JP2007025072A

JP2007025072A - Optical switch

Info

Publication number: JP2007025072A
Application number: JP2005204811A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Ishii; 稔浩石井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2007-02-01

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized optical switch system which can have a large ON/OFF ratio of light, and to provide a manufacturing method thereof as to an optical switch used for a device which switches the light of a projector, optical communication, etc. <P>SOLUTION: A sintered material of PLZT is used for a defect layer 3 and by polishing it is made into a thin film. Its thickness (d) is determined by satisfying a prescribed relation with the refractive index (n) of the material of the defect layer, to obtain a transmissivity spectral half-value width Wt, with which ample extinction ratio can be obtained, even if the half-value width is about 1 nm for spectrum when an LD is an incident light. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、プロジェクターやプリンターや光通信などの光をスイッチングする必要がある装置に使用可能な、光のＯＮ−ＯＦＦ比を増大させる光スイッチもしくは、ＯＮ−ＯＦＦを任意に制御することができる光スイッチに関する。 The present invention can be used in projectors, printers, and devices that need to switch light, such as an optical switch that increases the ON / OFF ratio of light, or light that can arbitrarily control ON-OFF. Regarding switches.

誘電体多層膜によるミラーを対向し、その間に光学的なキャビティーを形成する光学素子は、ファブリペロー型の干渉フィルターとして知られている。このファブリペローにおけるキャビティー部分の光学長を任意に制御することで光スイッチ機能を付加したものが従来から知られている。このキャビティー型の光スイッチにおいて、光のＯＮ−ＯＦＦ比が満足するものではなかった。
ＰＬＺＴ単結晶を研磨によって薄膜化しキャビティー型の光スイッチを作製したという報告がある（例えば、非特許文献１参照。）。しかし、該文献において、単結晶の厚さが１００μｍと厚いことから、その透過率スペクトルの半値幅は０．１２ｎｍである。
透過率スペクトルの半値幅が狭いことによって、光スイッチとしては消光比を大きく取ることができない。
光スイッチの透過率スペクトルは、式１のように記述することができる。同式において符号ｄは欠陥層の厚さ、Ｉ、Ｉ０は光強度、ｎは欠陥層の屈折率、Ｒはキャビティを挟むミラーの反射率、θは入射角をそれぞれ示す。 An optical element that faces a mirror made of a dielectric multilayer film and forms an optical cavity therebetween is known as a Fabry-Perot interference filter. Conventionally, an optical switch function is added by arbitrarily controlling the optical length of the cavity portion in the Fabry-Perot. In this cavity type optical switch, the light ON-OFF ratio was not satisfactory.
There is a report that a PLZT single crystal is thinned by polishing to produce a cavity-type optical switch (see, for example, Non-Patent Document 1). However, in this document, since the thickness of the single crystal is as thick as 100 μm, the half width of the transmittance spectrum is 0.12 nm.
Since the half width of the transmittance spectrum is narrow, the optical switch cannot have a large extinction ratio.
The transmittance spectrum of the optical switch can be described as Equation 1. In the equation, d represents the thickness of the defect layer, I and I0 represent the light intensity, n represents the refractive index of the defect layer, R represents the reflectance of the mirror sandwiching the cavity, and θ represents the incident angle.

図３ないし５は式１の透過率スペクトルをグラフ化した図である。図３は入射光と透過率のスペクトルがほぼ一致している場合、図４は入射光のスペクトル幅が透過率のそれより大きいがＦＳＲよりも小さい場合、図５は入射光のスペクトル幅が透過率のそれより大きくかつＦＳＲよりも大きい場合、をそれぞれ示す図である。
各図において符号ＦＳＲはフリースペクトルレンジ、Ｗｉは入射光の半値幅、Ｗｏは出射光の半値幅、Ｗｔは透過率の半値幅をそれぞれ示す。
透過率スペクトルはＦＳＲの周期で、透過率が変化する。また、そのひとつのピークのスペクトル半値幅をＷｔとする。透過光のスペクトルは透過率スペクトルの半値幅Ｗｔによって規制され、条件の組み合わせによっては必ずしも全ての入射光を透過することができない。
ここで、入射光のスペクトルの半値幅Ｗｉが透過率スペクトルの半値幅Ｗｔに一致しているかまたはそれより小さい場合は、図３に示すように、透過光スペクトルは入射光スペクトルに一致する。入射光スペクトルの半値幅Ｗｉが透過率スペクトルの半値幅Ｗｔに比べて大きい場合は、図４に示すように、透過率スペクトルの領域に一致した部分だけしか光は透過しない。なお、同図はＦＳＲが入射光スペクトルの半値幅より十分大きく、スイッチングがＯＦＦのときの透過率スペクトルの範囲に、入射光スペクトルの裾部分がかからない程度の場合を示している。これに対し、ＦＳＲが上記の状態より小さい場合を図５に示している。このように、ＦＳＲよりＷｉが広いとスイッチングしたときにＯＦＦ状態でも光が透過してしまう。この２つの課題を解決しないと光スイッチとしての消光比が取れない。 3 to 5 are graphs showing the transmittance spectrum of Equation 1. FIG. FIG. 3 shows the case where the spectrum of the incident light and the transmittance are almost the same. FIG. 4 shows the case where the spectrum width of the incident light is larger than that of the transmittance but smaller than the FSR. It is a figure which respectively shows the case where it is larger than that of a rate and larger than FSR.
In each figure, symbol FSR indicates a free spectral range, Wi indicates a half-value width of incident light, Wo indicates a half-value width of emitted light, and Wt indicates a half-value width of transmittance.
In the transmittance spectrum, the transmittance varies with the period of the FSR. Further, the half width of the spectrum of one peak is defined as Wt. The spectrum of transmitted light is regulated by the half-value width Wt of the transmittance spectrum, and not all incident light can be transmitted depending on a combination of conditions.
Here, when the half-value width Wi of the spectrum of the incident light is equal to or smaller than the half-value width Wt of the transmittance spectrum, as shown in FIG. 3, the transmitted light spectrum matches the incident light spectrum. When the half-value width Wi of the incident light spectrum is larger than the half-value width Wt of the transmittance spectrum, as shown in FIG. 4, only the portion that matches the region of the transmittance spectrum transmits light. The figure shows a case where the FSR is sufficiently larger than the half-value width of the incident light spectrum and the tail part of the incident light spectrum is not covered in the range of the transmittance spectrum when switching is OFF. On the other hand, FIG. 5 shows a case where the FSR is smaller than the above state. Thus, when Wi is wider than FSR, light is transmitted even in the OFF state when switching. Unless these two problems are solved, the extinction ratio as an optical switch cannot be obtained.

キャビティー型の光スイッチの光源としてはスペクトル半値幅が狭い方が利用しやすい。Ｈｅ−Ｎｅなどのガスレーザーはガラスチューブに励起用のガスを封入されてなり、そのスペクトル半値幅は狭い。しかし、これらのレーザーはガラスチューブが大きくなり、これを小さくすることが不可能で、小型化を困難にしている。それに対し、ＬＤなどを利用した光源では、その大きさは数ｍｍ角と非常に小さく小型化に適している。しかし、ＬＤによって出射される発光スペクトルの半値幅は約１ｎｍ程度と広く、光スイッチの構成が難しくなる。例えば、ＬｉＮｂＯ基板に両面電極をつけて行なった実験（例えば、非特許文献２参照。）では、基板厚みが2ｍｍであり、そのＦＳＲが０．０２８ｎｍである。このようにＦＳＲが小さいと入射光をＬＤなどにした場合には、そのスペクトル半値幅１ｎｍと広いため、正常なスイッチングはできない。 As the light source of the cavity type optical switch, the one with a narrower spectrum half width is easier to use. A gas laser such as He—Ne is formed by enclosing a gas for excitation in a glass tube, and its spectral half width is narrow. However, these lasers have a large glass tube, which cannot be reduced, making it difficult to reduce the size. On the other hand, a light source using an LD or the like has a very small size of several mm square and is suitable for downsizing. However, the half-value width of the emission spectrum emitted by the LD is as wide as about 1 nm, and the configuration of the optical switch becomes difficult. For example, in an experiment (for example, see Non-Patent Document 2) in which a double-sided electrode is attached to a LiNbO substrate, the substrate thickness is 2 mm and its FSR is 0.028 nm. Thus, when the FSR is small, when the incident light is set to LD or the like, the spectrum half width is as wide as 1 nm, and thus normal switching cannot be performed.

１０μｍ程度の厚さの光学長が変化する欠陥層を作成するには、大きく分けると２つの課題が存在する。１つは光学長の変化を制御する材料を薄膜に形成できないという課題。また、もう一つは薄膜が可能な成膜方法を選択すると、十分な光学長の変化を取ることができないと言う課題である。以下にそれぞれの課題について述べる。
１．薄膜化
非特許文献１に示された、ＰＬＺＴ単結晶を研磨によって薄膜化し作製したキャビティー型の光スイッチは、先にも述べたように、透過率スペクトルの半値幅が非常に狭い。少なくとも入射光のスペクトルの半値幅よりも大きくなくては、入射光の全てを透過することができない。また、同文献ではＰＬＺＴのセラミックスではなく、単結晶を利用している。単結晶に比べ、多結晶体であるセラミックスはその電気光学定数（ＥＯ定数）を大きく取れることが期待できるが、単結晶であるため、研磨などの工程が困難になることが予想される。研磨工程において、薄膜を実現するには単結晶では難しいことが予想される。 In order to create a defect layer having a thickness of about 10 μm and varying optical length, there are roughly two problems. One problem is that a material that controls the change in optical length cannot be formed in a thin film. Another problem is that if a film forming method capable of forming a thin film is selected, a sufficient change in optical length cannot be obtained. Each issue is described below.
1. Thinning The cavity-type optical switch shown in Non-Patent Document 1 made by thinning a PLZT single crystal by polishing has a very narrow half width of the transmittance spectrum as described above. All of the incident light cannot be transmitted unless it is at least larger than the half width of the spectrum of the incident light. In this document, a single crystal is used instead of PLZT ceramics. Compared with a single crystal, a ceramic that is a polycrystalline body can be expected to have a large electro-optic constant (EO constant), but since it is a single crystal, a process such as polishing is expected to be difficult. In the polishing process, it is expected that a single crystal is difficult to realize a thin film.

２．成膜方法
上記のようにキャビティーを形成する材料は薄いことが望まれるが、その薄い材料を形成できる成膜方法では大きな光学長変化が望めない。例えば、また応用物理学会において、ＰＬＺＴのゾルゲル法によるエピタキシャル成長の報告がなされている（例えば、非特許文献３参照。）。この膜では基板を選ぶことからファブリペローのキャビティーに直接成膜できないという課題もあるが、その１次のＥＯ定数として、１００ｐｍ／Ｖ程度だと報告している。燒結体のＰＬＺＴは１次のＥＯ定数へ換算すると１０００ｐｍ／Ｖを超えることから、この方法でも十分な膜を作れていないということになる。一般的なゾルゲル法によるＰＬＺＴ成膜では、その２次のＥＯ定数は０．２×１０^−１６ｍ^２／Ｖ^２程度だとされ、燒結体のセラミックでは９×１０^−１６ｍ^２／Ｖ^２であるから、はるかに小さく実用上利用することは難しい。
また、ＰＬＺＴの薄膜を形成する方法として注目されているエアゾルデポジション法（非特許文献４参照。）においても、その光学長変化は通常の燒結で形成するセラミックスに対して、１０分の１程度となる。
一般的にはスパッタなどによる成膜方法（例えば、特許文献１参照。）でも、そのＥＯ定数はゾルゲルと同等である。該文献に記載された成膜方法でも、そのＥＯ定数は小さくて利用できないと考えられる。 2. Film Forming Method As described above, it is desirable that the material forming the cavity is thin. However, a large change in optical length cannot be expected with a film forming method capable of forming the thin material. For example, the Japan Society of Applied Physics has also reported PLZT epitaxial growth by the sol-gel method (see, for example, Non-Patent Document 3). Although there is a problem that this film cannot be directly formed in a Fabry-Perot cavity because a substrate is selected, it has been reported that its primary EO constant is about 100 pm / V. The PLZT of the sintered body exceeds 1000 pm / V when converted to a first-order EO constant, which means that a sufficient film cannot be formed even by this method. In PLZT film formation by a general sol-gel method, the second-order EO constant is about 0.2 × 10 ⁻¹⁶ m ² / V ² , and 9 × 10 ⁻¹⁶ m ² / V ² in a sintered ceramic. Therefore, it is much smaller and difficult to use in practice.
Also, in the aerosol deposition method (see Non-Patent Document 4), which is attracting attention as a method for forming a PLZT thin film, the change in optical length is about one-tenth that of ceramics formed by ordinary sintering. It becomes.
In general, even with a film forming method such as sputtering (for example, see Patent Document 1), the EO constant is equivalent to that of sol-gel. Even with the film forming method described in this document, it is considered that the EO constant is too small to be used.

一方、液晶を誘電体多層膜に挟んだ構造の光スイッチが研究されている（例えば、非特許文献５参照。）。誘電体多層膜は屈折率の異なる誘電体を周期的に積層したもので、ＳｉＯ_２とＴｉＯ_２などの屈折率差が大きいペアが利用されている。この誘電体の厚みをコントロールすることで、任意の波長の光を反射する反射膜として機能する。この誘電体多層膜の間に欠陥層として、周期性を乱す層を入れることで、任意の波長だけを透過するフィルターとしての機能を有する。これはバンドパスフィルターなどとして通信分野で利用されている。この欠陥層として液晶を用い、電圧印加によって、光学的な厚みをコントロールすることが研究されている。以下では、このような誘電体多層膜に屈折率が可変な材料を挟んだものをアクティブフィルターと呼ぶ。しかし、液晶でのスイッチングでは、駆動速度が５０μｓｅｃ程度である。
ほぼ同じ形態で、誘電体多層膜の間に半導体を挟んだ系が有る（例えば、特許文献２参照。）。半導体の場合には、高速に反応ができることや薄膜などが精度よく作製できるといったメリットがある。しかし、半導体では、入射光の波長に自由度が無く、誘電体多層膜部分を半導体によって作製しなくては、欠陥層が作製できないという問題がある。半導体での周期構造では屈折率差がとれないことから、シャープな透過率スペクトルが作れないなど問題がある。 On the other hand, an optical switch having a structure in which liquid crystal is sandwiched between dielectric multilayer films has been studied (for example, see Non-Patent Document 5). The dielectric multilayer film is obtained by periodically laminating dielectrics having different refractive indexes, and a pair having a large refractive index difference such as SiO ₂ and TiO ₂ is used. By controlling the thickness of this dielectric, it functions as a reflective film that reflects light of an arbitrary wavelength. By inserting a layer that disturbs periodicity as a defect layer between the dielectric multilayer films, the dielectric multilayer film functions as a filter that transmits only an arbitrary wavelength. This is used in the communication field as a bandpass filter. It has been studied to use liquid crystal as the defect layer and control the optical thickness by applying voltage. Hereinafter, a material in which a material having a variable refractive index is sandwiched between such dielectric multilayer films is referred to as an active filter. However, in switching with liquid crystal, the driving speed is about 50 μsec.
There is a system in which a semiconductor is sandwiched between dielectric multilayer films in almost the same form (for example, see Patent Document 2). In the case of a semiconductor, there are merits that a reaction can be performed at high speed and a thin film can be manufactured with high accuracy. However, in semiconductors, there is a problem that the wavelength of incident light does not have a degree of freedom, and a defect layer cannot be produced unless the dielectric multilayer film part is produced from a semiconductor. There is a problem that a sharp transmittance spectrum cannot be created because a refractive index difference cannot be obtained in a periodic structure of a semiconductor.

特開２００３−２０７７５３号公報JP 2003-207753 A 特開平７−６４２７７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-64277 上原昇、奥田亮介、設楽敏孝、「ＰＬＺＴ薄基板を用いた２次の電気光学効果による波長可変エタロンの開発」、２００３年春季第５０回応用物理学関係連合講演会予稿集、日本、２００３年３月、発表番号２９ａ−ＺＬ−８、発表番号３０ａ−ＹＨ−１Noboru Uehara, Ryosuke Okuda, Toshitaka Shigaraki, “Development of Wavelength Tunable Etalon Using Second Order Electro-Optic Effect Using PLZT Thin Substrate”, Spring 2003 Proceedings of the 50th Joint Conference on Applied Physics, Japan, 2003 March, announcement number 29a-ZL-8, announcement number 30a-YH-1 菊地宏、小林慎治、滝沢國冶、「ポッケルス効果と逆電圧効果に基づく縦型光変調素子の解析と実験的検証」、電子通信情報学会誌、日本、２００４年２月、Ｊ８７−Ｃ、２７６頁Kikuchi Hiroshi, Kobayashi Shinji, Takizawa Kunio, “Analysis and Experimental Verification of Vertical Light Modulator Based on Pockels Effect and Reverse Voltage Effect”, IEICE Journal, Japan, February 2004, J87-C, 276 page 佐藤桂輔、石井雅俊、近藤正雄、栗原和明、「ＰＬＺＴエピタキシャル膜における電気光学定数の結晶方位依存性」、２００４年夏季第６４回応用物理学関係連合講演会予稿集、日本、２００４年８月、発表番号３ｐＹ１８Keisuke Sato, Masatoshi Ishii, Masao Kondo, Kazuaki Kurihara, "Dependence of electro-optic constant in PLZT epitaxial film on crystal orientation", 2004 Summer Proceedings of the 64th Joint Conference on Applied Physics, Japan, August 2004 Announcement number 3pY18 中田正文、大橋啓之、明渡純、「エアロゾルデポジション法によるＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３系薄膜の電気光学特性Masafumi Nakata, Hiroyuki Ohashi, Jun Akira Watanabe, “Electro-optical properties of Pb (Zr, Ti) O3 thin films by aerosol deposition method Ryotaro Ozaki, Masanori Ozaki and Yoshino Katumi、「Defect Mode Switching in One−Dimensional Photonic Crystal with Nematic Liquid Crystal as Defect Layer」、Jpn.J.Appl.Phys.、日本、２００３年６月、４２巻６B号、Ｌ６６９頁Ryotaro Ozaki, Masanori Ozaki and Yoshino Katumi, “Defect Mode Switching in One-Dimensional Photonic Crystal with Nematic Liquid Crystal as Defect Layer”, Jpn.J.Appl.Phys. page

ＯＮ−ＯＦＦ比が大きく取れる小型の光スイッチシステム、およびその製造方法を提供する。 Provided are a small optical switch system having a large ON-OFF ratio, and a method for manufacturing the same.

請求項１に記載の発明では、互いに屈折率の異なる２種の誘電体を周期的に積層してなる第１の多層膜と、該第１の多層膜の上に屈折率が外部の摂動によって制御しうる欠陥層と、さらにその上に前記多層膜と同様構成の第２の多層膜を積層して１つのキャビティとし、該キャビティを少なくとも１つ、光学的に透明な基板の１面に形成することによって特定の波長光を共鳴波長とする複合薄膜からなる光スイッチにおいて、前記欠陥層の光学長を電圧を印加することで変化させ、前記共鳴波長を移動させ、前記光スイッチに前記基板側から入射させる入射光のスペクトルと、前記屈折率の変化前、もしくは変化後の前記複合薄膜の透過率スペクトルとを整合させることを特徴とする光スイッチにおいて、以下の条件を満たす欠陥層を有することを特徴とする。
Ｗｉ＜ＦＳＲ／Ｆ
ただし
Ｆ＝π√（Ｒ）／（１−Ｒ）
ＦＳＲ＝λ^２／（２ｎｄ）
Ｗｉ：入射光のスペクトル半値幅
Ｒ：誘電体多層膜の反射率
λ：入射光のスペクトル中心波長
ｎ：欠陥層材料の屈折率
ｄ：欠陥層の厚さ
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光スイッチにおいて、前期欠陥層がＰＬＺＴの焼結材により構成され、研磨によって所望の暑さに加工されたものであることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a first multilayer film formed by periodically laminating two kinds of dielectrics having different refractive indexes, and a refractive index on the first multilayer film by an external perturbation A controllable defect layer and a second multilayer film having the same structure as that of the multilayer film are laminated thereon to form one cavity, and at least one cavity is formed on one surface of an optically transparent substrate. By changing the optical length of the defect layer by applying a voltage, moving the resonance wavelength, and moving the resonance wavelength to the substrate side of the optical switch. The optical switch is characterized in that the spectrum of incident light incident from the light and the transmittance spectrum of the composite thin film before or after the change of the refractive index are matched. And wherein the door.
Wi <FSR / F
However, F = π√ (R) / (1-R)
FSR = λ ² / (2nd)
Wi: spectral half width of incident light R: reflectance of dielectric multilayer film λ: spectral center wavelength of incident light n: refractive index of defect layer material d: thickness of defect layer In the invention according to claim 2, Item 2. The optical switch according to Item 1, wherein the defective layer is made of a PLZT sintered material and is processed to a desired heat by polishing.

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の光スイッチにおいて、前記基板の前記入射光が入射する面は表面反射防止膜が施されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光スイッチにおいて、前記入射光の入射角をθ、ピーク位置の波長をλとし、Ｎを任意の整数とするとき、前記欠陥層は次の式を満足するように構成されていることを特徴とする。
ｄ＝２Ｎ×｛（λ／ｃｏｓθ）／４｝／ｎ According to a third aspect of the present invention, in the optical switch according to the first or second aspect, a surface of the substrate on which the incident light is incident is provided with a surface antireflection film.
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical switch according to any one of the first to third aspects, the incident angle of the incident light is θ, the wavelength of the peak position is λ, and N is an arbitrary integer. The defect layer is configured to satisfy the following formula.
d = 2N × {(λ / cos θ) / 4} / n

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光スイッチを用いる光源装置であって、該光源装置に用いられる光源のスペクトル半値幅をＷｉとするとき、前記欠陥層の厚さｄが、
ｄ＜（λ^２（１−Ｒ）／（２ｎπＷｉ√（Ｒ））
なる条件を満足する光源装置を特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の光源装置において、前記光源としてレーザーダイオード、もしくはＬＤに励起されたレーザー結晶および第２高調波を用い、前記欠陥層の厚さを１０μｍ以下にすることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light source device using the optical switch according to any one of the first to third aspects, wherein the spectral half width of the light source used in the light source device is Wi. The thickness d of the defect layer is
d <(λ ² (1-R) / (2nπWi√ (R))
It features a light source device that satisfies the following conditions.
According to a sixth aspect of the present invention, in the light source device according to the fifth aspect, a laser diode or a laser crystal excited by an LD and a second harmonic are used as the light source, and the thickness of the defect layer is 10 μm or less. It is characterized by.

本発明によれば、入射光の半値幅Ｗｉが所定の式を満足していれば、入射光のスペクトル全半値幅より、透過率スペクトルの全半値幅の方が広くなり、これにより出射光のスペクトル半値幅ＷｏはＷｉとほぼ同じとなり、原理的には入射光を１００％透過させることができる。また、
Ｗｉ＜ＦＳＲ
を満たすことで、ＯＦＦ時において、ほぼ透過率を０％にすることが可能となる。ただし、Ｆは１以上の数値を取ることから、この式は前記所定の式に含まれることになる。これにより、前記所定の式を満足することで、高い消光比を得ることができる。 According to the present invention, if the full width at half maximum Wi of the incident light satisfies the predetermined formula, the full width at half maximum of the transmittance spectrum is wider than the full width at half maximum of the spectrum of the incident light. The spectrum half width Wo is substantially the same as Wi, and in principle, incident light can be transmitted 100%. Also,
Wi <FSR
By satisfying the above, it is possible to substantially reduce the transmittance to 0% when OFF. However, since F takes a numerical value of 1 or more, this expression is included in the predetermined expression. Thereby, a high extinction ratio can be obtained by satisfying the predetermined formula.

以下図１、２を用いて本発明を説明する。 The present invention will be described below with reference to FIGS.

図１は本実施例の全体像を示す図である。
図２は光スイッチの主要部の拡大図である。
両図において符号１は基板、２は誘電体多層膜、３は欠陥層、４は電極、５はＡＲコート、１０は光スイッチ、１１は電気配線、Ｌｉは入射光、Ｌｏは出射光、Ｓｉは電気信号をそれぞれ示す。
下方に固体レーザーによる連続光（ＣＷ光）Ｌｉが入射しており、本光スイッチ１０によって変調された光が出射光Ｌｏとして上方に出る。変調は電圧変化の電気信号Ｓｉにより行われ、その電極４が左右に出されている。電気信号Ｓｉが電気配線１１を介して電極４に入ることによって、光スイッチ１０が電気信号を光信号へ変換する。光スイッチ１０は基板１に欠陥層３を含む誘電体多層膜２および電極４によって構成されている。光スイッチ１０の主要部拡大図を図２に示す。石英基板１上に誘電体多層膜２として、ＳｉＯ_２とＴｉＯ_２とを交互に積層した。入射波長λｉｐは４５７ｎｍとして、そのスペクトルでの半値幅λｉは約１ｎｍとした。ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２と膜厚はそれぞれ、７０ｎｍ、４５ｎｍとした。誘電体多層膜はＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２を６ペアとした。このペア数を変えることで、透過スペクトルの半値幅を変更することが可能である。より狭い半値幅にしたいときには、よりペア数を増やすことで可能である。６ペアとすることで、透過スペクトルの半値幅λｔは約１ｎｍ程度となる。これは入射波長を屈折率で割った波数λｎのちょうどλｎ／４となる数値である。欠陥層には外場によって屈折率の変わるものであればよく、液晶や熱光学材料などが考えられるが、今回は反応スピード面から非線形結晶を利用した。非線形結晶はＬＮやＰＬＺＴなどが有名である。また、光に反応するものであればコバルト酸化物などのフォトリフラクティブ材料なども利用することができる。 FIG. 1 is a diagram showing an overall image of this embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of the main part of the optical switch.
In both figures, reference numeral 1 is a substrate, 2 is a dielectric multilayer film, 3 is a defect layer, 4 is an electrode, 5 is an AR coat, 10 is an optical switch, 11 is an electrical wiring, Li is incident light, Lo is outgoing light, Si Indicates electrical signals respectively.
The continuous light (CW light) Li by the solid laser is incident on the lower side, and the light modulated by the optical switch 10 is emitted upward as the outgoing light Lo. Modulation is performed by an electric signal Si of voltage change, and the electrodes 4 are left and right. When the electric signal Si enters the electrode 4 through the electric wiring 11, the optical switch 10 converts the electric signal into an optical signal. The optical switch 10 includes a dielectric multilayer film 2 including a defect layer 3 on a substrate 1 and an electrode 4. An enlarged view of the main part of the optical switch 10 is shown in FIG. SiO ₂ and TiO ₂ were alternately laminated on the quartz substrate 1 as the dielectric multilayer film 2. The incident wavelength λip was 457 nm, and the half width λi in the spectrum was about 1 nm. SiO ₂ and TiO ₂ and film thicknesses were 70 nm and 45 nm, respectively. The dielectric multilayer film was composed of 6 pairs of SiO ₂ and TiO ₂ . By changing the number of pairs, it is possible to change the half-value width of the transmission spectrum. If you want a narrower half-value width, you can increase the number of pairs. By using 6 pairs, the half-value width λt of the transmission spectrum is about 1 nm. This is a numerical value that is exactly λn / 4 of the wave number λn obtained by dividing the incident wavelength by the refractive index. The defect layer may be any layer whose refractive index changes depending on the external field, and liquid crystals and thermo-optic materials are conceivable, but this time, a nonlinear crystal was used in terms of reaction speed. Nonlinear crystals are well known such as LN and PLZT. Further, a photorefractive material such as cobalt oxide can be used as long as it reacts with light.

今回は欠陥層にＰＬＺＴを利用し、膜厚は入射波長λの１／２の整数倍Ｎになるようにする。これにより、入射光の波長λと透過率スペクトルのピーク位置とが一致することになる。膜厚は１０μｍ程度とした。ＰＬＺＴはその２次電気光学係数を９×１０^−１６［ｍ^２Ｖ^−２］とし、１０Ｖの電圧印加で、その屈折率変化は約０．０１程度となる。この屈折率変化で、透過率のピーク位置の移動量λｍは約１．５ｎｍとなる。この移動量λｍは印加電圧や欠陥層の膜厚整数Ｎによっても制御することができる。
欠陥層３の両端には電極４として透明電極を利用した。透明電極はＩＴＯとして、スパッタによって形成できる。入射光Ｌｉは垂直に入射し、誘電体多層膜２を透過して、出射される。 This time, PLZT is used for the defect layer, and the film thickness is set to be an integer multiple N of 1/2 of the incident wavelength λ. Thereby, the wavelength λ of the incident light coincides with the peak position of the transmittance spectrum. The film thickness was about 10 μm. PLZT has a secondary electro-optic coefficient of 9 × 10 ⁻¹⁶ [m ² V ⁻² ], and its refractive index change is about 0.01 when a voltage of 10 V is applied. With this change in refractive index, the amount of movement λm at the peak position of the transmittance is about 1.5 nm. This movement amount λm can also be controlled by the applied voltage and the film thickness integer N of the defect layer.
Transparent electrodes were used as the electrodes 4 at both ends of the defect layer 3. The transparent electrode can be formed by sputtering as ITO. Incident light Li is incident vertically, passes through the dielectric multilayer film 2 and is emitted.

次に上記光スイッチの作成方法を説明する。
基板１を石英（ＳｉＯ_２）として、その上に誘電体多層膜２を蒸着する。誘電体多層膜２はそれぞれ膜厚をモニターしながら成膜する。成膜する順番は石英基板の次にＴｉＯ_２を成膜する。次にＳｉＯ_２、その次にＴｉＯ_２の順である。今回はＴｉＯ_２／ＳｉＯ_２のペアを６ペア積層した。この誘電体多層膜を２ａとする。次に電極４として透明電極ＩＴＯをスパッタにより形成し、次いで、欠陥層３を成膜する。欠陥層３にはＰＬＺＴを採用した。ＰＬＺＴは一般的には燒結法によって多結晶化され、ウェハーの状態に切り出される。このウェハー状態のまま、先の誘電体多層膜２ａと電極４を成膜した基板１に溶着する。溶着したＰＬＺＴ膜を表面から研磨する。研磨にはＣＭＰを利用し、膜厚が１０μｍになるまで削る。膜厚はレーザー顕微鏡でモニターしながら行う。次に再び、電極４を同様の方法で形成し、先に成膜した誘電体多層膜２ａと同様に、欠陥層３の上面にも誘電体多層膜２ｂを形成する。ただし、誘電体多層膜２ｂは、欠陥層３に関して、誘電体多層膜２ａと対称になるような順番に形成する。すなわち、電極４のすぐ次にはＳｉＯ_２層が形成される。形成方法は蒸着である。石英基板１の逆の面にはＡＲコート５を施し、反射を低減する。入射光Ｌｉを入射角が適当な角度になるように微調整する。 Next, a method for producing the optical switch will be described.
The substrate 1 is made of quartz (SiO ₂ ), and a dielectric multilayer film 2 is deposited thereon. Each of the dielectric multilayer films 2 is formed while monitoring the film thickness. In order of film formation, TiO ₂ is formed next to the quartz substrate. Next is SiO ₂ , then TiO ₂ . This time, 6 pairs of TiO ₂ / SiO ₂ pairs were stacked. This dielectric multilayer film is denoted by 2a. Next, the transparent electrode ITO is formed as the electrode 4 by sputtering, and then the defect layer 3 is formed. PLZT was adopted for the defect layer 3. PLZT is generally polycrystallized by a sintering method and cut into a wafer state. In this wafer state, it is welded to the substrate 1 on which the dielectric multilayer film 2a and the electrode 4 are formed. The welded PLZT film is polished from the surface. Polishing is performed using CMP, and the polishing is performed until the film thickness reaches 10 μm. The film thickness is measured while monitoring with a laser microscope. Next, the electrode 4 is formed again by the same method, and the dielectric multilayer film 2b is also formed on the upper surface of the defect layer 3 in the same manner as the dielectric multilayer film 2a previously formed. However, the dielectric multilayer film 2b is formed in order so as to be symmetric with respect to the dielectric multilayer film 2a with respect to the defect layer 3. That is, a SiO ₂ layer is formed immediately after the electrode 4. The forming method is vapor deposition. The AR coating 5 is applied to the opposite surface of the quartz substrate 1 to reduce reflection. The incident light Li is finely adjusted so that the incident angle becomes an appropriate angle.

本実施例では、入射光Ｌｉのスペクトル半値幅Ｗｉと光スイッチ１０の条件とを以下のようにした。
Ｗｉ＜ＦＳＲ／Ｆ・・・（２）
ただし、
Ｆ＝π√（Ｒ）／（１−Ｒ）・・・（３）
ＦＳＲ＝λ^２／（２×ｎ×ｄ）・・・（４）
Ｗｉ：入射光のスペクトル半値幅
Ｒ：誘電体多層膜の反射率
λ：入射光のスペクトル中心波長
ｎ：欠陥層の材料の屈折率
ｄ：欠陥層の厚さ In the present embodiment, the spectral half width Wi of the incident light Li and the conditions of the optical switch 10 are as follows.
Wi <FSR / F (2)
However,
F = π√ (R) / (1-R) (3)
FSR = λ ² / (2 × n × d) (4)
Wi: spectral half width of incident light R: reflectance of dielectric multilayer film λ: spectral center wavelength of incident light n: refractive index of defect layer material d: thickness of defect layer

干渉フィルターの透過スペクトルは式１に示される。この式から透過スペクトルの半値幅Ｗｔは
Ｗｔ＝ＦＳＲ／Ｆ・・・（５）
と書ける。
つまり、（２）式は以下のように書ける。
Ｗｉ＜Ｗｔ・・・（６）
この式を満たしていれば、入射光のスペクトル半値幅より、透過率スペクトルの半値幅の方が広い。これにより図１に示す出射光のスペクトル半値幅ＷｏはＷｉとほぼ同じとなり、原理的には入射光をほぼ１００％透過させることができる。
また、
Ｗｉ＜ＦＳＲ・・・（７）
を満たすことで、ＯＦＦ時において、図３のようにほぼ透過率を０％にすることが可能となる。ただし、Ｆは１以上の数値を取ることから、この式は（２）式に含まれることになる。これにより、（２）式を満たすことで、高い消光比を得ることができる。 The transmission spectrum of the interference filter is shown in Equation 1. From this equation, the half width Wt of the transmission spectrum is Wt = FSR / F (5)
Can be written.
That is, equation (2) can be written as follows:
Wi <Wt (6)
If this equation is satisfied, the half width of the transmittance spectrum is wider than the half width of the spectrum of the incident light. As a result, the spectrum half-value width Wo of the emitted light shown in FIG. 1 becomes substantially the same as Wi, and in principle, the incident light can be transmitted almost 100%.
Also,
Wi <FSR (7)
By satisfying the above, it is possible to substantially reduce the transmittance to 0% as shown in FIG. However, since F takes a numerical value of 1 or more, this expression is included in the expression (2). Thereby, a high extinction ratio can be obtained by satisfying the formula (2).

光スイッチの欠陥層の厚さを１０μｍ以下にすることで、透過スペクトルのピーク全幅が１ｎｍ以上となり、ＬＤなどの発光スペクトルが広い光源においても、スイッチングが可能となる。これにより、ＬＤの小さな光源を光スイッチシステムの光源とすることができ、小型の光スイッチシステムを提供できる。以下にその詳細を説明する。
光スイッチの透過スペクトルは式１に表され、ＦＳＲは（４）式によって決定される。
（４）式に波長５００ｎｍ、屈折率２．５を代入して計算すると表１の様になる。 By setting the thickness of the defect layer of the optical switch to 10 μm or less, the peak width of the transmission spectrum is 1 nm or more, and switching is possible even in a light source having a wide emission spectrum such as an LD. Thereby, a light source having a small LD can be used as a light source of the optical switch system, and a small-sized optical switch system can be provided. Details will be described below.
The transmission spectrum of the optical switch is expressed by Equation 1, and the FSR is determined by Equation (4).
When calculation is performed by substituting the wavelength of 500 nm and the refractive index of 2.5 into the formula (4), it is as shown in Table 1.

この表から、ＬＤの入射光のスペクトルが１ｎｍ以上あるのであれば、（７）式からＦＳＲも１ｎｍ以上必要であり、欠陥層の厚さは５０μｍ以下に薄くする必要がある。
次に（５）式から、Wtを算出することができる。Ｗｔが定まると欠陥層の厚さｄをいくらにすればよいかは、式（３）、（４）、（５）を用いて変形することによって求められる。
ｄ＜（λ^２（１−Ｒ）／（２ｎπＷｉ√（Ｒ））・・・（８）
すなわち、Ｗｉが定まれば、欠陥層の厚さｄの上限値が定まることになる。
（５）式におけるＲをＲ＝０．５として計算すると、表２となり、Ｗｔが１ｎｍを超えるためには欠陥層の厚さｄをほぼ１０μｍ以下にする必要がある。
ただし、消光比を高めるためには、反射率は５０％以上必要であるとした。一般的に利用するディスプレー用の光スイッチなどの場合には消光比として、１／１０は必要である。このとき、この所望のＯＮ／ＯＦＦ比を１０／１として、式１を変形すると
Ｉｏｆｆ／Ｉｏｎ＝１／（１＋４Ｒ／（１−Ｒ）^２）・・・（９）
が成立つため、この式から計算すると反射率として５０％は必要であることが分かる。 From this table, if the spectrum of the incident light of the LD is 1 nm or more, the FSR is also required to be 1 nm or more from the equation (7), and the thickness of the defect layer needs to be reduced to 50 μm or less.
Next, Wt can be calculated from equation (5). When Wt is determined, the thickness d of the defective layer should be determined by deformation using equations (3), (4), and (5).
d <(λ ² (1-R) / (2nπWi√ (R)) (8)
That is, if Wi is determined, the upper limit value of the thickness d of the defect layer is determined.
When R in the formula (5) is calculated with R = 0.5, Table 2 is obtained. In order for Wt to exceed 1 nm, the thickness d of the defect layer needs to be approximately 10 μm or less.
However, in order to increase the extinction ratio, the reflectance is required to be 50% or more. In the case of an optical switch for display that is generally used, 1/10 is necessary as an extinction ratio. At this time, when the desired ON / OFF ratio is 10/1 and Equation 1 is transformed, Ioff / Ion = 1 / (1 + 4R / (1-R) ² ) (9)
Therefore, when calculated from this equation, it can be seen that 50% is required as the reflectance.

本実施例では、欠陥層にＰＬＺＴを用い、焼結によって構成し、その材料を研磨によって加工して光スイッチとした。この方法では燒結によって形成されセラミックスを研磨することで薄膜化する。燒結で作られた多結晶体であるセラミックスは研磨などの工程が容易になる。そのため、薄膜が可能となる。また、単結晶に比べ、ＥＯ定数は低下するが、２次のＥＯ定数で９×１０^−１６ｍ^−２／Ｖ^２と十分な数値である。このセラミックスを研磨によって薄膜化し、上式を満足する薄さに加工した。これにより、入射光のスペクトル半値幅に対し透過率のスペクトルの半値幅の方が大きくなり、入射光の全ての波長に対して透過することが可能になる。 In this example, PLZT was used for the defect layer, and it was constituted by sintering, and the material was processed by polishing to obtain an optical switch. In this method, a thin film is formed by polishing ceramics formed by sintering. Ceramics that are polycrystalline bodies produced by sintering can be easily polished. Therefore, a thin film is possible. In addition, although the EO constant is lower than that of the single crystal, the secondary EO constant is a sufficient value of 9 × 10 ⁻¹⁶ m ⁻² / V ² . This ceramic was thinned by polishing and processed to a thickness that satisfies the above formula. Thereby, the half-value width of the spectrum of the transmittance is larger than the spectrum half-value width of the incident light, and it is possible to transmit all wavelengths of the incident light.

光源から発せられた光は空気中を伝播してくる。その光が入射光として光スイッチに入ってくる際に基板と空気との界面において、屈折率差によって反射がおきる。この反射は透過率を低減し、ひいては光スイッチの消光比を低下させる原因となる。そこで、光の入射面に反射防止コート（ＡＲコート）を施すことにより、透過率が上昇し、よって消光比が上昇する。 The light emitted from the light source propagates in the air. When the light enters the optical switch as incident light, reflection occurs due to the difference in refractive index at the interface between the substrate and air. This reflection reduces the transmittance and thus causes a reduction in the extinction ratio of the optical switch. Therefore, by applying an antireflection coating (AR coating) to the light incident surface, the transmittance is increased, and thus the extinction ratio is increased.

透過率のピーク位置に入射光の波長を合わせた時に最大の透過率を得ることができる。最大位置に合わせる事ができないとスイッチングの消光比が著しく落ちる。透過率のピーク位置は電圧印加によってシフトするが、そのシフト範囲内に入射光の波長が入っている必要がある。しかし、電圧を印加して光学長を変化させる場合、その変化量は有限である。そのため、透過スペクトルを電圧でシフトさせるシフト量も有限の値となる。したがって、欠陥層３の厚さｄを入射光の波長のピーク位置を考慮して定めるのがよい。
欠陥層３の厚さｄは次のようにして定める。
入射光Ｌｉの波長のピーク位置をλ、所定の電圧を印加したときの欠陥層３の屈折率をｎとし、任意の整数をＮとするとき、
ｎ×ｄ＝２Ｎ×（λ／４）・・・（１０）
これをｄについて解いて、
ｄ＝２Ｎ×（λ／４）／ｎ・・・（１１）
となるようにｄを定める。すなわち、欠陥層３の厚さｄは、「波長λの４分の１波長に相当する屈折率ｎの媒質中における光学的長さ」の偶数倍にする。こうすることによって、ピーク波長λの光束が多層膜２に入射した場合、欠陥層３に所定の電圧を印加すると多層膜２の透過率スペクトルのピークがλに一致する。したがって、欠陥層の厚さｄは（８）式と（１１）式の両方を考慮して定める。
これにより、入射光スペクトルのピーク位置と透過率のピーク位置を一致させることで透過率を最大にすることができ、スイッチングの消光比を大きくとることができる。 The maximum transmittance can be obtained when the wavelength of the incident light is matched with the peak position of the transmittance. If it cannot be adjusted to the maximum position, the switching extinction ratio will be significantly reduced. Although the transmittance peak position is shifted by voltage application, the wavelength of incident light needs to be within the shift range. However, when the optical length is changed by applying a voltage, the amount of change is finite. Therefore, the shift amount for shifting the transmission spectrum by the voltage also becomes a finite value. Therefore, the thickness d of the defect layer 3 is preferably determined in consideration of the peak position of the wavelength of incident light.
The thickness d of the defect layer 3 is determined as follows.
When the peak position of the wavelength of the incident light Li is λ, the refractive index of the defect layer 3 when a predetermined voltage is applied is n, and an arbitrary integer is N,
n × d = 2N × (λ / 4) (10)
Solve this for d,
d = 2N × (λ / 4) / n (11)
D is determined so that That is, the thickness d of the defect layer 3 is set to an even multiple of “optical length in a medium having a refractive index n corresponding to a quarter wavelength of the wavelength λ”. In this way, when a light beam having a peak wavelength λ is incident on the multilayer film 2, the peak of the transmittance spectrum of the multilayer film 2 coincides with λ when a predetermined voltage is applied to the defect layer 3. Therefore, the thickness d of the defect layer is determined in consideration of both the equations (8) and (11).
Thus, the transmittance can be maximized by matching the peak position of the incident light spectrum and the peak position of the transmittance, and the switching extinction ratio can be increased.

本発明の本実施例の全体像を示す図である。It is a figure which shows the whole image of the present Example of this invention. 光スイッチの拡大図である。It is an enlarged view of an optical switch. 式１の透過率スペクトルをグラフ化した図である。It is the figure which made the transmittance | permeability spectrum of Formula 1 into a graph. 式１の透過率スペクトルをグラフ化した図である。It is the figure which made the transmittance | permeability spectrum of Formula 1 into a graph. 式１の透過率スペクトルをグラフ化した図である。It is the figure which made the transmittance | permeability spectrum of Formula 1 into a graph.

符号の説明Explanation of symbols

１基板
２誘電体多層膜
３欠陥層
４電極
５ＡＲコート
１０光スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2 Dielectric multilayer 3 Defect layer 4 Electrode 5 AR coat 10 Optical switch

Claims

互いに屈折率の異なる２種の誘電体を周期的に積層してなる第１の多層膜と、該第１の多層膜の上に屈折率が外部の摂動によって制御しうる欠陥層と、さらにその上に前記多層膜と同様構成の第２の多層膜を積層して１つのキャビティとし、該キャビティを少なくとも１つ、光学的に透明な基板の１面に形成することによって特定の波長光を共鳴波長とする複合薄膜からなる光スイッチにおいて、前記欠陥層の光学長を電圧を印加することで変化させ、前記共鳴波長を移動させ、前記光スイッチに前記基板側から入射させる入射光のスペクトルと、前記屈折率の変化前、もしくは変化後の前記複合薄膜の透過率スペクトルとを整合させることを特徴とする光スイッチにおいて、以下の条件を満たす欠陥層を有することを特徴とする光スイッチ。
Ｗｉ＜ＦＳＲ／Ｆ
ただし
Ｆ＝π√（Ｒ）／（１−Ｒ）
ＦＳＲ＝λ^２／（２ｎｄ）
Ｗｉ：入射光のスペクトル半値幅
Ｒ：誘電体多層膜の反射率
λ：入射光のスペクトル中心波長
ｎ：欠陥層材料の屈折率
ｄ：欠陥層の厚さ A first multilayer film formed by periodically laminating two kinds of dielectrics having different refractive indexes, a defect layer whose refractive index can be controlled by external perturbation on the first multilayer film, and further A second multilayer film having the same structure as that of the multilayer film is laminated on top to form one cavity, and at least one cavity is formed on one surface of an optically transparent substrate to resonate a specific wavelength light. In an optical switch composed of a composite thin film having a wavelength, the optical length of the defect layer is changed by applying a voltage, the resonance wavelength is moved, and the spectrum of incident light incident on the optical switch from the substrate side, and An optical switch characterized by matching a transmittance spectrum of the composite thin film before or after the change of the refractive index, wherein the optical switch has a defect layer that satisfies the following conditions:
Wi <FSR / F
However, F = π√ (R) / (1-R)
FSR = λ ² / (2nd)
Wi: spectral half width of incident light R: reflectance of dielectric multilayer film λ: spectral center wavelength of incident light n: refractive index of defect layer material d: thickness of defect layer

請求項１に記載の光スイッチにおいて、前期欠陥層がＰＬＺＴの焼結材により構成され、研磨によって所望の厚さに加工されたものであることを特徴とする光スイッチ。 2. The optical switch according to claim 1, wherein the defect layer is made of a sintered material of PLZT and processed to a desired thickness by polishing.

請求項１または２に記載の光スイッチにおいて、前記基板の前記入射光が入射する面は表面反射防止膜が施されていることを特徴とする光スイッチ。 3. The optical switch according to claim 1, wherein a surface of the substrate on which the incident light is incident is provided with a surface antireflection film.

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光スイッチにおいて、前記入射光の入射角をθ、ピーク位置の波長をλとし、Ｎを任意の整数とするとき、前記欠陥層は次の式を満足するように構成されていることを特徴とする光スイッチ。
ｄ＝２Ｎ×｛（λ／ｃｏｓθ）／４｝／ｎ 4. The optical switch according to claim 1, wherein when the incident angle of the incident light is θ, the wavelength of the peak position is λ, and N is an arbitrary integer, the defect layer has the following formula: An optical switch characterized by being configured to satisfy
d = 2N × {(λ / cos θ) / 4} / n

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の光スイッチを用いる光源装置であって、該光源装置に用いられる光源のスペクトル半値幅をＷｉとするとき、前記欠陥層の厚さｄが、
ｄ＜（λ^２（１−Ｒ）／（２ｎπＷｉ√（Ｒ））
なる条件を満足することを特徴とする光源装置。 The light source device using the optical switch according to any one of claims 1 to 3, wherein when the spectral half width of the light source used in the light source device is Wi, the thickness d of the defect layer is:
d <(λ ² (1-R) / (2nπWi√ (R))
A light source device characterized by satisfying the following conditions.

請求項５に記載の光源装置において、前記光源としてレーザーダイオード、もしくはＬＤに励起されたレーザー結晶および第２高調波を用い、前記欠陥層の厚さを１０μｍ以下にすることを特徴とする光源装置。 6. The light source device according to claim 5, wherein a laser diode or a laser crystal excited by an LD and a second harmonic are used as the light source, and the thickness of the defect layer is 10 μm or less. .