JPH04172329A - Wave length converting method and device for it - Google Patents
Wave length converting method and device for itInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
Ｃ産業上の利用分野〕
本発明は、レーザ光の波長をより短波長に変換する波長
変換装置に関し、特に第２高調波発生による波長変換装
置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION C. Industrial Application Field The present invention relates to a wavelength conversion device that converts the wavelength of a laser beam to a shorter wavelength, and particularly relates to a wavelength conversion device that generates a second harmonic.
レーザ光の波長変換装置、特に第２高調波発生（ＳＨＧ
：５ｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔ
ｉｏｎ）装置は、より短波長なコヒレーント光を得るデ
バイスとして産業上極めて重要である。Laser light wavelength conversion equipment, especially second harmonic generation (SHG)
:5econd Harmonic Generat
ion) devices are extremely important industrially as devices that obtain coherent light with shorter wavelengths.
ＳＨＧによる波長変換による第２高調波の出力は、基本
波の強度の２乗に比例する。そのため、基本波の出力が
大きくなるほどＳＨＧの変換効率は高くなる。限られた
基本波の出力のもとて変換効率を高める方法として、基
本波に対してフィネスの極めて高い共振器内に非線形光
学結晶をおき、共振器に共振する周波数の光電界を高め
る方法がある。しかし、この効果を最大限に生かすため
には、共振器の共振周波数と基本波の周波数を一致させ
る必要がある。半導体レーザ光の第２高調波発生におい
て、高フィネスの外部共振器を透過した基本波を、再び
半導体レーザの共振器に光のままフィードバックするこ
とによってレーザ光の周波数を共振器にロックする方法
の例として「オプティクス・レターズ（Ｏｐｔｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ、１４Ｎｏ、１４（１９８９）
ｐｐ、７３１−７３３Ｊに記載の論文かある。また、基
本波が共振器に入射する際に生ずる反射光の強度を参照
しながら、共振器内の非線形光学結晶に印加する電界を
調整することによって共振器の共振周波数の方を制御す
る方法の例として「オプティクス・レターズ（Ｏｐｔｉ
ｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏｌ、１２ Ｎｏ、１２（１
９８７）ｐｐ、１０１４−１０１６ｊに記載の論文があ
る。The output of the second harmonic due to wavelength conversion by SHG is proportional to the square of the intensity of the fundamental wave. Therefore, the greater the output of the fundamental wave, the higher the conversion efficiency of the SHG. One way to increase conversion efficiency with limited fundamental wave output is to place a nonlinear optical crystal inside a resonator that has extremely high finesse with respect to the fundamental wave, and to increase the optical electric field at the frequency that resonates in the resonator. be. However, in order to make the most of this effect, it is necessary to match the resonant frequency of the resonator with the frequency of the fundamental wave. In the second harmonic generation of semiconductor laser light, the fundamental wave transmitted through a high finesse external resonator is fed back to the semiconductor laser resonator as light, thereby locking the frequency of the laser light to the resonator. For example, “Optics Letters”
Letters) vol, 14No, 14 (1989)
There is an article described in pp. 731-733J. In addition, a method for controlling the resonant frequency of the resonator by adjusting the electric field applied to the nonlinear optical crystal in the resonator while referring to the intensity of the reflected light generated when the fundamental wave enters the resonator. For example, “Optics Letters”
cs Letters) vol, 12 No, 12(1
987) pp. 1014-1016j.
上述した従来の波長変換装置は、いずれも高度な抑制が
必要な上に、基本波の波長変動や、共振器の温度変化や
機械的振動などにより、−度共振条件を外れてしまうと
復帰するまでに時間がかかるという欠点を有している。The conventional wavelength conversion devices mentioned above all require a high degree of suppression, and will return to normal if the -degree resonance condition is exceeded due to wavelength fluctuations in the fundamental wave, temperature changes in the resonator, mechanical vibrations, etc. It has the disadvantage that it takes a long time.
とくに、基本波がパルス駆動しているときこの問題は顕
著である。This problem is particularly noticeable when the fundamental wave is pulse-driven.
口課題を解決するための手段〕
本発明の波長変換方法は、入射基本波に対してフィネス
の極めて高い共振器内に非線形光学結晶をおき、共振す
る周波数での電界を高めて第２高調波を効率よく発生さ
せる波長変換方法において、前記共振器内に位相変調の
ための手段を設け、前記位相変調のための手段によって
前記基本波に対して周期的な位相変調を行うことにより
、前記共振器の共振周波数を時間に対して変化させて、
前記位相変調の１周期の間に少なくとも１回以上、前記
基本波の周波数に一致させることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] The wavelength conversion method of the present invention places a nonlinear optical crystal in a resonator with extremely high finesse with respect to the incident fundamental wave, and increases the electric field at the resonant frequency to generate the second harmonic. In the wavelength conversion method for efficiently generating By changing the resonant frequency of the device over time,
It is characterized in that the frequency is made to match the frequency of the fundamental wave at least once during one cycle of the phase modulation.
本発明の波長変換装置は、互いに対向配置した一対の反
射鏡で成る共振器内の非線形光学結晶を備え、共振する
周波数での電界を高めて第２高調波を高効率で発生させ
る波長変換装置において、前記共振器内に位相変調器を
、前記非線形光学結晶と共に設けている。前記位相変調
器として電気光学効果を有する結晶あるいは電気光学効
果を利用した導波路型位相変調器を使用することにより
位相変調器の駆動電圧を低くする事ができる。また、前
記位相変調の作用を前記非線形光学結晶が兼ね備えた構
成にすると、装置構造の簡単化、小型化が計れる。また
、前記非線形光学結晶及び前記電気光学結晶の代わりに
、電気光学効果を兼ね備えた非線形光学結晶基板上に形
成した導波路を用い、前記導波路の一部の両わきに一対
の電極を設け、前記位相変調器の作用を兼ね備えること
により、小型化はもちろんのこと、波長変換の高効率化
、位相変調器の駆動電圧の低下が計れる。The wavelength conversion device of the present invention includes a nonlinear optical crystal in a resonator consisting of a pair of reflecting mirrors arranged opposite to each other, and generates second harmonics with high efficiency by increasing an electric field at a resonant frequency. A phase modulator is provided within the resonator together with the nonlinear optical crystal. By using a crystal having an electro-optic effect or a waveguide type phase modulator using an electro-optic effect as the phase modulator, the driving voltage of the phase modulator can be lowered. Furthermore, if the nonlinear optical crystal is configured to have the function of phase modulation, the structure of the device can be simplified and miniaturized. Further, instead of the nonlinear optical crystal and the electro-optic crystal, a waveguide formed on a nonlinear optical crystal substrate having an electro-optic effect is used, and a pair of electrodes are provided on both sides of a part of the waveguide, By combining the functions of the phase modulator, it is possible not only to reduce the size of the device, but also to increase the efficiency of wavelength conversion and reduce the driving voltage of the phase modulator.
以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。第
２図は本発明の基本構成を示す図である。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the basic configuration of the present invention.
第１のミラー３と第２のミラー４で構成される共振器内
に非線形光学結晶５、及び電気光学結晶６と電極７から
構成される位相変調器を設けである。A phase modulator composed of a nonlinear optical crystal 5, an electro-optic crystal 6, and an electrode 7 is provided in a resonator composed of a first mirror 3 and a second mirror 4.
第１のミラー３と第２のミラー４は共に基本波ｌに対し
て高反射率となるコーチインクを施しである。第３図（
ａ）は２つのミラーの反射率Ｒが等しい場合の、共振器
の共振器長に対する透過特性である。第３図（ｂ）は、
共振器内で循環する基本波の内の進行波の強度の共振器
長に対する特性である。共振器を一往復するときの基本
波の位相が、２πの整数倍のとき共振器内の基本波の強
度は最も高くなり、また、その効果は共振ミラーの反射
率が大きいほど顕著である。第３図（Ｃ）に共振器内の
基本波の強度の２乗を示す。Both the first mirror 3 and the second mirror 4 are coated with coach ink that has a high reflectance for the fundamental wave l. Figure 3 (
a) is the transmission characteristic of the resonator with respect to the resonator length when the reflectances R of the two mirrors are equal. Figure 3(b) shows
This is the characteristic of the intensity of the traveling wave among the fundamental waves circulating within the resonator with respect to the resonator length. When the phase of the fundamental wave during one round trip through the resonator is an integral multiple of 2π, the intensity of the fundamental wave within the resonator becomes the highest, and this effect becomes more pronounced as the reflectance of the resonant mirror increases. FIG. 3(C) shows the square of the intensity of the fundamental wave within the resonator.
この、電気光学結晶６の両端の電極に時間に対して周期
的に振幅が変化する電界を印加することによって基本波
の位相を変調すると、共振部の光゛路長は時間的に変化
する。ここで、この周期は基本波が共振器を往復する時
間より十分に長くとる。When the phase of the fundamental wave is modulated by applying an electric field whose amplitude changes periodically over time to the electrodes at both ends of the electro-optic crystal 6, the optical path length of the resonant portion changes over time. Here, this period is set to be sufficiently longer than the time required for the fundamental wave to travel back and forth through the resonator.
この光路長の変化が共振器の片道当りで基本波１の波長
の２分の１以上であれば、共振器の共振周波数に基本波
の周波数が一致するときが必ずある。If this change in optical path length is one-half or more of the wavelength of the fundamental wave 1 per one way through the resonator, there will always be times when the frequency of the fundamental wave coincides with the resonant frequency of the resonator.
位相変調器が連続的に作動している場合、基本波１の変
調変換によって発生する第２高調波２はパルス状になる
。一般にＳＨＧにおける第２高調波の出力は基本波の強
度の２乗に比例することから、第１のミラー３と第２の
ミラー４の反射率によっては、第２高調波２０強度の時
間平均は、共振器、 を設けない場合に発生する第２
高調波２の強度よりも大きくなることがある。位相変調
器に基本波の位相をπ（ｒａｄ １ａｎ）だけ変化させ
る振幅をもつのこぎり波状の電界を印加した場合の、共
振器の内部の電界の２乗の時間平均を第４図に示す。第
４図に示す様に共振ミラーの反射率が約７０％以上のと
き可能である。この図を見るとわかるように、共振器を
設けない場合（Ｒ＝Ｏ）の第２高調波出力に比べて、共
振ミラーの反射率が９９％のとき約５０倍、約９９５％
のとき１００倍、９９．９％のとき約３００倍の圧力が
得られる。これらの値は、位相変調器に正弦波状の電界
を印加したとぎも、はぼ同様となる。When the phase modulator operates continuously, the second harmonic 2 generated by the modulation conversion of the fundamental wave 1 is pulsed. Generally, the output of the second harmonic in SHG is proportional to the square of the intensity of the fundamental wave, so depending on the reflectance of the first mirror 3 and the second mirror 4, the time average of the intensity of the second harmonic 20 is , resonator, which occurs when no resonator is provided.
The intensity may be greater than the intensity of harmonic 2. FIG. 4 shows the time average of the square of the electric field inside the resonator when a sawtooth electric field having an amplitude that changes the phase of the fundamental wave by π (rad 1 an) is applied to the phase modulator. As shown in FIG. 4, this is possible when the reflectance of the resonant mirror is about 70% or more. As you can see from this figure, compared to the second harmonic output when no resonator is provided (R=O), when the reflectance of the resonant mirror is 99%, it is about 50 times, about 995%.
At 99.9%, the pressure is 100 times greater, and at 99.9%, the pressure is approximately 300 times greater. These values are almost the same when a sinusoidal electric field is applied to the phase modulator.
第２図ではバルク状の電気光学結晶を電極ではさんだ構
造の位相変調器を使用しているが、この代わりに導波路
型位相変調器を使用しても上記の効果を得ることが可能
である。導波路型位相変調器を使用することによって駆
動電圧を低くすることができるという利点がある。In Figure 2, a phase modulator with a structure in which a bulk electro-optic crystal is sandwiched between electrodes is used, but the above effect can also be obtained by using a waveguide-type phase modulator instead. . The use of a waveguide phase modulator has the advantage that the driving voltage can be lowered.
また、第２高調波発生に使用する非線形光学結晶は一般
に電気光学効果も合わせ持っている。このことから、波
長変換と位相変調の両方の効果を１つの結晶で行うこと
が可能である。ここで、位相変調においてπ（ｒａｄｉ
ａｎ）以上変調することは、波長変換の位相整合条件を
乱すことになる。しかし、電気光学定数のテンソル性か
ら位相変調のための結晶に印可する電界の方法を選ぶこ
とによって、この影響を回避すること、あるいは最小限
に抑えことが可能である。Furthermore, the nonlinear optical crystal used for second harmonic generation generally also has an electro-optic effect. From this, it is possible to perform both wavelength conversion and phase modulation effects with one crystal. Here, in phase modulation, π(radi
Modulation beyond an) disturbs the phase matching condition for wavelength conversion. However, this effect can be avoided or minimized by selecting the method of applying the electric field to the crystal for phase modulation based on the tensor nature of the electro-optic constant.
導波路型の波長変換素子においても、導波路が電気光学
効果を有する結晶からできている場合、位相変調の作用
を兼ねることが可能である。導波路型の波長変換素子に
おいても、位相変調のための電界を印可することによっ
て位相整合条件を崩してしまう。また、バルク状の非線
形光学結晶の場合、電界を印可する方向にある程度自由
度があるのに対して、導波路型波長変換素子の場合、そ
の方向は制限されるので、位相整合条件を保ちつつ位相
変調を行うことができない場合が多い。しかし、このこ
とは位相変調のための電圧を印加するための電極を導波
路全体にではなく一部だけに設け、先導波路を波長変換
部と位相変調部に分けることによって可能である。なお
、この類の装置では、共振器のミラーとしては導波路の
端面を誘電体多層薄膜によるコーティングによって形成
した方が、損失低減のために有効である。Even in a waveguide-type wavelength conversion element, if the waveguide is made of a crystal that has an electro-optic effect, it can also function as phase modulation. Even in a waveguide type wavelength conversion element, applying an electric field for phase modulation destroys the phase matching condition. In addition, in the case of a bulk nonlinear optical crystal, there is some degree of freedom in the direction in which the electric field is applied, whereas in the case of a waveguide type wavelength conversion element, the direction is limited, so while maintaining the phase matching condition, Phase modulation is often not possible. However, this can be achieved by providing an electrode for applying a voltage for phase modulation not over the entire waveguide but only in a part of the waveguide, and by dividing the leading waveguide into a wavelength conversion section and a phase modulation section. In this type of device, it is more effective for loss reduction to form the resonator mirror by coating the end face of the waveguide with a dielectric multilayer thin film.
以下図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第１図は本発明の第１の実施例の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of the invention.
共振器を構成する第１のミラー３と第２のミラー４の間
に、非線形光学結晶５であるニオブ酸カリウム（ＫＮ
ｂ Ｏ３）結晶８と位相変調のための電気光学結晶であ
るタンタル酸リチウム（Ｌ ｉ Ｔ ａ○３）結晶９が
設けられている。ニオブ酸カリウム結晶８の結晶方位は
結晶ａ軸が共振器の軸と一致する方位としである。また
基本波１の電界の方向はニオブ酸カリウム結晶８の結晶
す軸と一致させである。このとき、室温で波長約８６０
ｎｍの基本波に対してＳＨＧの位相整合が可能である。Potassium niobate (KN
bO3) crystal 8 and a lithium tantalate (L i Ta○3) crystal 9 which is an electro-optic crystal for phase modulation. The crystal orientation of the potassium niobate crystal 8 is such that the crystal a-axis coincides with the axis of the resonator. Further, the direction of the electric field of the fundamental wave 1 is made to coincide with the crystal axis of the potassium niobate crystal 8. At this time, the wavelength is approximately 860 at room temperature.
SHG phase matching is possible for a nm fundamental wave.
タンタル酸リチウム結晶９の結晶方位は結晶Ｃ軸が共振
器の軸と垂直になり、また結晶Ｃ軸が基本波の電界の方
向と一致するようにしである。そして２つの電極は結晶
Ｃ軸と垂直になるように、結晶の向かい合う２面にそれ
ぞれ密着して設けである。The crystal orientation of the lithium tantalate crystal 9 is such that the crystal C axis is perpendicular to the axis of the resonator, and the crystal C axis coincides with the direction of the electric field of the fundamental wave. The two electrodes are provided in close contact with two opposing surfaces of the crystal so as to be perpendicular to the C-axis of the crystal.
こうすることによってタンタル酸リチウムの持つ電気光
学定数の中でも最も大きいｒ３３＝ （３０ｐｍ／Ｖ）
を利用することができる。電極間の距離を１ｍｍ、タン
タル酸リチウムの軸方向への長さを１０工とすると、振
幅が約１４０Ｖの交流電圧を電極７に印加することで、
基本波に対しπ（ｒａｄ １ａｎ）の位相変調を与るこ
とができる。第１のミラー３と第２のミラー４は、基本
波１に対して９９％以上の反射率を持つ。第２のミラー
４は、特に第２高調波４を取り比す必要から、第２高調
波２に対しては低反射率になるようにしである。By doing this, the largest electro-optical constant of lithium tantalate is r33= (30pm/V).
can be used. Assuming that the distance between the electrodes is 1 mm and the length of the lithium tantalate in the axial direction is 10 mm, by applying an AC voltage with an amplitude of about 140 V to the electrode 7,
Phase modulation of π (rad 1an) can be applied to the fundamental wave. The first mirror 3 and the second mirror 4 have a reflectance of 99% or more for the fundamental wave 1. The second mirror 4 is designed to have a low reflectance with respect to the second harmonic 2, since it is necessary to particularly take into account the second harmonic 4.
本発明の第２の実施例を第５図に示す。第２図に示した
位相変調のための電気光学結晶６、及び電極７の代わり
に、電気光学結晶基板上にチタン拡散やプロトン交換に
よって形成したチャンネル型光導波路の両わきに電極を
設けた導波路型位相変調器を利用することも可能である
。導波路型位相変調器を利用する二とにより駆動電圧を
数Ｖ〜２０Ｖの低くすることができる。非線形光学結晶
にはニオブ酸カリウム結晶９を使用し、基本波の波長や
結晶の方位は第１の実施例と同じである。A second embodiment of the invention is shown in FIG. Instead of the electro-optic crystal 6 and electrode 7 for phase modulation shown in FIG. 2, a channel-type optical waveguide formed on an electro-optic crystal substrate by titanium diffusion or proton exchange is provided with electrodes on both sides. It is also possible to use a wave path type phase modulator. By using a waveguide type phase modulator, the driving voltage can be lowered from several volts to 20 volts. A potassium niobate crystal 9 is used as the nonlinear optical crystal, and the wavelength of the fundamental wave and the orientation of the crystal are the same as in the first embodiment.
導波路型位相変調器ＩＯはニオブ酸リチウム（ＬｉＮ
ｂ Ｏ３）結晶基板にチタン拡散、あるいはプロトン交
換によって形成した導波路と、その両わきにアルミニウ
ムをスパッタする事によって形成した電極によって構成
される。共振器の中心軸は、タイクロイックミラー１１
によって直角に曲げられている。グイクロイックミラー
１１は４５°入射において、基本波に対して高反射率、
第２高調波に対し高透過率をもつものである。基本波は
第１のミラー３と第２のミラーの間を何度も往復する。The waveguide phase modulator IO is made of lithium niobate (LiN
b O3) Consists of a waveguide formed on a crystal substrate by titanium diffusion or proton exchange, and electrodes formed by sputtering aluminum on both sides of the waveguide. The central axis of the resonator is the tichroic mirror 11
is bent at right angles by. The guichroic mirror 11 has a high reflectance for the fundamental wave at 45° incidence.
It has high transmittance to the second harmonic. The fundamental wave travels back and forth between the first mirror 3 and the second mirror many times.
一般に電気光学効果を持つ結晶は光圧折率結果（Ｐｈｏ
ｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｅｆｆｅｃｔ）による光損
傷に弱く、特に導波路にしたとき短波長な光に対してそ
の効果が著しい。よって、第２高調波を導波路型位相変
調器１０を通すことは好ましくないので、タイクロイッ
クミラー１１によって第２高調波だけを共振器外に取り
出している。In general, crystals with electro-optic effects have a photopressor index result (Pho).
It is susceptible to optical damage due to torfractive effects, and this effect is particularly remarkable for short wavelength light when used as a waveguide. Therefore, since it is not preferable to pass the second harmonic through the waveguide phase modulator 10, only the second harmonic is taken out of the resonator by the tichroic mirror 11.
第６図には本発明の第３の実施例を示す。ニオブ酸リチ
ウム結晶の向かい合う２面を凸球面に加工し、基本波の
波長に対して高反射率をもつコーティングを施すことに
よって、第１のミラー３と第２のミラー４としている。FIG. 6 shows a third embodiment of the invention. The first mirror 3 and the second mirror 4 are formed by processing two opposing surfaces of the lithium niobate crystal into convex spherical surfaces and applying a coating that has a high reflectance to the wavelength of the fundamental wave.
この２つのミラーによって共振器を構成している。非線
形光学結晶にはニオブ酸リチウム結晶１３を用いている
。ニオブ酸リチウムは結晶ａ軸または結晶す軸の方向に
正常光線として伝搬する波長が１１０６４ｎの基本波に
対して、結晶の温度が約１０７℃のとき位相整合が可能
となる。本実施例では共振器の軸と結晶ａ軸の方向を一
致させである。結晶ａ軸に対して垂直、かつ結晶Ｃ軸か
ら結晶す軸方向へθだけずれた方向に電界Ｅを印加する
とする。このとき、結晶す軸方向、及び結晶Ｃ軸方向の
屈折率変化はそれぞれ、
Δｆｉ０＝ ｎｏ（ｒ２２Ｅｙ＋ｒ＋３Ｅｘ）Δ
ｎ、＝ −−ｎｏｒ ３．Ｅ。These two mirrors constitute a resonator. A lithium niobate crystal 13 is used as the nonlinear optical crystal. In lithium niobate, phase matching is possible when the crystal temperature is about 107° C. with respect to a fundamental wave with a wavelength of 11064 nm that propagates as a normal ray in the direction of the crystal a-axis or the crystal in-axis. In this embodiment, the axis of the resonator and the crystal a-axis are aligned in the same direction. It is assumed that an electric field E is applied in a direction perpendicular to the crystal a-axis and shifted by θ from the crystal C-axis toward the crystal a-axis. At this time, the refractive index changes in the crystal V-axis direction and the crystal C-axis direction are respectively Δfi0=no(r22Ey+r+3Ex)Δ
n, = --nor 3. E.
となる。ここで、ｒ＋３（＝８．６ ｐ ｍ ／ Ｖ）
、ｒ２２（＝ ３．４ ｐ ｍ／Ｖ）、ｒ ３３ （＝
３０．８ ｐ ｍ ／ Ｖ）は二オフ酸リチウムの非
ゼロ成分、ｎｏ（＝２．２９）、ｎ、（＝２．１８）は
正常光線、異常光線に対する屈折率であり、またＥ７、
Ｅ８は
Ｅ、＝Ｅ ｃｏｓθ
Ｅ、＝Ｅ ｓｉｎθ
て表わされるものである。ここで
Δｎ０二Δｎ。becomes. Here, r+3 (=8.6 p m / V)
, r22 (= 3.4 p m/V), r 33 (=
30.8 p m / V) is the non-zero component of lithium diophate, no (= 2.29), n, (= 2.18) are the refractive index for normal rays and extraordinary rays, and E7,
E8 is expressed as E, = E cos θ E, = E sin θ. Here Δn02Δn.
となるとき、位相整合条件を崩さずに位相変調をする事
が可能で、このとき
となればよい。よって、電界がこの角度の方向と垂直に
なるようにニオブ酸リチウム結晶１３の側面をカットし
両端に電極７を設けである。When , it is possible to perform phase modulation without destroying the phase matching condition, and this is the case. Therefore, the sides of the lithium niobate crystal 13 are cut so that the electric field is perpendicular to the direction of this angle, and the electrodes 7 are provided at both ends.
第７図は本発明の第４の実施例である。Ｘカットのニオ
ブ酸リチウム基板１４の上面にチタン拡散によって導波
路１５を結晶す軸を導波方向となるように形成しである
。導波路７の幅を約１０μｍ、深さを約８μｍとしであ
る。Ｔ Ｍ ｏ ｏモードで伝挑する波長１１０６４ｎ
の基本波に対して、０℃〜１００℃の範囲で、ＴＥｏｏ
、 ＴＥＩＯ，ＴＥ２０、ＴＥ、２、Ｔ Ｅ ＋□など
のモードの第２高調波２が発生する。導波路１５の両端
は誘電体多層薄膜を蒸着によって形成した第１のミラー
３及び第２のミラー４とし、外部共振器を構成している
。これらはともに基本波に対して高反射となるようにし
である。導波路１５のうち、第２高調波の出力側の一部
の両わきには電極７を設けである。この電極に電位差を
与ることにより、導波路では結晶Ｃ軸方向に電界がかか
る。電極７を設けである部分が位相変調を行う部分で、
周期的な電圧を印加しておく限り、波長変換には殆んど
寄与しない。FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention. A waveguide 15 is formed on the upper surface of an X-cut lithium niobate substrate 14 by diffusion of titanium so that the axis of crystallization is in the waveguide direction. The width of the waveguide 7 is about 10 μm, and the depth is about 8 μm. Wavelength 11064n in TMoo mode
TEoo in the range of 0℃ to 100℃ for the fundamental wave of
, TEIO, TE20, TE,2, T E +□, etc. The second harmonic 2 is generated. At both ends of the waveguide 15 are a first mirror 3 and a second mirror 4 formed by vapor deposition of a dielectric multilayer thin film, forming an external resonator. Both of these are designed to have a high reflection of the fundamental wave. Electrodes 7 are provided on both sides of a part of the waveguide 15 on the output side of the second harmonic. By applying a potential difference to these electrodes, an electric field is applied in the crystal C-axis direction in the waveguide. The part where the electrode 7 is provided is the part where phase modulation is performed,
As long as a periodic voltage is applied, it hardly contributes to wavelength conversion.
本発明によれば、共振器を用いない場合に比べて、基本
波の波長変動や、共振器の温度変化や機械的振動により
生じる共振周波数の変動に対しても安定に、第２高調波
の時間平均出力が、基本波の波長変動や、共振器の温度
変化や機械的振動などこより、共振器の共振周波数と基
本波の周波数が多少くずれるような場合においても、出
力の時間平均が安定した第２高調波を発生することかで
きる。According to the present invention, compared to the case where a resonator is not used, the second harmonic wave is stabilized against fluctuations in the wavelength of the fundamental wave and fluctuations in the resonant frequency caused by temperature changes and mechanical vibrations of the resonator. Even if the resonant frequency of the resonator and the frequency of the fundamental wave are slightly distorted due to fluctuations in the wavelength of the fundamental wave, temperature changes in the resonator, mechanical vibration, etc., the time average output is stable. It is also possible to generate a second harmonic.
第１図は本発明の第１の実施例を説明するための斜視図
、第２図は本発明の詳細な説明するための図、第３図は
本発明の詳細な説明するための図、第４図は本発明の詳
細な説明するための図、第５図は本発明の第２の実施例
を示す図、第６図は本発明の第３の実施例を説明するた
めの斜視図、第７図は本発明の第４の実施例を説明する
ための斜視図である。
１・・・・・・基本波、２・・・・・・第２高調波、３
・・・・・・第１のミラー、４・・・・・・第２のミラ
ー、５・・・・・・非線形光学結晶、６・・・・・・電
気光学結晶、７・・・・・・電極、８・・・・・・ニオ
ブ酸カリウム結晶、９・・・・・・タンタル酸リチウム
結晶、１０・・・・・・導波路型位相変調器、１１・・
・・・・ダイクロイックミラー、１２・・・・・・レン
ズ、１３・・・・・・ニオブ酸リチウム結晶、１４・・
・・・・ニオブ酸リチウム基板、１５・・・・・・導波
路。
代理人 弁理士 内 原 晋
ＭＩ 図
第２図
（ｃ）
第３図
θ ＃ ４／９．（θ ３ρ 腐５ラーの
反稟ト悟だ（〆９
第 ４ 図
第５図
第２図
第７図1 is a perspective view for explaining the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the present invention in detail, FIG. 3 is a diagram for explaining the present invention in detail, FIG. 4 is a diagram for explaining the present invention in detail, FIG. 5 is a diagram showing the second embodiment of the invention, and FIG. 6 is a perspective view for explaining the third embodiment of the invention. , FIG. 7 is a perspective view for explaining a fourth embodiment of the present invention. 1... Fundamental wave, 2... Second harmonic, 3
...First mirror, 4...Second mirror, 5...Nonlinear optical crystal, 6...Electro-optic crystal, 7... ... Electrode, 8 ... Potassium niobate crystal, 9 ... Lithium tantalate crystal, 10 ... Waveguide type phase modulator, 11 ...
... Dichroic mirror, 12 ... Lens, 13 ... Lithium niobate crystal, 14 ...
...Lithium niobate substrate, 15... Waveguide. Agent Patent Attorney Susumu Uchihara MI Figure 2 (c) Figure 3 θ # 4/9. (θ 3ρ rot 5 ra's anti-Rento enlightenment (〆9 fig. 4 fig. 5 fig. 2 fig. 7
Claims (6)
内に非線形光学結晶をおき、共振する周波数での電界を
高めて第２高調波を効率よく発生させる波長変換方法に
おいて、前記共振器内に位相変調手段を設け、前記位相
変調手段によって前記基本波に対して周期的な位相変調
を行うことにより、前記共振器の共振周波数を時間に対
して変化させて、前記位相変調の１周期の間に少なくと
も１度以上、前記基本波の周波数に一致させることを特
徴とする波長変換方法。(1) In a wavelength conversion method in which a nonlinear optical crystal is placed in a resonator with extremely high finesse with respect to an incident fundamental wave, and the electric field at the resonant frequency is increased to efficiently generate second harmonics, is provided with a phase modulation means, and by performing periodic phase modulation on the fundamental wave by the phase modulation means, the resonant frequency of the resonator is changed with respect to time, and one period of the phase modulation is changed. A wavelength conversion method characterized in that the frequency of the fundamental wave is made to match the frequency of the fundamental wave at least once during the wavelength conversion.
に、第２高調波を発生させる非線形光学結晶を備えた波
長変換装置において、前記共振器内に、位相変調器を設
けたことを特徴とする波長変換装置。(2) In a wavelength conversion device including a nonlinear optical crystal that generates a second harmonic in a resonator formed of a pair of reflecting mirrors arranged opposite to each other, a phase modulator is provided in the resonator. Characteristic wavelength conversion device.
変調器を電気光学効果を有する結晶で構成したことを特
徴とする波長変換装置。(3) The wavelength conversion device according to claim 2, wherein the phase modulator is made of a crystal having an electro-optic effect.
変調器として電気光学効果を利用した導波路型位相変調
器を使用することを特徴とする波長変換装置。(4) The wavelength conversion device according to claim 2, wherein a waveguide type phase modulator using an electro-optic effect is used as the phase modulator.
に、２次高調波発生と位相変調の作用を兼ね備えた非線
形光学結晶を具備したことを特徴とする波長変換装置。(5) A wavelength conversion device characterized by comprising a nonlinear optical crystal that has the functions of second harmonic generation and phase modulation in a resonator made up of a pair of reflecting mirrors arranged opposite to each other.
、前記導波路の一部両脇に一対の電極を備えた非線形光
学結晶を、互いに対向配置した一対の反射鏡で成る共振
器内に備えたことを特徴とする波長変換装置。(6) Resonance consisting of a pair of reflecting mirrors in which a nonlinear optical crystal that has an electro-optic effect, is equipped with a waveguide, and is equipped with a pair of electrodes on both sides of a part of the waveguide, and is arranged opposite to each other. A wavelength conversion device characterized by being provided inside the device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29928290A JPH04172329A (en) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | Wave length converting method and device for it |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29928290A JPH04172329A (en) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | Wave length converting method and device for it |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04172329A true JPH04172329A (en) | 1992-06-19 |
Family
ID=17870526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29928290A Pending JPH04172329A (en) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | Wave length converting method and device for it |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04172329A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997015863A1 (en) * | 1995-10-26 | 1997-05-01 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Optical device |
| WO2009025195A1 (en) * | 2007-08-18 | 2009-02-26 | The Gakushuin School Corporation | Quantum entanglement generating device and method, and quantum entanglement generation detecting device and method |
| KR100977048B1 (en) * | 2006-06-12 | 2010-08-20 | 삼성전자주식회사 | Nonlinear optical modulator |
-
1990
- 1990-11-05 JP JP29928290A patent/JPH04172329A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1997015863A1 (en) * | 1995-10-26 | 1997-05-01 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Optical device |
| US6175578B1 (en) * | 1995-10-26 | 2001-01-16 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Optical device |
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| JP5041256B2 (en) * | 2007-08-18 | 2012-10-03 | 学校法人 学習院 | Quantum entanglement generation apparatus and method, and quantum entanglement generation detection apparatus and method |
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