JPWO2011058599A1 - 波長変換光源装置 - Google Patents
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Abstract
傾斜あるいはカーブしたストライプ構造を持つ半導体利得媒質(1)と、半導体利得媒質(1)との間に共振器を構成するボリューム・ブラッグ・グレーティング素子(3)と、共振器からの基本波(A)の高調波(H)を出力する波長変換素子(5)とを具備する。好ましくは、半導体利得媒質(1)が周波数的にインコヒーレントかつ広帯域化した半導体利得媒質であり、波長変換素子(5)が周期分極型非線形波長変換素子であり、ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子(3)および周期分極型非線形波長変換素子(5)がチャープ構造のグレーティング周期を持つ。
Description
本発明は、波長変換光源装置に関し、さらに詳しくは、安定な高速変調が可能な波長変換光源装置に関する。
従来、スーパー・ルミネッセント・ダイオードとブリュースター板とバンドパスフィルターと波長変換導波路とを具備した波長変換レーザ装置が知られている(例えば、特許文献1の図2参照。)。また、スーパー・ルミネッセント・ダイオードとバンドパスフィルターと波長変換導波路とを具備した波長変換レーザ装置が知られている(例えば、特許文献1の図3参照。)。さらに、スーパー・ルミネッセント・ダイオードと波長変換導波路と回折格子とを具備した波長変換レーザ装置が知られている(例えば、特許文献1の図4参照。)。
上記従来の波長変換レーザ装置では、部品点数が多かったり、温度特性が異なる部品を一体化しているため、温度制御しにくく、安定な高速変調が難しい問題点がある。
そこで、本発明の目的は、安定な高速変調が容易に可能な波長変換光源装置を提供することにある。
そこで、本発明の目的は、安定な高速変調が容易に可能な波長変換光源装置を提供することにある。
第1の観点では、本発明は、光導波路がその少なくとも光出射側端面での反射により共振器を形成しないような角度を持つように傾斜あるいはカーブしたストライプ構造を持つ半導体利得媒質(1)と、前記半導体利得媒質(1)との間に共振器を構成するボリューム・ブラッグ・グレーティング素子(3)と、前記共振器からの基本波の高調波を出力する波長変換素子(5)とを具備したことを特徴とする波長変換光源装置(100,200)を提供する。
上記構成において、ボリューム・ブラッグ・グレーティング(VBG:Volume Bragg Grating)素子とは、ファイバーのような光導波路構造ではないガラスブロック内にグレーティングを切った構造であり、グレーティングはガラスブロック端面に対し傾斜して作成されており、端面には基本波光に対して無反射コーティングを施し、波長変換光に対して反射コーティングを施している。
通常のファブリ・ペロ共振器(半導体利得媒質の端面での反射を利用した共振器)では、共振器長で決まるモード間隔を持った周波数で発振する。このため、温度等の変化による要因で、発振モードがある周波数へ移るモードホップが起こり、波長選択素子を用いても非線形波長変換素子の波長許容幅から外れる問題がある。また、外部ミラーと半導体レーザーによる干渉により光ノイズが発生し、低ノイズの波長変換光が得られにくい問題がある。
これに対して、上記第1の観点による波長変換光源装置(100,200)では、光導波路がその少なくとも光出射側端面での反射によりファブリ・ペロ共振器を形成しないような角度を持つように傾斜あるいはカーブしたストライプ構造を持つ半導体利得媒質を採用しているので、上記のような問題を解消できる。
また、ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子を用いるため、製造しやすくなる。また、部品点数が少なくて済み、各部品が別体であるため、温度制御しやすくなる。
よって、安定かつ低ノイズな高速変調が容易に可能となる。また、小型化も容易になる。
これに対して、上記第1の観点による波長変換光源装置(100,200)では、光導波路がその少なくとも光出射側端面での反射によりファブリ・ペロ共振器を形成しないような角度を持つように傾斜あるいはカーブしたストライプ構造を持つ半導体利得媒質を採用しているので、上記のような問題を解消できる。
また、ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子を用いるため、製造しやすくなる。また、部品点数が少なくて済み、各部品が別体であるため、温度制御しやすくなる。
よって、安定かつ低ノイズな高速変調が容易に可能となる。また、小型化も容易になる。
第2の観点では、本発明は、前記第1の観点による波長変換光源装置において、前記半導体利得媒質(1)が周波数的にインコヒーレントかつ広帯域化した半導体利得媒質であり、前記波長変換素子(5)が周期分極型非線形波長変換素子であり、前記ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子(3)および前記周期分極型非線形波長変換素子(5)がチャープ構造のグレーティング周期を持つことを特徴とする波長変換光源装置(200)を提供する。
上記第2の観点による波長変換光源装置(200)では、半導体利得媒質(1)から広帯域化した基本波を出力すると共に、ボリューム・ブラッググレーティング素子(3)および周期分極型非線形波長変換素子(5)のグレーティング周期をチャープ構造にして選択波長を可変化するため、広帯域の波長可変性を実現できる。
上記第2の観点による波長変換光源装置(200)では、半導体利得媒質(1)から広帯域化した基本波を出力すると共に、ボリューム・ブラッググレーティング素子(3)および周期分極型非線形波長変換素子(5)のグレーティング周期をチャープ構造にして選択波長を可変化するため、広帯域の波長可変性を実現できる。
本発明の波長変換光源装置によれば、安定かつ低ノイズな高速変調が容易に可能となる。また、小型化も容易になる。さらに、広帯域の波長可変性を実現できる。
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
−実施例1−
図1は、実施例1に係る波長変換光源装置100を示す構成説明図である。
この波長変換光源装置100は、光導波路がその少なくとも光出射側端面での反射により共振器を形成しないような角度を持つように傾斜あるいはカーブした導波路構造を持ち周波数的にインコヒーレントかつ広帯域化した半導体利得媒質1と、モード・マッチング・レンズ2と、半導体利得媒質1との間に共振器を構成するボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3と、モード・マッチング・レンズ4と、共振器からの基本波Aの高調波Hを出力する波長変換素子5と、ペルチェ素子と温度センサとを有し半導体利得媒質1の温調を行うための温調ユニット11と、波長変換素子5の温調を行うための温調ユニット12と、温調ユニット11により半導体利得媒質1の温度を制御する半導体利得媒質温度制御回路13と、温調ユニット12により波長変換素子5の温度を制御する波長変換素子温度制御回路14と、半導体利得媒質1を駆動するための注入電流Iを出力する半導体利得媒質駆動回路15と、半導体利得媒質駆動回路15を制御すると共に各温度制御回路11,12を制御する制御回路16とを具備してなる。
図1は、実施例1に係る波長変換光源装置100を示す構成説明図である。
この波長変換光源装置100は、光導波路がその少なくとも光出射側端面での反射により共振器を形成しないような角度を持つように傾斜あるいはカーブした導波路構造を持ち周波数的にインコヒーレントかつ広帯域化した半導体利得媒質1と、モード・マッチング・レンズ2と、半導体利得媒質1との間に共振器を構成するボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3と、モード・マッチング・レンズ4と、共振器からの基本波Aの高調波Hを出力する波長変換素子5と、ペルチェ素子と温度センサとを有し半導体利得媒質1の温調を行うための温調ユニット11と、波長変換素子5の温調を行うための温調ユニット12と、温調ユニット11により半導体利得媒質1の温度を制御する半導体利得媒質温度制御回路13と、温調ユニット12により波長変換素子5の温度を制御する波長変換素子温度制御回路14と、半導体利得媒質1を駆動するための注入電流Iを出力する半導体利得媒質駆動回路15と、半導体利得媒質駆動回路15を制御すると共に各温度制御回路11,12を制御する制御回路16とを具備してなる。
半導体利得媒質1は、例えばスーパー・ルミネッセント・ダイオードである。
ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3は、その端面からの不要な戻り光を低減するため、光軸に対し傾斜させて配置してある。
波長変換素子5は、一般に入手可能なLiNbO3,LiTaO3を用いた周期分極反転型波長変換導波路である。このような周期分極反転型波長変換導波路5はTM偏光であるが、半導体利得媒質1はTE偏光を持つ。このため、半導体利得媒質1と周期分極反転型波長変換導波路5の偏光が一致するように両者を配置する。それと共にモード・マッチング・レンズ4により結合効率を高めることで、部品点数を減らし小型化を図っている。
波長変換素子5の端面には、不要な戻り光を低減するために、ウエッジが施されている。
なお、波長変換素子5として、例えばLBO結晶,KTP結晶や導波路構造をもたないバルク型周期分極反転素子を用いてもよい。
波長変換素子5の端面には、不要な戻り光を低減するために、ウエッジが施されている。
なお、波長変換素子5として、例えばLBO結晶,KTP結晶や導波路構造をもたないバルク型周期分極反転素子を用いてもよい。
図2は、半導体利得媒質1への注入電流Iを変化させたときの基本波Aの波長変動と周期分極反転型波長変換導波路5の波長許容幅をプロットしたものである。
注入電流Iを変化させても、基本波Aの波長は、周期分極反転型波長変換導波路5の波長許容幅内に入っている。
注入電流Iを変化させても、基本波Aの波長は、周期分極反転型波長変換導波路5の波長許容幅内に入っている。
図3は、半導体利得媒質1へ一定の注入電流Iを与えたときの高調波Hの時間変化を示している。
図4は、半導体利得媒質1へ矩形波の注入電流Iを与えたときの高調波Hの時間変化を示している。
ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3は、温度変化に対する選択波長の変化が小さく、半導体利得媒質1との共振器構成により、通常の半導体レーザーよりも発振波長のモード間隔が狭められ、注入電流Iに対する屈折率変化等による変動に対しても波長狭幅外への波長の飛びが抑えられ、安定に制御されている。
この結果、安定な出力(注入電流Iに忠実な出力)が得られており、基本波Aの高速変調が可能となる。
図4は、半導体利得媒質1へ矩形波の注入電流Iを与えたときの高調波Hの時間変化を示している。
ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3は、温度変化に対する選択波長の変化が小さく、半導体利得媒質1との共振器構成により、通常の半導体レーザーよりも発振波長のモード間隔が狭められ、注入電流Iに対する屈折率変化等による変動に対しても波長狭幅外への波長の飛びが抑えられ、安定に制御されている。
この結果、安定な出力(注入電流Iに忠実な出力)が得られており、基本波Aの高速変調が可能となる。
実施例1の波長変換光源装置100によれば次の効果が得られる。
(1)安定に高速変調可能な波長変換光が得られる。
(2)部品点数や部品間の空間が最少限であり、小型化しやすくなる。
(3)ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3を用いるため、製造しやすくなる。
(4)ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3と波長変換素子5とが別体であるため、温度制御しやすくなる。
(1)安定に高速変調可能な波長変換光が得られる。
(2)部品点数や部品間の空間が最少限であり、小型化しやすくなる。
(3)ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3を用いるため、製造しやすくなる。
(4)ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3と波長変換素子5とが別体であるため、温度制御しやすくなる。
−実施例2−
図5は、実施例2に係る波長変換光源装置200を示す構成説明図である。
この波長変換光源装置200は、実施例1の波長変換光源装置100と基本的に同じであるが、半導体利得媒質1が周波数的にインコヒーレントかつ広帯域化した半導体利得媒質であり、ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3および周期分極型非線形波長変換素子5がチャープ構造のグレーティング周期を持つ点に特徴がある。
図5は、実施例2に係る波長変換光源装置200を示す構成説明図である。
この波長変換光源装置200は、実施例1の波長変換光源装置100と基本的に同じであるが、半導体利得媒質1が周波数的にインコヒーレントかつ広帯域化した半導体利得媒質であり、ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子3および周期分極型非線形波長変換素子5がチャープ構造のグレーティング周期を持つ点に特徴がある。
図6は、基本波の波長可変性を示す特性図である。
半導体利得媒質1は、100nm程度以上の広い波長域に渡って波長飛びを抑制しながら発振させることが出来る。
半導体利得媒質1は、100nm程度以上の広い波長域に渡って波長飛びを抑制しながら発振させることが出来る。
実施例2の波長変換光源装置200によれば、光軸の変化を伴うことなく、波長可変性を実現できる。
本発明の波長変換光源装置は、分析・計測分野、医療、光情報処理、レーザーディスプレイ等で利用することが出来る。
1 半導体利得媒質
2,4 モード・マッチング・レンズ
3 ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子
5 波長変換素子
100,200 波長変換光源装置
2,4 モード・マッチング・レンズ
3 ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子
5 波長変換素子
100,200 波長変換光源装置
Claims (2)
- 光導波路がその少なくとも光出射側端面での反射により共振器を形成しないような角度を持つように傾斜あるいはカーブしたストライプ構造を持つ半導体利得媒質と、前記半導体利得媒質との間に共振器を構成するボリューム・ブラッグ・グレーティング素子と、前記共振器からの基本波の高調波を出力する波長変換素子とを具備したことを特徴とする波長変換光源装置。
- 請求項1に記載の波長変換光源装置において、前記半導体利得媒質が周波数的にインコヒーレントかつ広帯域化した半導体利得媒質であり、前記波長変換素子が周期分極型非線形波長変換素子であり、前記ボリューム・ブラッグ・グレーティング素子および前記周期分極型非線形波長変換素子がチャープ構造のグレーティング周期を持つことを特徴とする波長変換光源装置。
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JP2011540331A Pending JPWO2011058599A1 (ja) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | 波長変換光源装置 |
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A521 | Request for written amendment filed |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A02 | Decision of refusal |
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