JP4826469B2 - 擬似位相整合素子 - Google Patents

擬似位相整合素子 Download PDF

Info

Publication number
JP4826469B2
JP4826469B2 JP2006353607A JP2006353607A JP4826469B2 JP 4826469 B2 JP4826469 B2 JP 4826469B2 JP 2006353607 A JP2006353607 A JP 2006353607A JP 2006353607 A JP2006353607 A JP 2006353607A JP 4826469 B2 JP4826469 B2 JP 4826469B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase matching
matching element
wavelength
layer
base material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006353607A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008164880A (ja
Inventor
亮 立野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2006353607A priority Critical patent/JP4826469B2/ja
Priority to US11/873,813 priority patent/US20080160329A1/en
Publication of JP2008164880A publication Critical patent/JP2008164880A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4826469B2 publication Critical patent/JP4826469B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/083—Oxides of refractory metals or yttrium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/10—Glass or silica
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3544—Particular phase matching techniques
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/3501—Constructional details or arrangements of non-linear optical devices, e.g. shape of non-linear crystals
    • G02F1/3505—Coatings; Housings; Supports
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3544—Particular phase matching techniques
    • G02F1/3548—Quasi phase matching [QPM], e.g. using a periodic domain inverted structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

本発明は、擬似位相整合素子に用いられる多層膜コーティング技術に関する。なお、擬似位相整合素子は、主に波長変換素子として短波長半導体レーザ装置や光通信における光−光変換装置等に用いられる。
半導体レーザでは未だ短波長レーザを直接発振することは困難である。そこで、まず長波長光を発振し、それを２次光やそれ以上の高次光に波長変換することにより短波長レーザを得る方法がとられる。このような半導体レーザの動作は、次の通りである。なお、ここでは、励起用結晶としてNd:YAG結晶を、波長変換用の非線形光学結晶としてKTP結晶（KTiO4）を用いた場合を例に挙げる。半導体レーザから出力された波長809nmの励起光はレンズを通過し、基体である励起用結晶(Nd:YAG)に集光される。基体により出力された波長1064nmの基本波は、基体の端面と出力ミラーの凹面で構成される共振器内に閉じ込められ、レーザ発振に至る。この共振器内に、任意の反射防止膜を施した波長変換用の光学結晶(KTP結晶)を挿入することにより、基本波(波長1064nm)から第2高調波(波長532nm)を誘発させる。
この波長変換レーザ素子を安定的に発振させるためには、次の２条件を満たす必要がある。
(1) 基体の端面の反射率Rを高くする(R>99.9%)
(2) 波長変換素子中での波長変換の際に最大変換効率を与える基本波波長にレーザ発振波長を一致させ、共振器中でのフレネル反射損失を低く抑えるとともに、発振波長の帰還効率を高めて発振閾値を十分高くする
すなわち、基体の方では端面における反射率を最大限にし、共振器の方では端面における反射率を最小限にする必要がある。
光学素子の表面における反射率を制御する方法に、表面に誘電体薄膜による多層膜コーティングを施し、反射率を制御する方法がある（特許文献１）。上記波長変換レーザ素子の共振器として用いられる擬似位相整合(QPM; Quasi Phase Matching)素子においても、その表面反射率の制御は極めて重要である（特許文献２）。
特開2003-279704号公報 特開2004-239959号公報
上記の波長532nmの緑色レーザ光の場合、QPM素子の基材としてタンタル酸リチウム（LiTaO3）やニオブ酸リチウム（LiNbO3）が用いられる。これらの表面に多層膜を積層する場合、従来は、多層膜自体の構成については種々検討されていたものの、基材との関係については特に考慮されていなかった。
本発明は、擬似位相整合素子の多層膜コーティングにおいて、基材と多層膜コーティングとの関係、特に、多層膜コーティングの初層との関係を見直すことにより、高性能の擬似位相整合素子を得るようにしたものである。
上記課題を解決するために成された本発明に係る擬似位相整合素子は、タンタル酸リチウムを基材とする擬似位相整合素子において、基材に接する第1層に五酸化タンタル（Ta2O5）を用いた多層膜を有することを特徴とするものである。
従来の擬似位相整合素子の多層膜コーティングでは、基材に接する第１層の材料が特に考慮されていなかったため、コーティングの際の輻射熱により擬似位相整合素子の分極を反転させ、素子を破壊する恐れがあった。それに対し、本発明では基材に接する第１層にその基材を構成する金属酸と同じ金属の酸化物を用いるため、比較的低温で蒸着をすることができる。そのため、擬似位相整合素子の分極反転や素子の破壊の可能性が大幅に低減され、また、膜剥がれのない多層膜コーティングを行うことができる。
なお、多層膜を形成する方法には、イオンビーム法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等、種々の方法を用いることができる。
本発明の一実施例として、タンタル酸リチウム（LiTaO3）基材上に、五酸化タンタル（Ta2O5）と二酸化ケイ素（SiO2）から成る多層膜をコーティングした。ここにおいて、本発明の趣旨に従い、基材に接する第1層は五酸化タンタル（Ta2O5）とした。各層の蒸着パラメータを図１に、多層膜全体の層構成を図２に、そして、作製した多層膜コーティングの透過率グラフを図３に示す。
このようにして作製した多層膜コーティングは、高い耐久性を有することが確かめられた。
実施例の多層膜コーティングにおける各層の蒸着パラメータの表。 実施例の多層膜コーティングの層構成表。 実施例の多層膜コーティングの透過率グラフ。

