JPH11249183A - 光波長変換モジュール - Google Patents
光波長変換モジュールInfo
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- JPH11249183A JPH11249183A JP4933898A JP4933898A JPH11249183A JP H11249183 A JPH11249183 A JP H11249183A JP 4933898 A JP4933898 A JP 4933898A JP 4933898 A JP4933898 A JP 4933898A JP H11249183 A JPH11249183 A JP H11249183A
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- Japan
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- optical
- wavelength conversion
- optical waveguide
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- wavelength
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光導波路にドメイン反転部が周期的に形成さ
れてなる光波長変換素子によって基本波を波長変換する
モジュールにおいて、波長変換波を本来の用途ために多
く利用しながら、波長変換波の強度を検出できるように
する。 【解決手段】 非線形光学効果を有するＸまたはＹカッ
トの強誘電体結晶基板16に、その一表面に沿って延びる
光導波路18が形成されるとともに、この光導波路18に基
板16の自発分極の向きを反転させたドメイン反転部17が
周期的に形成されてなり、該光導波路18においてドメイ
ン反転部17の並び方向にＴＥモードで導波する基本波11
を波長変換する光波長変換素子15と、基本波としてこの
光波長変換素子15に入射されるレーザービーム11を発す
るレーザー10とを有する光波長変換モジュールにおい
て、光導波路18から基板16中に漏洩した波長変換波19を
光検出器31によって検出する。
れてなる光波長変換素子によって基本波を波長変換する
モジュールにおいて、波長変換波を本来の用途ために多
く利用しながら、波長変換波の強度を検出できるように
する。 【解決手段】 非線形光学効果を有するＸまたはＹカッ
トの強誘電体結晶基板16に、その一表面に沿って延びる
光導波路18が形成されるとともに、この光導波路18に基
板16の自発分極の向きを反転させたドメイン反転部17が
周期的に形成されてなり、該光導波路18においてドメイ
ン反転部17の並び方向にＴＥモードで導波する基本波11
を波長変換する光波長変換素子15と、基本波としてこの
光波長変換素子15に入射されるレーザービーム11を発す
るレーザー10とを有する光波長変換モジュールにおい
て、光導波路18から基板16中に漏洩した波長変換波19を
光検出器31によって検出する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路型の光波
長変換素子を用いて基本波を第２高調波等に変換する光
波長変換モジュールに関し、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、この光導波路に周期
ドメイン反転構造を形成してなる光波長変換素子を用い
た光波長変換モジュールに関するものである。
長変換素子を用いて基本波を第２高調波等に変換する光
波長変換モジュールに関し、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、この光導波路に周期
ドメイン反転構造を形成してなる光波長変換素子を用い
た光波長変換モジュール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。
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５−２９２０７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。
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】このように周期ドメイン反転構造を形成し
た従来の光導波路型の光波長変換素子は、基板の自発分
極の向きの点から２つのタイプに大別されている。一方
のタイプの光波長変換素子は図７に示すように、一つの
基板表面２ａ（それに沿って光導波路１が延びる基板表
面）に対して、矢印Ｐで示す基板２の自発分極の向きが
垂直になっているものであり、別のタイプの光波長変換
素子は図８に示すように、上記基板表面２ａに対して基
板２の自発分極の向きが平行になっているものである。
た従来の光導波路型の光波長変換素子は、基板の自発分
極の向きの点から２つのタイプに大別されている。一方
のタイプの光波長変換素子は図７に示すように、一つの
基板表面２ａ（それに沿って光導波路１が延びる基板表
面）に対して、矢印Ｐで示す基板２の自発分極の向きが
垂直になっているものであり、別のタイプの光波長変換
素子は図８に示すように、上記基板表面２ａに対して基
板２の自発分極の向きが平行になっているものである。
【０００５】前者のタイプの光波長変換素子は、例えば
上記の特開平５−２９２０７号等に示されているもので
あり、ドメイン反転部を基板表面から十分に深く形成で
きる反面、半導体レーザーと組み合わせて用いる場合に
は基本波の入射光学系が複雑化するという難点が認めら
れる。以下、この点について詳しく説明する。
上記の特開平５−２９２０７号等に示されているもので
あり、ドメイン反転部を基板表面から十分に深く形成で
きる反面、半導体レーザーと組み合わせて用いる場合に
は基本波の入射光学系が複雑化するという難点が認めら
れる。以下、この点について詳しく説明する。
【０００６】図７の構成において、導波光のビームパタ
ーンは図中Ａで示すように、矢印Ｒで示す偏光ベクトル
