JPS60112023A - 光波長変換素子 - Google Patents
光波長変換素子Info
- Publication number
- JPS60112023A JPS60112023A JP21981283A JP21981283A JPS60112023A JP S60112023 A JPS60112023 A JP S60112023A JP 21981283 A JP21981283 A JP 21981283A JP 21981283 A JP21981283 A JP 21981283A JP S60112023 A JPS60112023 A JP S60112023A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- light guide
- wavelength conversion
- optical
- conversion element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
不発り」は、レーザ光を使用する情報処理分！Ｉ！１、
あるいは光応用計測制御分野に利用する光波長変換素子
に関するものである。
あるいは光応用計測制御分野に利用する光波長変換素子
に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来、０．７μｍ以下の短波長領域においては、半導体
レーザによる発振が困難であるため、気体レーザなどの
大型レーザが使われており、大型化が避けられなかった
。そのため、５ＨＧ（第２高調波発生ン現象を利用し半
導体レーザ光を半分の波長に変換する素子が研究されて
いる。第１図は従来のＬｉＮｂ０３光導波路を使用した
光波長変換素子により半導体レーザ光を変換する構成を
示した斜視図である。半導体レーザ１から出た基本波は
レンズ２により集光されてＬ １Ｎｂｏ３３に形成され
た光導波路４に入る。この際、光導波路４中を伝搬する
基本波とその第２高調波の位相速度を等しくする（位相
整合条件を満たす）ことにより、効率良く第２高調波を
発生させることができる。この位相整合条件は元の偏波
方向に対する屈折率異方性の温要変化を利用し温度調整
を行うなどの方法により満たしてやることができ、数パ
ーセントの効率で第２高調波を得ていた。
レーザによる発振が困難であるため、気体レーザなどの
大型レーザが使われており、大型化が避けられなかった
。そのため、５ＨＧ（第２高調波発生ン現象を利用し半
導体レーザ光を半分の波長に変換する素子が研究されて
いる。第１図は従来のＬｉＮｂ０３光導波路を使用した
光波長変換素子により半導体レーザ光を変換する構成を
示した斜視図である。半導体レーザ１から出た基本波は
レンズ２により集光されてＬ １Ｎｂｏ３３に形成され
た光導波路４に入る。この際、光導波路４中を伝搬する
基本波とその第２高調波の位相速度を等しくする（位相
整合条件を満たす）ことにより、効率良く第２高調波を
発生させることができる。この位相整合条件は元の偏波
方向に対する屈折率異方性の温要変化を利用し温度調整
を行うなどの方法により満たしてやることができ、数パ
ーセントの効率で第２高調波を得ていた。
実際には、Ｌ １Ｎｂｏｓ ３に幅５ｐｍ、長さ２ Ｃ
ｍのＴｉ 拡散による光導波路４を作製し、波長１．３
μｍ。
ｍのＴｉ 拡散による光導波路４を作製し、波長１．３
μｍ。
出力４０ ｍＷの半導体レーザ１の光を光導波路４に入
射することにより、２係の変換効率で、波長０．６６μ
ｍの第２高調波が得られていた。
射することにより、２係の変換効率で、波長０．６６μ
ｍの第２高調波が得られていた。
ところで、位相整合条件が満たされた場合、変換効率は
″ｙｔ、導波路の距離に伴って上昇し、さらには、変換
効率があ１り大きくない領域では、光導波路の距離の２
乗で上昇するという関係がある。
″ｙｔ、導波路の距離に伴って上昇し、さらには、変換
効率があ１り大きくない領域では、光導波路の距離の２
乗で上昇するという関係がある。
しかし、光導波路４の距離を大きくすることは、大型基
＆を準備することの困難さ、長距離にわたる均質な光専
波路介形成することの技術的課題等の問題がある上に、
半導体レーザと一体化したコンパクトな素子を得ると言
う目的にも反することしＣなる。
＆を準備することの困難さ、長距離にわたる均質な光専
波路介形成することの技術的課題等の問題がある上に、
半導体レーザと一体化したコンパクトな素子を得ると言
う目的にも反することしＣなる。
発明の目的
本発明の目的は、非線形光学結晶中の光導波路の一端面
に基本波を反射する選択ミラーを設け、基本波を光導波
路中で往復伝搬させ、実質上光導波路の距離を倍にする
ことで、コンパクトな寸まで高効率な波長変換を実現す
る光波長変換素子を提供することにある。
に基本波を反射する選択ミラーを設け、基本波を光導波
路中で往復伝搬させ、実質上光導波路の距離を倍にする
ことで、コンパクトな寸まで高効率な波長変換を実現す
る光波長変換素子を提供することにある。
発明の構成
本発明の光波長変換素子は、非線形光学結晶中に形成さ
れた光導波路の第１の端面には基本波を反射し変換波を
透過する第１の選択ミラーを有し。
れた光導波路の第１の端面には基本波を反射し変換波を
透過する第１の選択ミラーを有し。
上記光導波路の第２の端面には基本波を透過し、変換波
を反射する第２の選択ミラーを有する構成となる。また
、本発明の光波長変換素子は、上記非線形光学結晶とし
てＬ ｉ Ｔ ａｏ３あるいはＬ ｉＮ ｂｏ３を用い
ることができる。また、本発明の光波長変換素子は上記
光導波路として、拡散導波路あるいはイオン交換導波路
あるいはイオン注入導波路を用いることができ、上記選
択ミラーとして誘゛１シ体多層膜を用いることができる
。
を反射する第２の選択ミラーを有する構成となる。また
、本発明の光波長変換素子は、上記非線形光学結晶とし
てＬ ｉ Ｔ ａｏ３あるいはＬ ｉＮ ｂｏ３を用い
ることができる。また、本発明の光波長変換素子は上記
光導波路として、拡散導波路あるいはイオン交換導波路
あるいはイオン注入導波路を用いることができ、上記選
択ミラーとして誘゛１シ体多層膜を用いることができる
。
実施例の説明
第２図は、本発明による光波長変換素子を用いた第１の
実施例の構成を示した断面図である。第２図においてＸ
軸方向に２Ｃｍの長さを持ったＬｉＮｂ０３Ｚ板３′の
２面にＴｉを熱拡散することにより幅６μｍ、深さ４μ
ｍ程度の光導波路４′を形成した。次にこの光導波路４
′の端面５，６を光学研磨し、端面６には、Ｇｅ−Ｍｇ
Ｆ２−ＴｉＯ２の多層膜７を蒸着により形成した。この
多層膜７は変換波である可視光を反射し、基本波である
赤外光を透過する選択ミラーとなっている。次に端面６
には、Ａμ−Ｇｅ−８ｉＯ２の多層膜８′ｆ：蒸着によ
り形成した。
実施例の構成を示した断面図である。第２図においてＸ
軸方向に２Ｃｍの長さを持ったＬｉＮｂ０３Ｚ板３′の
２面にＴｉを熱拡散することにより幅６μｍ、深さ４μ
ｍ程度の光導波路４′を形成した。次にこの光導波路４
′の端面５，６を光学研磨し、端面６には、Ｇｅ−Ｍｇ
Ｆ２−ＴｉＯ２の多層膜７を蒸着により形成した。この
多層膜７は変換波である可視光を反射し、基本波である
赤外光を透過する選択ミラーとなっている。次に端面６
には、Ａμ−Ｇｅ−８ｉＯ２の多層膜８′ｆ：蒸着によ
り形成した。
この多層膜８は赤外光を反射し、可視光を透過する選択
ミラーとなっている。半導体レーザ１より出た基本波で
ある赤外光はレンズ２により集光され端面６まり光導波
路４′に入り、端面６で多層膜８により反射され再び端
面５より出射される。基本波は実質上光導波路４′の倍
の長さを伝搬することとなる。ここで位相゛整合条件を
満たしてやることにより、基本波は高効率で変換波であ
る第２高調波に変換され、第２高調波は端面６より出射
される。
ミラーとなっている。半導体レーザ１より出た基本波で
ある赤外光はレンズ２により集光され端面６まり光導波
路４′に入り、端面６で多層膜８により反射され再び端
面５より出射される。基本波は実質上光導波路４′の倍
の長さを伝搬することとなる。ここで位相゛整合条件を
満たしてやることにより、基本波は高効率で変換波であ
る第２高調波に変換され、第２高調波は端面６より出射
される。
異本的には波長１．２μｍ 、出方パワー４０ ｍＷの
半導体レーザをレンズで集光して集光して光導波路４′
に入射させ、温度調整により位相整合条件を満たすと７
％程度の変換効率で第２高調波が得られた。
半導体レーザをレンズで集光して集光して光導波路４′
に入射させ、温度調整により位相整合条件を満たすと７
％程度の変換効率で第２高調波が得られた。
以上実施例では第２高調波発生について説明を行ったが
、光パラン） ＩＪノック幅など非線形光学現象に対し
て用いることができる。またＬｉＮｂＯ３に限らすＬ
ｉ Ｔ ａｏ３など非線形光学結晶に対して有効である
。ｔた熱拡散など拡散にょる光導波路に限らずイオン交
換、イオン注入にょる光導波路に対しても有効である。
、光パラン） ＩＪノック幅など非線形光学現象に対し
て用いることができる。またＬｉＮｂＯ３に限らすＬ
ｉ Ｔ ａｏ３など非線形光学結晶に対して有効である
。ｔた熱拡散など拡散にょる光導波路に限らずイオン交
換、イオン注入にょる光導波路に対しても有効である。
また選択ミラーとしてＧｅ−ＭｇＦ２−ＴＩＯ２ノ多層
膜、 ＡＩ！、−Ｇｅ −５ｉｏ２（Ｄ ’ｊｋ ＩＷ
ｍを用いたが、目的の機能を有するものなら他の組与
合せによる誘電体多層膜でもよい。
膜、 ＡＩ！、−Ｇｅ −５ｉｏ２（Ｄ ’ｊｋ ＩＷ
ｍを用いたが、目的の機能を有するものなら他の組与
合せによる誘電体多層膜でもよい。
発明の詳細
な説明したように、本発明の光波長変換素子においては
、非線形光学結晶に形成された光導波路の一端面に基本
波全反射する選択ミラーを形成し、実質上元尋波路長を
倍にすることで素子分大きくすることなしに従来の４倍
程度の変換効率が１υられる。さらに、不発明の光波長
変換素子においては、″Ａ、＃波路の残りの端面に変換
波を反射する選択ミラーを形成することにより、光導波
路中で発生ずる変換波を同一端面より出射することがで
きる。
、非線形光学結晶に形成された光導波路の一端面に基本
波全反射する選択ミラーを形成し、実質上元尋波路長を
倍にすることで素子分大きくすることなしに従来の４倍
程度の変換効率が１υられる。さらに、不発明の光波長
変換素子においては、″Ａ、＃波路の残りの端面に変換
波を反射する選択ミラーを形成することにより、光導波
路中で発生ずる変換波を同一端面より出射することがで
きる。
第１図は従来のＬ Ｉ Ｎｂ０３元導波路を用いた波長
変換の構成を示した概略斜視図、第２図は本発明による
光波長変換素子の第１の実施例を示した概略断面図であ
る。 １・・・・半合体レーザ、２・・・・・レンズ、３′・
・・Ｌ ｘｉＮｂｏ３Ｚ＆、４′・・・・・光導波路、
６．６・旧・端面、７．８・ ・多層膜。
変換の構成を示した概略斜視図、第２図は本発明による
光波長変換素子の第１の実施例を示した概略断面図であ
る。 １・・・・半合体レーザ、２・・・・・レンズ、３′・
・・Ｌ ｘｉＮｂｏ３Ｚ＆、４′・・・・・光導波路、
６．６・旧・端面、７．８・ ・多層膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）非線形光学結晶中に形成された光導波路の第１の
端面には基本波を反射し変換波を透過する第１の選択ミ
ラーを有し、上記光導波路の第２の端面には上記基本波
を透過し上記変換波を反射する第２の選択ミラーを有す
ることを特徴とする光波長変換素子。 （匂 非線形光学結晶として、Ｌ ｉ Ｔ ａｏ３ある
いはＬ ＩＮ ｂｏ３を用いたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の光波長変換素子。 （３）光導波路として、拡散導波路あるいはイオン交換
等波路あるいはイオン注入導波路を用いたこ１犯 とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光波長変換
素子。 （４）選択ミラーとして、誘電体多層膜を用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光波長変換素子
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21981283A JPS60112023A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 光波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21981283A JPS60112023A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 光波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60112023A true JPS60112023A (ja) | 1985-06-18 |
Family
ID=16741415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21981283A Pending JPS60112023A (ja) | 1983-11-22 | 1983-11-22 | 光波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60112023A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01149033A (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光波長変換素子 |
| EP0343591A2 (en) * | 1988-05-26 | 1989-11-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Visible laser source |
| EP0377988A2 (en) * | 1989-01-13 | 1990-07-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Wavelength converting optical device |
| EP0395451A2 (en) * | 1989-04-28 | 1990-10-31 | Hamamatsu Photonics K.K. | Wavelength converting device |
| JPH0332090A (ja) * | 1989-06-28 | 1991-02-12 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 可変波長レーザ |
| EP0439350A2 (en) * | 1990-01-25 | 1991-07-31 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Second-harmonic wave generating element |
| EP0469067A1 (en) * | 1989-04-20 | 1992-02-05 | Massachusetts Institute Of Technology | External cavity semiconductor laser |
| WO1994006052A1 (en) * | 1992-09-10 | 1994-03-17 | Fujitsu Limited | Optical circuit system and its constituents |
| US6693736B1 (en) | 1992-09-10 | 2004-02-17 | Fujitsu Limited | Optical circuit system and components of same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57115891A (en) * | 1980-11-20 | 1982-07-19 | Kantoronikusu Corp | Method and device for increasing frequency of laser beam |
-
1983
- 1983-11-22 JP JP21981283A patent/JPS60112023A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5757989A (en) * | 1992-09-10 | 1998-05-26 | Fujitsu Limited | Optical circuit system capable of producing optical signal having a small fluctuation and components of same |
| US6215585B1 (en) | 1992-09-10 | 2001-04-10 | Fujitsu Limited | Optical circuit system and components of same technical field |
| US6693736B1 (en) | 1992-09-10 | 2004-02-17 | Fujitsu Limited | Optical circuit system and components of same |
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