JPH0454210B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0454210B2
JPH0454210B2 JP25512088A JP25512088A JPH0454210B2 JP H0454210 B2 JPH0454210 B2 JP H0454210B2 JP 25512088 A JP25512088 A JP 25512088A JP 25512088 A JP25512088 A JP 25512088A JP H0454210 B2 JPH0454210 B2 JP H0454210B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
wavelength conversion
semiconductor laser
substrate
fundamental wave
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
Application number
JP25512088A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH02101438A (ja
Inventor
Kazuhisa Yamamoto
Tetsuo Yanai
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP25512088A priority Critical patent/JPH02101438A/ja
Priority to US07/354,324 priority patent/US4951293A/en
Priority to DE68917785T priority patent/DE68917785T2/de
Priority to EP89109241A priority patent/EP0343591B1/en
Publication of JPH02101438A publication Critical patent/JPH02101438A/ja
Publication of JPH0454210B2 publication Critical patent/JPH0454210B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コヒーレント光を利用する光情報処
理分野、あるいは光応用計測制御分野に使用する
光波長変換素子および短波長レーザ光源に関する
ものである。
従来の技術 第6図に従来の光波長変換素子の構成図を示
す。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。[T.Taniuchi and K.yamamoto,
“Second harmonic generation by Cherenkov
radiation in proton−exchanged LiNbO3
optical waveguide”,シーエルイーオ(CLEO)
’86,WR3,1986年、参照].LiNbO3基板1に
形成された埋め込み型光導波路2の入射面5に半
導体レーザからの基本波P1の光を入射すると、
基本波の導波モードの実効屈折率N1と高調波の
実効屈折率N2が等しくなるような条件が満足さ
れるとき、光導波路2からLiNbO3基板1内に高
調波P2の光が効率良く放射され、光波長変換素
子として動作する。
このような従来の光波長変換素子は埋め込み型
の光導波路を基本構成要素としていた。この埋め
込み型光導波路の製造方法について説明する。強
誘電体基板であるLiNbO3基板1にCrまたはAl等
を蒸着し、フオトプロセスおよびエツチングによ
り幅数μmのスリツトを開けたものを安息香酸中
で熱処理を行い光導波路2となる高屈折率層(基
板との屈折率差ΔNe=0.13程度)を形成してい
た。[J.L.Jackel,C.E.Rice,and J.J.Veselka,
“Proton exchange for high−index
waveguides in LiNbO3 ”Appl.phys.Left.(ア
プライド フイジツクス レター),Vo141,
No.7,pp607−608(1982)]参照 上記安息香酸処理により作製される光波長変換
素子は半導体レーザからの波長0.84μmの基本波
P1に対して導波路の厚み0.5μmで最大変換効率を
示し、導波路の長さを6mm、P1=40mWにした
ときP2=0.4mWの高調波が得られていた。この
場合の変換効率P1/P2は1%である。
発明が解決しようとする課題 上記のような半導体レーザを基本とした光波長
変換素子では光波長変換素子の基本波の入射面お
よび出射面からの戻り光のため半導体レーザの出
力および縦モードが変動し、そのため発生する高
調波の出力が±20%程度の変動を生じ一定になら
ないといつた問題点があつた。特に出射面よりの
戻り光は縦モード変動に大きく寄与していた。そ
のため短波長レーザ光源の実用レベルである
1mW以上の高調波を安定に得ることが困難であ
つた。
課題を解決するための手段 本発明は、半導体レーザを基本とした光波長変
換素子の構造に新たな工夫を加えることにより高
調波出射パワーの高出力化および安定化を可能と
するものである。
そのために本発明の光波長変換装置は、半導体
レーザと、非線形光学効果を有する基板と、前記
基板上に形成した光導波路とを備え、前記半導体
レーザから出射した基本波は、前記光導波路の一
端面から入射して前記光導波路中を伝搬し、前記
光導波路から前記基板中へ高調波を放射し、前記
半導体レーザが高調波重畳されているという手段
を用いるものである。
さらに、光導波路の出射部に散乱体または吸収
体とを形成することにより、前記光導波路の出射
部で半導体レーザからの基本波を散乱または吸収
させるという手段を用いるものである。
作 用 上記手段により基本波を発生する半導体レーザ
へ高周波重畳することで戻り光による変動が生じ