の向きに平行な方向のビーム径が小さく、それに直角な
方向のビーム径が大きいものとなる。またこのとき、偏
光ベクトルの向きは基板２の自発分極の向き（一般にＬ
ｉＮｂＯ3 等の強誘電体において、自発分極の向きはＺ
軸と平行である）と一致し、導波モードはＴＭモードと
なる。一方、半導体レーザー３から出射したレーザービ
ーム４のビームパターンは、図中Ｂに示すように、矢印
Ｑで示す偏光ベクトルの向きに平行な方向のビーム径が
大きく、それに直角な方向のビーム径が小さいものとな
る。
ーンは図中Ａで示すように、矢印Ｒで示す偏光ベクトル
の向きに平行な方向のビーム径が小さく、それに直角な
方向のビーム径が大きいものとなる。またこのとき、偏
光ベクトルの向きは基板２の自発分極の向き（一般にＬ
ｉＮｂＯ3 等の強誘電体において、自発分極の向きはＺ
軸と平行である）と一致し、導波モードはＴＭモードと
なる。一方、半導体レーザー３から出射したレーザービ
ーム４のビームパターンは、図中Ｂに示すように、矢印
Ｑで示す偏光ベクトルの向きに平行な方向のビーム径が
大きく、それに直角な方向のビーム径が小さいものとな
る。
【０００７】そこで、半導体レーザー３から出射したレ
ーザービーム４を光導波路１に入力させるためにそれぞ
れの偏光方向を合わせるとビーム形状がミスマッチし、
レーザービーム４を効率良く光導波路１に入力させるこ
とができない。そうであると、第２高調波の強度が小さ
いものとなってしまう。
ーザービーム４を光導波路１に入力させるためにそれぞ
れの偏光方向を合わせるとビーム形状がミスマッチし、
レーザービーム４を効率良く光導波路１に入力させるこ
とができない。そうであると、第２高調波の強度が小さ
いものとなってしまう。
【０００８】そこで、レーザービーム４のビームパター
ンはそのままにしてその偏光方向を90°回転させるため
に、コリメーターレンズ５と集光レンズ６との間にλ／
２板７を配してなる複雑な基本波入射光学系が必要とな
る。
ンはそのままにしてその偏光方向を90°回転させるため
に、コリメーターレンズ５と集光レンズ６との間にλ／
２板７を配してなる複雑な基本波入射光学系が必要とな
る。
【０００９】それに対して、図８に示すタイプの光波長
変換素子、つまりＸまたはＹカットの基板２を用いる光
波長変換素子の場合は、上記のようなλ／２板７を配さ
ない状態でレーザービーム４の直線偏光方向と基板２の
Ｚ軸方向とが一致するので、複雑な基本波入射光学系は
不要で、また半導体レーザー３を光導波路１の端面に直
接結合することも可能となる。なお、このときの導波モ
ードはＴＥモードとなる。
変換素子、つまりＸまたはＹカットの基板２を用いる光
波長変換素子の場合は、上記のようなλ／２板７を配さ
ない状態でレーザービーム４の直線偏光方向と基板２の
Ｚ軸方向とが一致するので、複雑な基本波入射光学系は
不要で、また半導体レーザー３を光導波路１の端面に直
接結合することも可能となる。なお、このときの導波モ
ードはＴＥモードとなる。
【００１０】しかしその反面、この図８に示すタイプの
光波長変換素子は、ドメイン反転部８を基板表面２ａか
ら十分に深く形成することができないという問題があ
る。このような事情に鑑み本出願人は、ドメイン反転部
が十分に深く形成され、その一方、半導体レーザーを基
本波光源として用いる場合に、複雑な基本波入射光学系
を必要とせずに高い波長変換効率が得られる光波長変換
素子を先に提案した（特願平８−４７５９１号）。
光波長変換素子は、ドメイン反転部８を基板表面２ａか
ら十分に深く形成することができないという問題があ
る。このような事情に鑑み本出願人は、ドメイン反転部
が十分に深く形成され、その一方、半導体レーザーを基
本波光源として用いる場合に、複雑な基本波入射光学系
を必要とせずに高い波長変換効率が得られる光波長変換
素子を先に提案した（特願平８−４７５９１号）。
【００１１】この光波長変換素子は基本的に、非線形光
学効果を有する強誘電体結晶基板に、その一表面に沿っ
て延びる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
長変換素子において、基本波の導波方向に垂直な面内に
おいて、基板の自発分極の向きが該基板の上記一表面に
対して、角度θ（０°＜θ＜90°）をなしていることを
特徴とするものである。
学効果を有する強誘電体結晶基板に、その一表面に沿っ
て延びる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
長変換素子において、基本波の導波方向に垂直な面内に
おいて、基板の自発分極の向きが該基板の上記一表面に
対して、角度θ（０°＜θ＜90°）をなしていることを
特徴とするものである。
【００１２】このように自発分極の向きが基板表面に対
して、角度θ（０°＜θ＜90°）傾いている基板に周期
ドメイン反転構造を形成してなる光波長変換素子におい
ては、ドメイン反転部が十分に深く形成され、その一
方、半導体レーザーを基本波光源として用いる場合に、
複雑な基本波入射光学系を必要とせずに高い波長変換効
率が得られるようになる。
して、角度θ（０°＜θ＜90°）傾いている基板に周期
ドメイン反転構造を形成してなる光波長変換素子におい
ては、ドメイン反転部が十分に深く形成され、その一
方、半導体レーザーを基本波光源として用いる場合に、
複雑な基本波入射光学系を必要とせずに高い波長変換効
率が得られるようになる。
【００１３】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により得られた波長
変換波は、強度一定状態にして用いられることもある
し、あるいは、例えば光走査記録装置等において変調し
た上で用いられることもある。
有する光導波路型の光波長変換素子により得られた波長
変換波は、強度一定状態にして用いられることもある
し、あるいは、例えば光走査記録装置等において変調し
た上で用いられることもある。
【００１４】前者の場合は波長変換波強度を一定に保つ
必要があり、また後者の場も、ある発光レベル指令信号
に対して所定強度の波長変換波が出力されなければなら
ないので、この種の光波長変換素子においては、実際の
波長変換波強度を光検出器によって検出し、その出力に
基づいて基本波光源の出力を制御することが広く行なわ
れている。
必要があり、また後者の場も、ある発光レベル指令信号
に対して所定強度の波長変換波が出力されなければなら
ないので、この種の光波長変換素子においては、実際の
波長変換波強度を光検出器によって検出し、その出力に
基づいて基本波光源の出力を制御することが広く行なわ
れている。
【００１５】従来は、このように波長変換波の強度を検
出するために、光波長変換素子の光導波路から出射した
波長変換波をビームスプリッタ等によって一部分岐し、
その分岐された波長変換波を光検出器に導くようにして
いた。
出するために、光波長変換素子の光導波路から出射した
波長変換波をビームスプリッタ等によって一部分岐し、
その分岐された波長変換波を光検出器に導くようにして
いた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】この分岐する波長変換
波の光量は、一般に全体の10〜30％程度とされており、
それよりも分岐光量の割合を低くすると、波長変換波強
度を精度良く安定して制御することが難しくなる。
波の光量は、一般に全体の10〜30％程度とされており、
それよりも分岐光量の割合を低くすると、波長変換波強
度を精度良く安定して制御することが難しくなる。
【００１７】しかし、波長変換波を強度検出のために上
記の程度分岐させるということは、実際に発生している
波長変換波の70〜90％しか本来の用途に利用できないと
いうことであり、非常に不経済である。
記の程度分岐させるということは、実際に発生している
波長変換波の70〜90％しか本来の用途に利用できないと
いうことであり、非常に不経済である。
【００１８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、波長変換波を本来の用途ために多く利用し
ながら、波長変換波の強度を検出可能な光波長変換モジ
ュールを提供することを目的とする。
ものであり、波長変換波を本来の用途ために多く利用し
ながら、波長変換波の強度を検出可能な光波長変換モジ
ュールを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明による一つの光波
長変換モジュールは、前述した図８のタイプの光波長変
換素子、つまり非線形光学効果を有するＸまたはＹカッ
トの強誘電体結晶基板に、その一表面に沿って延びる光
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ＴＥモードで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ービームを発するレーザーと、前記
光導波路から基板中に漏洩した波長変換波を検出する光
検出器と、この光検出器の出力に基づいて前記レーザー
の駆動を制御する制御回路とから構成されたことを特徴
とするものである。
長変換モジュールは、前述した図８のタイプの光波長変
換素子、つまり非線形光学効果を有するＸまたはＹカッ
トの強誘電体結晶基板に、その一表面に沿って延びる光
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ＴＥモードで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ービームを発するレーザーと、前記
光導波路から基板中に漏洩した波長変換波を検出する光
検出器と、この光検出器の出力に基づいて前記レーザー
の駆動を制御する制御回路とから構成されたことを特徴
とするものである。
【００２０】また本発明による別の光波長変換モジュー
ルは、前述した特願平８−４７５９１号のタイプの光波
長変換素子、つまり非線形光学効果を有する強誘電体結
晶基板に、その一表面に沿って延びる光導波路が形成さ
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ＴＥモ
ードで導波する基本波を波長変換する光波長変換素子で
あって、前記基本波の導波方向に垂直な面内において、
前記基板の自発分極の向きが該基板の前記一表面に対し
て角度θ（０°＜θ＜90°）をなしている光波長変換素
子と、前記基本波としてこの光波長変換素子に入射され
るレーザービームを発するレーザーと、前記光導波路か
ら基板中に漏洩した波長変換波を検出する光検出器と、
この光検出器の出力に基づいて前記レーザーの駆動を制
御する制御回路とから構成されたことを特徴とするもの
である。
ルは、前述した特願平８−４７５９１号のタイプの光波
長変換素子、つまり非線形光学効果を有する強誘電体結
晶基板に、その一表面に沿って延びる光導波路が形成さ
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ＴＥモ
ードで導波する基本波を波長変換する光波長変換素子で
あって、前記基本波の導波方向に垂直な面内において、
前記基板の自発分極の向きが該基板の前記一表面に対し
て角度θ（０°＜θ＜90°）をなしている光波長変換素
子と、前記基本波としてこの光波長変換素子に入射され
るレーザービームを発するレーザーと、前記光導波路か
ら基板中に漏洩した波長変換波を検出する光検出器と、
この光検出器の出力に基づいて前記レーザーの駆動を制
御する制御回路とから構成されたことを特徴とするもの
である。
【００２１】なお上記のように、自発分極の向きが表面
に対して角度θ（０°＜θ＜90°）をなしている強誘電
体結晶基板としては、結晶のＹ軸をＹＺ面内でＺ軸側に
３°回転させた軸に対して垂直な面でカットされたもの
や、あるいは、結晶のＺ軸をＺＸ面内でＸ軸側に87°回
転させた軸に対して垂直な面でカットされたものを好適
に用いることができる。
に対して角度θ（０°＜θ＜90°）をなしている強誘電
体結晶基板としては、結晶のＹ軸をＹＺ面内でＺ軸側に
３°回転させた軸に対して垂直な面でカットされたもの
や、あるいは、結晶のＺ軸をＺＸ面内でＸ軸側に87°回
転させた軸に対して垂直な面でカットされたものを好適
に用いることができる。
【００２２】また、この本発明による光波長変換モジュ
