JPS62262835A - 光導波路形波長変換素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は非線形光学効果の１種である光高調波発生現象
を利用した光導波路形波長変換素子に関するものであり
、光高調波発生効率の高い物質でできたコアの周囲に数
層のクラッド構造を形成して、光高調波の伝搬を低損失
にし、設計に自由度を持たせたものである。

（従来技術） 光高調波発生現象は非線形光学定数の大きな媒質中に単
色でパワー密度の大きな光を入力すると、入力した光の
周波数のＮ倍（Ｎ：自然数）の周波数を持つ光が生ずる
現象で、筒中に光の波長を短波長側−１変換させる方法
として有用である。この高調波発生現象はすでにＬ　ｉ
　Ｎｂ　０３やＫＤＰ等の結晶を用いたＮｄ：ＹＡＧレ
ーザなどの高出力レーザ川波長変換器として実用化され
ている。

最近になり有機結晶の一部が極めて大きな非線形光学定
数を持ち、高効率に第２高調波を発生させる得ることが
判明した。そこでそのような有機結晶を用いた光波長変
換素子の検討がなされている。

波長の変換効率即ち高調波の発生効率を高めるためには
、人力光を高密度に閉じ込めることと同時に入力波と発
生する高調波との間の位相整合を図る必要がある。この
２つの要求を同時に満足させるためには平面形もしくは
円筒形の導波路構造にすることが望ましく、有機結晶材
料を用いた光高調波発生用導波路の検剃も進められてい
る。

第２図は円筒形導波路の例である。このタイプは高調波
発生効率の高い有機結晶（ここではＭＮＡ）を中心部（
コア）１とし、その周囲にコアｌより屈折率が低く且つ
発生する高調波に対して光透過性を有する物質からなる
外部層（クラッド）２が形成されている。

コアｌに入力された光によって発生した光高調波は第２
図の矢印４のように、コアｌからクラッド２へ反射し、
クラッド２とその外側の空気層３との屈折率差によって
全反射し、クラッド２からコアｌへと伝搬する。一方コ
アｌへ入力された光のほとんどは第２図の矢印５のよう
に、コアｌとクラッド２の境界で全反射されてコア１の
みを伝搬していく。この場合両者の光とも各々の境界の
屈折率差と断面の径の大きさで決まるいくつかの伝搬モ
ードを持つが、入力波と高調波との伝搬定数が一致する
モードで伝搬する光のみが長さ方向に沿って増幅されて
出力される。

（従来技術の閤題点） この場合、クラッド２の表面に空気中のゴミや油或は水
分などが刺着していると、その部分でクラッドを伝搬す
る高調波光が散乱され、損失要因となるか、境界条件が
変化して位相整合条件がずれてしまう原因となる。従っ
て第２図の波長変換素子では安定に且つ高効率に高調波
を発生させるためには、コア１とクラッド２の境界での
屈折率差が長手方向に一定であることと同様に、クラッ
ド２と空気層３との境界も屈折率条件が長手方向に均一
である必要がある。しかし第２図の波長変換素子ではク
ラッド２の外側に光吸収性を持つ物質や周囲と屈折率の
異なる物質が付着した場合、高調波の波長や散乱が生じ
効率が低下するという問題がある。

またクラッド２には通常円筒のファイバ形状を作り易く
、また可視の光透過性にも優れている理由から、石英系
或は多成分系のガラスが用いられているが、表面に発生
する機械的損傷により折れやすいという欠点もあった。

（発明の目的） 本発明の目的は発生した高調波が低損失にかつ安定した
モードで伝搬し、光高調波発生効率が高く、■一つ機械
的な強度も向上する光導波路形波長変換素子を提供する
ことにある。

（発明の構成） 本発明の光導波路形波長変換素子は、中心部に高調波発
生効率の高い物質からなるコアｌＯが形成され、その外
側にコアｌＯより屈折率が低く且つ高調波光に光透過性
を有する物質で形成された第２層２０が設けられ、その
外側に第２層２０よりも屈折率が低く高調波光に光透過
性を有する物質で形成された第３層３０が設けられたも
のである。更にこの３層から成る円筒形先導波路の外側
を耐水性、耐薬品性に優れた樹脂でコーティングされて
いる。

（実施例） 第１図は本発明の光導波路形波長変換素子基本的な構造
である。

コアＩＯの外側に第２層２０を設け、第２層２０の外側
に第３層３０を設け、更にその外側に被覆層４０を設け
である。

コア材としては有機結晶としてＭＮＡ　（ジメチルニト
ロアニリン）が良く知られているがその他にニトロアニ
リン誘電体や尿素及びエノン誘電体などの有機材料及び
その派生材料が有望である。

また従来から知られているＬｉＮｂＯ３やＫＤＰ等の無
機結晶も可能である。

第２層２０の材料については石英系ガラスが最も適して
いると考えられるが、使用される波長に応じて変える必
要がある。この材料はガラス以外にも細長い円筒状のキ
ャピラリを作成し易く、几つ入力光および高調波光に対
し光透過性を有する材料が望ましい。

第３層３０の材料についても第２層と同様なことが言え
るが第２層の材質に比べ屈折率が低いことが条件となる
。

第２層２０と第３層３０の両者を共にガラスにすれば、
ドープ料を変化させて屈折差を設け、且つ密着してもよ
いので作成が容易となる。最外層被覆層４０は耐候性に
優れたポリマーが望ましい。又第３層３０を第２層２０
よりも屈折率が低く、旧つ耐候性に優れたポリマーにし
て第４層４０を省略することも可能である （発明の作用） 光高調波の発生原理は従来例と同じであるが、本発明で
は第２層２０と第３層３０はいずれも高調波光に対して
低損失であり、屈折率の境界条件の長手方向の均一性も
保たれているため、安定で高効率な光高調波を発生する
ことができる。

入力波と光高調波の間の位相整合は各層の屈折率及び各
層の厚みを適当に選択することにより達成できる。

（発明の効果） 本発明の光波長変換素子は次のような効果がある。

（１）高効率な光高調波発生素子が得られ、機械的強度
や耐候性も優れ、実用的なデバイスが得られる。

（２）入力波と高調波の間の位相整合は各層の屈折率及
び径の大きさを適当に選択することにより達成できるが
、本発明では第３層３０の屈折率も作用するので従来例
に比べ自由度が増し、設計が容易になる。

（３）被覆層４０の屈折率を第３層３０の屈折率より高
くして、高調波モードのうち位相整合に寄ゲージない高
次モードを放射モードにすれば、出力側からの雑音成分
を低減することができる。

（４）被覆層４０があるため機械的強度が高く、耐影響
性も向１−する。

【図面の簡単な説明】

第１図イは未発ＩＪＩの素子の断面図、同図口はイの屈
折率分布の説明図、ハは同素子の側面図、第２図イはフ
ァイバ形の有機非線形光学結晶のコアを持つ波長変換素
子の断面図、同図口は同素子の側面図である。 １０はコア ２０は第２層 ３０は第３層 ４０は被覆層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心部に光高調波発生効率の高い物質で形成され
   たコアが形成され、その外側に中心部より屈折率が低く
   且高調波光に光透過性を有する物質で形成された第２層
   が設けられ、その外側に第２層よりも屈折率が低く高調
   波光に光透過性を有する物質で形成された第３層が設け
   られたことを特徴とする光導波路形波長変換素子。
2. （２）第３層の外側に耐影響性に優れた保護被覆層を設
   けてなる特許請求の範囲第１項記載の光導波路形波長変
   換素子。