にくくなり、さらに光波長変換素子の出射部での
戻り光による出力および縦モードの変動が防止で
き、それによつて生じる高調波出力に対しても安
定化が図れる。
実施例 実施例の一つとして本発明の光波長変換装置に
用いる光波長変換素子を図を用いて説明する。本
発明の光波長変換素子の実施例構成図を第1図に
示す。この実施例では光波長変換素子として
LiNbO3基板1上に作製したプロトン交換光導波
路を用いたもので、第1図aは光波長変換素子の
斜視図、bは光導波路に平行な面で切つた断面図
である。第1図で1は+Z板(Z軸と垂直に切り
出された基板の+側)のLiNbO3基板、2は燐酸
中でのプロトン交換処理により形成された光導波
路、3は基本波P1の入射部、4は基本波の出射
部である。フオーカスレンズにより集光された基
本波P1は入射部3の入射面5よりLiNbO3基板1
に入る。プロント交換光導波路2は入射面5まで
到達していない。基本波P1の入射部3より入つ
た半導体レーザ光P1は光導波路2内部で高調波
P2に変換され、LiNbO3基板1内に放射される。
このとき高調波P2に変換されずに伝搬していつ
た大部分の基本波は出射部4で散乱される。この
ため半導体レーザには基本波は戻らないため半導
体レーザの出力および縦モードは安定になる。こ
れに伴い高調波の出力も安定となる。
次にこの光波長変換素子の製造方法について図
を使つて説明する。第2図に本発明の光波長変換
素子の製造工程図を示す。まず入射部3以外の部
分をエツチングによりLiNbO3基板1を2μm程エ
ツチングした。具体的には入射部3の上部をTa
マスクでおおい、ドライエツチングによりエツチ
ングを行つた。次に同図aにおいてLiNbO3基板
1にTaによる保護マスク10を電子ビーム蒸着
により300A蒸着を行つた。次に同図bで保護マ
スク10上に通常のフオトプロセスにより厚み
0.5μmのフオトレジスト11をパターン化した後
CF4によりTaによる保護マスク10をドライエ
ツチングした。次にフオトレジスト11を除去し
た後、同図CでLiNbO3基板1に燐酸の一種であ
るピロ燐酸中で230℃、5分間熱処理(プロトン
交換処理)を行い厚み0.37μmの光導波路2を形
成した後、保護マスク10を除去する。次に光導
波路2に垂直な面を光学研磨し第1図に示される
基本波の入射面5および高調波の出射面6を形成
する。しかる後、出射面6のエツジとなる基本波
の出射部4を荒研磨で基本波が散乱するように荒
す。最後に入射面5に基本波に対する反射防止膜
作製(ARコート)、そして出射面6に高調波に
対するARコートを施すことにより光波長変換素
子が作製できる。この入射面5のARコート5′
は半導体レーザへの戻り光防止のためである。作
製されたこの素子の長さは6mmである。第1図b
で基本波P1として半導体レーザ光(波長0.84μm)
を入射部3より導波させたところシングルモード
伝搬し、波長0.42μmの高調波P2が出射面6より
基板外部に取り出された。半導体レーザと光導波
路との結合効率は55%と従来のもの(40%)に比
べて大幅に向上した。また、出射面6が高調波に
対してARコートされていることにより高調波の
出力が有効に取り出せ15%のアツプが図れた。基
本波40mWの入力で1mWの高調波(波長0.42μm)
を得た。また反射光が大幅に減らすことができた
ため半導体レーザは安定に動作し高調波出力の変
動は±3%以下であつた。さらに半導体レーザに
高調波重畳を行うと高調波出力の変動±1%以下
に抑えることができた。
なお基本波に対してマルチモード伝搬では高周
波の出力が不安定で実用的ではない。また、0.65
〜1.6μmの波長の基本波を用いて本光波長変換素
子による高調波発生を確認した。
次に本発明の光波長変換装置の実施例について
図を用いて説明する。第3図に短波長レーザ光源
の構成図を示す。第3図で半導体レーザ21は
0.78μmの発振波長のものでCW電源22より一定
電流をまた高調波重畳回路23よりサイン状の高
周波が印加されており平均パワー50mWの基本波
P1が出射されている。この基本波P1がレンズ2
4,25および半波長板26を用いて光波長変換
素子27に入射し高調波P2が発生する。半波長
板26は半導体レーザ21と光波長変換素子27
に形成された光導波路2との偏光方向を一致させ
るために挿入した。また、光導波路2の出射部4
はやすりにより基本波P1が散乱するように荒さ
れている。この光波長変換装置では1mWの高調
波が得られ変換効率は2%であつた。また、高調
波の安定性は±1%以下であつた。第4図に半導
体レーザに対する入射電流波形を示す。本実施例
では同図aのように600MHzのサイン状の波形が
重畳されているが同図b,cのような区形波、三
角波などを用いても半導体レーザの安定化が図れ
波形の形状に大きく依存しない。他に同図dのよ
うに高調波のみでも安定動作が可能である。また
周波数は1MHz程度でも安定動作を確認した。ま
た本実施例ではMgOがドーピングされている基
板を用いると短波長の光に対しても光損傷が防止
でき高調波の出力変動がない。
次に本発明の光波長変換装置を基本波の波長
1.3μmの半導体レーザと波長0.8μmの半導体レー
ザおよび光波長変換素子により構成したものにつ
いて説明する。第5図において31は波長1.3μm
の半導体レーザ、32は波長0.86μmの半導体レ
ーザ、27は光波長変換素子である。この実施例
ではそれぞれの半導体レーザは光波長変換素子に
直接結合されている。つまりレンズを用いない結
合を行つている。入射導波路33,34を伝搬し
た基本波P1,P3はY分岐35で合波され光導波
路2に入りここで変換され和周波P2(波長
0.52μm)として放射される。光導波路2を伝搬
し端部まで達した基本波P1,P3は出射部4で散
乱され、半導体レーザには戻り光がなく安定に動
作する。出射部4はCO2レーザを用いて基本波が
散乱するように加工を行つた。半導体レーザ3
1,32のそれぞれに高周波重畳を行うことによ
り和周波P2がさらに安定に得られた。このよう
に本構成は和周波発生にも有効である。
次に本発明の光波長変換装置を光デイスクの読
み取りに応用した例について説明する。この短波
長レーザ光源により得られた高調波を整形レンズ
により発散光側を平行光になるようにビーム成形
を行い、両側ともに平行光とする。この平行光に
された高調波は偏光ビームスプリツタを通過後、
フオーカシングレンズで集光され光デイスク上に
0.6μmのスポツトを結ぶ。この反射信号は再び偏
光ビームスプリツタを通過後、受光器に入射す
る。波長0.84μm、出力60mWの半導体レーザを
用い1.4mWの高調波が放射された。
このように本発明の光波長変換装置を用いるこ
とで従来使用していた0.8μm帯の半導体レーザを
用いた光デイスクの読み取り系に比べて半分のス
ポツトに絞ることができ光デイスクの記録密度を
4倍に向上することができる。
なお、実施例では出射部で基本波を散乱させた
が、出射部に吸収体を塗布するなどにより基本波
を吸収することも効果的である。また、実施例で
は非線形光学定数の大きなLiNbO3を用いたが、
他にLiTaO3、KNbO3などの強誘電体、MNAな
どの有機物質、またはZnSなどの化合物半導体な
どの非線形光学定数の大きな基板であれば用いる
ことができる。
発明の効果 以上説明したように本発明の光波長変換装置に
よれば、光波長変換素子に入射する基本波を発生
する半導体レーザを高周波印加することにより安
定な高周波パワーが得られる。また、光波長変換
素子での戻り光を防止することにより半導体レー
ザの出力および縦モード変化も起こらず安定にな
おかつ高出力な高調波が発生できる。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bは本発明の光波長変換素子の斜視
図、断面図、第2図a〜cは本発明の光波長変換
素子の製造工程図、第3図は本発明の光波長変換
装置の構成図、第4図a〜dは高周波重畳により
印加される電流波形図である。第5図は本発明の
実施例の光波長変換装置の構成図、第6図a,b
は従来の光波長変換素子の平面図、断面図であ
る。 1……LiNbO3基板、2……光導波路、3……
入射部、4……出射部、21……半導体レーザ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体レーザと、 非線形光学効果を有する基板と、 前記基板上に形成した光導波路とを備え、 前記半導体レーザから出射した基本波は、前記
    光導波路の一端面から入射して前記光導波路中を
    伝搬し、前記光導波路から前記基板中へ高調波を
    放射し、 前記半導体レーザが高調波重畳されていること
    を特徴とする光波長変換装置。 2 光導波路の他端面に散乱体または吸収体とを
    備え、 基本波は前記散乱体または吸収体で散乱または
    吸収され、前記基本波の前記半導体レーザへの戻
    りを防止することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の光波長変換装置。 3 非線形光学効果を有する基板としてLiNbx
    Ta1-xO3(0≦X≦1)基板を使用したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の光波長変換
    装置。 4 非線形光学効果を有する基板としてMgOが
    ドーピングされたLiNbxTa1-xO3(0≦X≦1)
    基板を使用したことを特徴とするる特許請求の範
    囲第1項記載の光波長変換装置。 5 光導波路としてプロント交換光導波路を用い
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    光波長変換装置。 6 半導体レーザからの基本波が直接光導波路に
    入射することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の光波長変換装置。 7 非線形光学効果を有する基板に形成したプロ
    ント交換光導波路に、前記基板の一部を介して基
    本波を入射することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の光波長変換装置。 8 基本波の入射部に基本波に対する反射防止膜
    が形成されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の光波長変換装置。
JP25512088A 1988-05-26 1988-10-11 光波長変換装置 Granted JPH02101438A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25512088A JPH02101438A (ja) 1988-10-11 1988-10-11 光波長変換装置
US07/354,324 US4951293A (en) 1988-05-26 1989-05-19 Frequency doubled laser apparatus
DE68917785T DE68917785T2 (de) 1988-05-26 1989-05-23 Laserlichtquelle für den sichtbaren Bereich.
EP89109241A EP0343591B1 (en) 1988-05-26 1989-05-23 Visible laser source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25512088A JPH02101438A (ja) 1988-10-11 1988-10-11 光波長変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02101438A JPH02101438A (ja) 1990-04-13
JPH0454210B2 true JPH0454210B2 (ja) 1992-08-28

Family

ID=17274370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25512088A Granted JPH02101438A (ja) 1988-05-26 1988-10-11 光波長変換装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02101438A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2727936B2 (ja) * 1993-10-22 1998-03-18 日本電気株式会社 波長変換器
JP4805550B2 (ja) * 2004-03-31 2011-11-02 株式会社島津製作所 波長変換レーザ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02101438A (ja) 1990-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4951293A (en) Frequency doubled laser apparatus
EP0753767B1 (en) Diffracting optical apparatus
JP3036255B2 (ja) 光波長変換素子およびそれを用いた短波長レーザ光源および短波長レーザ光源を用いた光情報処理装置および光波長変換素子の製造方法
US5109462A (en) Light wavelength converter
US5303247A (en) Optical harmonic generating device for generating harmonic wave from fundamental wave and shorter wavelength laser generating apparatus in which fundamental wave of laser is converted to harmonic wave with the device
EP0382462B1 (en) Manufacturing method of frequency doubler
JP2647190B2 (ja) 光波長変換装置
JPH06338650A (ja) 短波長レーザ光源
JPH0728109A (ja) 周波数逓倍装置及び方法
JPH06342954A (ja) 短波長レーザ光源およびその製造方法
JPH0523413B2 (ja)
JPH0454210B2 (ja)
JPH06160930A (ja) 第2次高調波発生素子および第2次高調波発生装置ならびにそれらの製造方法
JPH0820655B2 (ja) 光波長変換素子
JP2693842B2 (ja) 光波長変換装置
JP2688102B2 (ja) 光波長変換装置
JPH04356031A (ja) 入射テーパ光導波路およびそれを用いた波長変換素子
JPH03191332A (ja) 光波長変換素子およびその製造方法
JPH07117675B2 (ja) 短波長レーザ光源および光情報処理装置
JP2921207B2 (ja) 光波長変換素子およびその製造方法
JP3052609B2 (ja) 第2次高調波発生素子および第2次高調波発生装置および第2次高調波発生素子の製造方法
JP3264056B2 (ja) 短波長レーザ光源
Kitaoka et al. Efficient planar-type butt coupling of a proton-exchanged waveguide on a Z-cut LiTaO 3 substrate
JPH0350533A (ja) 光波長変換素子およびその製造方法
JPH02101437A (ja) 光波長変換素子および短波長レーザ光源

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070828

Year of fee payment: 15

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080828

Year of fee payment: 16

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080828

Year of fee payment: 16

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

Year of fee payment: 17

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090828

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090828

Year of fee payment: 17