ールにおいては、光波長変換素子の光導波路と光検出器
との間に、この光検出器に向かって進行する基本波をカ
ットするフィルターが設けられるのが望ましい。
ールにおいては、光波長変換素子の光導波路と光検出器
との間に、この光検出器に向かって進行する基本波をカ
ットするフィルターが設けられるのが望ましい。
【００２３】また、基本波を発するレーザーとしては、
半導体レーザーを用いるのが好ましい。さらに、基板を
形成する強誘電体としては、ＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）またはそれにＭｇＯあるいはＺｎＯが
ドープされたものを好適に用いることができる。
半導体レーザーを用いるのが好ましい。さらに、基板を
形成する強誘電体としては、ＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ
3 （０≦ｘ≦１）またはそれにＭｇＯあるいはＺｎＯが
ドープされたものを好適に用いることができる。
【００２４】
【発明の効果】ＸまたはＹカットの強誘電体結晶基板
や、あるいは自発分極の向きが表面に対して角度θ（０
°＜θ＜90°）をなしている強誘電体結晶基板を用いる
場合は、前述した通り、基本波をＴＥモードで導波させ
ることができる。このように基本波がＴＥモードで導波
するとき、その一部は元の偏光方向と直交する向きの偏
光成分に変換される。しかし、このような偏光成分は光
導波路を導波できず、基板中に漏洩する。
や、あるいは自発分極の向きが表面に対して角度θ（０
°＜θ＜90°）をなしている強誘電体結晶基板を用いる
場合は、前述した通り、基本波をＴＥモードで導波させ
ることができる。このように基本波がＴＥモードで導波
するとき、その一部は元の偏光方向と直交する向きの偏
光成分に変換される。しかし、このような偏光成分は光
導波路を導波できず、基板中に漏洩する。
【００２５】本発明者の研究によると、基本波のみなら
ず第２高調波等の波長変換波も同様に漏洩し、そしてそ
の漏洩する波長変換波と光導波路から出射する波長変換
波との間には、強度の相関があることが判った。
ず第２高調波等の波長変換波も同様に漏洩し、そしてそ
の漏洩する波長変換波と光導波路から出射する波長変換
波との間には、強度の相関があることが判った。
【００２６】本発明の光波長変換モジュールは、光導波
路から基板中に漏洩した波長変換波を光検出器によって
検出しているので、その出力に基づいて、光導波路から
出射する波長変換波の強度を検出可能となる。このよう
に、漏洩した波長変換波を強度検出のために有効利用す
れば、光導波路から出射する波長変換波を強度検出のた
めに分岐して減衰させることなく、本来の用途のために
全量利用できるようになる。
路から基板中に漏洩した波長変換波を光検出器によって
検出しているので、その出力に基づいて、光導波路から
出射する波長変換波の強度を検出可能となる。このよう
に、漏洩した波長変換波を強度検出のために有効利用す
れば、光導波路から出射する波長変換波を強度検出のた
めに分岐して減衰させることなく、本来の用途のために
全量利用できるようになる。
【００２７】
【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の実施形態
による光波長変換モジュールを示すものである。
施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態
による光波長変換モジュールを示すものである。
【００２８】図示されるようにこの光波長変換モジュー
ルは、半導体レーザー（レーザーダイオード）10と、こ
の半導体レーザー10から後方つまり図中左方に発散光状
態で出射したレーザビーム11Ｒ（後方出射光）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
ービーム11Ｒ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の間に配された狭帯域バンドパスフィル
ター14と、レーザービーム11Ｒの集光レンズ13による収
束位置に配されたミラー20と、光波長変換素子15とを有
している。
ルは、半導体レーザー（レーザーダイオード）10と、こ
の半導体レーザー10から後方つまり図中左方に発散光状
態で出射したレーザビーム11Ｒ（後方出射光）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
ービーム11Ｒ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の間に配された狭帯域バンドパスフィル
ター14と、レーザービーム11Ｒの集光レンズ13による収
束位置に配されたミラー20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、図２にも示す通り、
非線形光学効果を有する強誘電体であるＬｉＮｂＯ3 に
ＭｇＯが例えば５ mol％ドープされたもの（以下、Ｍｇ
Ｏ−ＬＮと称する）の結晶からなる基板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17
が周期的に形成されてなる周期ドメイン反転構造と、こ
の周期ドメイン反転構造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。
非線形光学効果を有する強誘電体であるＬｉＮｂＯ3 に
ＭｇＯが例えば５ mol％ドープされたもの（以下、Ｍｇ
Ｏ−ＬＮと称する）の結晶からなる基板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17
が周期的に形成されてなる周期ドメイン反転構造と、こ
の周期ドメイン反転構造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】周期ドメイン反転構造は、基板16のＸ軸方
向にドメイン反転部17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、後述
する基本波波長950ｎｍに対して１次の周期となるよう
に4.75μｍとされている。また周期ドメイン反転構造の
長さ（図２のａ寸法）は、例えば10ｍｍとされる。この
ような周期ドメイン反転構造は、例えば特開平６−２４
２４７８号に示される方法によって形成することができ
る。
向にドメイン反転部17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、後述
する基本波波長950ｎｍに対して１次の周期となるよう
に4.75μｍとされている。また周期ドメイン反転構造の
長さ（図２のａ寸法）は、例えば10ｍｍとされる。この
ような周期ドメイン反転構造は、例えば特開平６−２４
２４７８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
ン反転部17を形成した後、基板16のＹ面上に公知のフォ
トリソグラフィーとリフトオフ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。こ
のプロトン交換処理の温度と時間は、例えば160 ℃、64
分間とされる。一方、アニール処理の温度と時間は、例
えば350〜370℃、１〜２時間とされる。また、チャンネ
ル光導波路18のストライプ幅（図２のｂ寸法）は例えば
６〜９μｍとされる。
ン反転部17を形成した後、基板16のＹ面上に公知のフォ
トリソグラフィーとリフトオフ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。こ
のプロトン交換処理の温度と時間は、例えば160 ℃、64
分間とされる。一方、アニール処理の温度と時間は、例
えば350〜370℃、１〜２時間とされる。また、チャンネ
ル光導波路18のストライプ幅（図２のｂ寸法）は例えば
６〜９μｍとされる。
【００３２】以上の処理により、図１および２に示すよ
うに、ドメイン反転部17の並び方向に沿って延びるチャ
ンネル光導波路18が形成される。次に上記ＭｇＯ−ＬＮ
基板16の、チャンネル光導波路18の端面を含む−Ｘ面お
よび＋Ｘ面を光学研磨すると、光波長変換素子15が完成
する。
うに、ドメイン反転部17の並び方向に沿って延びるチャ
ンネル光導波路18が形成される。次に上記ＭｇＯ−ＬＮ
基板16の、チャンネル光導波路18の端面を含む−Ｘ面お
よび＋Ｘ面を光学研磨すると、光波長変換素子15が完成
する。
【００３３】図１に示すように半導体レーザー10は、光
波長変換素子15の後方端面に直接結合されている。この
半導体レーザー10から前方に発せられた中心波長950 ｎ
ｍのレーザービーム11は、チャンネル光導波路18の端面
18ａから該光導波路18内に入射する。基本波としてのこ
のレーザービーム11はチャンネル光導波路18をＴＥモー
ドで導波し、そ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１／２つまり475 ｎ
ｍ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。
波長変換素子15の後方端面に直接結合されている。この
半導体レーザー10から前方に発せられた中心波長950 ｎ
ｍのレーザービーム11は、チャンネル光導波路18の端面
18ａから該光導波路18内に入射する。基本波としてのこ
のレーザービーム11はチャンネル光導波路18をＴＥモー
ドで導波し、そ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１／２つまり475 ｎ
ｍ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】一方、半導体レーザー10から後方に出射
し、平行光化されたレーザビーム11Ｒは狭帯域バンドパ
スフィルター14を透過した後、集光レンズ13により集光
されてミラー20上において収束する。
し、平行光化されたレーザビーム11Ｒは狭帯域バンドパ
スフィルター14を透過した後、集光レンズ13により集光
されてミラー20上において収束する。
【００３５】ミラー20で反射したレーザービーム11Ｒ
は、それまでの光路を逆に辿って半導体レーザー10にフ
ィードバックされる。つまりこの装置では、上記ミラー
20と半導体レーザー10の前方端面（図１中の右方の端
面）によって半導体レーザー10の外部共振器が構成され
ている。
は、それまでの光路を逆に辿って半導体レーザー10にフ
ィードバックされる。つまりこの装置では、上記ミラー
20と半導体レーザー10の前方端面（図１中の右方の端
面）によって半導体レーザー10の外部共振器が構成され
ている。
【００３６】そしてこの外部共振器の中に配された狭帯
域バンドパスフィルター14により、フィードバックされ
るレーザービーム11Ｒの波長が選択される。半導体レー
ザー10はこの選択された波長で発振し、選択波長は狭帯
域バンドパスフィルター14の回転位置（図１中の矢印Ａ
方向の回転位置）に応じて変化するので、この狭帯域バ
ンドパスフィルター14を適宜回転させることにより、半
導体レーザー10の発振波長を、ドメイン反転部17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。
域バンドパスフィルター14により、フィードバックされ
るレーザービーム11Ｒの波長が選択される。半導体レー
ザー10はこの選択された波長で発振し、選択波長は狭帯
域バンドパスフィルター14の回転位置（図１中の矢印Ａ
方向の回転位置）に応じて変化するので、この狭帯域バ
ンドパスフィルター14を適宜回転させることにより、半
導体レーザー10の発振波長を、ドメイン反転部17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。
【００３７】次に、光波長変換素子15から出射する第２
高調波19の強度を一定化する点について説明する。第２
高調波19が光波長変換素子15のチャンネル光導波路18を
ＴＥモードで導波する際、その一部は光導波路18から漏
洩して、基板16側に放射する。光波長変換素子15の前方
側には、この漏洩した第２高調波19を受光する、例えば
フォトダイオードからなる光検出器31が配設されてい
る。
高調波19の強度を一定化する点について説明する。第２
高調波19が光波長変換素子15のチャンネル光導波路18を
ＴＥモードで導波する際、その一部は光導波路18から漏
洩して、基板16側に放射する。光波長変換素子15の前方
側には、この漏洩した第２高調波19を受光する、例えば
フォトダイオードからなる光検出器31が配設されてい
る。
【００３８】この光検出器31の出力信号Ｓは制御回路32
に入力される。制御回路32はこの出力信号Ｓに基づいて
半導体レーザー10のドライバー（駆動回路）33の作動を
制御し、この信号Ｓが所定の一定値に保たれるように半
導体レーザー10を駆動させる。先に述べた通り、漏洩す
る第２高調波19とチャンネル光導波路18から出射する第
２高調波19との間には強度の相関がある。したがって、
漏洩する第２高調波１９の強度を上記のようにして一定
化すれば、結局、光導波路１８から出射する利用光とし
ての第２高調波19の強度が所望値に保たれる。
に入力される。制御回路32はこの出力信号Ｓに基づいて
半導体レーザー10のドライバー（駆動回路）33の作動を
制御し、この信号Ｓが所定の一定値に保たれるように半
導体レーザー10を駆動させる。先に述べた通り、漏洩す
る第２高調波19とチャンネル光導波路18から出射する第
２高調波19との間には強度の相関がある。したがって、
漏洩する第２高調波１９の強度を上記のようにして一定
化すれば、結局、光導波路１８から出射する利用光とし
ての第２高調波19の強度が所望値に保たれる。
【００３９】なおこの実施形態においては、光波長変換
素子15の前方端面に、漏洩した第２高調波19を透過させ
る一方、同じように漏洩したレーザービーム11をカット
する基本波カットフィルター30が設けられている。それ
により、基本波であるこのレーザービーム11が光検出器
31に検出されることがなくなり、第２高調波19の強度一
定化制御が精度良くなされるようになる。
素子15の前方端面に、漏洩した第２高調波19を透過させ
る一方、同じように漏洩したレーザービーム11をカット
する基本波カットフィルター30が設けられている。それ
により、基本波であるこのレーザービーム11が光検出器
31に検出されることがなくなり、第２高調波19の強度一
定化制御が精度良くなされるようになる。
【００４０】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中
の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらに
ついての説明は必要の無い限り省略する（以下、同
様）。また以下の図においては、図１に示した制御回路
32およびドライバー33は省略してある。
形態について説明する。なおこの図３において、図１中
の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらに
ついての説明は必要の無い限り省略する（以下、同
様）。また以下の図においては、図１に示した制御回路
32およびドライバー33は省略してある。
【００４１】この第２の実施形態では、光検出器31が基
本波カットフィルター30の上に固定されて、光波長変換
素子15の前方端面上に取り付けられている。このように
する場合は、光検出器31および基本波カットフィルター
30を薄膜から形成するのが望ましい。また、光検出器31
としてフォトダイオードを適用する場合は、それをアモ
ルファスＳｉ薄膜で作製すると、安価でかつ容易に作製
可能となる。
本波カットフィルター30の上に固定されて、光波長変換
素子15の前方端面上に取り付けられている。このように
する場合は、光検出器31および基本波カットフィルター
30を薄膜から形成するのが望ましい。また、光検出器31
としてフォトダイオードを適用する場合は、それをアモ
ルファスＳｉ薄膜で作製すると、安価でかつ容易に作製
可能となる。
【００４２】次に図４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、半導体レーザー10から光波長変換素子15側に出射し
たレーザービーム11がコリメーターレンズ40によって平
行光化され、集光レンズ42により集光されてチャンネル
光導波路18の端面18ａ上で収束し、該端面18ａから光導
波路18内に入射する。
形態について説明する。この第３の実施形態において
は、半導体レーザー10から光波長変換素子15側に出射し
たレーザービーム11がコリメーターレンズ40によって平
行光化され、集光レンズ42により集光されてチャンネル
光導波路18の端面18ａ上で収束し、該端面18ａから光導
波路18内に入射する。
【００４３】本実施形態においても、レーザービーム11
はチャンネル光導波路18をＴＥモードで導波せしめられ
る。そして、レーザービーム11の第２高調波19への変
換、およびチャンネル光導波路18から漏洩した第２高調
波19の検出は、第１実施形態におけるのと同様になされ
る。
はチャンネル光導波路18をＴＥモードで導波せしめられ
る。そして、レーザービーム11の第２高調波19への変
換、およびチャンネル光導波路18から漏洩した第２高調
波19の検出は、第１実施形態におけるのと同様になされ
る。
【００４４】次に図５を参照して、本発明の第４の実施
形態について説明する。この第４の実施形態は、図１に
示した第１実施形態と比べると、半導体レーザー10の発
振波長を選択、ロックする手段が異なるものである。
形態について説明する。この第４の実施形態は、図１に
示した第１実施形態と比べると、半導体レーザー10の発
振波長を選択、ロックする手段が異なるものである。
【００４５】すなわち本実施形態においては、半導体レ
ーザー10として、その活性層10Ａの一部にグレーティン
グ10Ｂが形成されてなるＤＢＲ（分布ブラッグ反射型）
レーザーが用いられており、このグレーティング10Ｂの
波長選択作用により発振波長が選択、ロックされる。
ーザー10として、その活性層10Ａの一部にグレーティン
グ10Ｂが形成されてなるＤＢＲ（分布ブラッグ反射型）
レーザーが用いられており、このグレーティング10Ｂの
波長選択作用により発振波長が選択、ロックされる。
