーザビーム11がグレーティング22で反射回折後に集光レ
ンズ23により収束するとき、その収束位置は波長毎に図
中の矢印A方向に分散することになる。
The grating 22 diffracts the laser beam 11 at a different diffraction angle for each wavelength. Therefore, when the laser beam 11 converges by the condenser lens 23 after being reflected and diffracted by the grating 22, the converging position is dispersed in the direction of the arrow A in the figure for each wavelength.

【0048】ラインミラー24は、この収束位置の分散方
向には十分細く形成されている。したがってこの場合
も、ラインミラー24を矢印A方向に直線的にスライドさ
せることにより、半導体レーザ10の発振波長を周期ドメ
イン反転構造17の周期と位相整合する所望波長に選択、
ロックすることができる。
The line mirror 24 is formed sufficiently thin in the dispersion direction of the convergence position. Therefore, also in this case, by linearly sliding the line mirror 24 in the direction of arrow A, the oscillation wavelength of the semiconductor laser 10 is selected to a desired wavelength that is phase-matched with the period of the periodic domain inversion structure 17.
Can be locked.

【0049】そして、レーザビーム11をラインミラー24
上において収束させる集光レンズ23は、コリメーターレ
ンズ12と共焦点光学系を構成しているので、半導体レー
ザ10側に戻る光路を辿って上記コリメーターレンズ12に
より収束させられるレーザビーム11は、上記ミラー24が
正規の状態から図6中矢印Bで示すように、あるいは矢
印A方向に延びる軸の周りに僅かに回転してしまって
も、必ず半導体レーザ10の光導波路10aからの出射点に
戻るようになる。
Then, the laser beam 11 is applied to the line mirror 24.
The converging lens 23 that converges above constitutes a confocal optical system with the collimator lens 12, so that the laser beam 11 converged by the collimator lens 12 following the optical path returning to the semiconductor laser 10 side is: Even if the mirror 24 is slightly rotated from the normal state as shown by the arrow B in FIG. 6 or around an axis extending in the direction of the arrow A, the mirror 24 must be located at the emission point of the semiconductor laser 10 from the optical waveguide 10a. Come back.

【0050】以上により、本装置においても、調整時や
装置使用時にラインミラー24が正規の状態から多少傾い
ても、このミラー24およびグレーティング22により波長
選択されたレーザビーム11が必ず半導体レーザ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、上述のようにミラー24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。
As described above, in the present apparatus, even when the line mirror 24 is slightly tilted from the normal state during adjustment or use of the apparatus, the laser beam 11 whose wavelength has been selected by the mirror 24 and the grating 22 must be applied to the semiconductor laser 10 without fail. The feedback is made, and the semiconductor laser 10 oscillates stably. If the inclination of the mirror 24 can be tolerated as described above, the adjustment work at the time of assembling the optical wavelength conversion device becomes easy.

【0051】次に図7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5の実施形態について説明する。こ
の図7の光波長変換装置においては、半導体レーザ10か
ら後方に、つまり光波長変換素子15と反対側に発散光状
態で出射したレーザビーム11R(後方出射光)が、コリ
メーターレンズ60によって平行光化される。平行光とな
ったレーザビーム11Rはグレーティング61に入射し、そ
こで反射回折する。反射回折したレーザビーム11Rは、
上記コリメーターレンズ60と共焦点光学系を構成する集
光レンズ62により集光されて、ラインミラー24上におい
て収束する。
Next, with reference to FIG. 7, a fifth embodiment of the present invention will be described in which the oscillation wavelength of the semiconductor laser 10 is selected and locked using the backward emission light. In the optical wavelength conversion device of FIG. 7, a laser beam 11 R (rearward emission light) emitted in a divergent light state backward from the semiconductor laser 10, that is, on the opposite side to the optical wavelength conversion element 15, is collimated by a collimator lens 60. It is lightened. The parallel laser beam 11R enters the grating 61, where it is reflected and diffracted. The reflected and diffracted laser beam 11R is
The light is condensed by the converging lens 62 that forms a confocal optical system together with the collimator lens 60, and converges on the line mirror 24.

【0052】収束したレーザビーム11Rはこのラインミ
ラー24で反射し、そこまでの光路と逆向きの光路を辿っ
て、半導体レーザ10の光導波路10aに後方側からフィー
ドバックされる。したがってこの場合も、ラインミラー
24を矢印A方向に直線的にスライドさせることにより、
半導体レーザ10の発振波長を周期ドメイン反転構造17の
周期と位相整合する所望波長に選択、ロックすることが
できる。
The converged laser beam 11R is reflected by the line mirror 24, follows an optical path opposite to the optical path up to that, and is fed back to the optical waveguide 10a of the semiconductor laser 10 from the rear side. Therefore, also in this case, the line mirror
By sliding 24 linearly in the direction of arrow A,
The oscillation wavelength of the semiconductor laser 10 can be selected and locked to a desired wavelength that is phase-matched with the period of the periodic domain inversion structure 17.

【0053】また集光レンズ62は、コリメーターレンズ
60と共焦点光学系を構成しているので、半導体レーザ10
側に戻る光路を辿って上記コリメーターレンズ60により
収束させられるレーザビーム11は、ラインミラー24が正
規の状態から図7中矢印Bで示すように、あるいは矢印
A方向に延びる軸の周りに僅かに回転してしまっても、
必ず半導体レーザ10の光導波路10aからの出射点に戻る
ようになる。
The condenser lens 62 is a collimator lens.
Since the confocal optical system is configured with 60, the semiconductor laser 10
The laser beam 11 converged by the collimator lens 60 following the optical path returning to the side is slightly moved around the axis extending from the normal state of the line mirror 24 as shown by the arrow B in FIG. Even if it turns to
This always returns to the emission point of the semiconductor laser 10 from the optical waveguide 10a.

【0054】以上により、本装置においても、調整時や
装置使用時にラインミラー24が正規の状態から多少傾い
ても、このミラー24およびグレーティング61により波長
選択されたレーザビーム11Rが必ず半導体レーザ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。
As described above, in the present apparatus, even when the line mirror 24 is slightly tilted from the normal state during adjustment or use of the apparatus, the laser beam 11R whose wavelength has been selected by the mirror 24 and the grating 61 must be applied to the semiconductor laser 10. The feedback is made, and the semiconductor laser 10 oscillates stably.

【0055】なお以上説明した実施形態において、半導
体レーザ10はDC駆動される。この駆動方法では、半導
体レーザ10自身による低周波領域(MHzレベル以下)
の数〜数10%の光量ノイズ、すなわち光量レベル変動が
観測された。これは、光量レベルの安定化がなされてい
ないことに起因する(勿論、波長に関しては本発明によ
り位相整合波長にロックされているので、波長変動によ
るレベル変動は生じなかった)。従来より、このような
ノイズを低減するためには、半導体レーザを高周波で駆
動すると良いことが知られている。そこで、半導体レー
ザ10を0.1 〜1GHzの周波数で高周波駆動したとこ
ろ、光量レベルの変動が1%以下となり、より望ましい
結果となった。
In the embodiment described above, the semiconductor laser 10 is DC-driven. In this driving method, the semiconductor laser 10 itself operates in a low frequency region (below the MHz level).
, Light amount noise, that is, a change in light amount level was observed. This is due to the fact that the light amount level is not stabilized (of course, the wavelength is locked to the phase matching wavelength according to the present invention, so that there is no level fluctuation due to wavelength fluctuation). Conventionally, it has been known that a semiconductor laser should be driven at a high frequency in order to reduce such noise. Then, when the semiconductor laser 10 was driven at a high frequency at a frequency of 0.1 to 1 GHz, the fluctuation of the light amount level was 1% or less, and a more desirable result was obtained.

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

【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
FIG. 1 is a schematic side view showing an optical wavelength conversion device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の光波長変換装置に用いられたラインミラ
ーの正面図
FIG. 2 is a front view of a line mirror used in the optical wavelength conversion device of FIG.

【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
FIG. 3 is a schematic side view showing an optical wavelength conversion device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3の光波長変換装置に用いられた集光性グレ
ーティングの正面図
FIG. 4 is a front view of a light-gathering grating used in the optical wavelength converter of FIG.

【図5】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
FIG. 5 is a schematic side view showing an optical wavelength conversion device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】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
FIG. 6 is a schematic side view showing an optical wavelength conversion device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】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
FIG. 7 is a schematic side view showing an optical wavelength conversion device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】従来の光波長変換装置を示す概略側面図FIG. 8 is a schematic side view showing a conventional optical wavelength converter.

【図9】図8の光波長変換装置の要部を示す平面図9 is a plan view showing a main part of the optical wavelength conversion device in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 コリメーターレンズ 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 19 第2高調波 20 コリメーターレンズ 21 ダイクロイックミラー 22 グレーティング 23 集光レンズ 24 ラインミラー 30 反射型集光性グレーティング 40 透過型集光性グレーティング 50 ビームスプリッタ 60 コリメーターレンズ 61 グレーティング 62 集光レンズ 10 Semiconductor laser 11 Laser beam (fundamental wave) 11R Laser beam (backward emitting light) 12 Collimator lens 13 Condensing lens 14 λ / 2 plate 15 Optical wavelength conversion element 16 MgO-LN crystal substrate 17 Periodic domain inversion structure 18 Channel light guide Wave path 19 Second harmonic 20 Collimator lens 21 Dichroic mirror 22 Grating 23 Condensing lens 24 Line mirror 30 Reflective condensing grating 40 Transmissive condensing grating 50 Beam splitter 60 Collimator lens 61 Grating 62 Condensing lens

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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の光導波路から発散光状態で出射し
た前記レーザビームを平行光化するコリメーターレンズ
と、 このコリメーターレンズにより平行光とされた前記レー
ザビームを、その波長毎に異なる回折角で回折させるグ
レーティングと、 このグレーティングを通過した前記レーザビームを収束
させる、前記コリメーターレンズと共焦点光学系を構成
する集光手段と、 この集光手段による収束位置で前記レーザビームを反射
させて前記半導体レーザにフィードバックさせる、前記
回折角の相違による前記収束位置のズレ方向の幅が十分
に細く形成されたミラーとからなる光波長変換装置。
An optical waveguide is formed on a ferroelectric crystal substrate having a non-linear optical effect, and a domain inversion portion in which the direction of spontaneous polarization of the substrate is inverted is periodically formed in the optical waveguide. An optical wavelength conversion element that wavelength-converts a fundamental wave guided in the direction in which the domain inversion portions are arranged in the optical waveguide; a semiconductor laser that emits a laser beam incident on the optical wavelength conversion element as the fundamental wave; A collimator lens for collimating the laser beam emitted in a divergent light state from the optical waveguide of the conversion element; and diffracting the laser beam collimated by the collimator lens at different diffraction angles for each wavelength. A grating, and a confocal optical system with the collimator lens for converging the laser beam passing through the grating. A condensing means, and a mirror which reflects the laser beam at the converging position by the condensing means and feeds it back to the semiconductor laser, and a width of the converging position in the shift direction due to the difference in the diffraction angle is formed sufficiently narrow. An optical wavelength conversion device comprising:
【請求項2】 光波長変換素子から出射した前記レーザ
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。
2. The optical wavelength conversion device according to claim 1, further comprising an optical system that branches a wavelength converted wave from the laser beam emitted from the optical wavelength conversion element.
【請求項3】 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平行光化するコリメ
ーターレンズと、 このコリメーターレンズにより平行光とされた前記レー
ザビームを、その波長毎に異なる回折角で回折させるグ
レーティングと、 このグレーティングを通過した前記レーザビームを収束
させる、前記コリメーターレンズと共焦点光学系を構成
する集光手段と、 この集光手段による収束位置で前記レーザビームを反射
させて前記半導体レーザにフィードバックさせる、前記
回折角の相違による前記収束位置のズレ方向の幅が十分
に細く形成されたミラーとからなる光波長変換装置。
3. An optical waveguide is formed on a ferroelectric crystal substrate having a non-linear optical effect, and a domain inversion portion in which the direction of spontaneous polarization of the substrate is inverted is periodically formed on the optical waveguide. An optical wavelength conversion element for wavelength-converting a fundamental wave guided in the direction in which the domain inversion portions are arranged in the optical waveguide; a semiconductor laser for emitting a laser beam incident on the optical wavelength conversion element as the fundamental wave; A collimator lens for collimating the laser beam before it enters the optical wavelength conversion element after being emitted in a divergent light state from the laser beam; and A grating that diffracts the beam at an angle, and the collimator lens and confocal light that converge the laser beam that has passed through the grating. A condensing unit that forms a system; and a laser beam is reflected at the converging position by the converging unit and fed back to the semiconductor laser. Wavelength conversion device comprising a mirror that has been set.
【請求項4】 半導体レーザから出射した前記レーザビ
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3記載の光波長変換
装置。
4. An optical system for splitting the laser beam emitted from a semiconductor laser into one that enters the optical wavelength conversion element and one that enters the grating. An optical wavelength converter according to the above.
【請求項5】 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発散光状態のレーザビーム
を平行光化するコリメーターレンズと、 このコリメーターレンズにより平行光とされた前記レー
ザビームを、その波長毎に異なる回折角で回折させるグ
レーティングと、 このグレーティングを通過した前記レーザビームを収束
させる、前記コリメーターレンズと共焦点光学系を構成
する集光手段と、 この集光手段による収束位置で前記レーザビームを反射
させて前記半導体レーザにフィードバックさせる、前記
回折角の相違による前記収束位置のズレ方向の幅が十分
に細く形成されたミラーとからなる光波長変換装置。
5. An optical waveguide is formed in a ferroelectric crystal substrate having a non-linear optical effect, and a domain inversion portion in which the direction of spontaneous polarization of the substrate is inverted is periodically formed in the optical waveguide. An optical wavelength conversion element for wavelength-converting a fundamental wave guided in the direction in which the domain inversion portions are arranged in the optical waveguide; a semiconductor laser for emitting a laser beam incident on the optical wavelength conversion element as the fundamental wave; A collimator lens for collimating a divergent laser beam emitted as backward emission light not traveling to the light wavelength conversion element, and converting the laser beam, which has been collimated by the collimator lens, for each wavelength A grating for diffracting the laser beam at different diffraction angles, and the collimator for converging the laser beam passing through the grating. Condensing means forming a confocal optical system with a lens; and reflecting the laser beam at the converging position by the condensing means and feeding it back to the semiconductor laser. The width of the converging position in the deviation direction due to the difference in the diffraction angle. An optical wavelength conversion device comprising a mirror formed sufficiently thin.
【請求項6】 前記ミラーが、前記レーザビームの収束
位置のズレ方向とほぼ直交する方向に長く延びるライン
ミラーであることを特徴とする請求項1から5いずれか
1項記載の光波長変換装置。
6. The optical wavelength conversion device according to claim 1, wherein the mirror is a line mirror that extends long in a direction substantially orthogonal to the direction of deviation of the convergence position of the laser beam. .
【請求項7】 前記グレーティングとして集光性グレー
ティングが用いられ、該グレーティングが前記集光手段
を兼ねていることを特徴とする請求項1から6いずれか
1項記載の光波長変換装置。
7. The optical wavelength conversion device according to claim 1, wherein a light-gathering grating is used as said grating, and said grating also functions as said light-gathering means.
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