JPH04145419A - 第2高調波発生素子 - Google Patents
第2高調波発生素子Info
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- JPH04145419A JPH04145419A JP26925790A JP26925790A JPH04145419A JP H04145419 A JPH04145419 A JP H04145419A JP 26925790 A JP26925790 A JP 26925790A JP 26925790 A JP26925790 A JP 26925790A JP H04145419 A JPH04145419 A JP H04145419A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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。
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)
本発明は第2高調波光のみを選択的に取り出すことがで
き、単色性に優れたレーザ光が得られる第2高調波発生
素子に関する。
き、単色性に優れたレーザ光が得られる第2高調波発生
素子に関する。
(従来技術)
SHG素子は、非線形光学効果をもつ光学結晶材料の非
線形光学効果を利用して入射された波長λのレーザをλ
/2の波長に変換して出力する素子であって、出力光の
波長が1/2に変換されることから、光デイスクメモリ
やCDプレーヤ等に応用することにより、記録密度を4
倍にすることができ、また、レーザプリンタ、フォトリ
ソグラフィー等に応用することにより、高い解像度を得
ることができる。
線形光学効果を利用して入射された波長λのレーザをλ
/2の波長に変換して出力する素子であって、出力光の
波長が1/2に変換されることから、光デイスクメモリ
やCDプレーヤ等に応用することにより、記録密度を4
倍にすることができ、また、レーザプリンタ、フォトリ
ソグラフィー等に応用することにより、高い解像度を得
ることができる。
従来、SHG素子としては、高出力のガスレーザを光源
とする、非線形光学結晶のバルク単結晶が用いられてき
た。しかし、近年光デイスク装置、レーザプリンタ等の
装置全体を小型化する要求が強いこと、ガスレーザは、
光変調のため外部に変調器が必要であり、小型化に適し
ていないことから、直接変調が可能で、ガスレーザに比
べて安価で取扱いが容易な半導体レーザを使用すること
ができるSHG素子が要求されている。 ところで、半
導体レーザを光源とする場合、一般に半導体レザの出力
が数mWから数十mWと低いことから、特に高い変換効
率を得ることのできる導波路構造のSHO素子が要求さ
れている。
とする、非線形光学結晶のバルク単結晶が用いられてき
た。しかし、近年光デイスク装置、レーザプリンタ等の
装置全体を小型化する要求が強いこと、ガスレーザは、
光変調のため外部に変調器が必要であり、小型化に適し
ていないことから、直接変調が可能で、ガスレーザに比
べて安価で取扱いが容易な半導体レーザを使用すること
ができるSHG素子が要求されている。 ところで、半
導体レーザを光源とする場合、一般に半導体レザの出力
が数mWから数十mWと低いことから、特に高い変換効
率を得ることのできる導波路構造のSHO素子が要求さ
れている。
このようなSHG素子としては、特開昭6423233
号に、LiNb0.基板にプロトン交換により導波路が
形成されてなる第2高調波発生素子が記載されている。
号に、LiNb0.基板にプロトン交換により導波路が
形成されてなる第2高調波発生素子が記載されている。
このような第2高調波発生素子は、導波路から基本波長
光が、また基板からチェレンコフ放射により第2高調波
光が出射されるものであった。
光が、また基板からチェレンコフ放射により第2高調波
光が出射されるものであった。
しかしながら、このようなチェレンコフ放射を利用した
SHO素子は、導波路を薄くしなければならず、入射光
の導波が難しく、効率を向上させにくいなどの問題があ
った。
SHO素子は、導波路を薄くしなければならず、入射光
の導波が難しく、効率を向上させにくいなどの問題があ
った。
このため、チェレンコフ放射を利用しない第2高調波発
生素子が種々提案されている。
生素子が種々提案されている。
(従来技術の問題点)
しかし、チェレンコフ放射を利用しない薄膜導波路型S
HG素子では、第2高調波光と第2高調波光に変換され
なかった基本波長光が同時に薄膜導波路から出射される
ため、変換効率を向上させるためには、第2高調波光と
第2高調波光に変換されなかった基本波長光分離するた
めの機構を設けなければならず、コストの上昇や小型化
が困難になるなどの、チェレンコフ放射を利用する薄膜
導波路型SHG素子には見られなかった新たな問題が生
した。
HG素子では、第2高調波光と第2高調波光に変換され
なかった基本波長光が同時に薄膜導波路から出射される
ため、変換効率を向上させるためには、第2高調波光と
第2高調波光に変換されなかった基本波長光分離するた
めの機構を設けなければならず、コストの上昇や小型化
が困難になるなどの、チェレンコフ放射を利用する薄膜
導波路型SHG素子には見られなかった新たな問題が生
した。
そこで、本発明者らは、鋭意研究した結果、SHG素子
の出力側に、フィルターを形成することにより、前述の
問題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
の出力側に、フィルターを形成することにより、前述の
問題を解決できることを見出し、本発明を完成した。
(問題を解決するための手段)
本発明は、基板上に薄膜導波層が形成された第2高調波
発生素子であって、 前記第2高調波発生素子の出力側にフィルターが形成さ
れてなることを特徴とする第2高調波発生素子である。
発生素子であって、 前記第2高調波発生素子の出力側にフィルターが形成さ
れてなることを特徴とする第2高調波発生素子である。
(作用)
本発明の第2高調波発生素子は、出力側にフィルターが
形成されていることが必要である。
形成されていることが必要である。
この理由は、不要な基本波レーザ光を出射光から取り除
き、必要な第2高調波光のみを効率良く取り出すことが
できるからである。
き、必要な第2高調波光のみを効率良く取り出すことが
できるからである。