【００４６】なお、このようなグレーティングの波長選
択作用を利用して、半導体レーザーの発振波長を選択、
ロックする点については、本出願人による特願平８−４
７５９１号明細書に詳しい記載がなされている。
択作用を利用して、半導体レーザーの発振波長を選択、
ロックする点については、本出願人による特願平８−４
７５９１号明細書に詳しい記載がなされている。
【００４７】次に図６を参照して、本発明の第５の実施
形態について説明する。この第５の実施形態において
は、図４に示した第３実施形態におけるのと同様にし
て、レーザービーム11がチャンネル光導波路18内に入射
せしめられる。
形態について説明する。この第５の実施形態において
は、図４に示した第３実施形態におけるのと同様にし
て、レーザービーム11がチャンネル光導波路18内に入射
せしめられる。
【００４８】そしてこの場合は、コリメーターレンズ40
と集光レンズ42との間に狭帯域バンドパスフィルター14
が配されており、チャンネル光導波路18の端面18ａで反
射して半導体レーザー10にフィードバックされるレーザ
ービーム11の波長が、この狭帯域バンドパスフィルター
14によって選択、ロックされる。つまり本例では、チャ
ンネル光導波路18の端面18ａと半導体レーザー10の後方
端面とによって、該半導体レーザー10の外部共振器が構
成されている。
と集光レンズ42との間に狭帯域バンドパスフィルター14
が配されており、チャンネル光導波路18の端面18ａで反
射して半導体レーザー10にフィードバックされるレーザ
ービーム11の波長が、この狭帯域バンドパスフィルター
14によって選択、ロックされる。つまり本例では、チャ
ンネル光導波路18の端面18ａと半導体レーザー10の後方
端面とによって、該半導体レーザー10の外部共振器が構
成されている。
【００４９】以上、Ｙカット基板から形成されて基本波
をＴＥモードで導波させる光波長変換素子15を用いた実
施形態について説明したが、本発明はその他、Ｘカット
基板から形成された光波長変換素子や、あるいは前述し
たように基本波の導波方向に垂直な面内において、基板
の自発分極の向きが該基板表面に対して角度θ（０°＜
θ＜90°）をなしている光波長変換素子を用いて、基本
波をＴＥモードで導波させる光波長変換モジュールに対
しても同様に適用可能であり、そして同様の効果を奏す
るものである。
をＴＥモードで導波させる光波長変換素子15を用いた実
施形態について説明したが、本発明はその他、Ｘカット
基板から形成された光波長変換素子や、あるいは前述し
たように基本波の導波方向に垂直な面内において、基板
の自発分極の向きが該基板表面に対して角度θ（０°＜
θ＜90°）をなしている光波長変換素子を用いて、基本
波をＴＥモードで導波させる光波長変換モジュールに対
しても同様に適用可能であり、そして同様の効果を奏す
るものである。
【図１】本発明の第１実施形態による光波長変換モジュ
ールを示す概略側面図
ールを示す概略側面図
【図２】上記光波長変換モジュールの要部を示す斜視図
【図３】本発明の第２実施形態による光波長変換モジュ
ールを示す概略側面図
ールを示す概略側面図
【図４】本発明の第３実施形態による光波長変換モジュ
ールを示す概略側面図
ールを示す概略側面図
【図５】本発明の第４実施形態による光波長変換モジュ
ールを示す概略側面図
ールを示す概略側面図
【図６】本発明の第５実施形態による光波長変換モジュ
ールを示す概略側面図
ールを示す概略側面図
【図７】従来の光波長変換モジュールの問題を説明する
説明図
説明図
【図８】従来の光波長変換モジュールの問題を説明する
説明図
説明図
10 半導体レーザー 11 レーザービーム（基本波） 11Ｒ レーザービーム（後方出射光） 12 コリメーターレンズ 13 集光レンズ 14 狭帯域バンドパスフィルター 15 光波長変換素子 16 ＭｇＯ−ＬＮ結晶基板 17 ドメイン反転部 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 ミラー 30 基本波カットフィルター 31 光検出器 32 制御回路 33 半導体レーザードライバー 35 コリメーターレンズ 40 コリメーターレンズ 42 集光レンズ
Claims (7)
- 【請求項１】 非線形光学効果を有するＸまたはＹカッ
トの強誘電体結晶基板に、その一表面に沿って延びる光
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ＴＥモードで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
ザービームを発するレーザーと、 前記光導波路から基板中に漏洩した波長変換波を検出す
る光検出器と、 この光検出器の出力に基づいて前記レーザーの駆動を制
御する制御回路とからなる光波長変換モジュール。 - 【請求項２】 非線形光学効果を有する強誘電体結晶基
板に、その一表面に沿って延びる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ＴＥモード
で導波する基本波を波長変換する光波長変換素子であっ
て、前記基本波の導波方向に垂直な面内において、前記
基板の自発分極の向きが該基板の前記一表面に対して角
度θ（０°＜θ＜90°）をなしている光波長変換素子
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
ザービームを発するレーザーと、 前記光導波路から基板中に漏洩した波長変換波を検出す
る光検出器と、 この光検出器の出力に基づいて前記レーザーの駆動を制
御する制御回路とからなる光波長変換モジュール。 - 【請求項３】 前記強誘電体結晶基板が、該結晶のＹ軸
をＹＺ面内でＺ軸側に３°回転させた軸に対して垂直な
面でカットされたものであることを特徴とする請求項２
記載の光波長変換モジュール。 - 【請求項４】 前記強誘電体結晶基板が、該結晶のＺ軸
をＺＸ面内でＸ軸側に87°回転させた軸に対して垂直な
面でカットされたものであることを特徴とする請求項２
記載の光波長変換モジュール。 - 【請求項５】 前記光導波路と光検出器との間に、この
光検出器に向かって進行する基本波をカットするフィル
