JPS61239231A - 光波長変換素子 - Google Patents
光波長変換素子Info
- Publication number
- JPS61239231A JPS61239231A JP8053885A JP8053885A JPS61239231A JP S61239231 A JPS61239231 A JP S61239231A JP 8053885 A JP8053885 A JP 8053885A JP 8053885 A JP8053885 A JP 8053885A JP S61239231 A JPS61239231 A JP S61239231A
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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
本発明は情報処理分野あるいは光通侶、光応用計測制御
分野に使用される光波長変換素子に関するものである。
分野に使用される光波長変換素子に関するものである。
従来の技術
高効率で温度安定性が良く実用性の高い光波長変換素子
として基本波を光導波路に閉じ込め、変換波を基板に取
フ出す構成が特願昭５９−１３９８８９号に提案されて
いる。以下図面を用いて簡単に説明する。第７図は提案
の光波長変換素子の側断面図であシ、Ｌ ｉ Ｎｂ ０
５を基板１′として使用している。
として基本波を光導波路に閉じ込め、変換波を基板に取
フ出す構成が特願昭５９−１３９８８９号に提案されて
いる。以下図面を用いて簡単に説明する。第７図は提案
の光波長変換素子の側断面図であシ、Ｌ ｉ Ｎｂ ０
５を基板１′として使用している。
また基板１′の表面にはイオン交換法にょシ光導波路３
が形成されておシ、この光導波路３に基本波９を入射し
、基板１′中に変換波である第２高調波を放射し、面７
′よシ第２高調波１０が空気中に出射されることとなる
。変換効率は光導波路幅が１〜２μｍ程度と小さくなれ
ばパワー密度が大きくなシ向上することとなる。また基
板１′中へ放射される第２高調波の角度θは基本波９と
して波長０９８４μｍの光を用いた場合、はぼ１６’程
度となる。５ｆｆの長さの光導波路３を用いた場合有効
に同一方向よシ第２高調波１０を取り出そうとすると基
板１′の厚みは１．６闘を必要とする。
が形成されておシ、この光導波路３に基本波９を入射し
、基板１′中に変換波である第２高調波を放射し、面７
′よシ第２高調波１０が空気中に出射されることとなる
。変換効率は光導波路幅が１〜２μｍ程度と小さくなれ
ばパワー密度が大きくなシ向上することとなる。また基
板１′中へ放射される第２高調波の角度θは基本波９と
して波長０９８４μｍの光を用いた場合、はぼ１６’程
度となる。５ｆｆの長さの光導波路３を用いた場合有効
に同一方向よシ第２高調波１０を取り出そうとすると基
板１′の厚みは１．６闘を必要とする。
発明が解決しようとする問題点
上記のような構成となる光波長変換素子を量産しようと
した場合、基板の厚みが大であシ重量も大きいためＳＬ
などと同様の大面積基板を用いた量産ラインを組むのが
大変困難となる。また光学用と呼ばれる高純度で欠陥の
少い材料を使用するため光波長変換素子用基板のコスト
も高くなるという問題もあった。そのうえ、さらに変換
効率を向上させるため光導波路を長くすると第８図（、
）に示されるように第２高調波１ｏが二方向に出てしま
い集光、コリメートが困難になるなど有効に全パワーを
使えないことになる。またそれを防ぐにはさらに第８図
℃）に示されるように基板の厚みをさらに大きくしなけ
ればならないという問題もあった。
した場合、基板の厚みが大であシ重量も大きいためＳＬ
などと同様の大面積基板を用いた量産ラインを組むのが
大変困難となる。また光学用と呼ばれる高純度で欠陥の
少い材料を使用するため光波長変換素子用基板のコスト
も高くなるという問題もあった。そのうえ、さらに変換
効率を向上させるため光導波路を長くすると第８図（、
）に示されるように第２高調波１ｏが二方向に出てしま
い集光、コリメートが困難になるなど有効に全パワーを
使えないことになる。またそれを防ぐにはさらに第８図
℃）に示されるように基板の厚みをさらに大きくしなけ
ればならないという問題もあった。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するために、第１の基板の光
導波路が形成された第１の面と相対する第２の面が、第
２の基板の第３の面とすき間なく密着し、上記先導波路
を伝搬する基本波と位相整合され上記第１の基板中に放
射された変換光を上記第２の基板中に取り出されるとい
う手段を用いるものである。
導波路が形成された第１の面と相対する第２の面が、第
２の基板の第３の面とすき間なく密着し、上記先導波路
を伝搬する基本波と位相整合され上記第１の基板中に放
射された変換光を上記第２の基板中に取り出されるとい
う手段を用いるものである。
作用
上記手段によシ第」の基板に光導波路を形成した後に光
を一方向に取り出すための第２の基板を密着させること
ができ、第１の基板の光導波路を伝搬する基本波と位相
整合され第１の基板中に放射された変換光は第１の基板
と第２の基板の境界を感じることなく第２の基板中に取
り出され同一方向よシ出射される。
を一方向に取り出すための第２の基板を密着させること
ができ、第１の基板の光導波路を伝搬する基本波と位相
整合され第１の基板中に放射された変換光は第１の基板
と第２の基板の境界を感じることなく第２の基板中に取
り出され同一方向よシ出射される。
実施例
以下に本発明の実施例について第１図〜第６図とともに
説明する。第１図は本発明の光波長変換素子の第１の実
施例の斜視図である。第１の基板１として！φウニ・・
より切シ出された厚みＱ、４ＷのＬｉＮｂＯ３を用いて
いる。この第１の基板１の第１の面２上に通常のイオン
交換法によシ幅１μｍ、厚み０．５μｍの光導波路３が
長さ１αにわたって形成されている。第１の面２に相対
する第２の面４は光学研磨されている。第２の基板６と
しては厚み２．６朋のＬｉＮｂｏ３を用いている。この
第２の基板５の第３の面６および第４の面７も光学研磨
されている。ここで第１の基板１の第２の面４および第
２の基板６の第６の面を洗浄しほぼすき間なく密着させ
た。全面にわたって干渉縞が一本も見えない状態（０，
２μｍ以下の間隔）で密着することができた。このよう
にして波長変換素子８が作製される。
説明する。第１図は本発明の光波長変換素子の第１の実
施例の斜視図である。第１の基板１として！φウニ・・
より切シ出された厚みＱ、４ＷのＬｉＮｂＯ３を用いて
いる。この第１の基板１の第１の面２上に通常のイオン
交換法によシ幅１μｍ、厚み０．５μｍの光導波路３が
長さ１αにわたって形成されている。第１の面２に相対
する第２の面４は光学研磨されている。第２の基板６と
しては厚み２．６朋のＬｉＮｂｏ３を用いている。この
第２の基板５の第３の面６および第４の面７も光学研磨
されている。ここで第１の基板１の第２の面４および第
２の基板６の第６の面を洗浄しほぼすき間なく密着させ
た。全面にわたって干渉縞が一本も見えない状態（０，
２μｍ以下の間隔）で密着することができた。このよう
にして波長変換素子８が作製される。
第２図は本発明の波長変換素子の第１の実施例の側断面
図である。この波長変換素子８上に形成された光導波路
３に基本波である波長０．８４μｍの半導体レーザ光９
′を入射させると位相整合が起こり波長０．４２μｍの
第２高調波１ｏが第１の基板１にθ＝１６°の角度を持
って放射される。この第２高調波１０は第２の面４と第
３の面６の間隔が波長の半分以下ときわめて小さいため
、この境界１１を感することなくそのまま第２の基板５
中に入射し、さらに面７よシ出射される。このように第
２高調波１０はすべて同一方向よシ効率良く取り出すこ
とが可能となる。基本波である半導体レーザ光９′のパ
ワーが５ Ｑ ｍＷのとき３ｍｗの第２高調波１０が得
られた。
図である。この波長変換素子８上に形成された光導波路
３に基本波である波長０．８４μｍの半導体レーザ光９
′を入射させると位相整合が起こり波長０．４２μｍの
第２高調波１ｏが第１の基板１にθ＝１６°の角度を持
って放射される。この第２高調波１０は第２の面４と第
３の面６の間隔が波長の半分以下ときわめて小さいため
、この境界１１を感することなくそのまま第２の基板５
中に入射し、さらに面７よシ出射される。このように第
２高調波１０はすべて同一方向よシ効率良く取り出すこ
とが可能となる。基本波である半導体レーザ光９′のパ
ワーが５ Ｑ ｍＷのとき３ｍｗの第２高調波１０が得
られた。
このように第１の基板１の厚みが０．４１Ｍと薄いため
多少のうねフがあってもしなシやすぐ、密着が容易とな
る。また微小欠陥、不純物が極めて少ないという光学用
の基板が必要となるのは第１の基板１だけであって、第
１の基板１が厚みを必要としないため材料費も安価とな
る。さらに量産化を考えてウェハなどの大面積基板を用
いて光導波路３を一括して大量に作製する場合、基板の
厚みが小さく軽量であるという必要があシ、本実施例の
光波長変換素子８を構成する場合大変有利である。また
この実施例のように半導体レーザ光９′を用いることに
よシ半導体レーザを合せた光源全体をコンパクトにする
ことができる。
多少のうねフがあってもしなシやすぐ、密着が容易とな
る。また微小欠陥、不純物が極めて少ないという光学用
の基板が必要となるのは第１の基板１だけであって、第
１の基板１が厚みを必要としないため材料費も安価とな
る。さらに量産化を考えてウェハなどの大面積基板を用
いて光導波路３を一括して大量に作製する場合、基板の
厚みが小さく軽量であるという必要があシ、本実施例の
光波長変換素子８を構成する場合大変有利である。また
この実施例のように半導体レーザ光９′を用いることに
よシ半導体レーザを合せた光源全体をコンパクトにする
ことができる。
なお第２の面４と第３の面６は全面にわたって密着する
必要はない。
必要はない。
本発明の光波長変換素子の第２の実施例の側断面図を第
３図に示す。この例では光導波路３が形成された第１の
基板１とレンズ機能を持つ第２の基板６を貼シ合せる。
３図に示す。この例では光導波路３が形成された第１の
基板１とレンズ機能を持つ第２の基板６を貼シ合せる。
つまシ光導波路３が形成された第１の基板１と先端がレ
ンズ状に加工されたレンズ部２１を持つ第２の基板５と
を密着させ光波長変換素子８が構成されている。第１の
実施例と同様に第１の基板１中に放射された第２高調波
はそのまま第２の基板６中に入射し、レンズ部２１で集
光され点２２に集まる。光導波路３の長さは２ｃｍ、第
１の基板１の厚み０．３１ｆｆ 、第２の基板の厚み６
羽のもので波長１．０６ ｐｍ 、 パワー１００ ｍ
ｗの基本波９によシ２０ ｍｗの第２高調波１ｏが点２
２で１μｍのスポットサイズで得られた。
ンズ状に加工されたレンズ部２１を持つ第２の基板５と
を密着させ光波長変換素子８が構成されている。第１の
実施例と同様に第１の基板１中に放射された第２高調波
はそのまま第２の基板６中に入射し、レンズ部２１で集
光され点２２に集まる。光導波路３の長さは２ｃｍ、第
１の基板１の厚み０．３１ｆｆ 、第２の基板の厚み６
羽のもので波長１．０６ ｐｍ 、 パワー１００ ｍ
ｗの基本波９によシ２０ ｍｗの第２高調波１ｏが点２
２で１μｍのスポットサイズで得られた。
このように第１の基板１に対する光導波路３の形成作業
と第２の基板６に対するレンズ部２１の加工作業とを別
々に行い、後で貼シ合せが可能となるので作業が非常に
容易となる。
と第２の基板６に対するレンズ部２１の加工作業とを別
々に行い、後で貼シ合せが可能となるので作業が非常に
容易となる。
本発明の光波長変換素子の第３の実施例の側断面図を第
４図に示す。基本構成は第１の実施例と同様であるが、
この第３の実施例では第２の基板６としてＺｎＯｔ−使
用している。第１の基板１のＬ ｉ Ｗｂ ０５の屈折
率ｎ１は２．２０．第２の基板６のＺｎＯの屈折率ｎ２
は２．１２であシ第１の基板１中にθ゛＝１６°の角度
をもって放射した光は境界１１で次式で示すスネルの法
則を満たす。
４図に示す。基本構成は第１の実施例と同様であるが、
この第３の実施例では第２の基板６としてＺｎＯｔ−使
用している。第１の基板１のＬ ｉ Ｗｂ ０５の屈折
率ｎ１は２．２０．第２の基板６のＺｎＯの屈折率ｎ２
は２．１２であシ第１の基板１中にθ゛＝１６°の角度
をもって放射した光は境界１１で次式で示すスネルの法
則を満たす。
ψは第２の基板５中への入射角度であシこの実施例では
４°となる。面７よシ空気中への出射角度はほぼ８０°
と垂直に近くなる。
４°となる。面７よシ空気中への出射角度はほぼ８０°
と垂直に近くなる。
このように第２の基板６の屈折率を変えることによシ出
射する角度を変えることができる。また第２の基板６と
して安価な材料のものも用いることができ、光波長変換
素子８全体のコストダウンにつながる。
射する角度を変えることができる。また第２の基板６と
して安価な材料のものも用いることができ、光波長変換
素子８全体のコストダウンにつながる。
本発明の光波長変換素子の第４の実施例の側断面図を第
６図に示す。基本構成は第１の実施例と同様であるが、
この第４の実施例では第２の基板６の第２高調波１ｏが
透過しない部分の材料を削き、材料費の低減を実現して
いる。
６図に示す。基本構成は第１の実施例と同様であるが、
この第４の実施例では第２の基板６の第２高調波１ｏが
透過しない部分の材料を削き、材料費の低減を実現して
いる。
本発明の光波長変換素子の第６の実施例の側断面図を第
６図に示す。基本構成は実施例１と同様であるが、この
第５の実施例では第２の基板５においても厚み０．４朋
と薄いものを使い、さらに第２の基板５の面３１には集
光機能を持った７レネルソンズ３２が形成されている。
６図に示す。基本構成は実施例１と同様であるが、この
第５の実施例では第２の基板５においても厚み０．４朋
と薄いものを使い、さらに第２の基板５の面３１には集
光機能を持った７レネルソンズ３２が形成されている。
また３３は基本波９のパワーをモニターするためのフォ
トダイオードである。
トダイオードである。
このように光導波路３とフレネルレンズ３２を別々に形
成し、後で貼シ合すことで波長変換素子８の製造が非常
に簡単となる。また基本波９と第２高調波１０の出射方
向が異なるためモニターするためのフォトダイオード３
３なども取り付けることができる。
成し、後で貼シ合すことで波長変換素子８の製造が非常
に簡単となる。また基本波９と第２高調波１０の出射方
向が異なるためモニターするためのフォトダイオード３
３なども取り付けることができる。
なお実施例では変換波として変換効率が大である第２高
調波を用いたが、他のパラメ） ＩＪツク波、和周波、
差周波、第３高調波などの取り出しに使用可能である。
調波を用いたが、他のパラメ） ＩＪツク波、和周波、
差周波、第３高調波などの取り出しに使用可能である。
また第１の基板として容易に大型基板が入射できるＬ
Ｌ Ｎｂ Ｏｓを用いたがＬｉＴａＯ３などでも良い。
Ｌ Ｎｂ Ｏｓを用いたがＬｉＴａＯ３などでも良い。
また作製が簡単なイオン交換法を用いて光導波路を使用
したが、拡散光導波路などでも良い。
したが、拡散光導波路などでも良い。
発明の効果
本発明の光波長変換素子を用いれば、光導波路を形成し
た後に光を一方向に取り出すための第２の基板を密着さ
せることができ、Ｓｉを用いたＩＣプロセスのように大
面積基板を用いた量産ラインを組むことが可能となシ安
価な光波長変換素子が実現できる。さらに第２の基板は
光学用基板である必要がないので安価な基板を用いるこ
とができ材料費も削減可能となる。
た後に光を一方向に取り出すための第２の基板を密着さ
せることができ、Ｓｉを用いたＩＣプロセスのように大
面積基板を用いた量産ラインを組むことが可能となシ安
価な光波長変換素子が実現できる。さらに第２の基板は
光学用基板である必要がないので安価な基板を用いるこ
とができ材料費も削減可能となる。
子の第１の実施例を示す側断面図、第３図は本発明の光
波長変換素子の第２の実施例を示す側断面図、第４図は
本発明の光波長変換素子の第３の実施例を示す側断面図
、第６図は本発明の光波長変換素子の第４の実施例を示
す側断面図、第６図は本発明の光波長変換素子の第６の
実施例を示す側断面図、第７図は従来の光波長変換素子
の構成を示す側断面図、第８図は従来の光波長変換素子
の問題点を示す側断面図である。 １・・・・・・第１の基板、３・・・・・・光導波路、
５・・・・・・第２の基板、９・・・・・・基本波、１
０・・・・・・第２高調波。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｌ・
・・第７の基板 ８・・・汲畏儀嬉素子 Ｑ 第５図 第 ６ 図
３２．、、 フレ冬ルレンス″３３、、．７オトダイ
オード ８・・・光導ス勝 ／θ・、芽２高調琥
波長変換素子の第２の実施例を示す側断面図、第４図は
本発明の光波長変換素子の第３の実施例を示す側断面図
、第６図は本発明の光波長変換素子の第４の実施例を示
す側断面図、第６図は本発明の光波長変換素子の第６の
実施例を示す側断面図、第７図は従来の光波長変換素子
の構成を示す側断面図、第８図は従来の光波長変換素子
の問題点を示す側断面図である。 １・・・・・・第１の基板、３・・・・・・光導波路、
５・・・・・・第２の基板、９・・・・・・基本波、１
０・・・・・・第２高調波。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｌ・
・・第７の基板 ８・・・汲畏儀嬉素子 Ｑ 第５図 第 ６ 図
３２．、、 フレ冬ルレンス″３３、、．７オトダイ
オード ８・・・光導ス勝 ／θ・、芽２高調琥
Claims (7)
- （１）第１の基板の光導波路が形成された第１の面に相
対する第２の面が、第２の基板の第３の面とほぼすき間
なく密着し、上記光導波路を伝搬する基本波と位相整合
され、上記第１の基板中に放射された変換波を上記第２
の基板中に取り出すことを特徴とする光波長変換素子。 - （２）変換波が第２高調波であ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。 - （３）基本波として半導体レーザ光を使用したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光波長変換素子。 - （４）第１の基板としてＬｉＮｂ＿１＿−＿ｘＴａ＿ｘ
Ｏ＿３（０≦ｘ≦１）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。 - （５）イオン交換法を用いて作製された光導波路を使用
し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。 - （６）第１の基板の屈折率と異なる屈折率を持つ第２の
基板を使用し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。 - （７）レンズ機能を有する第２の基板を使用したことを
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 |
|---|---|---|---|
| JP8053885A JPS61239231A (ja) | 1985-04-16 | 1985-04-16 | 光波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053885A JPS61239231A (ja) | 1985-04-16 | 1985-04-16 | 光波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61239231A true JPS61239231A (ja) | 1986-10-24 |
Family
ID=13721128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8053885A Pending JPS61239231A (ja) | 1985-04-16 | 1985-04-16 | 光波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61239231A (ja) |
Cited By (5)
| 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 |
| JPH01113221U (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-31 | ||
| US4896931A (en) * | 1988-08-18 | 1990-01-30 | North American Philips Corp. | Frequency doubling device |
| JPH02186327A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Toshiba Corp | 波長変換光学素子 |
| US5082340A (en) * | 1989-04-28 | 1992-01-21 | Hamamatsu Photonics K. K. | Wavelength converting device |
-
1985
- 1985-04-16 JP JP8053885A patent/JPS61239231A/ja active Pending
Cited By (5)
| 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 |
| JPH01113221U (ja) * | 1988-01-22 | 1989-07-31 | ||
| US4896931A (en) * | 1988-08-18 | 1990-01-30 | North American Philips Corp. | Frequency doubling device |
| JPH02186327A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Toshiba Corp | 波長変換光学素子 |
| US5082340A (en) * | 1989-04-28 | 1992-01-21 | Hamamatsu Photonics K. K. | Wavelength converting device |
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