本発明で述べるところのフィルターとは、基本波長光の
みを選択的に透過させないか、あるいは殆ど透過させな
いフィルターを指す。
みを選択的に透過させないか、あるいは殆ど透過させな
いフィルターを指す。
前記フィルターの、基本波長光の透過率は、0〜10χ
であることが望ましい。
であることが望ましい。
また、前記フィルターの、第2高調波光の透過率は、9
0〜100′&であることが望ましい。
0〜100′&であることが望ましい。
また、前記フィルターを、直接出射端面に形成して第2
高調波光に対する反射防止条件を満たすよう調整するこ
とにより、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜層と空気との屈
折率に大きな差があるために出射端面で生じていた反射
による損失を低減でき、SHG出力を向上させることが
できる。
高調波光に対する反射防止条件を満たすよう調整するこ
とにより、ニオブ酸リチウム単結晶薄膜層と空気との屈
折率に大きな差があるために出射端面で生じていた反射
による損失を低減でき、SHG出力を向上させることが
できる。
前記フィルターは、出射端面の後方の出射端面から離れ
た位置に形成されてもよく、また適当な接着剤を用いて
出射端面上に固定されていてもよい。
た位置に形成されてもよく、また適当な接着剤を用いて
出射端面上に固定されていてもよい。
前記接着剤を用いて出射端面上に固定する場合は、接着
層の屈折率、厚さを前記第2高調波光に対する反射防止
条件に適合するよう調節して、SHG出力を向上させる
ことが望ましい。
層の屈折率、厚さを前記第2高調波光に対する反射防止
条件に適合するよう調節して、SHG出力を向上させる
ことが望ましい。
前記反射防止条件としては、式(1)を満たすことが望
ましく、式(2)を満たすことが、好適である。
ましく、式(2)を満たすことが、好適である。
naad*a−λ/4 + mλ/2−(1)n□:接
着剤の屈折率 d、6:接着剤の厚さ λ :第2高調波光の波長 mは、0および自然数 nmd=r丁s no−−(2) no:接着剤の屈折率 ns :薄膜導波路の屈折率 no 二人射媒体の屈折率 前記フィルターとしては、色ガラスフィルターガラス基
板上に干渉膜をコーティングしたもの、偏光膜、偏光板
等を使用できる。
着剤の屈折率 d、6:接着剤の厚さ λ :第2高調波光の波長 mは、0および自然数 nmd=r丁s no−−(2) no:接着剤の屈折率 ns :薄膜導波路の屈折率 no 二人射媒体の屈折率 前記フィルターとしては、色ガラスフィルターガラス基
板上に干渉膜をコーティングしたもの、偏光膜、偏光板
等を使用できる。
前記偏光膜もしくは偏光板をフィルターとして使用でき
る理由は、基本波長レーザ光は、TE千ドで導波路を伝
搬し、発生する第2高調波光は側モードで伝搬し、TE
モードとTMモードでは、その偏光面が互いに90°の
角度をなすことから、この性質を利用することにより、
偏光膜あるいは偏光板により、入射光のみを選択的に取
り除くことができる。
る理由は、基本波長レーザ光は、TE千ドで導波路を伝
搬し、発生する第2高調波光は側モードで伝搬し、TE
モードとTMモードでは、その偏光面が互いに90°の
角度をなすことから、この性質を利用することにより、
偏光膜あるいは偏光板により、入射光のみを選択的に取
り除くことができる。
前記フィルターの材料としては、SiO,、Mg O,
Z n O,A j2 z Oy等の酸化物、LiNb
O3、L iTa oi 、Y3 Gas 01
!、 cd。
Z n O,A j2 z Oy等の酸化物、LiNb
O3、L iTa oi 、Y3 Gas 01
!、 cd。
Ga、O,、等の複合酸化物、あるいはPMMA、MN
A等の有機物等を用いることができ、これらを重ねた多
層薄膜も用いることができる。
A等の有機物等を用いることができ、これらを重ねた多
層薄膜も用いることができる。
前記フィルターの作成方法としては、スパッタリング法
、液相エピタキシャル法、莫着法、MBE(分子ビーム
エピタキシャル:Mo1ecular Beam
Epitaxial)法、MOCVD (Me t a
1 0rganic Chemical VaporD
eposition)法、イオンブレーティング法、L
B法、スピンコード法、デイツプ法などを用いることが
できる。
、液相エピタキシャル法、莫着法、MBE(分子ビーム
エピタキシャル:Mo1ecular Beam
Epitaxial)法、MOCVD (Me t a
1 0rganic Chemical VaporD
eposition)法、イオンブレーティング法、L
B法、スピンコード法、デイツプ法などを用いることが
できる。
本発明のSHG素子は、基板上に1膜導波層が形成され
てなり、基本波レーザー光波長(7μm)、yi膜導波
層の膜厚(TIIm)、基本波レーザー光波長(7μm
)における基板の常光屈折率(no、1)、基本波レー
ザー光波長(7μm)における薄膜導波層の常光屈折率
(nov+)、第2高調波波長(λμm/2)における
基板の異常光屈折率(n s3り および第2高調波波長(7μm /2)における′iR膜導膜層波層常光屈折率(n、。
てなり、基本波レーザー光波長(7μm)、yi膜導波
層の膜厚(TIIm)、基本波レーザー光波長(7μm
)における基板の常光屈折率(no、1)、基本波レー
ザー光波長(7μm)における薄膜導波層の常光屈折率
(nov+)、第2高調波波長(λμm/2)における
基板の異常光屈折率(n s3り および第2高調波波長(7μm /2)における′iR膜導膜層波層常光屈折率(n、。
)が、
(n*F2
n *S2
あるいは、
(n*F2
ns2
λコ
のいずれかの関係式を満足することが望ましい。
ただし、
上記式(A)
中のN
は、
(nOF+
n e!X
また、
上記式(B)
中のN2
は、
その理由は、基板上に薄膜導波層が形成されたSHG素
子においては、前記関係式(A)あるいは(B)のいず
れかを満たす構造でないと第2高調波光への変換効率が
低(実用的でないからである。
子においては、前記関係式(A)あるいは(B)のいず
れかを満たす構造でないと第2高調波光への変換効率が
低(実用的でないからである。
特に第2高調波光への高い変換効率を得るには、基本波
レーザー光波長(λμm)、薄膜導波層の膜厚(Tμm
)、基本波レーザー光波長(λμm)における基板の常
光屈折率(nO3l)、基本波レーザー光波長(λμm
)における薄膜導波層の常光屈折率(norl−第2高
調波波長(λμm/2)における基板の異常光屈折率(
nes2 )および第2高調波波長(λμm/2)にお
ける薄膜導波層の異常光屈折率(naFz)が、(n、
、□ −n、s2 ) 下記の関係式(Ao)を満足することが好ましく、なか
でも下記の関係式(A” を満足することが 有利である。
レーザー光波長(λμm)、薄膜導波層の膜厚(Tμm
)、基本波レーザー光波長(λμm)における基板の常
光屈折率(nO3l)、基本波レーザー光波長(λμm
)における薄膜導波層の常光屈折率(norl−第2高
調波波長(λμm/2)における基板の異常光屈折率(
nes2 )および第2高調波波長(λμm/2)にお
ける薄膜導波層の異常光屈折率(naFz)が、(n、
、□ −n、s2 ) 下記の関係式(Ao)を満足することが好ましく、なか
でも下記の関係式(A” を満足することが 有利である。
λ3
λ3
ただし、
上記関係式(A
)および
(A”)中のN
(n *F2
n @S2
下記の関係式(B
)を満足することが好ましく、
なかでも下記の関係式(B”)を満足することが有利で
ある。
ある。
λ3
λ3
ただし、上記関係式(B゛)および(B″)中のN2は
、 (nov+ −nos+ ) また、本発明のSHO素子は、1膜導波層の光学軸(Z
軸)に対する基本波レーザー光の入射角(θ)が、0±
15″あるいは90±15°の範囲内であることが好ま
しい。
、 (nov+ −nos+ ) また、本発明のSHO素子は、1膜導波層の光学軸(Z
軸)に対する基本波レーザー光の入射角(θ)が、0±
15″あるいは90±15°の範囲内であることが好ま
しい。
その理由は、前記基本波レーザー光の入射角(θ)が、
前記範囲内の場合、第2高調波への変換効率が、極めて
高いからである。前記基本波レザー光の入射角は、なか
でも、0±5″あるいは90±5°の範囲内であること
が有利である。
前記範囲内の場合、第2高調波への変換効率が、極めて
高いからである。前記基本波レザー光の入射角は、なか
でも、0±5″あるいは90±5°の範囲内であること
が有利である。
本発明のSHO素子に入射される基本波レーザー光の波
長(λ)は、0.4〜1.6μmであることが好ましい
。
長(λ)は、0.4〜1.6μmであることが好ましい
。
その理由は、前記基本波レーザー光(λ)としては、な
るべく波長の短いものであることが有利であるが、半導
体レーザによって0.4μmより短い波長のレーザー光
を発生させることは、実質的に困難であるからであり、
一方1.6μmより長い波長の基本波レーザー光を使用
した場合には、得られる第2高調波の波長が基本波レー
ザー光の1/2であることから、直接半導体レーザによ
って比較的簡単に発生させることのできる波長領域であ
ってSHG素子を使用する優位性が見出せないからであ
る。前記基本波レーザー光の波長(λ)は、半導体レー
ザー光源を比較的人手し易い0.6〜1.3μmが有利
であり、なかでも、068〜0.94amが実用上好適
である。
るべく波長の短いものであることが有利であるが、半導
体レーザによって0.4μmより短い波長のレーザー光
を発生させることは、実質的に困難であるからであり、
一方1.6μmより長い波長の基本波レーザー光を使用
した場合には、得られる第2高調波の波長が基本波レー
ザー光の1/2であることから、直接半導体レーザによ
って比較的簡単に発生させることのできる波長領域であ
ってSHG素子を使用する優位性が見出せないからであ
る。前記基本波レーザー光の波長(λ)は、半導体レー
ザー光源を比較的人手し易い0.6〜1.3μmが有利
であり、なかでも、068〜0.94amが実用上好適
である。
本発明のSHG素子の薄膜導波層の膜厚(T)は、0.
1〜20μmであることが好ましい。
1〜20μmであることが好ましい。
その理由は、前記1膜導波層の膜厚(T)が、0.1a
mより薄い場合、基本波レーザ光を入射させることが困
難で、入射効率が低いため、実質的に高いSHG変換効
率が得られ難いからであり、一方20μmより厚い場合
、光パワー密度が低く、SHG変換効率が低くなってし
まい、いずれの場合もSHG素子として、使用する口上
が困難であるからである。前記薄膜導波層の膜厚は、な
かでも0.5〜10μmが有利であり、特に、1〜8μ
mが実用上好適である。
mより薄い場合、基本波レーザ光を入射させることが困
難で、入射効率が低いため、実質的に高いSHG変換効
率が得られ難いからであり、一方20μmより厚い場合
、光パワー密度が低く、SHG変換効率が低くなってし
まい、いずれの場合もSHG素子として、使用する口上
が困難であるからである。前記薄膜導波層の膜厚は、な
かでも0.5〜10μmが有利であり、特に、1〜8μ
mが実用上好適である。
本発明における基板、薄膜導波層は各種光学材料を使用
することができ、薄膜導波層としては、例えばLiNb
O3、α−石英、KTiOPO。
することができ、薄膜導波層としては、例えばLiNb
O3、α−石英、KTiOPO。
(KTP)、β−B a B20− (BBO)、K
E508 ・4H,O(KBs )、KH2PO4(K
DP)、KDI PO,(KD“P)、NH4H2BO
3(ADP)、cs H2AsO4(CDA)、Cs
Dz Ash、(CD” A) 、RbHz PO。
E508 ・4H,O(KBs )、KH2PO4(K
DP)、KDI PO,(KD“P)、NH4H2BO
3(ADP)、cs H2AsO4(CDA)、Cs
Dz Ash、(CD” A) 、RbHz PO。
(RDP) 、RbHz As O4(RDA) 、B
eS○4 ・4H1O1L i CI O,・3Hz
OSLi10i、α−LiCdBO3、LiB* 0s
(LBO)、尿素、ポリパラニトロアニリン(PPNA
)、ポリジアセチレン(DCH)、4(N、N−ジメチ
ルアミノ)−3−アセトアミドニトロベンゼン(DAN
)、4〜ニトロヘンズアルデヒド ヒドラジン(NBA
H)、3−メトキシ−4−ニトロベンズアルデヒド ヒ
ドラジン、2−メチル−4−ニトロアニリン(MNA)
などが、また基板としては、例えばL i T a O
*、L+Nb():+基板上に形成されたLiTa0s
i膜、SiO2、アルミナ、KTP、BBO1LB○、
KDP、および類イ以化合物、ソーダガラス、パイレク
ノスガラス、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)など
を使用することができる。
eS○4 ・4H1O1L i CI O,・3Hz
OSLi10i、α−LiCdBO3、LiB* 0s
(LBO)、尿素、ポリパラニトロアニリン(PPNA
)、ポリジアセチレン(DCH)、4(N、N−ジメチ
ルアミノ)−3−アセトアミドニトロベンゼン(DAN
)、4〜ニトロヘンズアルデヒド ヒドラジン(NBA
H)、3−メトキシ−4−ニトロベンズアルデヒド ヒ
ドラジン、2−メチル−4−ニトロアニリン(MNA)
などが、また基板としては、例えばL i T a O
*、L+Nb():+基板上に形成されたLiTa0s
i膜、SiO2、アルミナ、KTP、BBO1LB○、
KDP、および類イ以化合物、ソーダガラス、パイレク
ノスガラス、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)など
を使用することができる。
前記基板および薄膜導波層用の材料は、NaCr、Mg
、Nd、Ti、Vなどの異種元素を含有させることによ
り、その屈折率を調整することができる。
、Nd、Ti、Vなどの異種元素を含有させることによ
り、その屈折率を調整することができる。
前記Na、Cr、Nd、Tiなどを含有させることによ
り、前記薄膜導波層、基板の屈折率を上げることができ
、また、前記Mg、Vなどを含有させることにより、前
記薄膜導波層、基板の屈折率を下げることができる。
り、前記薄膜導波層、基板の屈折率を上げることができ
、また、前記Mg、Vなどを含有させることにより、前
記薄膜導波層、基板の屈折率を下げることができる。
前記Na、Cr、Mg、Nd、Ti、Vなどの異種元素
を含有させる方法としては、予め、材料の原料と異種元
素あるいは異種元素化合物を混合しておき、液相エピタ
キシャル成長法にて基板上に薄膜導波層を形成する方法
あるいは、前記基板あるいは薄膜導波層に、Na、Mg
、Nd、Ti■なとの異種元素を拡散させる拡散法を用
いることが望ましい。
を含有させる方法としては、予め、材料の原料と異種元
素あるいは異種元素化合物を混合しておき、液相エピタ
キシャル成長法にて基板上に薄膜導波層を形成する方法
あるいは、前記基板あるいは薄膜導波層に、Na、Mg
、Nd、Ti■なとの異種元素を拡散させる拡散法を用
いることが望ましい。
また本発明のS)[G素子に適した組合せとしては、薄
膜導波層/基板が、2−メチル−4−ニトロアニリン(
MNA)/S i O□ ;2−メチル4−ニトロアニ
リン(MNA)/アルミナ;KTiOPo、 (KT
P)/アルミナ;β−BaBzO,(BBO)/フルミ
ナ;4−(N、N−ツメチルアミノ)−3〜アセトアミ
ドニトロベンゼン(DAN)/SiO□ ;4−(N、
N−ジメチルアミノ)−3−アセトアミドニトロベンゼ
ン(DA、N)/ポリメタクル酸メチル(PMMA);
LiBz Os (LBO)/BBO; LBO/
アルミナ;RbH,PO,(RDP)/KH2PO。
膜導波層/基板が、2−メチル−4−ニトロアニリン(
MNA)/S i O□ ;2−メチル4−ニトロアニ
リン(MNA)/アルミナ;KTiOPo、 (KT
P)/アルミナ;β−BaBzO,(BBO)/フルミ
ナ;4−(N、N−ツメチルアミノ)−3〜アセトアミ
ドニトロベンゼン(DAN)/SiO□ ;4−(N、
N−ジメチルアミノ)−3−アセトアミドニトロベンゼ
ン(DA、N)/ポリメタクル酸メチル(PMMA);
LiBz Os (LBO)/BBO; LBO/
アルミナ;RbH,PO,(RDP)/KH2PO。
(KDP)iポリパラニトロアニリン(p−PNA)/
PMMAなどがある。
PMMAなどがある。
前記SHG素子に適した組合せとしては、なかでも基板
としてL i T a 03単結晶、あるいはLiNb
○、単結晶基板上に形成されたL 1Ta03単結晶薄
膜、薄膜導波層としてLiNb○。
としてL i T a 03単結晶、あるいはLiNb
○、単結晶基板上に形成されたL 1Ta03単結晶薄
膜、薄膜導波層としてLiNb○。
を用いる組み合わせが好適である。
その理由は、前記L IN b O3は非線形光学定数
が大きいこと、光の損失が小さいこと、均一な膜を作成
できることが挙げられ、また、LiTa01は、前記L
iNb0.と結晶構造が類(以しており、前記LiNb
O3のFil膜を形成しやすく、また、高品質で安価な
結晶を入手し易いからである。
が大きいこと、光の損失が小さいこと、均一な膜を作成
できることが挙げられ、また、LiTa01は、前記L
iNb0.と結晶構造が類(以しており、前記LiNb
O3のFil膜を形成しやすく、また、高品質で安価な
結晶を入手し易いからである。
前記基板としてLiNb○3単結晶基板上に形成された
LiTa0*単結晶薄膜を使用する場合、前記LiNb
C)+単結晶基板は、光学グレードであることが望まし
い。
LiTa0*単結晶薄膜を使用する場合、前記LiNb
C)+単結晶基板は、光学グレードであることが望まし
い。
前記光学グレードのL IN b Os単結晶基板とは
、結晶性が優れ、鉄などの不純物の含有12ppm以下
、屈折率分布10−’/cm(局所≦105)以下、原
料純度99.999%以上のものを指す。前記LiNb
0.単結晶基板が、光学グレードであることが望ましい
理由は、光学グレードのL iN b Ox単結晶基板
上にLiTa0.単結晶薄膜を形成することにより、光
学グレードのし1Tao、単結晶薄膜を得ることができ
、この光学グレードのLiTa0.単結晶薄膜上にLi
Nb Ox単結晶を形成することにより、前記LiTa
0t単結晶薄膜の結晶性がLiNb○3単結晶に転写さ
れ、光の伝搬性、電気光学効果、非線形光学効果が特に
優れた薄膜導波層が得られるからである。
、結晶性が優れ、鉄などの不純物の含有12ppm以下
、屈折率分布10−’/cm(局所≦105)以下、原
料純度99.999%以上のものを指す。前記LiNb
0.単結晶基板が、光学グレードであることが望ましい
理由は、光学グレードのL iN b Ox単結晶基板
上にLiTa0.単結晶薄膜を形成することにより、光
学グレードのし1Tao、単結晶薄膜を得ることができ
、この光学グレードのLiTa0.単結晶薄膜上にLi
Nb Ox単結晶を形成することにより、前記LiTa
0t単結晶薄膜の結晶性がLiNb○3単結晶に転写さ
れ、光の伝搬性、電気光学効果、非線形光学効果が特に
優れた薄膜導波層が得られるからである。
また、前記LiTaO3単結晶薄膜の厚みは、0.2〜
30μmであることが望ましい。
30μmであることが望ましい。
この理由は、前記LiTaO3単結晶薄膜の厚みが0.
2μmより薄い場合、導波光が漏れてしまい、また、3
0μmより厚い場合、結晶性か低下してしまうからであ
る。
2μmより薄い場合、導波光が漏れてしまい、また、3
0μmより厚い場合、結晶性か低下してしまうからであ
る。
前記L i T a 03単結晶薄膜の厚みは、特に0
゜5〜10μmが好ましく、1〜5μmが有利である。
゜5〜10μmが好ましく、1〜5μmが有利である。
本発明のSHG素子における、薄膜導波層と基板は、そ
れぞれ格子整合されている−ことが望ましい。
れぞれ格子整合されている−ことが望ましい。
前記格子整合とは、薄膜導波層の格子定数を、基板の格
子定数の99.81〜100.07%とすることである
。
子定数の99.81〜100.07%とすることである
。
このような格子整合が望ましい理由は、格子の歪みやマ
イクロクラック等のない薄膜を形成できるからである。
イクロクラック等のない薄膜を形成できるからである。
さらに、本発明のSHG素子は、基本波レーザ光の透過
率が100%もしくは100%近くであり、かつ、波長
0.6μm〜基本波長未満までの光を全く透過させない
か、もしくは殆ど透過させない波長選択性薄膜が入射端
面に形成されていることが望ましい。
率が100%もしくは100%近くであり、かつ、波長
0.6μm〜基本波長未満までの光を全く透過させない
か、もしくは殆ど透過させない波長選択性薄膜が入射端
面に形成されていることが望ましい。
この理由は、半導体レーザは一般に中心波長以外にも周
辺の波長の弱いレーザ光もしくは自然光を放出しており
、この周波の波長の光はSHG素子として用いる場合に
は一般に不要だからである前記基本波レーザ光の透過率
は90〜100%であることが望ましい。
辺の波長の弱いレーザ光もしくは自然光を放出しており
、この周波の波長の光はSHG素子として用いる場合に
は一般に不要だからである前記基本波レーザ光の透過率
は90〜100%であることが望ましい。
また、本発明のSHG素子は基本波レーザー光の透過率
が100%もしくは100%近くになるように入射端面
に反射防止コーティング処理をほどこしたものが望まし
い。
が100%もしくは100%近くになるように入射端面
に反射防止コーティング処理をほどこしたものが望まし
い。
前記反射防止コーティングの基本波レーザー光の透過率
は90〜100%であることが望ましい。
は90〜100%であることが望ましい。
反射防止コーテイング材は、下記の条件を満たすことが
望ましい。
望ましい。
n、 d、 = λ/4 + m λ/2
− (3)n、:反射防止コーテイング材 dl :反射防止コーテイング材の厚さλ :基本波レ
ーザ光 mは、0および自然数 nt=r丁7丁7−−−−− (4) nl :反射防止コーテイング材 n、:反射防止コーテイング材の厚さ no :入射媒体の屈折率(一般には空気でno前記反
射防止コーティングの材料としては5i02、MgO、
ZnO,、AN2 oi等の酸化物、L 1Nboz
、MgFzなどのフッ化物、LiTarm 、Y3 G
as○I2、 Gd* Gas O+z等の複合酸化物
、あるいはPMMA、MNA等の有機物等を用いること
ができ、これらを重ねた多層薄膜も用いることができる
、作成方法としてはスパッタリング法、液相エピタキシ
ャル法、蒸着法、MBE(分子ビームエピタキシャル+
Mo1ecular Beam Epitaxia
l)法、MOCVD(Metal Organic
Chemical Vapor Deposit
i。
− (3)n、:反射防止コーテイング材 dl :反射防止コーテイング材の厚さλ :基本波レ
ーザ光 mは、0および自然数 nt=r丁7丁7−−−−− (4) nl :反射防止コーテイング材 n、:反射防止コーテイング材の厚さ no :入射媒体の屈折率(一般には空気でno前記反
射防止コーティングの材料としては5i02、MgO、
ZnO,、AN2 oi等の酸化物、L 1Nboz
、MgFzなどのフッ化物、LiTarm 、Y3 G
as○I2、 Gd* Gas O+z等の複合酸化物
、あるいはPMMA、MNA等の有機物等を用いること
ができ、これらを重ねた多層薄膜も用いることができる
、作成方法としてはスパッタリング法、液相エピタキシ
ャル法、蒸着法、MBE(分子ビームエピタキシャル+
Mo1ecular Beam Epitaxia
l)法、MOCVD(Metal Organic
Chemical Vapor Deposit
i。
n)法、イオンブレーティング法、LB法、スピンコー
ド法、デイツプ法などが有利である。
ド法、デイツプ法などが有利である。
また、本発明のSHG素子は、F!膜導波層上にクラッ
ド層が形成されてなることが望ましい。
ド層が形成されてなることが望ましい。
この理由は、前記クラッド層を薄膜導波層上に設けるこ
とにより、基板、薄膜導波層、クラ、ド層が屈折率に関
して対称形に近くなるため、基本波レーザ光および、第
2高調波光の電界分布を対称形とすることができ、薄膜
導波層の膜厚が、理論位相整合膜厚に完全に一致してい
ない場合でも、第2高調波光の出力低下を緩和できるこ
とから、位相整合膜厚の許容範囲が広く、高変換効率の
SHG素子が得られるからである。
とにより、基板、薄膜導波層、クラ、ド層が屈折率に関
して対称形に近くなるため、基本波レーザ光および、第
2高調波光の電界分布を対称形とすることができ、薄膜
導波層の膜厚が、理論位相整合膜厚に完全に一致してい
ない場合でも、第2高調波光の出力低下を緩和できるこ
とから、位相整合膜厚の許容範囲が広く、高変換効率の
SHG素子が得られるからである。
また、前記グランド層は、保護層として働き、導波層の
破損や塵、埃の付着による光散乱を防止でき、端面研磨
で問題となる導波層のカケ(ビ。
破損や塵、埃の付着による光散乱を防止でき、端面研磨
で問題となる導波層のカケ(ビ。
チング)を完全に防止でき、素子作成の歩留りを著しく
向上させることができる。
向上させることができる。
さらに、前記クラ、ド層は、関係式1)および2)を満
たすことが望ましい。
たすことが望ましい。
n6.、−0.50≦n1lc≦n、、、 −0,05
−−−式1)%式% ・式2) n6ごに 基本波レーザ光波長(λμm) における 基板の常光屈折率 noe:基本波レーザ光波長(λμm)におけるクラン
ド層の常光屈折率 nes□ :第2高調波波長(λμm/2)における基
板の異常光屈折率 n1lc’第2高調波波長(2g m / 2 )にお
けるクラ、ド層の異常光屈折率 この理由は、前記クラッド層が、前記1)および2)式
を満足することにより、第2高調波光と基本波レーザ光
の電界分布型なりを最大限にでき、位相整合膜厚の許容
範囲が広く、高変換効率のSHG素子が得られるからで
ある。
−−−式1)%式% ・式2) n6ごに 基本波レーザ光波長(λμm) における 基板の常光屈折率 noe:基本波レーザ光波長(λμm)におけるクラン
ド層の常光屈折率 nes□ :第2高調波波長(λμm/2)における基
板の異常光屈折率 n1lc’第2高調波波長(2g m / 2 )にお
けるクラ、ド層の異常光屈折率 この理由は、前記クラッド層が、前記1)および2)式
を満足することにより、第2高調波光と基本波レーザ光
の電界分布型なりを最大限にでき、位相整合膜厚の許容
範囲が広く、高変換効率のSHG素子が得られるからで
ある。
特に、膜厚の位相整合誤差の許容範囲を拡張するために
は、式3)および4)を満たすことが好ましい。
は、式3)および4)を満たすことが好ましい。
natI −0,25≦noc≦nos+−0,lO・
−式3)%式%) natI:基本波レーザ光波長(λμm)における基板
の常光屈折率 noe:基本波レーザ光波長(λμm)におけるクラッ
ド層の常光屈折率 n1lt□ :第2高調波波長(λμm/2)における
基板の異常光屈折率 n、c:第2高調波波長(Xμm/2)におけるクラッ
ド層の異常光屈折率 また、本発明のSHG素子のクラッド層の厚みは、0.
2〜30μmが望ましい。この理由は、0.2μmより
薄い場合は、導波光を閉し込めることができず、また3
0μmより厚い場合は、クランド層の結晶性が低下して
、光学的特性が低下し、またクランド層の形成に時間が
かかり生産性が低下するからである。
−式3)%式%) natI:基本波レーザ光波長(λμm)における基板
の常光屈折率 noe:基本波レーザ光波長(λμm)におけるクラッ
ド層の常光屈折率 n1lt□ :第2高調波波長(λμm/2)における
基板の異常光屈折率 n、c:第2高調波波長(Xμm/2)におけるクラッ
ド層の異常光屈折率 また、本発明のSHG素子のクラッド層の厚みは、0.
2〜30μmが望ましい。この理由は、0.2μmより
薄い場合は、導波光を閉し込めることができず、また3
0μmより厚い場合は、クランド層の結晶性が低下して
、光学的特性が低下し、またクランド層の形成に時間が
かかり生産性が低下するからである。
前記クラッド層は、0.5〜10μmが好ましく、1〜
8〃mが好適である。
8〃mが好適である。
本発明におけるクラッド層は各種光学材料を使用するこ
とができ、ZnOlMgO,AL Oi、PMMA、S
iO□、パイレックスガラス、ソダガラスなどが使用で
き、なかでもZnOが好適である。
とができ、ZnOlMgO,AL Oi、PMMA、S
iO□、パイレックスガラス、ソダガラスなどが使用で
き、なかでもZnOが好適である。
本発明のSHG素子は、レーザ光が、SHO素子の薄膜
導波層に入射されるように、半導体レーザ素子(半導体
レーザのベアチップ)を接合し、ワンチップ化しておく
ことが望ましい。
導波層に入射されるように、半導体レーザ素子(半導体
レーザのベアチップ)を接合し、ワンチップ化しておく
ことが望ましい。
前記薄膜導波層は、チャンネル型であることが望ましく
、このような形態としては、チャン名ル型SHG素子お
よび、プロ、7り上に固着された半導体レーザ素子から
なり、前記半導体レーザ素子の発光領域の端面(この端
面からレーザ光が発せられる)と前記チャンネル型SH
G素子のチャンフル部位の端面が互いに近接するよう、
前記ブロックと前記チャン翠ル型SHC,素子の基板が
結合された構造を有し、 前記チャンネル型SHG素子におけるチャンネル部位の
輻W、厚みT、前記半導体レーザ素子の中心線と前記チ
ャンスル型SHC素子におけるチャンフル部位の中心線
の幅方向における偏位ΔX、厚み方向の偏位ΔZ、前記
ヘアチップの発光領域の端面と前記チャン名ル型SHO
素子のチャンネル部位の端面の間の距離ΔYが、以下の
範囲を満たすことが望ましい。
、このような形態としては、チャン名ル型SHG素子お
よび、プロ、7り上に固着された半導体レーザ素子から
なり、前記半導体レーザ素子の発光領域の端面(この端
面からレーザ光が発せられる)と前記チャンネル型SH
G素子のチャンフル部位の端面が互いに近接するよう、
前記ブロックと前記チャン翠ル型SHC,素子の基板が
結合された構造を有し、 前記チャンネル型SHG素子におけるチャンネル部位の
輻W、厚みT、前記半導体レーザ素子の中心線と前記チ
ャンスル型SHC素子におけるチャンフル部位の中心線
の幅方向における偏位ΔX、厚み方向の偏位ΔZ、前記
ヘアチップの発光領域の端面と前記チャン名ル型SHO
素子のチャンネル部位の端面の間の距離ΔYが、以下の
範囲を満たすことが望ましい。
(W−2) μm/2≦ΔX≦(W−2)ttm/2
0、 Ol μm≦ΔY≦4 μm T gm/2≦ΔZ≦T u m / 2このような構
造が望ましい理由は、レーザ光導波のための煩雑な調整
を行う必要がないため、取り扱いやすくなるからである
。
0、 Ol μm≦ΔY≦4 μm T gm/2≦ΔZ≦T u m / 2このような構
造が望ましい理由は、レーザ光導波のための煩雑な調整
を行う必要がないため、取り扱いやすくなるからである
。
半導体レーザ素子の中心線とチャンネル部位の中心線の
幅方向における偏位ΔX、厚み方向の偏位ΔZ、前記へ
アチップの発光領域の端面と前記チャンスル型導波路の
チャンフル部位の端面の間の距離ΔYが、上記範囲を満
たすことが、望ましい理由は、上記範囲内では、50%
以上のレーザ光入射効率が得られ、実用的だからである
。
幅方向における偏位ΔX、厚み方向の偏位ΔZ、前記へ
アチップの発光領域の端面と前記チャンスル型導波路の
チャンフル部位の端面の間の距離ΔYが、上記範囲を満
たすことが、望ましい理由は、上記範囲内では、50%
以上のレーザ光入射効率が得られ、実用的だからである
。
ところで前記半導体レーザのヘアチップの中心線とは、
半導体レーザの発光領域の端面(即ちこの端面からレー
ザ光が発せられる)に垂直で、前記半導体レーザの発光
領域の幅と厚みを同時に口付する直線を指す。
半導体レーザの発光領域の端面(即ちこの端面からレー
ザ光が発せられる)に垂直で、前記半導体レーザの発光
領域の幅と厚みを同時に口付する直線を指す。
また、前記前記チャンネル型導波路の中心線とは、チャ
ンネル部位の端面に垂直で、前記チャンネル部位の幅と
厚みを同時に口付する直線である。
ンネル部位の端面に垂直で、前記チャンネル部位の幅と
厚みを同時に口付する直線である。
前記ΔX、ΔZは、正、負の値を取るが、前記半導体レ
ーザのヘアチップの中心線とチャンネル型導波路におけ
るチャンネル部位の中心線が、完全に一致した状態をΔ
X=0、ΔZ=0として、特定の方向にずれた場合を正
とした場合に、該特定の方向とは反対方向にずれた場合
を負と定義している。
ーザのヘアチップの中心線とチャンネル型導波路におけ
るチャンネル部位の中心線が、完全に一致した状態をΔ
X=0、ΔZ=0として、特定の方向にずれた場合を正
とした場合に、該特定の方向とは反対方向にずれた場合
を負と定義している。
前記ΔYは、0であることが望ましいが、加工が困難で
あること、また熱膨張を考慮すると、0゜01μmを下
限とすることが好ましい。
あること、また熱膨張を考慮すると、0゜01μmを下
限とすることが好ましい。
前記チャンネル型SHO素子におけるチャンネル部位の
幅W、厚みT、前記半導体レーザ素子の中心線と前記チ
ャンスル型SHG素子におけるチャンネル部位の中心線
の幅方向における偏位ΔX、厚み方向の偏位ΔZ、前記
ヘアチップの発光領域の端面と前記チャンフル型SHG
素子のチャンネル部位の端面の間の距離ΔYが、以下の
範囲を満たすことが望ましく、 (W−2)μm/3≦ΔX≦(W−2)μm/30.0
5μm≦ΔY≦2grn T u m / 3≦ΔZ≦T g m / 3また (W−2)μm/4≦ΔX≦(W−2)μm/40.1
μm≦ΔY≦0.5μm T u m / 4≦ΔZ≦T g m / 4が好適
である。
幅W、厚みT、前記半導体レーザ素子の中心線と前記チ
ャンスル型SHG素子におけるチャンネル部位の中心線
の幅方向における偏位ΔX、厚み方向の偏位ΔZ、前記
ヘアチップの発光領域の端面と前記チャンフル型SHG
素子のチャンネル部位の端面の間の距離ΔYが、以下の
範囲を満たすことが望ましく、 (W−2)μm/3≦ΔX≦(W−2)μm/30.0
5μm≦ΔY≦2grn T u m / 3≦ΔZ≦T g m / 3また (W−2)μm/4≦ΔX≦(W−2)μm/40.1
μm≦ΔY≦0.5μm T u m / 4≦ΔZ≦T g m / 4が好適
である。
前記チャンネル型SHG素子におけるチャンネル部位の
幅W、厚みTは、それぞれ、 1μm≦W≦15μm 0.2μm≦T≦6Bzm であることが望ましい。
幅W、厚みTは、それぞれ、 1μm≦W≦15μm 0.2μm≦T≦6Bzm であることが望ましい。
この理由は、半導体レーザの発光部分の寸法は輻1〜2
μm、厚さ0,1〜04μmが普通であるため、上記範
囲のチャンスル型導波路を用いることにより、さらに高
い入射効率が得られるからである。
μm、厚さ0,1〜04μmが普通であるため、上記範
囲のチャンスル型導波路を用いることにより、さらに高
い入射効率が得られるからである。
また、前記チャンネル部位の幅W、厚みTば、それぞれ
、 2μm≦W≦10μm 0.4am≦T≦4μm を満たすことが好ましく、 4μm≦W≦7μm Iμm≦T≦2.5μm を満たすことが好適である。
、 2μm≦W≦10μm 0.4am≦T≦4μm を満たすことが好ましく、 4μm≦W≦7μm Iμm≦T≦2.5μm を満たすことが好適である。
前記ブロックは、ノリコン類であることが望ましい。
これは、ノリコンブロックは熱膨張率が半導体レーザベ
アチップと近いため、熱サイクルに強く、また、化学エ
ツチングなどの加工処理しやすいからである。
アチップと近いため、熱サイクルに強く、また、化学エ
ツチングなどの加工処理しやすいからである。
前記ブロックと前記チャンネル型SHG素子は、接着剤
にて結合されてなることが望ましい、 また、前記ブロ
ックと前記チャンネル型SHG素子の基板は固定板を介
して結合されていてもよい。
にて結合されてなることが望ましい、 また、前記ブロ
ックと前記チャンネル型SHG素子の基板は固定板を介
して結合されていてもよい。
また、前記半導体レーザのベアチンプが接合された5)
IG素子は、パフケージの中に封入されていることが望
ましい。
IG素子は、パフケージの中に封入されていることが望
ましい。
この理由は、パンケージの中に封入するこ上により、機
械衝撃に対する耐性を向上させることができ、また半導
体レーザ素子の寿命を長くすることができるからである
。
械衝撃に対する耐性を向上させることができ、また半導
体レーザ素子の寿命を長くすることができるからである
。
前記パッケージには、第2高調波光をパンケージの外へ
出射するための窓が設けられていることが必要である。
出射するための窓が設けられていることが必要である。
前記第2高調波光をパッケージの外へ出射するための窓
に、本発明で述べるところのフィルターが設けられてい
ることが望ましい。 この理由は、気密封止したままで
、不要な基本波レーザ光を出射光から取り除き、必要な
第2高調波光のみを効率良く取り出すことができるから
である。
に、本発明で述べるところのフィルターが設けられてい
ることが望ましい。 この理由は、気密封止したままで
、不要な基本波レーザ光を出射光から取り除き、必要な
第2高調波光のみを効率良く取り出すことができるから
である。
このため、通常の封止用窓ガラスの内部もしくは外部に
フィルターを追加する場合に比べて、半導体レーザ素子
を保護したままで、プロセスの簡略化、コストの低下、
および第2高調波光の透過率の向上を図ることができる
。
フィルターを追加する場合に比べて、半導体レーザ素子
を保護したままで、プロセスの簡略化、コストの低下、
および第2高調波光の透過率の向上を図ることができる
。
次に本発明に係る実施例を記載する。
実施例■
(+)RFスパッタリング法により、厚さ0.5−のZ
カッ)LiTa03単結晶基板上に厚さ500人のMg
O薄膜を形成し、熱拡散法によりI−1TaOz単結晶
表層にMgを拡散させた。基本波レーザ光波長λを0.
78μmとしたとき、Mg拡散LiTa○3基板の常光
屈折率(n osI)は2゜153、第2高調波λ/2
におけるMg拡散LIT a O*基板の異常光屈折率
(n et2>は2.272となった。
カッ)LiTa03単結晶基板上に厚さ500人のMg
O薄膜を形成し、熱拡散法によりI−1TaOz単結晶
表層にMgを拡散させた。基本波レーザ光波長λを0.
78μmとしたとき、Mg拡散LiTa○3基板の常光
屈折率(n osI)は2゜153、第2高調波λ/2
におけるMg拡散LIT a O*基板の異常光屈折率
(n et2>は2.272となった。
この基板上に液相エピタキソヤル成長法により基本波レ
ーザ光波長λを0.83μmとしたとき常光屈折率(n
ar、)が2.252、第2高調波における異常光屈折
率(nor□)が2.253であるMg、Na (それ
ぞれ6mo 1%、Imo1%〕固熔L IN b O
x単結晶薄膜を成長させた後、表面を鏡面研磨し、この
LiNb01薄膜を導波路としするスラブ型導波路を作
成した。
ーザ光波長λを0.83μmとしたとき常光屈折率(n
ar、)が2.252、第2高調波における異常光屈折
率(nor□)が2.253であるMg、Na (それ
ぞれ6mo 1%、Imo1%〕固熔L IN b O
x単結晶薄膜を成長させた後、表面を鏡面研磨し、この
LiNb01薄膜を導波路としするスラブ型導波路を作
成した。
(2) (])で得たスラブ型導波路の膜厚をイオン
ビームエツチングにより、MK2.23±0.05μm
に調整した。
ビームエツチングにより、MK2.23±0.05μm
に調整した。
(3)前記(1)及び(2)で得られたスラブ型導波路
上にフォノトリングラフィーとRFスパンタリングによ
りT1導波路パターンを形成し、これを工、チングマス
クとして、イオンビームエツチングした後、Tiエツチ
ングマスクを除去しさらにイオンビ−ムエツチングする
ことにより、幅10μm、膜厚2.23±0.05pm
、段差1μmのリッジ型のチャンネル型導波路を作成し
た。
上にフォノトリングラフィーとRFスパンタリングによ
りT1導波路パターンを形成し、これを工、チングマス
クとして、イオンビームエツチングした後、Tiエツチ
ングマスクを除去しさらにイオンビ−ムエツチングする
ことにより、幅10μm、膜厚2.23±0.05pm
、段差1μmのリッジ型のチャンネル型導波路を作成し
た。
(4) (3)で得られたチャンネル型導波路の両端
面をパフ研磨により鏡面研磨して端面からの光入出射を
可能とし第2高調波発生素子(SHO素子)とした。
面をパフ研磨により鏡面研磨して端面からの光入出射を
可能とし第2高調波発生素子(SHO素子)とした。
(5) (4)で得られたチャンネル型導波路の両端
面のうち、一方にRFスパッタリング法により、厚さ7
00人、SiO□薄膜からなるフィルターを作成した。
面のうち、一方にRFスパッタリング法により、厚さ7
00人、SiO□薄膜からなるフィルターを作成した。
このSHO素子について前記Si○2薄膜からなるフィ
ルターを形成した端面とは反対側の端面へ、波長0.8
3am、40mWの半導体レーザを単結晶薄膜の結晶軸
(Z軸)に対して90”の角変で入射した場合のSHC
変換効率を測定したところ18.5%であり、非常に高
い効率が得られた。
ルターを形成した端面とは反対側の端面へ、波長0.8
3am、40mWの半導体レーザを単結晶薄膜の結晶軸
(Z軸)に対して90”の角変で入射した場合のSHC
変換効率を測定したところ18.5%であり、非常に高
い効率が得られた。
実施例2
(1)基本波レーザ光波長(λ)をo、83μmとした
とき基本波レーザ光波長における常光屈折率(nail
が2151、第2高調波における異常光屈折率(n@$
2 )が2261である厚さ05[IIlのZカットL
iTaO3単結晶基板の上に液相エピタキノヤル成長法
により基本波レーザ光波長における常光屈折率(nov
+ )が2.270、第2高調波波長における異常屈折
率(n*yz)が2.263であるNd、Naをそれぞ
れImo 1%固溶させたL JN b Oy単結晶薄
膜を成長させた後、表面を鏡面研磨し、この薄膜を導波
層とするスラブ型導波路を作成した。
とき基本波レーザ光波長における常光屈折率(nail
が2151、第2高調波における異常光屈折率(n@$
2 )が2261である厚さ05[IIlのZカットL
iTaO3単結晶基板の上に液相エピタキノヤル成長法
により基本波レーザ光波長における常光屈折率(nov
+ )が2.270、第2高調波波長における異常屈折
率(n*yz)が2.263であるNd、Naをそれぞ
れImo 1%固溶させたL JN b Oy単結晶薄
膜を成長させた後、表面を鏡面研磨し、この薄膜を導波
層とするスラブ型導波路を作成した。
(2) (1)で得たスラブ型導波路の膜厚をイオンビ
ムエンチングにより、2.30t!m士0.03μmに
調整した。
ムエンチングにより、2.30t!m士0.03μmに
調整した。
(3)前記(1)および(2)で得たスラブ型導波路を
実施例1の(3)と同様の方法にて幅10μm、膜厚2
.3±0,03μm、段差1μmのリンジ型のチャンネ
ル型導波路を作成した。
実施例1の(3)と同様の方法にて幅10μm、膜厚2
.3±0,03μm、段差1μmのリンジ型のチャンネ
ル型導波路を作成した。
(4) (3)で得られたチャンネル型導波路の両端面
をパフ研磨により鏡面研磨して端面からの光入出射を可
能とした。
をパフ研磨により鏡面研磨して端面からの光入出射を可
能とした。
(5) (4)で得られたチャンネル型導波路の両端面
のうち一方にRFスパンタ法により、厚さ590人のM
g0Fjl膜からなるフィルターを形成した。
のうち一方にRFスパンタ法により、厚さ590人のM
g0Fjl膜からなるフィルターを形成した。
二のSHG素子について、前記Mg0l膜からなるフィ
ルターを形成した端面とは反対側の端面へ波長0.83
μm、40mWの半導体レーーザを単結晶薄膜の結晶軸
(Z軸)に対して90°の角度で入射した場合のSHO
変換効率を測定したところ25.6%であり、非常に高
い効率が得られた。
ルターを形成した端面とは反対側の端面へ波長0.83
μm、40mWの半導体レーーザを単結晶薄膜の結晶軸
(Z軸)に対して90°の角度で入射した場合のSHO
変換効率を測定したところ25.6%であり、非常に高
い効率が得られた。
(発明の効果)
以上のように本発明の第2高調波発生素子は、第2高調
波光のみを選択的に取り出すことができ、高いSHO変
換効率を有することから、単色性に優れたレーザ光を得
ることができる。
波光のみを選択的に取り出すことができ、高いSHO変
換効率を有することから、単色性に優れたレーザ光を得
ることができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、基板上に薄膜導波層が形成された第2高調波発生素
子であって、 前記第2高調波発生素子の出力側にフィルターが形成さ
れてなることを特徴とする第2高調波発生素子。 2、前記フィルターは、第2高調波発生素子の出力端面
に直接形成されてなる請求項1に記載第2高調波発生素
子。 3、前記第2高調波発生素子は、基板上に薄膜導波層が
形成されてなり、 基本波レーザー光波長(λμm)、薄膜導波層の膜厚(
Tμm)、基本波レーザー光波長(λμm)における基
板の常光屈折率(n_O_S_1)、基本波レーザー光
波長(λμm)における薄膜導波層の常光屈折率(n_
O_F_1)、第2高調波波長(λμm/2)における
基板の異常光屈折率(n_e_s_2)および第2高調
波波長(λμm/2)における薄膜導波層の異常光屈折
率(n_e_F_2)が、(n_O_F_1−n_O_
S_1) >2の場合、 (n_e_F_2−n_e_s_2) 0.02≦(λ+0.1)N_1/λ^3T≦6.0・
・・(A)あるいは、 (n_O_F_1−n_O_S_1)/(n_e_F_
2−n_e_s_2)≦2の場合、0.05≦(λ+0
.1)N_2/λ^3T≦5.0・・・(B)のいずれ
かの関係式で表される請求項1に記載の第2高調波発生
素子。 ただし、上記式(A)中のN_1は、 N_1=(n_e_F_2−n_e_s_2)/(n_
O_F_1−n_e_s_2)であり、また、上記式(
B)中のN_2は、 N_2=(n_e_F_2−n_e_s_2)/(n_
O_F_1−n_O_S_1)である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26925790A JPH04145419A (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 第2高調波発生素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26925790A JPH04145419A (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 第2高調波発生素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04145419A true JPH04145419A (ja) | 1992-05-19 |
Family
ID=17469836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26925790A Pending JPH04145419A (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 第2高調波発生素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04145419A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07120799A (ja) * | 1993-10-22 | 1995-05-12 | Nec Corp | 波長変換器 |
-
1990
- 1990-10-05 JP JP26925790A patent/JPH04145419A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07120799A (ja) * | 1993-10-22 | 1995-05-12 | Nec Corp | 波長変換器 |
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