JPH1140876A - 第二高調波の発生装置およびその発生方法 - Google Patents

第二高調波の発生装置およびその発生方法

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JPH1140876A
JPH1140876A JP19380897A JP19380897A JPH1140876A JP H1140876 A JPH1140876 A JP H1140876A JP 19380897 A JP19380897 A JP 19380897A JP 19380897 A JP19380897 A JP 19380897A JP H1140876 A JPH1140876 A JP H1140876A
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JP
Japan
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wavelength
harmonic
laser
phase matching
injection current
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Application number
JP19380897A
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English (en)
Inventor
Kazuyuki Miyake
和幸 三宅
Masahiro Kotou
雅弘 湖東
Koichi Taniguchi
浩一 谷口
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて簡単な構造および操作にて強度変調さ
れた第二高調波を発生させ得る装置および方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 レーザーダイオードをモードホップしな
い注入電流領域内で駆動し、該レーザーダイオードから
発振されたレーザー光の変動波長範囲内における一部の
波長光のみと位相整合し得る位相整合許容波長幅を有す
る波長変換手段に波長変換させることを特徴とする。 【効果】 光通信、レーザー加工、デジタルビデオディ
スク、距離や形状の計測などの光源として有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第二高調波の発生
装置およびその発生方法に関し、特に強度変調された第
二高調波の発生装置およびその発生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】強度変調された光、例えばパルス状に強
度変調された光、特に第二高調波などの高周波の強度変
調光は、光通信、レーザー加工、デジタルビデオディス
ク、距離や形状の計測などの光源としてその需要が益々
増大している。第二高調波は、レーザーダイオード(以
下、LD)から発振された基本波たるレーザー光をドメ
イン反転素子などの波長変換手段を通過させることによ
り発生させることができる。一方、強度変調された第二
高調波を発生させるためには、従来はLDへの注入電流
を増減してLDからの出力自体を変調する方法が採られ
ている。しかしこの従来方法は、LDへの注入電流を増
減するための操作あるいは装置が必要となる欠点のみな
らず、注入電流の増減幅が小さいと強度変調の幅も小さ
く、さりとて注入電流の増減幅を大きくするとモードホ
ップ現象が生じるという重大な問題がある。モードホッ
プ現象が生じると、LDからの発振波長が大きくシフト
するために安定した第二高調波が得られない。よってL
Dからの発振波長を安定化させるために、種々の提案が
従来より行われている。例えば、波長変換手段の一部に
回折格子を設けて基本波の一部をLDにフィードバック
してLDの発振波長を第二高調波の位相整合波長にロッ
クする方法はその一例である。しかし、いずれの提案も
余分の操作や装置を必要とする割りに効果が今一つであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したシ
フトに基づく問題なく、極めて簡単な構造および操作に
てLD自体の出力変調により強度変調された第二高調波
出力を得ることができる装置および方法を提供すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、つぎの特徴を
有する。 (1) レーザーダイオード、レーザーダイオードに変調電
圧を課電し得る電源、およびモードホップしない注入電
流領域内でレーザーダイオードから発振されたレーザー
光の変動波長範囲内における一部の波長光のみと位相整
合し得る位相整合許容波長幅を有する波長変換手段とか
らなることを特徴とする第二高調波の発生装置。 (2) 波長変換手段が、モードホップしない注入電流領域
内でレーザーダイオードから発振されたレーザー光の変
動波長範囲内における一部の波長光のみと位相整合し得
る位相整合許容波長幅となる長さを有するドメイン反転
素子である上記(1) 記載の第二高調波の発生装置。 (3) 波長変換手段が、レーザー光の波長変動範囲の上限
波長または下限波長を位相整合許容波長幅内に含むもの
である上記(1) または(2) 記載の第二高調波の発生装
置。 (4) 波長変換手段が、レーザー光の波長変動範囲の上限
波長と下限波長の中間の波長を位相整合許容波長幅内に
含むものである上記(1) または(2) 記載の第二高調波の
発生装置。 (5) 上記(1) 〜(4) 記載の第二高調波の発生装置を用
い、モードホップしない注入電流領域内となるように変
調電圧が課電されたレーザーダイオードから発振された
レーザー光を、波長変換手段内に通過させることを特徴
とする第二高調波の発生方法。
【0005】
【作用】本発明は、LDへの注入電流の変調により変調
された第二高調波を得る技術であるが、LDへの注入電
流の変調をモードホップ現象が生じないような変調範囲
内に止めることにより発振波長のシフトの問題を解消す
る。そして、かかる変調範囲内でLDから出力するレー
ザー光の波長変動を意図的に利用し、該波長変動範囲内
にある一部の波長光のみを波長変換することで、例えば
間欠的に第二高調波を出力させることができる。即ち、
波長変換手段の位相整合許容波長域にLDのレーザー光
波長があるときのみ第二高調波が発生し、それ以外の波
長のときは第二高調波の出力が零に近くなり、結果とし
て大きく変調された第二高調波を得ることが可能とな
る。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図例により詳細に
説明する。図1は、本発明の実施例の断面側面図であ
る。図2(a)はLDへの注入電流の経時的変動を示す
グラフであり、図2(b)は該注入電流の経時的変動に
基づくLDからの発振レーザー光の波長の経時的変動を
示すグラフである。図3の(a)は、本発明の方法の実
施例においてLDから発振されるレーザー光の波長の経
時的変動を示すグラフであり、図3の(b)は、同実施
例におけるドメイン反転素子から発生する強度変調第二
高調波の発生の経時的変動を示すグラフである。図4の
(a)は、本発明の方法の他の実施例においてLDから
発振されるレーザー光の波長の経時的変動を示すグラフ
であり、図4の(b)は、同実施例におけるドメイン反
転素子から発生する強度変調第二高調波の発生の経時的
変動を示すグラフである。
【0007】図1において、1はLD、2は波長変換手
段の一実施態様たるドメイン反転素子、3は変調電圧を
課電し得る電源の一実施態様たるLD電源、4は光学
系、5はドメイン反転素子2から発生した第二高調波で
ある。LD電源3によりLD1の電極11と12との間
に変調電圧を課電し、LD1を駆動する。その場合、L
D1がモードホップしない注入電流領域内となるような
変調電圧が課電される。LD1から発振されたレーザー
光は、光学系4を介してドメイン反転素子2に入射さ
れ、ついでドメイン反転素子2から第二高調波5が発生
する。
【0008】よく知られたことであるが、いま特定のL
Dに対して課電圧を連続的に上昇せしめ、しきい値を越
えて注入電流を連続的に上昇させた場合、モードホップ
が生じない注入電流範囲とモードホップが生じる注入電
流範囲とが交互に現れる。本発明においては、それらの
うちのどのモードホップが生じない注入電流範囲でLD
を駆動してもよい。
【0009】図2は、LD1への注入電流の変調とそれ
に伴うLD1から発振するレーザー光の波長変動との関
係を示している。一般に注入電流が増えると、LD1の
結晶のバンドギャップや温度などの変化に基づいて図示
する通りに発振波長が変動する。図2(a)で示す電流
範囲I1 〜I2 は、LD1がモードホップを生じない注
入電流範囲である。かかる注入電流の変化により、図2
の(b)に示すようにレーザー光からの発振波長は、λ
1 〜λ2 の範囲で変動する。図2(a)におけるIn
よび図2(b)におけるλn は、注入電流の中間値、発
振波長の中間値をそれぞれ示す。例えば25℃に保持し
たLD1を注入電流In ±0.5mAにて変調運転した
とき、発振波長はλn ±0.01nmとなった。
【0010】図2(b)に示すように波長変動するレー
ザー光は、図1において光学系4にて集光されてドメイ
ン反転素子2に入射され、それを通過する間に波長変換
並びに強度変調され、ドメイン反転素子2からは例えば
パルス状の第二高調波5を発生する。以下、その機構を
説明する。
【0011】ドメイン反転素子2は、一般的には、LD
1から発振されたレーザー光の変動波長範囲内における
一部の波長光のみと位相整合し得る位相整合許容波長幅
を有する。なお本発明において、位相整合なる用語は、
疑似位相整合をも包含するものとする。一方、図2の
(b)に示す例において変動波長範囲(λ2 〜λ1 )に
おける一部の波長光としては、例えばλn からλ1 まで
の領域に含まれる全ての光、λ2 からλn までの領域に
含まれる全ての光、あるいはλ2 より特定量大きい波長
からλ1 より特定量小さい波長までの或る中間領域に含
まれる全ての光、などが例示される。また、変動波長範
囲(λ2 〜λ1 )内における特定波長λxの1レーザー
光のみと位相整合し得るような、換言すると位相整合許
容波長幅が実質的にλx のみである超狭許容波長幅のド
メイン反転素子2を用いることもできる。
【0012】ドメイン反転素子2は、周知の通り、その
反転周期を調節することにより所望の波長または波長域
に対して位相整合して波長変換の機能をなし、またその
結晶の長さを長くすることにより位相整合許容波長幅を
短くし得る。よって変換を要する波長および強度変調上
で必要な位相整合許容波長幅が決定されたなら、必要な
反転周期と結晶長とを有するドメイン反転素子2を設計
製造して用いることができる。
【0013】図3に示す実施例では、ドメイン反転素子
2として位相整合許容波長幅がλn〜λ1 であるものが
使用されている。この場合、図3(a)に示すように、
変動波長範囲λ2 〜λ1 のうちで該位相整合許容波長幅
内に入った上記のλn 〜λ1だけが第二高調波に波長変
換されて出力し、λ2 〜λn 未満の間レーザー光は波長
変換されず、しかして図 3(b)に示すような、LD1
から発振されたレーザー光と同周波数の強度変調第二高
調波が発生する。
【0014】図4に示す実施例では、ドメイン反転素子
2としてその位相整合許容波長幅が変動波長範囲λ2
λ1 の範囲内に入るλn2〜λn1であるものが使用されて
いる。この場合、図4(a)に示すように、変動波長範
囲λ2 〜λ1 のうちで該位相整合許容波長幅内に入った
上記のλn2〜λn1だけが第二高調波に波長変換され、λ
n1より大きい波長およびλn2より小さい波長は波長変換
されず、しかして図4(b)に示すような、LD1から
発振されたレーザー光の周波数の2倍の周波数を有する
強度変調第二高調波が発生する。
【0015】LDとして、温度25℃、注入電流192
mAにおける発振波長が981.2nmのLDを使用
し、一方、波長変換素子としてドメイン反転周期が5μ
mのニオブ酸リチウムからなる全長50mmの分極反転
結晶を使用した。温度25℃において上記のLDを注入
電流192±0.5mA、周波数1kHzの条件にて運
転したところ、LDの発振波長にモードホップは生じる
ことなく、発振波長981.2±0.01nmの変調レ
ーザー光を発振させ得た。このレーザー光を温度150
℃に調節保持した上記の分極反転結晶に導入したとこ
ろ、周波数2kHzの図4に示すような変調された第二
高調波が得られた。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、従来と比較して極めて
小型にして簡単な構造であり、且つ操作が簡単でありな
がら、高性能の強度変調された第二高調波を発生させ得
る。よって本発明は、光通信、レーザー加工、デジタル
ビデオディスク、距離や形状の計測などの光源として需
要が益々増大しつつある現在の要求に応えることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の断面側面図である。
【図2】(a)はLDへの注入電流の経時的変動を示
し、(b)は該注入電流の経時的変動に基づくLDから
の発振レーザー光の波長の経時的変動を示すグラフであ
る。
【図3】本発明の方法の実施例において、LDからのレ
ーザー光の波長の経時的変動(a)と、ドメイン反転素
子からの強度変調第二高調波発生の経時的変動(b)と
を示すグラフである。
【図4】本発明の方法の他の実施例において、LDから
のレーザー光の波長の経時的変動(a)と、ドメイン反
転素子からの強度変調第二高調波発生の経時的変動
(b)とを示すグラフである。
【符号の説明】
1 LD 2 ドメイン反転素子 3 LD電源 5 第二高調波

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザーダイオード、レーザーダイオー
    ドに変調電圧を課電し得る電源、およびモードホップし
    ない注入電流領域内でレーザーダイオードから発振され
    たレーザー光の変動波長範囲内における一部の波長光の
    みと位相整合し得る位相整合許容波長幅を有する波長変
    換手段とからなることを特徴とする第二高調波の発生装
    置。
  2. 【請求項2】 波長変換手段が、モードホップしない注
    入電流領域内でレーザーダイオードから発振されたレー
    ザー光の変動波長範囲内における一部の波長光のみと位
    相整合し得る位相整合許容波長幅となる長さを有するド
    メイン反転素子である請求項1記載の第二高調波の発生
    装置。
  3. 【請求項3】 波長変換手段が、レーザー光の波長変動
    範囲の上限波長または下限波長を位相整合許容波長幅内
    に含むものである請求項1または2記載の第二高調波の
    発生装置。
  4. 【請求項4】 波長変換手段が、レーザー光の波長変動
    範囲の上限波長と下限波長の中間の波長を位相整合許容
    波長幅内に含むものである請求項1または2記載の第二
    高調波の発生装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4記載の第二高調波の発生装
    置を用い、モードホップしない注入電流領域内となるよ
    うに変調電圧が課電されたレーザーダイオードから発振
    されたレーザー光を、波長変換手段内に通過させること
    を特徴とする第二高調波の発生方法。
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