JP3052654B2 - 光波長変換素子 - Google Patents
光波長変換素子Info
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- JP3052654B2 JP3052654B2 JP5071441A JP7144193A JP3052654B2 JP 3052654 B2 JP3052654 B2 JP 3052654B2 JP 5071441 A JP5071441 A JP 5071441A JP 7144193 A JP7144193 A JP 7144193A JP 3052654 B2 JP3052654 B2 JP 3052654B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理分野や光応
用計測制御分野に使用する波長変換素子に関するもので
ある。
用計測制御分野に使用する波長変換素子に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図７に従来の光導波路を基本とした光波
長変換素子の構成図を示す。
長変換素子の構成図を示す。
【０００３】以下0.84μｍの波長の基本波に対する高調
波発生（波長0.42μｍ）について図を用いて詳しく述べ
る。（K.Mizuuchi, K.Yamamoto and T.Taniuchi, Appli
ed Physics Letters, Vol 58, 2732ページ, 1991年６月
号、参照）。
波発生（波長0.42μｍ）について図を用いて詳しく述べ
る。（K.Mizuuchi, K.Yamamoto and T.Taniuchi, Appli
ed Physics Letters, Vol 58, 2732ページ, 1991年６月
号、参照）。
【０００４】図７に示されるようにLiTaO3基板７０１に
光導波路７０２が形成され、さらに光導波路７０２には
周期的に分極の反転した層７０３（分極反転層）が形成
されている。基本波Ｐ１と発生する高調波Ｐ２の伝搬定
数の不整合を分極反転層７０３および非分極反転層７０
４の周期構造で補償することにより高効率に高調波Ｐ２
を出すことができる。光導波路７０２の入射面７０５に
基本波Ｐ１を入射すると、光導波路７０２の出射端面７
０６から高調波Ｐ２が効率良く発生され、光波長変換素
子として動作する。
光導波路７０２が形成され、さらに光導波路７０２には
周期的に分極の反転した層７０３（分極反転層）が形成
されている。基本波Ｐ１と発生する高調波Ｐ２の伝搬定
数の不整合を分極反転層７０３および非分極反転層７０
４の周期構造で補償することにより高効率に高調波Ｐ２
を出すことができる。光導波路７０２の入射面７０５に
基本波Ｐ１を入射すると、光導波路７０２の出射端面７
０６から高調波Ｐ２が効率良く発生され、光波長変換素
子として動作する。
【０００５】このような従来の光波長変換素子はプロト
ン交換法により作製された光導波路７０２を基本構成要
素としていた。この素子の製造方法について説明する。
まずLiTaO3基板７０１に通常のフォトプロセスとドライ
エッチングを用いてＴａを周期状にパターニングする。
次にＴａパターンが形成されたLiTaO3基板７０１に２６
０℃、３０分間プロトン交換を行いＴａで覆われていな
いスリット直下に厚み０．８μｍのプロトン交換層を形
成する。次に５９０℃の温度で１０分間熱処理する。熱
処理の上昇レートは１０℃／分、冷却レートは５０℃／
分である。これにより分極反転層７０３が形成される。
プロトン交換層直下はＬｉが減少しておりキュリー温度
が低下するため部分的に分極反転を行うことができる。
次にＨＦ：ＨＮＦ3の１：１混合液にて２分間エッチン
グしＴａを除去する。さらに上記分極反転層７０３中に
プロトン交換を用いて光導波路７０２を形成する。光導
波路用マスクとしてＴａをストライプ状にパターニング
を行うことでＴａマスクに幅４μｍ、長さ１２ｍｍのス
リットを形成する。このＴａマスクで覆われた基板７０
１に２６０℃、１６分間プロトン交換を行い０．５μｍ
の高屈折率層を形成する。Ｔａマスクを除去した後３８
０℃で１０分間熱処理を行う。プロトン交換された保護
マスクのスリット直下の領域は屈折率が０．０２程度上
昇した光導波路７０２となる。この従来の方法により作
製される光波長変換素子は波長0.84μｍの基本波Ｐ１に
対して、光導波路７０２の長さを９ｍｍ、基本波Ｐ１の
パワーを４０ｍＷの基本波に対して高調波２．６ｍＷ
（１６２％／Ｗ）が達成できている。
ン交換法により作製された光導波路７０２を基本構成要
素としていた。この素子の製造方法について説明する。
まずLiTaO3基板７０１に通常のフォトプロセスとドライ
エッチングを用いてＴａを周期状にパターニングする。
次にＴａパターンが形成されたLiTaO3基板７０１に２６
０℃、３０分間プロトン交換を行いＴａで覆われていな
いスリット直下に厚み０．８μｍのプロトン交換層を形
成する。次に５９０℃の温度で１０分間熱処理する。熱
処理の上昇レートは１０℃／分、冷却レートは５０℃／
分である。これにより分極反転層７０３が形成される。
プロトン交換層直下はＬｉが減少しておりキュリー温度
が低下するため部分的に分極反転を行うことができる。
次にＨＦ：ＨＮＦ3の１：１混合液にて２分間エッチン
グしＴａを除去する。さらに上記分極反転層７０３中に
プロトン交換を用いて光導波路７０２を形成する。光導
波路用マスクとしてＴａをストライプ状にパターニング
を行うことでＴａマスクに幅４μｍ、長さ１２ｍｍのス
リットを形成する。このＴａマスクで覆われた基板７０
１に２６０℃、１６分間プロトン交換を行い０．５μｍ
の高屈折率層を形成する。Ｔａマスクを除去した後３８
０℃で１０分間熱処理を行う。プロトン交換された保護
マスクのスリット直下の領域は屈折率が０．０２程度上
昇した光導波路７０２となる。この従来の方法により作
製される光波長変換素子は波長0.84μｍの基本波Ｐ１に
対して、光導波路７０２の長さを９ｍｍ、基本波Ｐ１の
パワーを４０ｍＷの基本波に対して高調波２．６ｍＷ
（１６２％／Ｗ）が達成できている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】非線形光学結晶がＬｉ
ＮｂxＴａ1ーxO3（０≦ｘ≦１）やＫＴＰ等の他の誘電体
結晶基板である場合、高出力の高調波に対して光誘起屈
折率変化（光損傷）を生じる。光誘起屈折率変化とは光
の照射によりトラップ状態にあった電子が励起され内部
電界により分極方向に移動し、このために新しく空間電
荷電界が生じ、電気光学効果により局所的に屈折率変化
が生じるというものである。光損傷は短波長領域で生じ
易く、光の強度が高いほど大きな屈折率低下が生じる現
象である。
ＮｂxＴａ1ーxO3（０≦ｘ≦１）やＫＴＰ等の他の誘電体
結晶基板である場合、高出力の高調波に対して光誘起屈
折率変化（光損傷）を生じる。光誘起屈折率変化とは光
の照射によりトラップ状態にあった電子が励起され内部
電界により分極方向に移動し、このために新しく空間電
荷電界が生じ、電気光学効果により局所的に屈折率変化
が生じるというものである。光損傷は短波長領域で生じ
易く、光の強度が高いほど大きな屈折率低下が生じる現
象である。
【０００７】現状の数ｍＷ程度の高調波出力では光損傷
の影響も少なく安定に高調波を得ることができる。しか
しながら入射パワーを高くして２０ｍＷ以上の高調波光
が得られる場合には、光損傷の影響を受け、得られる高
調波の出力が不安定になる。
の影響も少なく安定に高調波を得ることができる。しか
しながら入射パワーを高くして２０ｍＷ以上の高調波光
が得られる場合には、光損傷の影響を受け、得られる高
調波の出力が不安定になる。
【０００８】高出力の高調波光を安定に得るためには、
基板である非線形結晶の耐光損傷性を向上させる必要が
ある。しかし、結晶に不純物が混入したり、育成条件を
いろいろと変えたりしているがあまり良い結果は得られ
ていない。
基板である非線形結晶の耐光損傷性を向上させる必要が
ある。しかし、結晶に不純物が混入したり、育成条件を
いろいろと変えたりしているがあまり良い結果は得られ
ていない。
【０００９】光損傷のメカニズムは電子の内部電界によ
る電荷の移動により生ずる空間電荷電界が原因になって
いる。そのため、図８のように分極反転構造をもつ非線
形光学結晶では、得られる空間内部電荷が補償し合うた
め、光損傷が低減できる。
る電荷の移動により生ずる空間電荷電界が原因になって
いる。そのため、図８のように分極反転構造をもつ非線
形光学結晶では、得られる空間内部電荷が補償し合うた
め、光損傷が低減できる。
【００１０】そこで本発明は、光損傷に対して強い小型
で且つ安定高効率な短波長光源や計測用光源等で用いら
れる光波長変換素子を提供することを目的とする。
で且つ安定高効率な短波長光源や計測用光源等で用いら
れる光波長変換素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するため光波長変換素子に、位相整合に寄与しない
第２の分極反転層あるいはプロトン交換層を設けるとい
う新たな工夫を加えることにより耐光損傷性の向上した
高効率変換可能な光波長変換素子を提供するものであ
る。つまり、本発明は （１）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、分極反転層中に周期の短い分
極反転層を有することで、空間電荷電界の電荷同士の補
償が起こり易く、耐光損傷性に優れた高効率光波長変換
素子を提供するものである。 （２）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、光導波路の上部または底部ま
たは内部に分極反転の周期が分極反転層の周期よりも短
い分極反転層を有することで、空間電荷電界の電荷同士
の補償が起こり易く、耐光損傷性に優れた高効率光波長
変換素子を提供するものである。 （３）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、分極反転層が光導波路の進行
方向に対し左右が非対称であるため、空間電荷電界の電
荷同士の補償が起こり易く、耐光損傷性に優れた高効率
光波長変換素子を提供するものである。 （４）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、光導波路の内部に光導波路の
進行方向に対し平行に分極反転層があるため、空間電荷
電界の電荷同士の補償が起こり易く、耐光損傷性に優れ
た高効率光波長変換素子を提供するものである。 （５）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、前記分極反転層内部の分極方
向がマルチ化しているため、空間電荷電界の電荷同士の
補償が起こり易く、耐光損傷性に優れた高効率光波長変
換素子を提供するものである。 （６）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、前記光導波路の内部に光導波
路の進行方向に対し平行にプロトン交換層があるため、
空間電荷電界の電荷同士の補償が起こり易く、耐光損傷
性に優れた高効率光波長変換素子を提供するものであ
る。
解決するため光波長変換素子に、位相整合に寄与しない
第２の分極反転層あるいはプロトン交換層を設けるとい
う新たな工夫を加えることにより耐光損傷性の向上した
高効率変換可能な光波長変換素子を提供するものであ
る。つまり、本発明は （１）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、分極反転層中に周期の短い分
極反転層を有することで、空間電荷電界の電荷同士の補
償が起こり易く、耐光損傷性に優れた高効率光波長変換
素子を提供するものである。 （２）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、光導波路の上部または底部ま
たは内部に分極反転の周期が分極反転層の周期よりも短
い分極反転層を有することで、空間電荷電界の電荷同士
の補償が起こり易く、耐光損傷性に優れた高効率光波長
変換素子を提供するものである。 （３）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、分極反転層が光導波路の進行
方向に対し左右が非対称であるため、空間電荷電界の電
荷同士の補償が起こり易く、耐光損傷性に優れた高効率
光波長変換素子を提供するものである。 （４）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、光導波路の内部に光導波路の
進行方向に対し平行に分極反転層があるため、空間電荷
電界の電荷同士の補償が起こり易く、耐光損傷性に優れ
た高効率光波長変換素子を提供するものである。 （５）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、前記分極反転層内部の分極方
向がマルチ化しているため、空間電荷電界の電荷同士の
補償が起こり易く、耐光損傷性に優れた高効率光波長変
換素子を提供するものである。 （６）分極反転層を有する非線形光学結晶中に光導波路
を形成した素子において、前記光導波路の内部に光導波
路の進行方向に対し平行にプロトン交換層があるため、
空間電荷電界の電荷同士の補償が起こり易く、耐光損傷
性に優れた高効率光波長変換素子を提供するものであ
る。
【００１２】
【作用】本発明の光波長変換素子は、光照射によって発
生する電子の空間電荷分布を分極反転構造により補償(c
ompensation)しようとするもので、分極反転層中や光導
波路中に短周期の分極反転層を形成するこよにより、耐
光損傷性の優れ、高出力の高調波光を発生させるもので
ある。
生する電子の空間電荷分布を分極反転構造により補償(c
ompensation)しようとするもので、分極反転層中や光導
波路中に短周期の分極反転層を形成するこよにより、耐
光損傷性の優れ、高出力の高調波光を発生させるもので
ある。
【００１３】
【実施例】本発明の光波長変換素子の分極反転層中に、
位相整合に寄与しない第２の分極反転層として短い周期
の分極反転層を有する光波長変換素子を図１に示す。概
略構成図１を用いて素子の形成方法について説明する。
位相整合に寄与しない第２の分極反転層として短い周期
の分極反転層を有する光波長変換素子を図１に示す。概
略構成図１を用いて素子の形成方法について説明する。
【００１４】１０２は分極反転層である。分極反転層の
形成はまずLiTaO3基板１０１に通常のフォトプロセスと
ドライエッチングを用いてＴａを周期状にパターニング
する。波長870nmの基本波に対して１次の分極反転の周
期は4.0μｍである。Ｔａによるパターンが形成されたL
iTaO3基板１０１に２６０℃、２０分間プロトン交換を
行いスリット直下に厚み０．８μｍのプロトン交換層を
形成した後、５４０℃の温度で３０秒間熱処理する。熱
処理の上昇レートは８０℃／秒、冷却レートは５０℃／
分である。これにより分極反転層１０２が形成される。
冷却レートが遅いと不均一反転が生じるので３０℃／分
以上が望ましい。プロトン交換層はＬｉが減少しており
キュリー温度が低下するため部分的に分極反転ができ
る。ＴａはＨＦ：ＨＮＦ3の２：１混合液にて２分間エ
ッチングで除去される。
形成はまずLiTaO3基板１０１に通常のフォトプロセスと
ドライエッチングを用いてＴａを周期状にパターニング
する。波長870nmの基本波に対して１次の分極反転の周
期は4.0μｍである。Ｔａによるパターンが形成されたL
iTaO3基板１０１に２６０℃、２０分間プロトン交換を
行いスリット直下に厚み０．８μｍのプロトン交換層を
形成した後、５４０℃の温度で３０秒間熱処理する。熱
処理の上昇レートは８０℃／秒、冷却レートは５０℃／
分である。これにより分極反転層１０２が形成される。
冷却レートが遅いと不均一反転が生じるので３０℃／分
以上が望ましい。プロトン交換層はＬｉが減少しており
キュリー温度が低下するため部分的に分極反転ができ
る。ＴａはＨＦ：ＨＮＦ3の２：１混合液にて２分間エ
ッチングで除去される。
【００１５】１０３は分極反転層１０２上に形成された
光導波路を示している。光導波路１０３は分極反転層１
０２に対してプロトン交換を用いて形成した。光導波路
用マスクとしてＴａをストライプ状にパターニングを行
った後、Ｔａマスクに幅４μｍ、長さ１２ｍｍのスリッ
トが形成されたものに２６０℃、１６分間ピロ燐酸中で
プロトン交換を行った。これにより厚み０．４５μｍの
プロトン交換層が形成される。Ｔａマスクを除去した
後、赤外線加熱装置を用いて４２０℃で１分間熱処理を
行った。熱処理により均一化されロスが減少し、深さ
１．９μｍの導波路が形成される。
光導波路を示している。光導波路１０３は分極反転層１
０２に対してプロトン交換を用いて形成した。光導波路
用マスクとしてＴａをストライプ状にパターニングを行
った後、Ｔａマスクに幅４μｍ、長さ１２ｍｍのスリッ
トが形成されたものに２６０℃、１６分間ピロ燐酸中で
プロトン交換を行った。これにより厚み０．４５μｍの
プロトン交換層が形成される。Ｔａマスクを除去した
後、赤外線加熱装置を用いて４２０℃で１分間熱処理を
行った。熱処理により均一化されロスが減少し、深さ
１．９μｍの導波路が形成される。
【００１６】次に、得られた光波長変換素子の分極反転
層１０２中に、より短周期の分極反転層１０４を、位相
整合に寄与しない第２の分極反転層として形成する。フ
ォトプロセスのマスクに短周期のマスクを用いれば分極
反転層１０２を作製するプロセスと同じ過程で得られ
る。しかし、ここではＥＢ（electron beam scanin
g）を用いて作製した。得られた分極反転層１０４の幅
は０．５μｍであった。
層１０２中に、より短周期の分極反転層１０４を、位相
整合に寄与しない第２の分極反転層として形成する。フ
ォトプロセスのマスクに短周期のマスクを用いれば分極
反転層１０２を作製するプロセスと同じ過程で得られ
る。しかし、ここではＥＢ（electron beam scanin
g）を用いて作製した。得られた分極反転層１０４の幅
は０．５μｍであった。
【００１７】入射及び出射端面を研磨し、波長0.87μｍ
に対し無反射コードを施し、長さ９ｍｍの光波長変換素
子が得られる。基本波として半導体レーザ光（波長０．
８７μｍ）を入射部より導波させたところシングルモー
ド伝搬し、波長０．４３５μｍの高調波が１次モードで
出射部より基板外部に取り出された。基本波４０ｍＷの
入力で３ｍＷの高調波（波長０．４２μｍ）を得た。T
i:Sapphireレーザーを用いて、１００ｍＷの基本波に対
して２５ｍＷの高調波出力を得た。従来までのサンプル
では２０ｍＷの高調波が出射されると出力光のパワーが
光損傷により揺らいでいたが、本発明の波長変換素子で
は安定な高調波出力が得られた。
に対し無反射コードを施し、長さ９ｍｍの光波長変換素
子が得られる。基本波として半導体レーザ光（波長０．
８７μｍ）を入射部より導波させたところシングルモー
ド伝搬し、波長０．４３５μｍの高調波が１次モードで
出射部より基板外部に取り出された。基本波４０ｍＷの
入力で３ｍＷの高調波（波長０．４２μｍ）を得た。T
i:Sapphireレーザーを用いて、１００ｍＷの基本波に対
して２５ｍＷの高調波出力を得た。従来までのサンプル
では２０ｍＷの高調波が出射されると出力光のパワーが
光損傷により揺らいでいたが、本発明の波長変換素子で
は安定な高調波出力が得られた。
【００１８】概略構成図１の光波長変換素子では分極反
転層１０２中に作製された分極反転層１０４の幅が０．
５μｍであり深さも１．９μｍ程度であった。分極反転
層１０４の幅はできれば分極反転層１０２の周期の１／
１０（0.4μｍ）以下が高出力安定化のためには望まし
い。
転層１０２中に作製された分極反転層１０４の幅が０．
５μｍであり深さも１．９μｍ程度であった。分極反転
層１０４の幅はできれば分極反転層１０２の周期の１／
１０（0.4μｍ）以下が高出力安定化のためには望まし
い。
【００１９】さらに概略構成図２(a)(b)のように光導波
路の上部、底部、内部に、位相整合に寄与しない第２の
分極反転層として分極反転層２０４を作製しても効果が
得られた。上部に分極反転層２０４を形成する場合、通
常の分極反転層２０２の作製プロセスと同様の課程を経
る。フォトプロセスのマスクの周期を０．４μｍ程度に
すれば、深さが０．４μｍ程度の分極反転層２０４が光
導波路上部に形成された。分極反転層を作らず、プロト
ン交換のみを行っても耐光損傷の向上は見られた。プロ
トン交換層は電子の移動度が大きいため電荷の補償に優
れているからである。
路の上部、底部、内部に、位相整合に寄与しない第２の
分極反転層として分極反転層２０４を作製しても効果が
得られた。上部に分極反転層２０４を形成する場合、通
常の分極反転層２０２の作製プロセスと同様の課程を経
る。フォトプロセスのマスクの周期を０．４μｍ程度に
すれば、深さが０．４μｍ程度の分極反転層２０４が光
導波路上部に形成された。分極反転層を作らず、プロト
ン交換のみを行っても耐光損傷の向上は見られた。プロ
トン交換層は電子の移動度が大きいため電荷の補償に優
れているからである。
【００２０】一方、光導波路の内部や底部に分極反転層
２０５を作製する場合、作製方法が少し異なる。通常の
分極反転層の形成は、まずLiTaO3基板に通常のフォトプ
ロセスとドライエッチングを用いてＴａを周期状にパタ
ーニングし、Ｔａによるパターンが形成されたLiTaO3基
板１に２６０℃、２０分間プロトン交換を行いスリット
直下に厚み０．８μｍのプロトン交換層を形成した後、
５４０℃の温度で３０秒間熱処理する。分極反転の形成
はプロトン交換された底部より始まるので、光導波路の
内部に分極反転層を形成する場合、熱処理を行う前にア
ニールを行い、プロトン交換層を内部までひろげてお
く。アニールは３５０℃で１０分程度行い、その後５７
０℃で３０秒間熱処理し、分極反転２０５が形成され
る。内部に分極反転層を作製すると、電界分布の大きな
ところ、つまり電子の発生が多いところで電荷の補償が
行われるのでその効果は大きい。
２０５を作製する場合、作製方法が少し異なる。通常の
分極反転層の形成は、まずLiTaO3基板に通常のフォトプ
ロセスとドライエッチングを用いてＴａを周期状にパタ
ーニングし、Ｔａによるパターンが形成されたLiTaO3基
板１に２６０℃、２０分間プロトン交換を行いスリット
直下に厚み０．８μｍのプロトン交換層を形成した後、
５４０℃の温度で３０秒間熱処理する。分極反転の形成
はプロトン交換された底部より始まるので、光導波路の
内部に分極反転層を形成する場合、熱処理を行う前にア
ニールを行い、プロトン交換層を内部までひろげてお
く。アニールは３５０℃で１０分程度行い、その後５７
０℃で３０秒間熱処理し、分極反転２０５が形成され
る。内部に分極反転層を作製すると、電界分布の大きな
ところ、つまり電子の発生が多いところで電荷の補償が
行われるのでその効果は大きい。
【００２１】概略構成図３のように、分極反転層３０２
が光導波路３０３の進行方向に対し左右が非対称である
様な光波長変換素子についても耐光損傷性の向上が見ら
れた。作製方法はLiTaO3基板３０１上にＴａを作製する
際に用いられるフォトマスクの形状が違っているだけで
ある。概略構成図３のように各分極反転層が電荷を補償
しやすいように分極反転層３０２を形成することで耐光
損傷性の向上が見られる。
が光導波路３０３の進行方向に対し左右が非対称である
様な光波長変換素子についても耐光損傷性の向上が見ら
れた。作製方法はLiTaO3基板３０１上にＴａを作製する
際に用いられるフォトマスクの形状が違っているだけで
ある。概略構成図３のように各分極反転層が電荷を補償
しやすいように分極反転層３０２を形成することで耐光
損傷性の向上が見られる。
【００２２】概略構成図４のように、光導波路４０３の
内部に光導波路４０３の進行方向に対し平行に、位相整
合に寄与しない第２の分極反転層として分極反転層４０
４を形成した光波長変換素子においても耐光損傷性の向
上が見られた。概略構成図１の素子と同様のプロセスに
より得られる。分極反転層４０４の幅は０．５μｍであ
り、ＥＢを用いて分極反転が行われた。この場合、概略
構成図１から３に示される素子に比べて電荷の補償が充
分に行われるため耐光損傷性の向上は大きかった。ま
た、その効果は小さいが概略構成図５のようにプロトン
交換層を形成しても耐光損傷性の向上は見られた。プロ
トン交換層は電子の移動度が大きいため電荷の補償に優
れているからである。図１から４では、位相整合に寄与
しない第２の分極反転層を光導波路に形成したが、プロ
トン交換層を図１から４のように配置しても同様の効果
が得られる。
内部に光導波路４０３の進行方向に対し平行に、位相整
合に寄与しない第２の分極反転層として分極反転層４０
４を形成した光波長変換素子においても耐光損傷性の向
上が見られた。概略構成図１の素子と同様のプロセスに
より得られる。分極反転層４０４の幅は０．５μｍであ
り、ＥＢを用いて分極反転が行われた。この場合、概略
構成図１から３に示される素子に比べて電荷の補償が充
分に行われるため耐光損傷性の向上は大きかった。ま
た、その効果は小さいが概略構成図５のようにプロトン
交換層を形成しても耐光損傷性の向上は見られた。プロ
トン交換層は電子の移動度が大きいため電荷の補償に優
れているからである。図１から４では、位相整合に寄与
しない第２の分極反転層を光導波路に形成したが、プロ
トン交換層を図１から４のように配置しても同様の効果
が得られる。
【００２３】概略構成図６のように、分極反転層６０２
がマルチドメインであってもその耐光損傷性は向上し
た。
がマルチドメインであってもその耐光損傷性は向上し
た。
【００２４】なお、本実施例ではLiTaO3基板を用いた波
長変換素子について説明したが、LiNbO3やKTP(KTiOPO4)
のような他の無機非線形光学結晶や有機非線形光学結晶
を用いた分極反転素子においても同様の効果が見られ
る。
長変換素子について説明したが、LiNbO3やKTP(KTiOPO4)
のような他の無機非線形光学結晶や有機非線形光学結晶
を用いた分極反転素子においても同様の効果が見られ
る。
【００２５】
【発明の効果】分極反転構造をもつ光波長変換素子に電
荷の補償が行われ易くするためにさらに分極反転構造を
光導波路の上部、内部や分極反転層の内部に作製するこ
とで、光波長変換素子の耐光損傷性が向上し、光損傷に
強い高効率で安定な波長変換が実現される。
荷の補償が行われ易くするためにさらに分極反転構造を
光導波路の上部、内部や分極反転層の内部に作製するこ
とで、光波長変換素子の耐光損傷性が向上し、光損傷に
強い高効率で安定な波長変換が実現される。
【図１】本発明の光波長変換素子の概略構成図
【図２】本発明の光波長変換素子の概略構成図
【図３】本発明の光波長変換素子の概略構成図
【図４】本発明の光波長変換素子の概略構成図
【図５】本発明の光波長変換素子の概略構成図
【図６】本発明の光波長変換素子の概略構成図
【図７】従来の光波長変換素子の概略構成図
【図８】分極反転構造をもつ光波長変換素子における電
荷補償メカニズムの説明図
荷補償メカニズムの説明図
１０１ ＬｉＴａＯ3基板 １０２ 分極反転層 １０３ 光導波路 １０４ 分極反転層 ２０１ ＬｉＴａＯ3基板 ２０２ 分極反転層 ２０３ 光導波路 ２０４ 分極反転層 ２０５ 分極反転層 ３０１ ＬｉＴａＯ3基板 ３０２ 分極反転層 ３０３ 光導波路 ４０１ ＬｉＴａＯ3基板 ４０２ 分極反転層 ４０３ 光導波路 ４０４ 分極反転層 ５０１ ＬｉＴａＯ3基板 ５０２ 分極反転層 ５０３ 光導波路 ６０１ ＬｉＴａＯ3基板 ６０２ 分極反転層 ６０３ 光導波路 ７０１ ＬＩＴａＯ3基板 ７０２ 光導波路 ７０３ 分極反転層 ７０４ 非分極反転層 ７０５ 入射面 ７０６ 出射面 ８０１ ＬＩＴａＯ3基板 ８０２ 分極反転層 ８０３ 光導波路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/377 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】 位相整合を満足させる分極反転層を有す
る非線形光学結晶中に光導波路を形成した素子におい
て、前記分極反転層の各層中に周期が前記分極反転層よ
り短く位相整合に寄与しない分極反転層を有することを
特徴とする光波長変換素子。 - 【請求項２】 位相整合を満足させる分極反転層を有す
る非線形光学結晶中に光導波路を形成した素子におい
て、前記光導波路の上部または底部または内部の一部分
に分極反転の周期が前記分極反転層の周期よりも短く位
相整合に寄与しない分極反転層を有することを特徴とす
る光波長変換素子。 - 【請求項３】 位相整合を満足させる分極反転層を有す
る非線形光学結晶中に光導波路を形成した素子におい
て、前記光導波路の内部に光導波路の進行方向に対し平
行に位相整合に寄与しない分極反転層があることを特徴
とする光波長変換素子。 - 【請求項４】 位相整合を満足させる分極反転層を有す
る非線形光学結晶中に光導波路を形成した素子におい
て、前記光導波路の内部に光導波路の進行方向に対し平
行にプロトン交換層があることを特徴とする光波長変換
素子。 - 【請求項５】 非線形光学結晶がＬｉＮｂｘTａ１ーｘO
３(０≦ｘ≦１）基板であることを特徴とする請求項１
から４いずれか１項に記載の光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5071441A JP3052654B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 光波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5071441A JP3052654B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 光波長変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281981A JPH06281981A (ja) | 1994-10-07 |
| JP3052654B2 true JP3052654B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=13460635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5071441A Expired - Fee Related JP3052654B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | 光波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3052654B2 (ja) |
-
1993
- 1993-03-30 JP JP5071441A patent/JP3052654B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06281981A (ja) | 1994-10-07 |
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|---|---|---|---|
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