ターが設けられていることを特徴とする請求項１から４
いずれか１項記載の光波長変換モジュール。 - 【請求項６】 前記レーザーが半導体レーザーであるこ
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
長変換モジュール。 - 【請求項７】 前記強誘電体がＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3
（０≦ｘ≦１）またはそれにＭｇＯあるいはＺｎＯがド
ープされたものであ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モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4933898A JPH11249183A (ja) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | 光波長変換モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4933898A JPH11249183A (ja) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | 光波長変換モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11249183A true JPH11249183A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12828220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4933898A Withdrawn JPH11249183A (ja) | 1998-03-02 | 1998-03-02 | 光波長変換モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11249183A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1096307A2 (en) * | 1999-10-28 | 2001-05-02 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converting system and wavelength stabilised laser |
| JP2002055370A (ja) * | 1999-12-06 | 2002-02-20 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光波長変換モジュール |
| JP2002162658A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光導波路素子及び光波長変換装置 |
| US7769061B2 (en) * | 2006-09-29 | 2010-08-03 | Seiko Epson Corporation | Laser light source device, illumination apparatus, monitor, and projector |
| JP2016191660A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 沖電気工業株式会社 | 疑似位相整合（ＱＰＭ：Ｑｕａｓｉ−ＰｈａｓｅＭａｔｃｈｉｎｇ）型波長変換素子の評価装置及び評価方法 |
-
1998
- 1998-03-02 JP JP4933898A patent/JPH11249183A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1096307A2 (en) * | 1999-10-28 | 2001-05-02 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converting system and wavelength stabilised laser |
| EP1096307A3 (en) * | 1999-10-28 | 2004-03-10 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converting system and wavelength stabilised laser |
| EP1522887A1 (en) * | 1999-10-28 | 2005-04-13 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converting system |
| JP2002055370A (ja) * | 1999-12-06 | 2002-02-20 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光波長変換モジュール |
| JP2002162658A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-06-07 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光導波路素子及び光波長変換装置 |
| US7769061B2 (en) * | 2006-09-29 | 2010-08-03 | Seiko Epson Corporation | Laser light source device, illumination apparatus, monitor, and projector |
| JP2016191660A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 沖電気工業株式会社 | 疑似位相整合（ＱＰＭ：Ｑｕａｓｉ−ＰｈａｓｅＭａｔｃｈｉｎｇ）型波長変換素子の評価装置及び評価方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |