JPS6017727A - 光波長変換素子 - Google Patents
光波長変換素子Info
- Publication number
- JPS6017727A JPS6017727A JP12650983A JP12650983A JPS6017727A JP S6017727 A JPS6017727 A JP S6017727A JP 12650983 A JP12650983 A JP 12650983A JP 12650983 A JP12650983 A JP 12650983A JP S6017727 A JPS6017727 A JP S6017727A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- grating
- refractive index
- light
- optical waveguide
- 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
-
- 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
- G02F1/365—Non-linear optics in an optical waveguide structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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
本発明は、レーザ光を使用する情報処理分野、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。
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、非線形光学効果を応用してレーザ光の波長変換を
行なうものとして、第１図に示す構成が提案されている
。非線形効果の大きいＬｉＮｂＯ３結晶１の表面にＴｉ
（チタン）を熱拡散して形成した光導波路２（断面の
大きさは２〜８μｍ程度）の中に光を閉じ込めることに
より有効に非線形光学効果を行なわせて、入力レーザ光
を波長変換して出力レーザ光を得ようとするものである
。しかしながら、この構造では次のような欠点がある。
行なうものとして、第１図に示す構成が提案されている
。非線形効果の大きいＬｉＮｂＯ３結晶１の表面にＴｉ
（チタン）を熱拡散して形成した光導波路２（断面の
大きさは２〜８μｍ程度）の中に光を閉じ込めることに
より有効に非線形光学効果を行なわせて、入力レーザ光
を波長変換して出力レーザ光を得ようとするものである
。しかしながら、この構造では次のような欠点がある。
（１）非線形光学効果に不可欠な位相整合（入力基本波
と出力変換波の屈折率を一致させること）に屈折率の温
度変化を用いているために、周囲温度に鋭感であり士ｏ
、０１°Ｃ程度の温度安定度が必要である。
と出力変換波の屈折率を一致させること）に屈折率の温
度変化を用いているために、周囲温度に鋭感であり士ｏ
、０１°Ｃ程度の温度安定度が必要である。
（１１）非線形光学係数ｄ１． ：６．３Ｘ１０−２３
ｍ／／ｖ を用いる構成であるために変換効率が小さい
。
ｍ／／ｖ を用いる構成であるために変換効率が小さい
。
１００！ｌＩＷの光入力で変換効率ηが１％程度である
。
。
発明の目的
本発明は、新しい光導波路構成を採用することにより、
温度安定性が良く、かつ高効率な光波長変換素子を提供
することを目的としている。
温度安定性が良く、かつ高効率な光波長変換素子を提供
することを目的としている。
発明の構成
本発明は非線形物質単結晶の内部に、屈折率が周期的に
変化するグレーティング部と部分的に屈折率を増大させ
た光導波路部を形成することを特徴とする光波長変換素
子である。
変化するグレーティング部と部分的に屈折率を増大させ
た光導波路部を形成することを特徴とする光波長変換素
子である。
実施例の説明
第２図は本発明の一実施例の波長変換素子の構成図であ
り、Ｌｉｅｂｉ３結晶Ｙ板６（結晶Ｙ軸に垂直に切断し
たもの）に、Ｔｉ （テタ／）の熱拡散法などにより形
成した光の進行方向に対し夙期的屈折率変化をもった膜
状グレーティング部６の一部にＫ（カリウム）、ムｇ（
銀）、Ｈ（水素）などのイオン交換法を用いて屈折率を
増加させた光導波路７から構成され、光導波路７の端面
から光を人出大目“るものである。本発明の動作説明を
欠に行なう。 非線形効果として、第２次高調波発生（
以下ＳＨｅと略す）を例にと９上げると、光周波数ωの
入力波と光周波数２ωの高調波の位相速度βω、β２ω
を一致させる必要があり、本発明では膜状グレーティン
グ部６による空間高調波を用いて位相整合を行なってい
る。グレーティングの周期′ｆ、Ｇとすると β２ω−βω＝丁 なる関係の時、最も変換効率が大きい。ただし、膜状グ
レーティング部６により光散乱を低減するために、基板
内部にグレーティングをまで形成し、次に横方向に光の
閉じ込めるための光導波路７を形成する点が本発明のポ
イントである。
り、Ｌｉｅｂｉ３結晶Ｙ板６（結晶Ｙ軸に垂直に切断し
たもの）に、Ｔｉ （テタ／）の熱拡散法などにより形
成した光の進行方向に対し夙期的屈折率変化をもった膜
状グレーティング部６の一部にＫ（カリウム）、ムｇ（
銀）、Ｈ（水素）などのイオン交換法を用いて屈折率を
増加させた光導波路７から構成され、光導波路７の端面
から光を人出大目“るものである。本発明の動作説明を
欠に行なう。 非線形効果として、第２次高調波発生（
以下ＳＨｅと略す）を例にと９上げると、光周波数ωの
入力波と光周波数２ωの高調波の位相速度βω、β２ω
を一致させる必要があり、本発明では膜状グレーティン
グ部６による空間高調波を用いて位相整合を行なってい
る。グレーティングの周期′ｆ、Ｇとすると β２ω−βω＝丁 なる関係の時、最も変換効率が大きい。ただし、膜状グ
レーティング部６により光散乱を低減するために、基板
内部にグレーティングをまで形成し、次に横方向に光の
閉じ込めるための光導波路７を形成する点が本発明のポ
イントである。
第３図は本発明の一実施例の波長変換素子の作製方法を
示す斜射図である。まず第３図ａにおいてＬ工ＮｂＯ５
結晶Ｙ板６上に通常のフォトプロセス。
示す斜射図である。まず第３図ａにおいてＬ工ＮｂＯ５
結晶Ｙ板６上に通常のフォトプロセス。
蒸着、リフトオフを用い、周期構造のＴｉ 膜８を４０
０人程変形成した。次に第３図すにおいて上記Ｔｉ膜８
が形成され′ｆｃＬｉＮｂＯｓ結晶基板５を１０００℃
の温度で１０時間熱拡散し膜状グレーティング６を形成
した。次に第３図Ｃにおいて光導波路部を作成するため
のマスクとなるＯｒ 膜９をＬｉ Ｗｂ Ｏ５結晶Ｙ板
６上に通常のフォトプロセス。
０人程変形成した。次に第３図すにおいて上記Ｔｉ膜８
が形成され′ｆｃＬｉＮｂＯｓ結晶基板５を１０００℃
の温度で１０時間熱拡散し膜状グレーティング６を形成
した。次に第３図Ｃにおいて光導波路部を作成するため
のマスクとなるＯｒ 膜９をＬｉ Ｗｂ Ｏ５結晶Ｙ板
６上に通常のフォトプロセス。
蒸着、リフトオフを用い形成した。最後に第３図ｄにお
いて、 Ｏｒ膜９をマスクとしてＫＮＯ３溶液中で３０
０’Ｃ３時間イオン交換を行い光導波路７全形成した。
いて、 Ｏｒ膜９をマスクとしてＫＮＯ３溶液中で３０
０’Ｃ３時間イオン交換を行い光導波路７全形成した。
この時、実際に光を通しながら最大変換効率が得られる
ようにイオン交換条件を調整した。
ようにイオン交換条件を調整した。
以上のような方法で作製された光波長変換素子で、膜状
グレーティング６０周期に６μｍ１光導波路７は、幅３
μｍ、深さ２μｍ１長さ１０Ｂである。この光波長変換
素子に波長１．０６μｍ。
グレーティング６０周期に６μｍ１光導波路７は、幅３
μｍ、深さ２μｍ１長さ１０Ｂである。この光波長変換
素子に波長１．０６μｍ。
１００ｍｗのパワーの光を入力したところＳＨＧの変換
効率は６％以上が得られた。
効率は６％以上が得られた。
第４図に本発明の第２の実施例でもあるが、非線形物質
であるＬｉＮｂＯ３１ｊ焦電効果も有するために周囲温
度変化により特性が不安定である。第４図に示すように
、ＬｉＮｂ０ｓＹ板６の２面にＡ１電１、％ １０ 、
１０ ’をイ」け、相互に電気的短絡すれば、温度安定
性の良い光波長変換素子が実現できる。
であるＬｉＮｂＯ３１ｊ焦電効果も有するために周囲温
度変化により特性が不安定である。第４図に示すように
、ＬｉＮｂ０ｓＹ板６の２面にＡ１電１、％ １０ 、
１０ ’をイ」け、相互に電気的短絡すれば、温度安定
性の良い光波長変換素子が実現できる。
なお、以上の説明［ＬｉＮｂＯ５結晶をとり上げたが、
この他にＬｉＴａＯ５結晶を用いても非線形係数が大き
く全く同様に膜状グレーティングおよび光導波路を形成
することにより高効率ＳＨＧが可能である。ただし、膜
状グレーティング部６の形成にに、 Ｔｉ以外にＣｕ
（銅）などの熱拡散も有効である。
この他にＬｉＴａＯ５結晶を用いても非線形係数が大き
く全く同様に膜状グレーティングおよび光導波路を形成
することにより高効率ＳＨＧが可能である。ただし、膜
状グレーティング部６の形成にに、 Ｔｉ以外にＣｕ
（銅）などの熱拡散も有効である。
発明の効果
本発明にＬｉ Ｎｂ Ｏ５結晶等の非線形物質結晶内部
にグレーティングを形成することを特徴とするものであ
り、次に示す効果がるる。
にグレーティングを形成することを特徴とするものであ
り、次に示す効果がるる。
（１）光散乱損失が小さい。
（１１）光導波路作製時に出力光をモニタ可能であるた
めに最大変換効率が容易に得られる。
めに最大変換効率が容易に得られる。
ｑｉ＋）入力光の偏光方向を結晶のＺ軸方向と一致させ
ることにより、非線形体＠ｄｓｓ（ｄ５ｓ〜７ｄ１ｓ）
を利用できるために変換効率が向上する。実際に従来で
は１％程度でａった光波長変換効率６％以上にまで高め
ることができた。
ることにより、非線形体＠ｄｓｓ（ｄ５ｓ〜７ｄ１ｓ）
を利用できるために変換効率が向上する。実際に従来で
は１％程度でａった光波長変換効率６％以上にまで高め
ることができた。
また、本発明は半導体レーザと組み合わせることにより
可視小型レーザ光源として動作するために、レーザＴＶ
、光メモリ、レーザプリンタ等の光源として種々の機器
に応用される。
可視小型レーザ光源として動作するために、レーザＴＶ
、光メモリ、レーザプリンタ等の光源として種々の機器
に応用される。
第１図に光波長変換素子の従来例の構成図、第２図に本
発明による第１の実施例の光波長変換素子の構成図、第
３図ａ −ｄ ｆ３本発明による第１の実施例の光波長
変換素子の作製方法を示す斜視図、第４図は本発明によ
る第２実施例の同素子の構成図である。 ６・・・・・・Ｌｉ Ｎｂ Ｏ５結晶、７・・・・・・
光導波路、６・・・・・・膜状グレーティング、８・・
・・・・Ｔｉ膜、１０ 、１０’・・・・・・電極。
発明による第１の実施例の光波長変換素子の構成図、第
３図ａ −ｄ ｆ３本発明による第１の実施例の光波長
変換素子の作製方法を示す斜視図、第４図は本発明によ
る第２実施例の同素子の構成図である。 ６・・・・・・Ｌｉ Ｎｂ Ｏ５結晶、７・・・・・・
光導波路、６・・・・・・膜状グレーティング、８・・
・・・・Ｔｉ膜、１０ 、１０’・・・・・・電極。
Claims (2)
- （１）非線形物質単結晶の内部に、屈折率が周期的に変
化するグレーティング部と部分的に屈折率を増大させた
光導波路部を形成することを特徴とする光波長変換素子
。 - （２）単結晶の２面を電気的に短絡することを特徴とす
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 |
|---|---|---|---|
| JP12650983A JPS6017727A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 光波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12650983A JPS6017727A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 光波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017727A true JPS6017727A (ja) | 1985-01-29 |
Family
ID=14936962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12650983A Pending JPS6017727A (ja) | 1983-07-12 | 1983-07-12 | 光波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017727A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0259978A2 (en) * | 1986-08-11 | 1988-03-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Higher harmonic generating device |
| US4935930A (en) * | 1988-01-20 | 1990-06-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Laser light source for generating beam collimated in at least one direction |
| US4963177A (en) * | 1988-08-24 | 1990-10-16 | Canadian Patents And Development Limited/Societe Canadienne Des Brevets Et D'exploitation Limitee | Method for making a grating assisted optical waveguide device |
-
1983
- 1983-07-12 JP JP12650983A patent/JPS6017727A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0259978A2 (en) * | 1986-08-11 | 1988-03-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Higher harmonic generating device |
| US4935930A (en) * | 1988-01-20 | 1990-06-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Laser light source for generating beam collimated in at least one direction |
| US4963177A (en) * | 1988-08-24 | 1990-10-16 | Canadian Patents And Development Limited/Societe Canadienne Des Brevets Et D'exploitation Limitee | Method for making a grating assisted optical waveguide device |
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