Claims (1)

  1. タンタル酸リチウムを基材とする擬似位相整合素子において、基材に接する第1層に五酸化タンタル（Ta2O5）を用いた多層膜を有することを特徴とする擬似位相整合素子。
JP2006353607A 2006-12-28 2006-12-28 擬似位相整合素子 Expired - Fee Related JP4826469B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006353607A JP4826469B2 (ja) 2006-12-28 2006-12-28 擬似位相整合素子
US11/873,813 US20080160329A1 (en) 2006-12-28 2007-10-17 Multilayer coating for quasi-phase-matching element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006353607A JP4826469B2 (ja) 2006-12-28 2006-12-28 擬似位相整合素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008164880A JP2008164880A (ja) 2008-07-17
JP4826469B2 true JP4826469B2 (ja) 2011-11-30

Family

ID=39584412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006353607A Expired - Fee Related JP4826469B2 (ja) 2006-12-28 2006-12-28 擬似位相整合素子

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20080160329A1 (ja)
JP (1) JP4826469B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103011839A (zh) * 2012-12-24 2013-04-03 陕西科技大学 一种水热法制备立方块状与小球粒状混合结构的LiTaO3 无铅压电陶瓷粉体的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2471617A1 (fr) * 1979-12-14 1981-06-19 Thomson Csf Dispositif optique non lineaire a guide d'onde composite et source de rayonnement utilisant un tel dispositif
JP2000304917A (ja) * 1999-04-20 2000-11-02 Sony Corp 光学部品及びその製造方法並びにプロジェクタ装置
JP4174377B2 (ja) * 2002-05-31 2008-10-29 松下電器産業株式会社 光学素子
US7413635B2 (en) * 2003-12-19 2008-08-19 Spectralus, Inc. Method for the fabrication of periodically poled Lithium Niobate and Lithium Tantalate nonlinear optical components
JP4967626B2 (ja) * 2006-11-30 2012-07-04 ソニー株式会社 波長変換素子とこれを用いたレーザ光源装置及び画像生成装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008164880A (ja) 2008-07-17
US20080160329A1 (en) 2008-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5721812B2 (ja) 波長変換結晶および波長変換レーザ装置
US20120077003A1 (en) Method of nonlinear crystal packaging and its application in diode pumped solid state lasers
US6807210B2 (en) Systems and a method for generating blue laser beam
JP2003270467A (ja) 光導波路デバイスの製造方法、光導波路デバイス並びに当該光導波路デバイスを用いたコヒーレント光源及び光学装置
WO2011140641A1 (en) Packaging method of laser and nonlinear crystal and its application in diode pumped solid state lasers
JP4826469B2 (ja) 擬似位相整合素子
JP2011257559A (ja) 波長変換素子
JPH11326966A (ja) 第二高調波発生装置
KR100862518B1 (ko) 광파라메트릭 공진기
JP5420810B1 (ja) 波長変換素子
JP2016173429A (ja) 波長変換素子
JP5855229B2 (ja) レーザ装置
JP2009217133A (ja) 高調波発生素子
JP2502818B2 (ja) 光波長変換素子
WO2002103450A1 (fr) Dispositif de conversion de longueur d'onde et de calcul optique
JP2005274980A (ja) 分極反転による波長変換素子および波長変換レーザ
JPH0593931A (ja) 波長変換素子および短波長レーザ光源
JP4322640B2 (ja) 反射防止膜
JP4194736B2 (ja) 光波長変換素子と光波長変換装置
JP2002344051A (ja) 光共振器、それを備えたレーザー発振器及び波長変換装置
JPH06265951A (ja) 光波長変換装置
JPH04333834A (ja) 誘電体多層反射防止膜
CN116736600A (zh) 一种微环型声光调制器及制备方法
JPH10270780A (ja) ビームスプリッタ
JP2005504361A (ja) 非線形光学装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090311

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100930

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101026

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101224

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20101224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110816

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110829

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140922

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4826469

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140922

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees