JP2006195020A - Polarization reversal type nonlinear optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分極反転型非線形光学素子に関し、さらに詳しくは、土台に分極電場を生じても周囲のゴミ等を吸い寄せることがないように改良した分極反転型非線形光学素子に関する。 The present invention relates to a domain-inverted nonlinear optical element, and more particularly to a domain-inverted nonlinear optical element improved so as not to attract surrounding dust even when a polarization electric field is generated on a base.
従来、タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする土台(固定用基板)に周期的分極反転構造を形成したタンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする波長変換素子を固着した構造の分極反転型非線形光学素子が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a structure in which a wavelength conversion element mainly composed of lithium tantalate crystal or lithium niobate crystal in which a periodically poled structure is formed on a base (fixing substrate) mainly composed of lithium tantalate crystal or lithium niobate crystal is fixed A polarization inversion type nonlinear optical element is known (for example, see Patent Document 1).
タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする土台に周期的分極反転構造を形成したタンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする波長変換素子を固着した構造の分極反転型非線形光学素子の温度が急変した場合(例えば製造時に分極反転型非線形光学素子を筐体に接着した接着剤からガス抜きする目的で筐体を100℃のホットプレート上に置いた場合など)、タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする土台に焦電効果による分極電場を生じる。
しかし、土台に分極電場を生じると、分極電場により周囲のゴミ等が吸い寄せられて素子の端面に付着し、特性劣化を生じる問題点があった。
そこで、本発明の目的は、土台に分極電場を生じても周囲のゴミ等を吸い寄せることがないように改良した分極反転型非線形光学素子を提供することにある。
Polarization-inverted nonlinear optical element having a structure in which a wavelength conversion element mainly composed of lithium tantalate crystal or lithium niobate crystal having a periodic domain-inverted structure formed on a base mainly composed of lithium tantalate crystal or lithium niobate crystal When the temperature of the material changes suddenly (for example, when the case is placed on a hot plate at 100 ° C. for the purpose of degassing the adhesive in which the polarization inversion type nonlinear optical element is bonded to the case during manufacture), the lithium tantalate crystal Alternatively, a polarization electric field is generated by a pyroelectric effect on a base mainly composed of lithium niobate crystals.
However, when a polarization electric field is generated in the base, there is a problem that surrounding dust or the like is attracted by the polarization electric field and adheres to the end face of the element, resulting in characteristic deterioration.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a polarization inversion type nonlinear optical element which is improved so that surrounding dust or the like is not attracted even if a polarization electric field is generated on a base.
第1の観点では、本発明は、タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする土台に周期的分極反転構造を形成したタンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする波長変換素子を固着した構造の分極反転型非線形光学素子において、前記波長変換素子を固着する側の前記土台の面に導電性膜を形成すると共に前記土台に周期的分極反転構造を形成したことを特徴とする分極反転型非線形光学素子を提供する。
上記第1の観点による分極反転型非線形光学素子では、導電性膜を形成した面と反対側に導体を設置してその導体と導電性膜とで土台を挟み、導電性膜を導体に電気的に接続すれば、土台に分極電場が生じてもキャンセルされ、分極電場が周囲のゴミ等を吸い寄せることがなくなる。さらに、土台に周期的分極反転構造を形成しているため、隣接する反転領域で分極電場が逆極性となって互いにキャンセルしあい、分極電場が周囲のゴミ等を吸い寄せることがなくなる。よって、特性劣化を生じることを防止できる。
In a first aspect, the present invention provides a wavelength conversion element mainly composed of a lithium tantalate crystal or a lithium niobate crystal in which a periodically poled structure is formed on a base mainly composed of a lithium tantalate crystal or a lithium niobate crystal. A polarization inversion type nonlinear optical element having a fixed structure, characterized in that a conductive film is formed on a surface of the base on the side to which the wavelength conversion element is fixed, and a periodic polarization inversion structure is formed on the base. An inversion type nonlinear optical element is provided.
In the domain-inverted nonlinear optical element according to the first aspect, a conductor is placed on the opposite side of the surface on which the conductive film is formed, the base is sandwiched between the conductor and the conductive film, and the conductive film is electrically connected to the conductor. By connecting to, even if a polarization electric field is generated in the base, it is canceled and the polarization electric field does not attract surrounding dust. In addition, since the periodically domain-inverted structure is formed on the base, the polarization electric fields are reversed in the adjacent inversion regions and cancel each other, so that the polarization electric field does not attract surrounding dust and the like. Therefore, it is possible to prevent the characteristic deterioration.
第2の観点では、本発明は、タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする土台に周期的分極反転構造を形成したタンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする波長変換素子を固着した構造の分極反転型非線形光学素子において、前記波長変換素子を固着する側の前記土台の面に導電性膜を形成したことを特徴とする分極反転型非線形光学素子を提供する。
上記第2の観点による分極反転型非線形光学素子では、導電性膜を形成した面と反対側に導体を設置してその導体と導電性膜とで土台を挟み、導電性膜を導体に電気的に接続すれば、土台に分極電場が生じてもキャンセルされ、分極電場が周囲のゴミ等を吸い寄せることがなくなる。よって、特性劣化を生じることを防止できる。
In a second aspect, the present invention provides a wavelength conversion element mainly composed of a lithium tantalate crystal or a lithium niobate crystal in which a periodically poled structure is formed on a base mainly composed of a lithium tantalate crystal or a lithium niobate crystal. In a polarization inversion type nonlinear optical element having a fixed structure, a polarization inversion type nonlinear optical element is provided, wherein a conductive film is formed on the surface of the base on the side where the wavelength conversion element is fixed.
In the domain-inverted nonlinear optical element according to the second aspect, a conductor is placed on the opposite side of the surface on which the conductive film is formed, the base is sandwiched between the conductor and the conductive film, and the conductive film is electrically connected to the conductor. By connecting to, even if a polarization electric field is generated in the base, it is canceled and the polarization electric field does not attract surrounding dust. Therefore, it is possible to prevent the characteristic deterioration.
第3の観点では、本発明は、上記第1または上記第2の観点による分極反転型非線形光学素子において、前記導電性膜が、紫外線を透過することを特徴とする分極反転型非線形光学素子を提供する。
上記第3の観点による分極反転型非線形光学素子では、土台と波長変換素子の間に紫外線硬化接着剤を挟み、土台および導電性膜を透して紫外線を照射することで、紫外線硬化接着剤を硬化させ、土台に波長変換素子を固着することが出来る。
In a third aspect, the present invention provides a domain-inverted nonlinear optical element according to the first or second aspect, wherein the conductive film transmits ultraviolet light. provide.
In the polarization reversal type nonlinear optical element according to the third aspect, the ultraviolet curable adhesive is sandwiched between the base and the wavelength conversion element and irradiated with ultraviolet rays through the base and the conductive film. It is possible to cure and fix the wavelength conversion element to the base.
第4の観点では、本発明は、タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする土台に周期的分極反転構造を形成したタンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする波長変換素子を固着した構造の分極反転型非線形光学素子において、前記土台に周期的分極反転構造を形成したことを特徴とする分極反転型非線形光学素子を提供する。
上記第4の観点による分極反転型非線形光学素子では、土台に周期的分極反転構造を形成しているため、隣接する反転領域で分極電場が逆極性となって互いにキャンセルしあい、分極電場が周囲のゴミ等を吸い寄せることがなくなる。よって、特性劣化を生じることを防止できる。
In a fourth aspect, the present invention relates to a wavelength conversion element mainly composed of a lithium tantalate crystal or a lithium niobate crystal having a periodically poled structure formed on a base mainly composed of a lithium tantalate crystal or a lithium niobate crystal. A polarization-reversed nonlinear optical element having a fixed structure, wherein a periodic polarization-reversed structure is formed on the base.
In the domain-inverted nonlinear optical element according to the fourth aspect, since the periodically domain-inverted structure is formed on the base, the polarization electric field is reversed in the adjacent inversion region and cancels each other. It will not suck up garbage. Therefore, it is possible to prevent the characteristic deterioration.
第5の観点では、本発明は、上記第1から上記第4のいずれかの観点による分極反転型非線形光学素子において、前記波長変換素子のタンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶に、MgまたはZnのうちの少なくとも1種類がドープされていることを特徴とする分極反転型非線形光学素子を提供する。
上記第5の観点による分極反転型非線形光学素子では、タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶にMgまたはZnのうちの少なくとも1種類をドープすることにより、分極反転構造を形成するのに必要な電界強度を下げることが出来る。
In a fifth aspect, the present invention relates to the polarization inversion nonlinear optical element according to any one of the first to fourth aspects described above, wherein the lithium tantalate crystal or the lithium niobate crystal of the wavelength conversion element is Mg or Zn. There is provided a polarization inversion type nonlinear optical element characterized in that at least one of them is doped.
In the domain-inverted nonlinear optical element according to the fifth aspect, an electric field necessary for forming a domain-inverted structure by doping at least one of Mg or Zn into a lithium tantalate crystal or a lithium niobate crystal. The strength can be lowered.
