JPH02153328A - 光源装置 - Google Patents

光源装置

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JPH02153328A
JPH02153328A JP63307611A JP30761188A JPH02153328A JP H02153328 A JPH02153328 A JP H02153328A JP 63307611 A JP63307611 A JP 63307611A JP 30761188 A JP30761188 A JP 30761188A JP H02153328 A JPH02153328 A JP H02153328A
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higher harmonic
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Shinsuke Umegaki
真祐 梅垣
Takafumi Uemiya
崇文 上宮
Naota Uenishi
直太 上西
Hiroshi Shimizu
洋 清水
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、２次高調波発生素子を用いてレーザ光から
２次高調波を発生させ、その２次高調波を平行光線とし
て取り出すことのできる光源装置に関する。
〈従来の技術と発明が解決しようとする課題〉非線形光
学効果は、媒質に光が入射したとき、その光の電場の２
乗以上の高次項に比例する分極が生じる現象であり、こ
の現象により２次高調波の発生等が可能となる。
上記媒質を有する素子は非線形光学素子といわれ、ＫＨ
２ＰＯ４、Ｌ　ｉ　ＮｂＯ３等の無機材料が実用化され
ている。また、最近では２−メチル−４−ニトロアニリ
ン（ＭＮＡ）に代表される有機材料も大きな非線形光学
定数を有することから注目されている。
上記非線形光学素子を２次の高調波発生素子として用い
た場合、２次高調波発生素子の形聾としては、先導波路
型のものが使用されている。これは、基板の上に、光を
閉じ込めて伝搬させる細長い光導波部を形成し、その上
からオーバーレイヤーを被覆したものであるが、光導波
部等で発生した２次高調波を取り出すには、先導波路が
、２次高調波の伝搬位相速度に対応可能な構造となって
いなければならない。すなわち、２次高調波との位相整
合が取れていなければならない。この位相整合を取るた
めには、種々の方法が考えられるが、最も簡単に位相整
合を取る方法としてチェレンコフ放射方式を用いたもの
がある。
この方式は第７図に示すように、Ａ点において光導波部
（１１）を伝搬している光から２次高調波が発生し、角
度θをもって基板（！２）およびオーバーレイヤー（Ｉ
３）に洩れ出したとすると、単位時間後Ｂ点において再
びθ方向に洩れ出した２次高調波の等位相面と、上記２
次高調波の等位相面が合致する場合にこの角度θ方向に
２次高調波が放射されるというものである。基本波に対
する基板（１２）ないしオーバーレイヤ（１３）の屈折
率をｎ　（ω）、導波部（１１）の屈折率をｎ。（ω）
、２次高調波に対する基板（１２）ないしオーバーレイ
ヤ（１３）の屈折率をｎ　　　（２ω）とすると、 ｎ　　（２ω）〉ｎＧ　（ω）〉ｎＳ　（ω）の条件さ
え満足すれば自動的に位相整合がとれ、チェレンコフ放
射が可能となるので、このチェレンコフ放射は最も簡単
に位相整合を取ることのできる方式として採用されてい
る。
しかし、先導波路型の２次高調波発生素子では一定幅の
光導波部から基板へ２次高調波を放射するため、波面の
特性はよいとはいえない。つまり、この２次高調波は面
対称の平行光線群から構成されているため、小さなスポ
ットに集光ができないという欠点を持っている。したが
って、例えば光ディスク等の微細なビットを有する光記
憶媒体への書き込み、光記憶媒体からの読出し等に２次
高調波を利用することが従来困難であった。
これに対し、光ファイバ型の２次高調波発生素子は軸対
象であるため、２次高調波はリング状に拡がり、集光特
性がよいことが期待される。
すなわち、光ファイバ型の２次高調波発生素子から出射
する２次高調波は円錐状の等位相面を有する。第８図は
この様子を示したものであり、２次高調波は光ファイバ
（４）のクラッド（４２）を通して、円錐状のビーム（
Ｂ）となって拡がっていく。このビーム（［３）を平行
光線に変換するために第９図に示すように、円錐形のコ
リメータレンズ（５０）の採用が考えられる。
しかし、円錐形のコリメータレンズ（５０）はある程度
の肉厚を有するため、特に小型の光源装置に適用する場
合には、取扱い、調整が不便となり、また、このコリメ
ータレンズがあるために、光源装置を十分に小形化する
ことはできないという問題がある。
この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、２
次高調波発生素子により発生した２次高調波を、集光容
易な光線として取り出すことのできるとともに、取扱い
、調整が容易で、十分に小形化可能な光源装置を提供す
ることを目的とする。
く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するためのこの発明の光源装置は、レ
ーザ光源と、レーザ光源から出るレーザ光を入射させて
２次高調波を発生する光ファイバ型２次高調波発生素子
と、同心円状かつ等間隔に形成し、しかも、上記同心円
と中心軸を共有する複数個の円錐体の各側面の一部を構
成するように各斜面を形成した環状回折格子パターンを
有し、２次高調波発生素子から出射した２次高調波を平
行光線に変換するコリメータレンズとを備えたものであ
る。
く作用〉 上記の構成の光源装置によれば、レーザ光源から出るレ
ーザ光を光ファイバ型２次高調波発生素子に導き、２次
高調波を発生させると、２次高調波は軸対象、かつ円錐
形状の等位相面を有する波となって光ファイバの端面か
ら拡がっていく。
そこで、同心円状かつ等間隔に並んだ複数の回折格子に
この２次高調波を通すと、２次高調波は、この回折格子
の回折作用により所定次数の平行光線に変換される。こ
の場合、上記回折格子の各斜面は円錐体の側面を構成す
るように形成されているので、上記平行光線は、他の次
数の光線とよく分離された平行光線となって放射されて
いく。
〈実施例〉 次いで、この発明の実施例について図を参照しながら以
下に説明する。
第１図は、半導体レーザ等のレーザ光源（１）と、レー
ザ光源（１）から発生するレーザ光を平行にする球面レ
ンズ（２）と、平行にされた光線を集光すミ集光球面し
ンス（３）と、ＭＮＡ等の公知非線形光学材料をコア（
４１）に用い、ガラスをクラッド（４２）に用いた光フ
ァイバ型２次高調波発生素子（４）と、光ファイバ型２
次高調波発生素子（４）から発生した２次高調波をコリ
メートするフレネル型コリメータレンズ（５）とから構
成される装置 フレネル型コリメータレンズ（５）の光軸は、光ファイ
バ型２次高調波発生素子（４）の対称軸と一致するよう
に配置されている。
フレネル型コリメータレンズ（５）は、第２図に示すよ
うに、薄肉のガラス基板に、同心円状であってかつ等ピ
ッチｄを有する複数の円環状回折格子を刻むことにより
形成されたものである。上記回折格子の斜面（５１）は
、上記同心円の中心軸（５２）に沿って切断した断面（
第２図（ｂ））上で直線状かつ一定角度を有するように
形成されている。いいかえれば、中心軸（５２）を中心
軸とし同一の頂角を有する複数個の円錐体を想定すると
、上記斜面（５１》は、これらの円錐体の側面の一部を
それぞれ構成するように形成されている。なお、この回
折格子の斜面（５ｌ）と上記中心軸（５２）とのなす角
度をαとする。
上記の光源装置において、光ファイバ型２次高調波発生
素子（４）から出射した２次高調波は、第３図（ａ）に
示すように、光ファイバ（４）の対称軸（長軸）と一定
角θ０をもってフレネル型コリメータレンズ（５）に入
射し、第３図（ｂ）に示すように、回折により１次、０
次、−１次、−２次等の回折光を生じる。
そこで、例えば、−１次光を平行光線に変換するために
は、上記回折格子のピッチｄは、回折の式、 ｓｉｎ　　θ〇　一　λ／８ を満足するように設定すればよい。またこの−１次光を
他の次数の光と良好に分離する角度で取り出すためには
、回折格子面の傾き角度αを、式、ｔａｎ　ａ　ｏ　＝
