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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Bilden sich abwechselnder Bereiche unterschiedlicher
erwünschter dominanter ferroelektrischer Polarisationen in
einem Körper aus ferroelektrischem Material zum Bilden einer
optischen Vorrichtung zur Verwendung bei der Frequenzwandlung
optischer Strahlung.
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Die sich abwechselnden Bereiche unterschiedlicher
elektrischer Polarisationszustände unterstützen die Erzeugung von
Harmonischen und andere Summen- oder
Differenzfrequenz-Wandelverfahren beim Hindurchgehen elektromagnetischer (EM)
Strahlung durch die Vorrichtung.
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Optischer Strahlungswandler, d.h. Vorrichtungen, die eine
Form der Energie in optische EM-Strahlung umwandeln sind sein
langer Zeit bekannt. Eine Art, die mit großer Aufmerksamkeit
bedacht wird, ist die Kombination einer Laserdiode oder von
Laserdioden als Pumpquelle mit einem nichtlinearen Material,
das die von der Diode oder den Dioden ausgehende Strahlung in
optische Strahlung einer erwünschten Frequenz umwandelt. Es
ist oft wünschenswert, die Leistung und den Wirkungsgrad
nichtlinearer Frequenzwandlung zu optimieren und die
Betriebsbandbreite solcher Anordnungen zu erhöhen.
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Das breite Konzept des Anlegens von Elektroden an einen
Festkörper zum Erzeugen elektrischer Polarisierung wurde schon
früher beschrieben - siehe z.B. den Artikel von Nakamura et
al. mit dem Titel "Poling of Ferroelectric Crystals by Using
Interdigital Electrodes and its Application to Bulk-Wave
Transducers" ("Polen ferroelektrischer Kristalle durch die
Verwendung sich abwechselnder Elektroden und die Anwendung auf
Festkörper-Wandler"), erschienen im Band mit dem Titel
Proceedings of 1983 IEEE Ultrasonic Symposium. Diese Polarisierung
war jedoch für einen Ultraschall-Wandler, der zum Weiterleiten
mechanischer Wellen und nicht für eine integrierte optische
Vorrichtung zur Wechselwirkung mit oder zum Erzeugen von EM-
Strahlung. Außerdem wurden schon wiederholt Flüssigkeiten in
einem Wellenleiter periodisch gepolt und die zweite
Harmonische eintreffender Strahlung daraus erzeugt - siehe den
Artikel mit dem Titel "Phase-matched Second Harmonic Generation in
a Liquid Filled Waveguide" ("Phasenabgestimmte Erzeugung
zweiter Harmonischer in einem mit einer Flüssigkeit gefüllten
Wellenleiter") von Levine et al., erschienen im Band 26, Nr. 7
der Applied Physics Letters (April 1975). Es versteht sich
jedoch, daß eine Polarisierung in einer Flüssigkeit sowohl
einen vorübergehenden Charakter hat (sie verschwindet, sobald
das elektrische Feld oder ein anderer für das Polarisieren
verantwortlicher Mechanismus entfernt wird) als auch in den
meisten Anwendungsgebieten zum Erzeugen der erwünschten
optischen Frequenzen unpraktisch ist. Es wurden
Domainen-Umkehrungen in ferroelektrischen Kristall-Wellenleitern erwogen, und
in einigen Fällen wurden die Domänenumkehrungen durch das
Stapeln dünner Kristallplättchen, von denen jede eine
dominante Polarisierung hat, erreicht. Diese Plättchen wurden in
einer entsprechenden Ausrichtung zueinander gestapelt. Ein
Beispiel dafür ist in einem Artikel von Rustagi et al. mit dem
Titel "Optical Frequency Conversion in Quasi-Phasematched
Stacks of Non-Linear Crystals" ("Optische Frequenzwandlung in
quasi-phasenabgestimmten Stapeln nichtlinearer Kristalle"),
der im IEEE Journal of Quantum Electronics, Bd. QE-18, Nr. 6
(Juni 1982) erschienen ist, beschrieben. Diese Vorgehensweise
hat beträchtliche Probleme bei der Herstellung - die dünnen
Plättchen müssen ziemlich dünn sein (im um-Bereich), und ihre
relative Ausrichtung im Stapel ist wesentlich. Außerdem ist es
schwierig, die nötige optische Qualität zu erzielen, die für
eine funktionsfähige Konstruktion nötig ist. Weiter wurde das
Züchten von Kristallen erwogen, während dem die Bildung von
Domänen darin so gesteuert wird, daß periodische
Schichtdomänen entstehen. Es wird verwiesen auf den Artikel von Feng et
al. mit dem Titel "Enhancement of Second-Harmonic Generation
in LiNbO&sub3; Crystals with Periodic Laminar Ferroelectric
Domains" ("Steigerung der Erzeugung zweiter Harmonischer in
LiNbO&sub3;-Kristallen mit periodischen ferroelektrischen Schicht-
Domänen"), erschienen in Applied Physics Letters, Bd. 37, Nr.
7 (1. Oktober 1980). Diese Vorgehensweise ist hauptsächlich
deswegen unpraktikabel, weil Bereiche dominanter
ferroelektrischer Polarisierung benötigt werden, die kritische Längen
im um-Bereich haben.
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Die Modulation nichtlinearer Eigenschaften in einem
nichtlinearen optischen Generator ist in der FR-A-2385114
beschrieben, in der Elektroden auf eine Oberfläche eines
nichtlinearen Substrats auf beiden Seiten eines
Propagationskanals für optische Strahlung angelegt werden. Die Elektroden
modulieren, wenn sie unter Strom stehen, die Polarität der
ferroelektrischen Domänen zum Modulieren der nichtlinearen
Eigenschaften des Substrats im Pfad der optischen Strahlung.
Bei dieser Anordnung können die Elektroden als eine Quelle von
Verschmutzung für das Substrat wirken. Die
Verschmutzungssubstanzen können durch Elektrodiffusion vom Elektrodenmaterial
auf der Oberfläche des Substrats in das Substrat gelangen.
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Im Gegensatz zum elektrischen Polarisierungsverfahren,
das aus der FR-A-2385114 bekannt ist, beschreibt der Artikel
von Y. Zhang mit dem Titel "Experiments on nonlinear waveguide
with periodic ferroelectric domain inversion" ("Experimente an
einem nichtlinearen Wellenleiter mit periodischer
ferroelektrischer Domänenumkehrung") vom Annual Meeting Japanese Appl.
Phys., 1988 die Modulation nichtlinearer Eigenschaften eines
nichtlinearen Wandlers elektromagnetischer Strahlung durch ein
chemisches Polungsverfahren. Bei diesem chemischen
Polungsverfahren wird die Konzentration von Titan (Ti) in
aufeinanderfolgenden Bereichen in einem Körper aus ferroelektrischem
Material in Querrichtung zum Pfad der Strahlung zum Körper
verändert, wodurch Bereiche unterschiedlicher Zustände
dominanter ferroelektrischer Polarisierung zum Modulieren der
nichtlinearen Eigenschaften des ferroelektrischen Materials
erzeugt werden. Es werden daher Veränderungen der
Titankonzentration von Bereich zu Bereich zum Erhalten ferroelektrischer
Domänenumkehrungen verwendet.
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In der WO-A-9 004 807 ist ein nichtlinearer Wandler
elektromagnetischer Strahlung beschrieben, mit einem
Wellenleiter in einem ferroelektrischen Kristallsubstrat, in dem
nichtlineare Eigenschaften durch ein alternatives Verfahren
moduliert wurden, nämlich durch eine Wärmebehandlung der
Kristalloberfläche unter einer periodischen Maskenstruktur.
Durch die Wärmebehandlung erhält man eine periodisch
domänenumgekehrte Struktur mit periodisch umgekehrter
ferroelektrischer Polarität, die durch die periodische Störung der
Kristalloberfläche hervorgerufen wird.
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Die Modulation linearer Eigenschaften in einem
nichtlinearen optischen Generator wird in einem Artikel von B.
Jaskorzynska et al. (SPIE Bd. 651, Integrated Optical Circuit
Engineering II (1986), S. 221-228) beschrieben.
Aufeinanderfolgende Bereiche in einem Körper aus ferroelektrischem
Material (LiNbO&sub3;) werden so erzeugt, daß sie unterschiedliche
Zusammensetzungen durch eine Veränderung der
Titankonzentration aufweisen. Es findet jedoch keine Modulation der
nichtlinearen Eigenschaften statt, und es wird zugegeben, daß
solche Modulationen schwierig durchzuführen sein würden.
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Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zur
Herstellung einer optischen Vorrichtung zur Frequenzwandlung
optischer Strahlung mit den folgenden Schritten vor: Verändern
der Zusammensetzung eines Körpers ferroelektrischen Materials
in alternierenden Bereichen; gekennzeichnet durch den
folgenden Schritt: Anlegen eines elektrischen Felds an den Körper
mit einem Potentialwert, der so ausgewählt ist, daß erwünschte
dominante ferroelektrische Polarisierungen in der veränderten
Zusammensetzung gebildet werden.
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Da eine chemische und eine elektrische Polung zusammen
verwendet werden, kann die chemische Polung die
Zusammensetzung eines Materials verändern, was an sich nicht zur
erwünschten Polarisierung führen muß, und das Anlegen eines
entsprechenden elektrischen Felds vervollständigt die
Polarisierung in den derart definierten Bereichen.
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Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
Vorrichtung kann in einen nichtlinearen Wandler
elektromagnetischer Strahlung mit einer erwünschten optischen Frequenz
integriert werden, wobei der Wandler weiter eine
Quelleneinrichtung elektromagnetischer Strahlung mit einer oder mehr
Frequenzen, die sich von der erwünschten optischen Frequenz
unterscheiden, und eine Einrichtung zum Richten
elektromagnetischer Strahlung von der Quelleneinrichtung in den Körper der
optischen Vorrichtung aufweist. Die sich abwechselnden
Bereiche des Körpers verlaufen in Querrichtung zum Strahlungspfad
des Körpers, wodurch die Strahlung von der Quelleneinrichtung
in Ausgangsstrahlung mit der erwünschten optischen Frequenz
gewandelt wird. Die sich abwechselnden Bereiche sehen
unterschiedliche Zustände dominanter ferroelektrischer
Polarisierung zum Modulieren der nichtlinearen Eigenschaften des
ferroelektrischen Materials vor.
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Anders ausgedrückt, beim Hindurchgehen
elektromagnetischer Strahlung von der Quelleneinrichtung entlang des Pfads
durch den Körper gerät sie in Wechselwirkung mit den Bereichen
und wird in elektromagnetische Strahlung mit der erwünschten
Frequenz umgewandelt
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Ein Zustand, eine Domäne oder ein Bereich
ferroelektrischer Polarisierung soll hier ein Zustand, eine Domäne oder
ein Bereich sein, in dem eine Richtung ferroelektrischer
Polarisierung gegenüber den anderen vorherrscht. "Optisch"
soll hier beim Identifizieren von EM-Strahlung oder
EM-Strahlungseigenschaften elektromagnetische Strahlung im sichtbaren
Bereich des Wellenlängenspektrums und in anderen anliegenden
Wellenlängenspektren bedeuten - typischerweise Strahlung mit
Wellenlängen im Bereich zwischen 1 und 15.000 nm.
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Am besten haben die jeweiligen Bereiche eine Länge in der
Richtung des Pfads, die eine Quasi-Phasenabstimmung (QPM)
zwischen der Quellenstrahlung und der erzeugten Strahlung
herstellt. Es hat sich herausgestellt, daß eine
Quasi-Phasenabstimmung unter bestimmten Umständen eine nichtlineare
Wandlung von EM-Strahlung in eine erwünschte optische Wellenlänge
mit einem relativ hohen Wirkungsgrad bewirken kann. Zum
Beispiel ermöglicht die Quasi-Phasenabstimmung die Ausnutzung
nichtlinearer Koeffizienten, die bei der doppelbrechenden
Phasenabstimmung nicht zur Verfügung stehen. Im manchen
Situationen werden auch erwünschte Betriebstemperaturen, eine
erhöhte Bandbreite und sogar eine nichtlineare Wandlung bei
vielen Materialien möglich, bei denen eine doppelbrechende
Phasenabstimmung nicht möglich ist.
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Die wünschenswerteste Strahlung ist kohärent, und die
Bereiche haben eine Länge in Richtung des Strahlungspfads, die
allgemein gleich einer ungeradzahligen Vielfachen der
Kohärenzlänge der nichtlinearen Wechselwirkung ist. (Mit
"Kohärenzlänge" ist die Entfernung gemeint, über die die Phase des
Quellen-EM-Feld und die erzeugte EM um einen Phasenfaktor von
180º verschoben sind. Der Artikel von J.D. McMullin mit dem
Titel "Optical Parametric Interactions in Isotropic Materials
Using a Phase-Corrected Stack of Nonlinear Dielectric Plates"
("Optische parametrische Wechselwirkungen in isotropischen
Materialien unter Verwendung eines phasenkorrigierten Stapels
nichtlinearer dielektrischer Plättchen"), erschienen im
Journal of Applied Physics, Bd. 46, Nr. 7 (Juli 1975) gibt eine
mathematische Definition und Behandlung der Kohärenzlänge.
Eine solche Konstruktion optimiert die Wandlung der Leistung
von der Eingangsstrahlung in die Ausgangsstrahlung.
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Ein optischer Wandler mit einer nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten optischen Vorrichtung wird
vorzugsweise zum Erzeugen "blauer" optischer Strahlung verwendet,
d.h. Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr
390-492 nm, einem Bereich, in dem sichtbares Licht mit einer
violett aussehenden Farbe liegt. Strahlung mit dieser
Wellenlänge kann vielfältig verwendet werden.
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Es gibt verschiedene Weisen, wie ein Bereich einer
erwünschten ferroelektrischen Polarisierung in einem Festkörper
erzeugt werden kann, der schon eine ferroelektrische
Polarsierung hat. Eine Möglichkeit ist, die Zusammensetzung des
Körpers so zu variieren, daß er in unterschiedlichen Bereichen
eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweist. Dies geschieht
am einfachsten durch das gemusterte Hinzufügen oder Entfernen
eines ausgewählten Materials aus dem Festkörper. Ein Verändern
der Polarisierung zum Herstellen des Bereichs kann auch durch
das zusätzlichen Anlegen elektrischer Felder an einen solchen
Festkörper erreicht werden. Elektrodiffusion, d.h. eine
Bewegung von Materialien im Körper zu einer der Elektroden mehr
als zur anderen, ist oft das Ergebnis. Dies trifft besonders
dann zu, wenn die elektrischen Felder dadurch angelegt werden,
daß Elektroden an die Oberflächen angelegt werden. Elektroden
können als eine Quelle von Verschmutzungsmaterial wirken, und
das angelegte Potential kann seine Migration verursachen. Das
Einführen von Verschmutzungsmaterial in dieser Weise in einen
Festkörper kann dann besonder nachteilig sein, wenn der Körper
mit elektromagnetischer Strahlung in Wechselwirkung treten
soll. Unter einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
Elektrodiffusion von den Elektroden entweder vermieden oder
dahingehend ausgenützt, daß die Elektroden und der Wert des an
sie anzulegenden Potentials im Verhältnis zum Material des
Festkörpers so ausgewählt werden, daß die erwünschten Bereiche
elektrischer Polarisierung entstehen. Unter einem anderen
Aspekt werden die Elektroden mit unterschiedlichen
Potentialwerten, die zum Erzeugen eines oder mehrerer elektrischer
Felder im Körper verwendet werden, entsprechend auf
unterschiedlichen Oberflächen des Körpers angelegt, von denen
mindestens eine in einer ausreichenden Entfernung vom Pfad der
EM-Strahlung liegt, die verhindert, daß Material von einer
solchen Elektrode oder von solchen Elektroden auf der
Oberfläche in den Strahlungspfad wandert.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
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Fig. 1 eine allgemein isometrische Darstellung eines
nichtlinearen optischen Generators mit einer nach einem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten optischen
Vorrichtung,
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Fig. 2 in einer schematischen Darstellung Eigenschaften eines
optischen Generators mit einer nach einem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten optischen Vorrichtung,
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Fig. 3 ein Flußdiagramm für ein chemisches Polungsverfahren,
das zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren
geeignet ist,
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Fig. 4(a) und 4(b) Kurvendarstellungen zum leichteren
Verständnis der Quasi-Phasenabstimmung,
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Fig. 5 eine schematische Darstellung eines elektrischen
Polungsverfahrens, das zur Verwendung in einem
erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist,
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Fig. 6 eine schematische Darstellung eines anderen
elektrischen Polungsverfahrens, das zur Verwendung in einem
erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist.
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Fig. 1 und 2 zeigen schematisch einen nichtlinearen
optischen Generator mit einer nach einem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten optischen Vorrichtung. Ein solcher
Generator, allgemein mit 11 bezeichnet, weist eine Quelle
eintreffender elektromagnetischer (EM) Strahlung mit einer
Frequenz auf, die in die erwünschte optische Frequenz
umgewandelt werden soll. Die Quelle könnte zwar eine oder mehrere
unterschiedliche Vorrichtung sein, wie zum Beispiel ein
Gas- oder Festkörper-Laser, doch ist sie in dieser Anordnung eine
Laserdiode 12. Eine solche Laserdiode wird eingestellt und
auch sonst gesteuert in einer bekannten Art und Weise zur
Erzeugung kohärenter EM-Strahlung mit der zu wandelnden
Frequenz. Solche Strahlung wird an einen Wellenleiter 13
geleitet, der in einem Festkörper 14 gebildet wurde. Ein solcher
Wellenleiter wird am besten an einer Oberfläche, der
Oberfläche 16, des Festkörpers gebildet, da es an der Oberfläche
einfacher ist, die zum Herstellen eines Wellenleiters nötigen
Änderungen vorzunehmen, zum Beispiel die Zusammensetzung der
Körpers zu verändern und daher seinen Brechungsindex. Der
Körper 14 ist am besten ein ferroelektrischer Kristallkörper,
und der Wellenleiter wird als ein Kanal gebildet. Der Körper
14 kann ein Lithiumniobatkörper (LiNbO&sub3;) sein, dessen spontane
ferroelektrische Polarisierung dominant gemacht wurde, wie zum
Beispiel der von Crystal Technology, Inc., Pab Alto,
California unter der Bezeichnung Z-cut LiNbO&sub3; integriertes optisches
Substrat erhältliche ferroelektrische Domänen-Einkristall, und
der Wellenleiter 13 wird darin durch Protonenaustausch
hergestellt. Der Wellenleiter kann natürlich auch anders aussehen,
wie zum Beispiel ein streifengeladener Wellenleiter oder ein
gewellter Wellenleiter. Außerdem könnte er prinzipiell auch in
der Tiefe des Kristallkörpers gebildet werden, wie zum
Beispiel
durch Postdiffusion, oder auf einer Oberfläche des
Körpers wie zum Beispiel durch eine entsprechende
Beschichtung.
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Das Ausgangssignal aus der Laserdiode 12 wird über eine
optische Faser 17 an den Kanal-Wellenleiter geleitet. Unter
bestimmten Umständen ist es günstig, eine Laserdiode direkt an
die Oberfläche des Festkörpers anstoßen zu lassen, damit so
eine Kopplung von deren Ausgangssignal in den vom Festkörper
definierten Wellenleiter geschieht. Es versteht sich, daß in
solchen Fällen die Einrichtung zum Richten des Ausgangssignals
in den Wellenleiter einfach die Montagestruktur ist, die ein
solches Anstoßen in der geeigneten Ausrichtung ermöglicht. Die
Polarisierung der eintreffenden Strahlung wird zum Optimieren
der nichtlinearen Wechselwirkung optimiert.
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Bei dieser Anordnung hat der Kanal-Wellenleiter mehrere
Bereiche unterschiedlicher Zustände ferroelektrischer
Polansierungen in Querrichtung zum Pfad der durch diesen
weitergeleiteten Strahlung. Die Bereiche sind in Fig. 1 nur durch
gestrichelte Linien angedeutet und können im Schema von Fig. 2
besser gesehen werden. Der Körper 14 ist als 14' bezeichnet
und hat einen als 13' dargestellten darin definierten
Wellenleiter 13. Der Diodenlaser 12 ist mit 12' bezeichnet, wobei
sein Ausgangssignal durch die Linse 19 in einer für den
Eingang des Wellenleiters 13' optimalen Art und Weise fokussiert
wird. Die aus dem Wellenleiter austretende Strahlung wird, wie
durch Linse 20 gezeigt, für die erwünschte Art der Anwendung
fokussiert. Der Wellenleiter 13 ist zwar vorzugsweise ein
Kanal, doch ist prinzipiell natürlich eine solche
Wellenleiterkonfiguration nicht notwendig. Er könnte zum Beispiel als
an die Oberfläche 16 anliegende Ebene konf iguriert sein.
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Die Zustände normaler Polarisation im Körper sind durch
die Pfeile 21 dargestellt. Es ist zu sehen, daß der Körper 14'
normalerweise einen dominanten Polarisationszustand in der
Richtung dieser Pfeile hat. Es versteht sich jedoch, daß es
prinzipiell nicht nötig ist, daß im Körper selbst ein
dominanter Polarisationszustand herrscht. Da jedoch der Körper 14
ursprünglich gepolt war oder eine dominante elektrische
Polarisierung
aufwies, können benachbarte Bereiche
unterschiedlicher dominanter Polarisierung einfach dadurch hergestellt
werden, daß die dominante Polarisierung der Bereiche 22
geändert wird. Das heißt, die Bereiche zwischen den Bereichen 22
dienen dann als Bereiche der anderen Polarisierung. Die
Erfindung läßt sich jedoch auch auf Anordnungen anwenden, bei denen
der Körper selbst vorher keine dominante elektrische
Polarisierung hat. Außerdem ist es nicht notwendig, daß die
Polarisation zwischen den nebeneinanderliegenden Bereichen
vollständig umgekehrt ist. Das heißt, die Energie kann in die
erwünschte Frequenz gebracht werden, indem die Länge und die
Anordnung der Bereiche mit dominanter Polarisation
entsprechend gewählt werden. Wenn der Wellenleiter jedoch Bereiche
mit einer Polarisierung hat, die der Strahlung der erwünschten
Ausgangsfrequenz Energie entzieht, ist es jedoch wichtig, daß
die Anzahl der vollständigen Domänenumkehrungen, durch die das
Hinzufügen von Energie einer solchen Frequenz geschieht,
größer als die Anzahl derer ist, die Energie entziehen.
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Die Bereiche, die am Wellenleiter im Körper gebildet
werden, sind durch gestrichelte Linien dargestellt und in Fig.
2 mit der Referenznummer 22 bezeichnet. Wie gezeigt erstreckt
sich jeder der Bereiche über die volle Tiefe und Breite (siehe
Fig. 1) des Wellenleiters. Bei einer solchen Anordnung wird
zwar vorgezogen, daß die Wechselwirkung zwischen den Bereichen
und der Strahlung optimiert wird, doch ist das prinzipiell
nicht nötig. Die Bereiche könnten auch neben dem Wellenleiter
sein, solange eine Wechselwirkung zwischen der Strahlung im
Wellenleiter und den unterschiedlich gepolten Bereichen
entsteht. Eine solche Anordnung soll auch mit einbezogen sein,
wenn festgestellt wird, daß der Wellenleiter durch die
gebildeten Bereiche hindurchgeht. Der Körper sollte natürlich unter
seiner Curie-Temperatur sein, damit sichergestellt wird, daß
die Bereiche dominanter ferroelektrischer Polarisierung auch
darin verbleiben. (Das setzt voraus, daß keine äußere Kraft
zum Erhalten der Polarisierungsrichtung angelegt wird.) Es
wird darauf hingewiesen, daß bei einer Domänenumkehrung in
einer Flüssigkeit es keine Temperatur gibt, bei der getrennte
Bereiche hergestellt werden können, wenn keine äußere Kraft
angewendet wird.
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Ein jeder der Bereiche 22 hat eine Länge die so
ausgewählt wird, daß eine Quasi-Phasenabstimmung zwischen den
Frequenzen der Eingangs- und der Ausgangs-EM-Strahlung
entsteht. Vorzugsweise ist die Eingangs-EM-Strahlung kohärent,
und die Länge ist allgemein gleich einer ungeraden
ganzzahligen Vielfachen der Kohärenzlänge der nichtlinearen
Wechselwirkung. Dadurch wird die Übertragung der Energie von der
Eingangsfrequenz oder den Eingangsfrequenzen in die erwünschte
optische Frequenz optimiert. Zwar ist die Länge der
gepolten/gegengepolten Bereiche in Fig. 2 gleich dargestellt, unter
Umständen kann es jedoch von Vorteil sein, Domänen mit
unterschiedlichen Längen vorzusehen oder bei denen die
Domänenpenodizität sich zum Optimieren der nichtlinearen Interaktionen
ändert.
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Bei einer Anordnung wirkt der Körper als ein
Frequenzverdoppler, d.h. die Ausgangsfrequenz ist die zweite Harmonische
einer Eingangsfrequenz. Es hat sich herausgestellt, daß, wie
unten erörtert, mit einer Quasi-Phasenabstimmung ein
Lithiumniobatkristall mit einer Wellenlänge für eine
Eingangsstrahlung mit einer Wellenlänge von 0,86 um eine Ausgangsstrahlung
von 0,43 um erzeugt, wobei diese Strahlung eine optische
Wellenlänge im oben erwähnten blauen Lichtbereich hat.
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Prinzipiell kann der Festkörper 14 auch andere
Eigenschaften haben. Es kann zum Beispiel erwünscht sein,
reflektierende Oberflächen zum resonieren einer oder mehrerer
Frequenzen der Strahlung im Wellenleiter zum Unterstützen der
Wandlung vorzusehen. Außerdem könnte der Körper selbst ein
Lasermaterial sein und zum Erhöhen der Ausgangsleistung als
Laser wirken. Bei einer solchen Anordnung könnten die Bereiche
dominanter Polarität entweder innerhalb oder außerhalb des
Laserhohlraums sein. In einer solchen Situation ist es nicht
notwendig, daß das Material mit den Bereichen ein
Lasermatenal ist. Außerdem ist die Erfindung natürlich auch anwendbar
auf Festkörper aus mit seltenen Erden dotierten
ferroelektrischen Materialien.
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Die Erzeugung von zweiten Harmonischen (SHG) wird hier
natürlich nur als Beispiel für die Summen-Frequenzwandlung
verstanden. Es wird aber auch erkannt, daß SHG mathematisch
anders zu behandeln ist als andere Summen- oder Differenz-
Frequenzwandlungen von EM-Strahlung. Außerdem sind zwar
Anordnungen beschrieben, bei denen die Bildung gesteigerter SHG aus
einer Eingangsstrahlung mit einer einzelnen Frequenz
geschieht, doch kann bei anderen Anordnungen mehr als eine
Frequenz der EM-Strahlung zur Erzeugung von Ausgangsstrahlung
mit der erwünschten optischen Frequenz eingegeben werden.
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Bei der Bildung von Bereichen elektrischer
Polarisierungen gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Erfindungsgemäß
werden diese Bereiche unter gemeinsamer Verwendung chemischer
und elektrischer Polungsverfahren hergestellt. Ein Verfahren
chemischer Polung, das zur Verwendung mit dem erfindungsgmäßen
Verfahren geeignet ist, ist das Verändern der Zusammensetzung
des Basismaterials an den Stellen, an denen unterschiedliche
elektrische Polarisierungen gewünscht werden. Vorzugsweise
liegen die Bereiche unterschiedlicher elektrischer
Polarisierung nebeneinander. Wenn der Körper eine dominante elektrische
Polarisierung hat, ist es nur nötig, die Zusammensetzung von
bestimmten Bereichen so zu ändern, daß sie sich zum Vorsehen
der unterschiedlichen elektrischen Polarisierungen an anderen
anliegenden Bereichen von der Zusammensetzung des Körpers
unterscheidet. Zum Beispiel ist bekannt, daß eine
Titandiffusion in die +C-Oberfläche eines Lithiumniobatkristallwafers
die Umkehrung der dominanten elektrischen Polarisierung am Ort
der Diffusion bewirkt. Dieser Effekt wird zum Erzeugen von
Bereichen von Polarisierungen an der Oberfläche eines
Lithiumniobatsubstrats mit einer ursprünglichen dominanten
Polarisierung ausgenützt. Die Oberfläche wird mit Titan gemustert, das
dann in das Kristallmaterial hineindiffundiert. Dies und die
Bildung eines Wellenleiters im Substrat ist durch das
Flußdiagramm von Fig. 3 schematisch dargestellt.
Lift-Off-Lithographie wird zum Mustern der Titanschicht verwendet. Ein
geeigneter Photolack, wie zum Beispiel Hoechst Celanese AZ5214-E wird
zum Beispiel durch Drehen auf die Oberfläche des Kristalls
aufgebracht. Dieser Auftrageschritt ist in Fig. 3 durch Block
26 angezeigt. Die mit Photolack bedeckte Oberfläche wird dann
maskiert, wie das bei Block 27 gezeigt ist, und mit
ultravioletter Strahlung belichtet. Der belichtete Photolack wird
dann, wie das durch Block 28 dargestellt ist, zum Beispiel
durch Shipley-Microposit-Entwickler von den Oberflächenteilen
entfernt, die nicht maskiert sind. Eine Titanschicht wird dann
auf die Oberfläche aufgebracht, die sowohl die freiliegende
Oberfläche des Kristalls als auch die Bereiche auf der
Oberfläche, auf denen der Photolack ist, bedeckt. Dieses Auftragen
ist in der Figur durch Block 29 dargestellt.
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Der auf der Oberfläche unter den mit Titan bedeckten
Bereichen verbleibende Photolack wird dann entfernt, was zu
Teilen der Titanschicht führt, die nicht am Substrat haften
und abgehoben (lifted off) werden können. Das Ergebnis ist,
daß die +C-Fläche des Lithiumniobat-Kristallkörpers mit Titan
gemustert ist, wobei das Muster auf der Oberfläche mit den
Bereichen des Körpers übereinstimmt, bei denen die
Zusammensetzung geändert werden soll.
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Das Titan wird dann in das Substrat diffundiert. Dies
geschieht durch Erwärmen des Substrats auf eine Temperatur im
Bereich von ungefähr 900-1200ºC, wobei diese Temperatur dann
über einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten wird, und dann
durch Kühlen (eine thermische Behandlung) des Substrats auf
Zimmertemperatur. Es wird angenommen, daß diese Diffusion zu
einer chemischen Veränderung der Zusammensetzung des Körpers
führt und nicht nur zu einer Veränderung der
Materialbestandteile der Bereiche. Das heißt, es wird angenommen, daß das
Titan bei der chemischen Zusammensetzung des Körpers Niobium
ersetzt. Eine Veränderung der Materialbestandteile der
Bereiche ist jedoch natürlich auch eine Veränderung der
Zusammensetzung des Körpers, auch wenn es sich dabei nicht um eine
Veränderung der chemischen Verbindung des Körpers handelt.
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Bei einer Implementierung dieses chemischen
Polungsverfahrens war das Lithiumniobatsubstrat 0,5 mm dick. Es wurde
mit vier verschiedenen Titan-Strichgittern gemustert von denen
jeder 1 mm lang war. Die Abstände beim Gitter reichten von 15
bis 22 um. Jede der Gitterlinien war ungefähr 4 um breit und 5
nm dick. Dieses Experiment war zum Verdoppeln der Wellenlänge
von 1,06 um der Strahlung gedacht, und die Perioden des
Gitters wurden so gewählt, daß die dabei entstehenden
Polarisierungsbereiche ungefähr 3 Kohärenzlängen lang waren.
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Die Wärmebehandlung bestand aus einem Erhöhen der
Temperatur über 2 Stunden von Raumtemperatur auf 1100ºC, gefolgt
von einem "Ziehen" über 30 Minuten bei dieser Temperatur. Das
Abkühlen wurde einfach dadurch erreicht, daß die
Stromversorgung zu dem Ofen unterbrochen wurde, der das Erhitzen
bewerkstelligte, und ein Abkühlen-Lassen auf Zimmertemperatur.
Dadurch entstand eine anfängliche Kühlrate von 8K pro Minute.
Dieser Erwärmungs- und Abkühlschritt sind in Fig. 3 durch die
Blöcke 31 und 32 dargestellt.
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Zum Verhindern eines Ausdiffundierens von Lithiumoxid
während des Erwärmungs- und des Abkühlschritts wurde das mit
Titan beschichtete Substrat in ein mit kongruentem
Lithiumniobatpulver gefülltes geschlossenes Aluminiumoxidschiffchen
gelegt. Ein Protonen-Austausch-Wellenleiter wurde durch
Protonenaustausch im Substrat erzeugt, wobei die Protonen die dabei
entstehenden Bereiche dominanter elektrischer Polarisation
durchwandern. Dies wurde erreicht durch ein "Ziehen-Lassen"
des Festkörpers in Benzoesäure (hoher Reinheit) bei 200ºC und
dann durch eine Wärmebehandlung in fließendem Sauerstoff bei
350ºC. Diese Schritte sind in Fig. 3 durch die Blöcke 33 und
34 repräsentiert. Der dabei entstehende Wellenleiter hatte
eine einzige TM-Mode bei 1,06 um.
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Wie zuvor erwähnt, wird die Übertragung von Leistung von
der Eingangsstrahlung auf die Ausgangsstrahlung mit der
erwünschten optischen Frequenz bei dieser spezifischen Anordnung
am einfachsten durch Quasi-Phasenabstimmung (QPM) erreicht.
Quasi-Phasenabstimmung ist an sich nichts Neues, doch wird die
folgende Erörterung beim Verständnis ihrer Anwendung auf die
vorliegende Erfindung behilflich sein. Es wird angenommen, daß
es vielleicht besser ist, zuerst die normale doppelbrechende
Phasenabstimmung zu betrachten.
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Eine Erzeugung einer zweiten optischen Harmonischen ist
in einem Medium möglich, das eine nichtlineare Ansprache
zweiter Ordnung hat, die ungleich Null ist. Eine eintreffende
Grundwelle erzeugt über diese nichtlineare Ansprache eine
erzwungene Welle mit der zweiten harmonischen Frequenz, die
sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Grundwelle
fortbewegt. Wenn k&sub1; der Grundwellenvektor ist, dann hat die
erzwungene Welle einen Wellenvektor 2k&sub1;. Durch
Maxwell-Gleichungen auferlegte Grenzbedingungen erfordern, daß eine von
der Oberfläche erzeugte freie Welle der zweiten Harmonischen
mit dem Wellenvektor k&sub2; auch im Kristall gegenwärtig ist. Die
Intensität der zweiten Harmonischen im Kristall ist das
Ergebnis von Interferenz zwischen diesen beiden Wellen. Wegen der
Dispersion im Medium bewegen sich freie und erzwungene Wellen
im allgemeinen mit der gleichen Geschwindigkeit fort - sie
schweben gegeneinander, wodurch eine Intensität der zweiten
Harmonischen entsteht, die sich sinuskurvenförmig mit der
Entfernung im Kristall verändert, während die Leistung
abwechselnd von der Grundwelle zur zweiten Harmonischen und
zurück übertragen wird, wobei einer halbe Periode gleich der
Kohärenzlänge lc ist. Diese Situation ist durch die Kurve C in
Fig. 4(a) dargestellt. Die Kohärenzlänge ist gegeben durch lc
= π/Δk, wobei Δk 2k&sub1; - k&sub2; ist. (Bei Wellenleitern werden
die Wellenvektoren durch Modenpropagationskonstanten
ausgetauscht, doch ist sonst die Beschreibung qualitativ
identisch.) Die Intensität der zweiten Harmonischen bei z=L ist
gegeben durch
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wobei d der relevante effektive nichtlineare Koeffizient ist,
der proportional zur nichtlinearen Ansprache zweiter Ordnung
ist. Aus Gleichung [A-1] kann gesehen werden, daß die Peak-
Intensität der oszillierenden zweiten Harmonischen bei einem
größeren Wellenvektorunterschied Ak kleiner ist. Aus diesem
Grund ist es wünschenswert, Ak genau auf Null zu setzen;
dieses Verfahren wird Phasenabstimmung genannt. Unter
Phasenabstimmungsbedingungen wächst die Intensität der zweiten
Harmonischen monoton mit dem Quadrat der Entfernung im
Kristall, wie durch Kurve A in Fig. 4(a) gezeigt ist. Diese
Bedingung kann bei doppelbrechenden Kristallen dadurch
eingehalten werden, daß die Grundwelle entsprechend polarisiert
wird und sich in einer solchen Richtung fortbewegt, daß die
rechtwinklig polarisierte zweite harmonische Welle den
gleichen Brechungsindex hat wie die Grundwelle. Dieses Verfahren
wird winkelabgestimmte oder kritische Phasenabstimmung
genannt. Wenn der Kristall den richtigen Grad der Doppelbrechung
aufweist, der mit der Temperatur genügend verändert werden
kann, kann durch eine Temperatureinstellung mit einer
Propagation mit 90º zur optischen Achse des Kristalls eine sogenannte
nichtkritische Phasenabstimmung erreicht werden.
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Die Quasi-Phasenabstimmung als eine Alternative zur
gerade erörterten doppelbrechenden Phasenabstimmung ist durch
die mit B bezeichnete Kurve in Fig. 4(a) und 4(b) gezeigt.
Wenn Δk≠0, sammeln die freie und die erzwungene zweite
harmonischen Welle für jede Kohärenzlänge lc eine relative
Phasenverschiebung von π. Wenn die Phase der erzwungenen
Polarisationswelle an einem Punkt, wo die Leistung der zweiten
Harmonischen allmählich in die Grundwelle übertragen wird, um π
weiterspringt, wird stattdessen weiterhin Leistung in die
zweite Harmonische übertragen. Dies kann durch Verkehren des
Vorzeichens des nichtlinearen Koeffizienten d erreicht werden,
was durch ein plötzliches Verändern der Kristallrichtung
geschehen kann. Bei ferroelektrischem LiNbO&sub3; kann dies
Verkehren der Kristallachsen durch ein Verändern des Vorzeichens
der Polarisierung Ps im gleichen Kristall erreicht werden. Ein
maximaler Wirkungsgrad wird durch ein Verändern der Richtung
von Ps nach jeder Kohärenzlänge erzielt. Diese Situation, die
Quasi-Phasenabstimmung erster Ordnung heißen soll, ist durch
die Kurve B&sub1; in Fig. 4(a) gezeigt. Es kann gezeigt werden, daß
die Leistung der zweiten Harmonischen im Fall der
Quasi-Phasenabstimmung immer noch mit dem Quadrat der Entfernung
ansteigt, jedoch mit einem kleineren effektiven nichtlinearen
Koeffizienten, der gegeben ist durch 2d/πm, wobei d der
gewöhnliche nichtlineare Koeffizient ist und m die Ordnung des
Perioden-Polungs-Gitters, dessen Domänenlängen 1 = mlc sind.
Ein kontinuierliches Anwachsen der zweiten Harmonischen wird
nur bei einem ungeraden m erreicht. Eine
Quasi-Phasenabstimmung dritter Ordnung ist durch die Kurve 3 in Fig. 4(b)
dargestellt, die im Durchschnitt nur um ein Neuntel so stark
ansteigt wie im Fall der Quasi-Phasenabstimmung erster Ordnung,
die ihrerseits nur (2/π)²=0,4 mal so stark ansteigt wie bei
einer perfekten Phasenabstimmung. Es gibt mindestens vier
Gründe, die für das Verwenden der Quasi-Phasenabstimmung trotz
dieser scheinbaren Verringerung des Wirkungsgrads sprechen.
Ihre Verwendung kann erwünscht sein (1) zum Betrieb in
Wellenlängen oder in Geometrien oder Materialien, in denen
winkeloder temperatureingestellte doppelbrechende Phasenabstimmung
unmöglich ist, (2) zum Erreichen einer
Wechselwirkungsphasenabstimmung bei einer erwünschten Temperatur, wie zum Beispiel
Zimmertemperatur, (3) zum Verwenden eines nichtlinearen
Koeffizienten, der doppeibrechend nicht phasenabgestimmt werden
kann, z.B. eines Koeffizienten, der die gleiche Polarisierung
wie die Grundwelle und die Harmonische koppelt, oder (4) zum
Erhöhen der Bandbreite.
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Lithiumniobat hat drei verschiedene nichtlineare
Koeffizienten. Bei der Entscheidung, welcher Koeffizient zur
Erzeugung zweiter Harmonischer (SHG) verwendet werden soll, ist es
hilfreich, die folgende Tabelle zu beachten.
TABELLE
Nichtlineare Koeffizienten von LiNbO&sub3;
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Der am meisten verwendete Koeffizient ist d&sub1;&sub5;, der für
Wellenlängen nahe 1 um doppelbrechend phasenabgestimmt werden
kann. Das kann aus der langen Kohärenzlänge für SHG bei 1,06
um gesehen werden. Da dieser Koeffizient einer
Phasenabstimmung näher kommt als die anderen beiden, ist die Kohärenzlänge
auch bei anderen Wellenlängen länger, wodurch die Bildung
periodischer Domänenstrukturen mit den entsprechenden
Abständen für eine Quasi-Phasenabstimmung von d&sub1;&sub5; ähnlich wird.
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Da d&sub3;&sub3; der größte Koeffizient ist, ist es wünschenswert,
ihn zur Erzielung der höchsten Umwandlungswirkungsgrade zu
verwenden. Er muß quasi-phasenabgestimmt sein, da er Wellen
mit der gleichen Polarisierung koppelt; für eine
Quasi-Phasenabstimmung erster Ordnung wird beim Wirkungsgrad der
Umwandlung ein Faktor von 20 im Vergleich zum doppelbrechend
phasenabgestimmten d&sub1;&sub5; erreicht. (Da, wie oben erwähnt, der
Wirkungsgrad sich nach 1/m² richtet, bietet eine Wechselwirkung
dritter Ordnung eine Verstärkung von 2,2.)
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Der Koeffizient d&sub2;&sub2; ist der kleinste und weist die
kürzeste Kohärenzlänge für SHG auf. Trotzdem würde man unter
Umständen einen solchen Koeffizienten verwenden, da die
Propagation von Strahlung in n&sub0;-polarisiertem LiNbO&sub3; nicht unter
photomduzierten Brechungseffekten leidet.
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Bei einem Experiment unter der Verwendung von Quasi-
Phasenabstimmung in einem Lithiumniobatkristall mit
entgegengesetzt polarisierten Bereichen in einem wie oben gebildeten
Wellenleiter wurde die Eingangs- und Ausgangskopplung durch
Rutilprismen erreicht. Eine zylindrische Linse mit einer
Brennweite von 8 cm am Eingang fokussierte den Strahl auf den
Wellenleiter. Bei einer gemessenen CW-Leistung vom 1mW bei
einer Wellenlänge von 1,06 um wurde eine Strahlung mit einer
Wellenlänge von 532 nm und einer Leistung von 0,5 nW erzeugt.
Sowohl die Grundwelle als auch die Harmonische hat die für die
Verwendung von Q&sub3; richtige Polarisierung. Der
Umwandlungswirkungsgrad der Vorrichtung war ungefähr 5% pro W-cm².
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Der Wellenleiter was als Schritt-Index-Leiter mit einer
Brechungsindexsteigerung von 0,003 ausgelegt. Bei einer
geschätzten Tiefe des Wellenleiters im Bereich von 4-7 um wurden
Umwandlungswirkungsgrade im Bereich von 8 bis 10% pro W-cm
berechnet. (Dies stimmt einigermaßen mit den oben 2
erreichten. (Dies stimmt einigermaßen mit den oben erreichten
tatsachlichen Werten überein.) Aus diesen Werten wurde
berechnet, daß die Leistung der zweiten Harmonischen ungefähr 1500
mal größer ist als diejenige, die man bei einer nicht
quasiphasenabgestimmten Wechselwirkung bekommen würde.
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So wie der Festkörper aus einem anderen Material als aus
kristallinem Lithiumniobat sein kann, kann natürlich auch das
hineindiffundierte Material ein anderes sein. Zum Beispiel
können andere Materialien, die in das Lithiumniobat zum
Verändern seiner Zusammensetzung diffundiert werden können, unter
anderem Chrom und Yttrium sein.
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Wie zuvor erwähnt, werden erfindungsgemäß die Bereiche
der erwünschten Polarisierung dadurch erreicht, daß
elektrische Felder an einen Festkörper zum Steuern der Polarisation
in bestimmten Bereichen angelegt werden, d.h. daß außer der
Verwendung eines chemischen Polungsverfahrens, wie es oben
beschrieben ist, auch ein elektrisches Polungsverfahren
verwendet wird. Fig. 5 und 6 zeigen zwei Möglichkeiten des
elektrischen Polens, die zur Verwendung in erfindungsgemäßen
Verfahren geeignet sind, bei denen Elektroden an einem
Festkörper anliegen und Bereiche in einem Wellenleiter erzeugen,
die quer zu dessen Richtung liegen. Der Körper ist in den
Figuren mit 14" bezeichnet und der Wellenleiter mit 13". In
manchen Fällen kann ein Wellenleiter weggelassen werden, und
es kann frei propagierende Strahlung im Gegensatz zu gelenkter
Strahlung in Wechselwirkung mit einem nichtlinearen Körper
treten.
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In Fig. 5 sind auf der Oberfläche des Festkörpers an den
Wellenleiter anliegend Elektroden gemustert, die mit der Länge
und den Abständen zwischen den erwünschten Bereichen
übereinstimmen. Zur Bildung solcher Bereiche wird der Körper mit den
Elektroden über seine Curie-Temperatur erwärmt. Ein
elektrisches Feld wird an die Elektroden angelegt, wobei die
Elektroden sich räumlich zwischen mehr positiven und mehr
negativen Potentialen abwechseln, während die Konstruktion unter die
Curie-Temperatur abgekühlt wird. Die Elektroden werden dann
vom Körper entfernt. Die erwünschten Bereiche werden so
gebildet, wobei ihr Muster durch das Muster der Elektroden bestimmt
wird. Es wird darauf hingewiesen, daß die Bereiche ihre
dominanten Polarisierungen so lange behalten, wie der Körper nicht
in die Nähe der Curie-Temperatur erwärmt wird.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die
Matenahen der Elektroden im Verhältnis zum Material des
Festkörpers und zum an sie anzulegenden Potential so ausgewählt, daß
eine Diffusion des Elektrodenmaterials in den Körper
verhindert wird, wenn das Potential an die Elektroden angelegt wird.
Eine Migration von Verschmutzungsmaterial in den Wellenleiter
wird so verhindert. Für das Material des Festkörpers wird
aufgrund seiner relativ niedrigen Curie-Temperatur
Lithiumtantalat ausgewählt. Mit einem solchen Körper sind die
Elektroden, an die ein positives Potential angelegt werden soll,
Chrom mit einem Goldüberzug, während das Material der
Elektroden, an die das andere Potential angelegt werden soll, Gold
ist. Wie durch die Pfeile 21" in Fig. 5 gezeigt, hat der
Festkörper, in dem die Polarisierung gesteuert werden soll,
keinen ursprünglichen Polarisationszustand. Das bedeutet, daß
der Bereich im Wellenleiter neben jeweils einem Bereich 22"
keine ausgewählte dominante Polarisation hat.
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Fig. 6 zeigt eine weitere Möglichkeit zum Verhindern
einer verschmutzenden Diffusion im Wellenleiter. Bei einer
solchen Anordnung sind alle Elektroden, die das Muster der
Bereiche definieren, für ein Potential ausgelegt, während die
andere Elektrode oder die anderen Elektroden, die für ein
anderes Potential, z.B. ein eher negatives Potential,
ausgelegt sind, auf einer anderen Oberfläche entfernt vom
Wellenleiter angeordnet sind. Aufgrund dieser Entfernung läßt sich
sehen, daß die Migration von Material aus der Elektrode von
der anderen Oberfläche in den Wellenleiter minimiert wird.
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Beide in Fig. 5 und 6 illustrierten Möglichkeiten können
natürlich auch gleichzeitig angewendet werden. Eine
sorgfältige Auswahl der Materialien für die Elektroden kann eine
Migration verhindern, während gleichzeitig eine Anordnung der
Elektroden auf unterschiedlichen Oberflächen des Festkörpers
eine Migration verhindert.
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Beide Anordnungen konnen auch verändert werden. Zum
Beispiel kann das elektrische Feld unter der Curie-Temperatur
des Festkörpers angelegt werden, und der Körper kann während
des Polungsvorgangs unter dieser Temperatur gehalten werden.
Ein periodisches elektrisches Feld kann auch thermoelektrisch
dadurch an der Oberfläche des Körpers erzeugt werden, daß ein
Temperaturgradient zum Beispiel durch das Interferieren zweier
Laserstrahlen an der Oberfläche des Kristalls erzeugt wird. Da
außerdem ein chemisches und ein elektrisches Polen zusammen
verwendet werden, kann das chemische Polen die Zusammensetzung
eines Materials verändern, was nicht an sich zur gewünschten
Polarisierung führen muß, und das Anlegen eines entsprechenden
elektrischen Felds vervollständigt die Polarisierung der so
definierten Bereiche.
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Das oben beschriebene chemische und elektrische Polen
eines Festkörpers ist für viele optische integrierte
Vorrichtungen nützlich, wie zum Beispiel optische parametrische
Oszillatoren oder optische parametrische Verstärker sowie, wie
beschrieben, für einen optischen Generator.