第6の観点では、本発明は、上記第1から上記第5のいずれかの観点による分極反転型非線形光学素子において、前記土台のタンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶に、MgまたはZnのうちの少なくとも1種類がドープされていることを特徴とする分極反転型非線形光学素子を提供する。
上記第6の観点による分極反転型非線形光学素子では、タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶にMgまたはZnのうちの少なくとも1種類をドープすることにより、分極反転構造を形成するのに必要な電界強度を下げることが出来る。
In a sixth aspect, the present invention provides the domain-inverted nonlinear optical element according to any one of the first to fifth aspects, wherein the base lithium tantalate crystal or lithium niobate crystal is made of Mg or Zn. There is provided a polarization inversion type nonlinear optical element characterized in that at least one of the above is doped.
In the domain-inverted nonlinear optical element according to the sixth aspect, an electric field required to form a domain-inverted structure by doping at least one of Mg or Zn into a lithium tantalate crystal or a lithium niobate crystal. The strength can be lowered.
本発明の分極反転型非線形光学素子によれば、土台に分極電場を生じても周囲のゴミ等を吸い寄せることがないため、ゴミ等が素子の端面に付着して特性劣化を生じることを防止できる。 According to the polarization reversal type nonlinear optical element of the present invention, even if a polarization electric field is generated on the base, the surrounding dust and the like are not attracted, so that the dust and the like are prevented from adhering to the end face of the element and causing the characteristic deterioration. it can.
以下、図に示す実施例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。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
図1は、実施例1に係る分極反転型非線形光学素子10を示す断面図である。
この分極反転型非線形光学素子10は、タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする土台1aに導電性膜2を形成し、その導電性膜2上に、接着剤3により、周期的分極反転構造を形成したタンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする波長変換素子4を固着した構造である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a polarization inversion type nonlinear optical element 10 according to the first embodiment.
In this polarization inversion type nonlinear optical element 10, a
接着剤3は、紫外線硬化接着剤であり、土台1aおよび導電性膜2を透して紫外線を照射することで、硬化させる。このため、導電性膜2は、紫外線を透過させる厚さ及び/又は材料とする。例えば、導電性膜2は、厚さ20nmのタンタル金属膜である。
The
土台1aは、波長変換素子4と同様にして、周期的分極反転構造を形成したものである。 The base 1 a is formed with a periodic domain-inverted structure in the same manner as the wavelength conversion element 4.
レーザ共振器の組み立て時には、金属製の筐体Cに接着剤Aで分極反転型非線形光学素子10を接着する。次に、導電性膜2と筐体Cとを導線Wで電気的に接続する。その後、筐体Cを100℃のホットプレート上に置き、接着剤Aのガス抜きを行う。
At the time of assembling the laser resonator, the domain-inverted nonlinear optical element 10 is bonded to the metal casing C with the adhesive A. Next, the
実施例1の分極反転型非線形光学素子10によれば、導電性膜2と筐体Cの底面とで土台1aを挟み、導電性膜2と筐体Cとを電気的に接続しているので、接着剤Aのガス抜きのために100℃のホットプレート上に筐体Cを置いた時の分極反転型非線形光学素子10の温度の急変により土台1aに分極電場が生じても、分極電場がキャンセルされて、周囲のゴミ等を吸い寄せることがなくなる。また、土台1aに周期的分極反転構造を形成しているため、隣接する反転領域で分極電場が逆極性となって互いにキャンセルしあい、周囲のゴミ等を吸い寄せることがなくなる。よって、特性劣化を生じることを防止できる。
According to the polarization inversion nonlinear optical element 10 of the first embodiment, the base 1a is sandwiched between the
なお、接着剤Aは、絶縁性であっても効果があったが、導電性とすればさらに効果が上がった。 The adhesive A was effective even if it was insulative, but the effect was further improved if it was made conductive.
図2は、実施例2に係る分極反転型非線形光学素子20を示す断面図である。
この分極反転型非線形光学素子20は、タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする土台1bに導電性膜2を形成し、その導電性膜2上に、接着剤3により、周期的分極反転構造を形成したタンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする波長変換素子4を固着した構造である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the polarization inversion nonlinear optical element 20 according to the second embodiment.