　（ｎ−ｃｏｓθｏ）／ｓ１ｎθＯ（ｎはガラスの屈折
率） を満足する角度α０に等しいか、またはこのα０に近い
角度に設定すればよい。なお、それぞれの回折格子面の
傾き角度は、必ずしも互いに厳密に一致している必要は
なく、上記α０に近い角度であれば、互いに異なってい
ても差し支えない。
以上のようにして、フレネル型コリメータレンズ（５）
から平行ビームを出射させることができる。
そして、このビームを既知の集光手段で集光することに
より、光波長限界とほぼ一致する小さなスポットを得る
ことができる。
さらに、上記フレネル型コリメータレンズ（５）は、ガ
ラス基板に円環状格子を形成することにより作成される
ので、薄肉のものが容易に作製できるという利点があり
、光源装置全体の小形化に寄与することができる。
なお、上記したフレネル型コリメータレンズ（５）の形
状は、上記に限定されるものではない。例えば、第４図
に示すように、両面に回折格子パターン（５３）（５４
）を有するものであってもよい。両面に回折格子パター
ン（５３）　（５４）を形成することにより、回折格子
のピッチｄを広く取ることができる。したがって、回折
格子の加工が容易になり、加工精度が向上するという利
点がある。
また、第５図に示すように、片面を球面状（５５）に形
成してもよい。これにより、光線をコリメートする回折
格子と、光線を集光する凸レンズとを一つにまとめた光
学素子を実現することができる。
さらに、回折格子パターンは、必ずしもフレネル型コリ
メータレンズ（５）の全面に設ける必要はなく、第６図
に示すように、２次高調波が通過する部分（５Ｇ）　（
５７）にのみ設けてもよい。その池水発明の要旨を変更
しない範囲内において、種々の設計変更を施すことが可
能である。
く発明の効果〉 以上のように、この発明の光源装置によれば、光ファイ
バ型２次高調波発生素子から出射する軸対象、かつ円錐
形状の等位相面を有する２次高調波を、同心円状かつ等
間隔に形成され、しかも、各斜面が、上記同心円と中心
軸を共有する複数個の円錐体の各側面を構成するように
形成された回折格子パターンを有するフレネル型コリメ
ータレンズに通して、他の次数の光線とよく分離された
平行光線を得ることができる。
したがって、小さなスポットに集光することができると
ともに、コリメータレンズの肉厚を薄く形成できるため
、特に小型の光源装置に適用する場合に有利となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は光源装置の一実施例を示す構成図、第２図はフ
レネル型コリメータレンズの形状を示す正面図および断
面図、 第３図はフレネル型コリメ動タレンズに入るビームの状
態およびフレネル型コリメータレンズに入ったビームの
振舞いを示す説明図、 第４図〜第６図は種々の形状のフレネル型コリメータレ
ンズを示す図、 第７図はチェレンコフ放射方式を示す説明図、第８図は
光ファイバから放射されるビームを示す図、 第９図は円錐状レンズにてビームを集光する例を示す図
である。 （１）・・レーザ光源、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光源と、 レーザ光源から出るレーザ光を入射さ せて２次高調波を発生する光ファイバ型 ２次高調波発生素子と、 同心円状かつ等間隔に形成された回折 格子であって、しかも、回折格子の各斜 面が、上記同心円と中心軸を共有する複 数個の円錐体の各側面の一部を構成する ように形成された環状回折格子パターン を有し、２次高調波発生素子から出射し た２次高調波を平行光線に変換するコリ メータレンズとを備えたことを特徴とす る光源装置。
JP63307611A 1988-12-05 1988-12-05 光源装置 Pending JPH02153328A (ja)

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DE68914414T DE68914414T2 (de) 1988-12-05 1989-11-27 Lichtquelle.
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