In this polarization inversion type nonlinear optical element 20, a
接着剤3は、紫外線硬化接着剤であり、土台1bおよび導電性膜2を透して紫外線を照射することで、硬化させる。このため、導電性膜2は、紫外線を透過させる厚さ及び/又は材料とする。例えば、導電性膜2は、厚さ20nmのタンタル金属膜である。
The
レーザ共振器の組み立て時には、金属製の筐体Cに接着剤Aで分極反転型非線形光学素子20を接着する。次に、導電性膜2と筐体Cとを導線Wで電気的に接続する。その後、筐体Cを100℃のホットプレート上に置き、接着剤Aのガス抜きを行う。
When the laser resonator is assembled, the domain-inverted nonlinear optical element 20 is bonded to the metal casing C with the adhesive A. Next, the
実施例2の分極反転型非線形光学素子20によれば、導電性膜2と筐体Cの底面とで土台1bを挟み、導電性膜2と筐体Cとを電気的に接続しているので、接着剤Aのガス抜きのために100℃のホットプレート上に筐体Cを置いた時の分極反転型非線形光学素子20の温度の急変により土台1bに分極電場が生じても、分極電場がキャンセルされて、周囲のゴミ等を吸い寄せることがなくなる。よって、特性劣化を生じることを防止できる。
According to the polarization inversion type nonlinear optical element 20 of Example 2, the base 1b is sandwiched between the
なお、接着剤Aは、絶縁性であっても効果があったが、導電性とすればさらに効果が上がった。 The adhesive A was effective even if it was insulative, but the effect was further improved if it was made conductive.
図3は、実施例3に係る分極反転型非線形光学素子30を示す断面図である。
この分極反転型非線形光学素子30は、タンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする土台1bに、接着剤3により、周期的分極反転構造を形成したタンタル酸リチウム結晶またはニオブ酸リチウム結晶を主体とする波長変換素子4を固着した構造である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the polarization inversion nonlinear optical element 30 according to the third embodiment.
This domain-inverted nonlinear optical element 30 includes a lithium tantalate crystal or a lithium niobate crystal in which a periodically domain-inverted structure is formed by an adhesive 3 on a base 1b mainly composed of a lithium tantalate crystal or a lithium niobate crystal. This is a structure in which the main wavelength conversion element 4 is fixed.
接着剤3は、紫外線硬化接着剤であり、土台1bおよび導電性膜2を透して紫外線を照射することで、硬化させる。このため、導電性膜2は、紫外線を透過させる厚さ及び/又は材料とする。例えば、導電性膜2は、厚さ20nmのタンタル金属膜である。
The adhesive 3 is an ultraviolet curable adhesive, and is cured by irradiating ultraviolet rays through the base 1b and the
土台1bは、波長変換素子4と同様にして、周期的分極反転構造を形成したものである。 The base 1b is formed with a periodic domain-inverted structure in the same manner as the wavelength conversion element 4.
レーザ共振器の組み立て時には、金属製の筐体Cに接着剤Aで分極反転型非線形光学素子30を接着する。その後、筐体Cを100℃のホットプレート上に置き、接着剤Aのガス抜きを行う。 When assembling the laser resonator, the domain-inverted nonlinear optical element 30 is bonded to the metal casing C with the adhesive A. Thereafter, the housing C is placed on a hot plate at 100 ° C., and the adhesive A is degassed.
実施例3の分極反転型非線形光学素子30によれば、土台1bに周期的分極反転構造を形成しているため、接着剤Aのガス抜きのために100℃のホットプレート上に筐体Cを置いた時の分極反転型非線形光学素子30の温度の急変により土台1bに分極電場が生じても、隣接する反転領域で分極電場が逆極性となって互いにキャンセルしあい、周囲のゴミ等を吸い寄せることがなくなる。よって、特性劣化を生じることを防止できる。 According to the domain-inverted nonlinear optical element 30 of Example 3, since the periodically domain-inverted structure is formed on the base 1b, the casing C is placed on a hot plate at 100 ° C. for degassing the adhesive A. Even if a polarization electric field is generated in the base 1b due to a sudden change in temperature of the polarization inversion type nonlinear optical element 30 when it is placed, the polarization electric field is reversed in the adjacent inversion region, cancels each other, and sucks up surrounding dust and the like Nothing will happen. Therefore, it is possible to prevent the characteristic deterioration.
実施例1および実施例2において、導電性膜2と反対側の土台1a,1bの面に導電性膜を形成し、その導電性膜と導電性膜2とを電気的に接続してもよい。
In Example 1 and Example 2, a conductive film may be formed on the surfaces of the bases 1a and 1b opposite to the
本発明の分極反転型非線形光学素子は、例えばSHG(第2高調波発生)波長変換技術を用いた半導体励起固体レーザ等で光機能素子として利用できる。また、擬似位相整合(QPM; Quasi-Phase Maching)デバイスとして広範囲な波長シフトを行い、波長多重通信(WDM; Wavelength Division Multiplexing)などの光通信分野で利用できる。 The domain-inverted nonlinear optical element of the present invention can be used as an optical functional element in, for example, a semiconductor excitation solid-state laser using SHG (second harmonic generation) wavelength conversion technology. In addition, as a quasi-phase matching (QPM) device, a wide wavelength shift is performed, and the device can be used in an optical communication field such as wavelength division multiplexing (WDM).
1a,1b 土台
2 導電性膜
3 接着剤
4 波長変換素子
10,20,30 分極反転型非線形光学素子
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