JPH06281982A - レーザ光発生装置 - Google Patents
レーザ光発生装置Info
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- JPH06281982A JPH06281982A JP19426092A JP19426092A JPH06281982A JP H06281982 A JPH06281982 A JP H06281982A JP 19426092 A JP19426092 A JP 19426092A JP 19426092 A JP19426092 A JP 19426092A JP H06281982 A JPH06281982 A JP H06281982A
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- Japan
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- optical waveguide
- semiconductor laser
- wavelength conversion
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 波長変換素子6は分極反転構造を有するLi
Nbx Ta(1-x) O3 (0≦x≦1)基板5にプロトン
交換光導波路4を形成してなる。半導体レーザチップ1
が基本波レーザ光を発生する。L字状固着部材7及び接
着剤8がプロトン交換光導波路4を半導体レーザチップ
1の端面に近接するように半導体レーザチップの電界方
向とプロトン交換光導波路4の電界方向とを一致させ
て、ヒートシンク3と波長変換素子6とを固着支持す
る。このため、基本波レーザ光をプロトン交換光導波路
4に導波させることができる。 【効果】 光導波路端面にARコーティングを施さなく
てもよい。また、デバイスの小型化が容易となる。さら
に、マッチングの工程が容易になる。
Nbx Ta(1-x) O3 (0≦x≦1)基板5にプロトン
交換光導波路4を形成してなる。半導体レーザチップ1
が基本波レーザ光を発生する。L字状固着部材7及び接
着剤8がプロトン交換光導波路4を半導体レーザチップ
1の端面に近接するように半導体レーザチップの電界方
向とプロトン交換光導波路4の電界方向とを一致させ
て、ヒートシンク3と波長変換素子6とを固着支持す
る。このため、基本波レーザ光をプロトン交換光導波路
4に導波させることができる。 【効果】 光導波路端面にARコーティングを施さなく
てもよい。また、デバイスの小型化が容易となる。さら
に、マッチングの工程が容易になる。
Description
【0001】
【従来の技術】本発明は、基本波を短波長化し、例えば
第2高調波レーザ光を出力するレーザ光発生装置に関す
る。
第2高調波レーザ光を出力するレーザ光発生装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】イオン交換により基板表面近くに高屈折
率層を形成して基板上に光導波路を作製する方法として
プロトン交換法がある。このプロトン交換法は、例えば
LiNbO3 基板を安息香酸溶液中に浸すかあるいはピ
ロ燐酸を塗布した後、一定時間中の加熱処理を行って、
基板表面に高屈折率とされた光導波路を形成する方法で
ある。また、このような方法で形成された光導波路をプ
ロトン交換光導波路という。
率層を形成して基板上に光導波路を作製する方法として
プロトン交換法がある。このプロトン交換法は、例えば
LiNbO3 基板を安息香酸溶液中に浸すかあるいはピ
ロ燐酸を塗布した後、一定時間中の加熱処理を行って、
基板表面に高屈折率とされた光導波路を形成する方法で
ある。また、このような方法で形成された光導波路をプ
ロトン交換光導波路という。
【0003】一方、近年特に第2高調波発生(以下SH
G素子という)等の光デバイス装置において、その表面
に周期ドメイン反転構造を形成して光出力等の特性の向
上を図ることが提案されている。
G素子という)等の光デバイス装置において、その表面
に周期ドメイン反転構造を形成して光出力等の特性の向
上を図ることが提案されている。
【0004】例えばSHG素子は、周波数ωの光を導入
すると、周波数2ωの第2高調波を発生するもので、こ
のSHG素子によって単一波長光の波長範囲の拡大化が
図られ、これに伴いレーザの利用範囲の拡大化と各技術
分野でのレーザ光利用の最適化を図ることができる。例
えば短波長化されたレーザ光を用いれば光記録再生、光
磁気記録再生等において、その記録密度の向上を図るこ
とができる。
すると、周波数2ωの第2高調波を発生するもので、こ
のSHG素子によって単一波長光の波長範囲の拡大化が
図られ、これに伴いレーザの利用範囲の拡大化と各技術
分野でのレーザ光利用の最適化を図ることができる。例
えば短波長化されたレーザ光を用いれば光記録再生、光
磁気記録再生等において、その記録密度の向上を図るこ
とができる。
【0005】このようなSHG素子としては、例えばK
NbO3 を用いたいわゆるバルク型のSHG素子や、よ
り大なる非線形光学定数を利用して位相整合を行う導波
路型のSHG素子、例えばLiNbO3 (LN)等の強
誘電体結晶の非線形光学材料より成る単結晶基板の上に
線形導波路を形成して、これに近赤外光の基本波を入力
して第2高調波の例えば緑、青色光を放射モードとして
基板側からとりだすチェレンコフ放射型のSHG素子等
がある。
NbO3 を用いたいわゆるバルク型のSHG素子や、よ
り大なる非線形光学定数を利用して位相整合を行う導波
路型のSHG素子、例えばLiNbO3 (LN)等の強
誘電体結晶の非線形光学材料より成る単結晶基板の上に
線形導波路を形成して、これに近赤外光の基本波を入力
して第2高調波の例えば緑、青色光を放射モードとして
基板側からとりだすチェレンコフ放射型のSHG素子等
がある。
【0006】しかしながらバルク型SHG素子はその特
性上SHG変換効率が比較的低く、また廉価で高品質が
得られるLNを用いることができない。またチェレンコ
フ放射型SHG素子は、SHGビームの放射方向が基板
内方向であり、ビームスポット形状も例えば三日月状ス
ポットという特異な形状をなし、実際の使用においての
問題点が存在する。
性上SHG変換効率が比較的低く、また廉価で高品質が
得られるLNを用いることができない。またチェレンコ
フ放射型SHG素子は、SHGビームの放射方向が基板
内方向であり、ビームスポット形状も例えば三日月状ス
ポットという特異な形状をなし、実際の使用においての
問題点が存在する。
【0007】変換効率の高いデバイス実現のためには、
基本波と第2高調波の位相伝搬速度を等しくしなくては
ならない。これを擬似的に行う方法として非線形光学定
数の+−を周期的に配列する方法が提案されている(J.
A.Armstrong,N.Bloembergen,他,Phys.Rev.,127,1918(19
62))。これを実現する方法として結晶(例えば結晶軸)
の方向を周期的に反転させる方法がある。具体的な方法
としては、例えば結晶を薄く切断して貼り合わせる方法
(岡田、滝沢、家入、NHK技術研究、29(1)、24(197
7)) や、また結晶引き上げ時に例えば印加する電流の極
性を制御して周期的な分域( ドメイン) を形成して周期
ドメイン反転構造を形成する方法( D.Fen,N.B.Ming,J.
F.Hong,他、Appl.Phys.Lett.37,607(1980),K.Nassau,H.
J.Levinstein,G.H.Loiacano Appl.Phys.Lett.6,228(196
5),A.Feisst,P.Koidl Appl.Phys.Lett.47,1125(1985))
がある。これらの方法は結晶材料の全体に渡って周期構
造を形成することを目的としている。しかしながら上述
した方法による場合は大規模な装置が必要となるのみな
らず、ドメイン形成の制御が難しいという問題がある。
基本波と第2高調波の位相伝搬速度を等しくしなくては
ならない。これを擬似的に行う方法として非線形光学定
数の+−を周期的に配列する方法が提案されている(J.
A.Armstrong,N.Bloembergen,他,Phys.Rev.,127,1918(19
62))。これを実現する方法として結晶(例えば結晶軸)
の方向を周期的に反転させる方法がある。具体的な方法
としては、例えば結晶を薄く切断して貼り合わせる方法
(岡田、滝沢、家入、NHK技術研究、29(1)、24(197
7)) や、また結晶引き上げ時に例えば印加する電流の極
性を制御して周期的な分域( ドメイン) を形成して周期
ドメイン反転構造を形成する方法( D.Fen,N.B.Ming,J.
F.Hong,他、Appl.Phys.Lett.37,607(1980),K.Nassau,H.
J.Levinstein,G.H.Loiacano Appl.Phys.Lett.6,228(196
5),A.Feisst,P.Koidl Appl.Phys.Lett.47,1125(1985))
がある。これらの方法は結晶材料の全体に渡って周期構
造を形成することを目的としている。しかしながら上述
した方法による場合は大規模な装置が必要となるのみな
らず、ドメイン形成の制御が難しいという問題がある。
【0008】これに対して結晶材料の表面近傍に上述の
周期ドメイン反転構造を形成する方法として、例えばT
iを結晶表面から拡散させる方法(伊藤弘昌、張英海、
稲葉文男、第49回応用物理学会講演会予稿集919
(1988))が提案されている。しかしながらこの方法によ
る場合、ドメイン反転部分の屈折率が変化し出力光のビ
ームが多数本になる虞れがあり、また、基本波が漏波す
る場合がある。
周期ドメイン反転構造を形成する方法として、例えばT
iを結晶表面から拡散させる方法(伊藤弘昌、張英海、
稲葉文男、第49回応用物理学会講演会予稿集919
(1988))が提案されている。しかしながらこの方法によ
る場合、ドメイン反転部分の屈折率が変化し出力光のビ
ームが多数本になる虞れがあり、また、基本波が漏波す
る場合がある。
【0009】さらに本出願人は、先に特願平1−827
1号特許出願及び特願平1−184362号特許出願に
おいて、強誘電体結晶の非線形光学材料に対するドメイ
ン制御方法を提案した。この方法は、シングルドメイン
化された強誘電体結晶を挟んでその相対向する両主面に
対向電極を配置または絶縁体を介して対向配置し、両電
極間に直流電圧を印加することによって局部的にドメイ
ン反転部を形成して周期ドメイン反転構造を得るもので
ある。
1号特許出願及び特願平1−184362号特許出願に
おいて、強誘電体結晶の非線形光学材料に対するドメイ
ン制御方法を提案した。この方法は、シングルドメイン
化された強誘電体結晶を挟んでその相対向する両主面に
対向電極を配置または絶縁体を介して対向配置し、両電
極間に直流電圧を印加することによって局部的にドメイ
ン反転部を形成して周期ドメイン反転構造を得るもので
ある。
【0010】上述したような周期ドメイン反転構造を得
る方法の他にも電子線を非線形光学材料に照射して、所
要のパターンの周期ドメイン反転構造を得る方法が提案
されている(R.W.Keys,A.Loni,B.J.Luff,P.D.Townsend,
他,Elecronics 1st Feburuary 1990 Vol.26 No.3) 。
る方法の他にも電子線を非線形光学材料に照射して、所
要のパターンの周期ドメイン反転構造を得る方法が提案
されている(R.W.Keys,A.Loni,B.J.Luff,P.D.Townsend,
他,Elecronics 1st Feburuary 1990 Vol.26 No.3) 。
【0011】上述したような種々の方法により形成され
た周期ドメイン反転構造の基板上に上記プロトン交換光
導波路を作製し、このプロトン交換光導波路に入射され
る基本波レーザ光を短波長化して第2高調波レーザ光に
変換する素子として波長変換素子がある。
た周期ドメイン反転構造の基板上に上記プロトン交換光
導波路を作製し、このプロトン交換光導波路に入射され
る基本波レーザ光を短波長化して第2高調波レーザ光に
変換する素子として波長変換素子がある。
【0012】上記波長変換素子では、半導体レーザ素子
からの基本波を効率よく線形光導波路に入射させると第
2高調波レーザ光を効率良く発生できる。この半導体レ
ーザ素子の基本波を上記プロトン交換光導波路に効率良
く導波させるためには、基本波をレンズを介して光導波
路の端面に集光したり、レンズを介さないときは半導体
レーザ素子の発光点と光導波路の端面とを基本波レーザ
光の波長オーダ以下の距離に近づけることが行われる。
からの基本波を効率よく線形光導波路に入射させると第
2高調波レーザ光を効率良く発生できる。この半導体レ
ーザ素子の基本波を上記プロトン交換光導波路に効率良
く導波させるためには、基本波をレンズを介して光導波
路の端面に集光したり、レンズを介さないときは半導体
レーザ素子の発光点と光導波路の端面とを基本波レーザ
光の波長オーダ以下の距離に近づけることが行われる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したレ
ンズを用いると、レンズを用いないよりも容易に基本波
レーザ光をプロトン交換光導波路に入射させることがで
きるが、レンズを用いるためこのレンズの分だけ部品点
数が多くなり、位置決めを行う回数が多く光の損失も多
くなる。また、半導体レーザ素子にシングルモードのレ
ーザ光を発生する素子を用い、シングルモード状態にて
使用する場合は、シングルモードレーザ光が戻り光ノイ
ズに敏感であるため、レンズ及びプロトン交換光導波路
端面に正確なARコーティングを施さなければならな
い。
ンズを用いると、レンズを用いないよりも容易に基本波
レーザ光をプロトン交換光導波路に入射させることがで
きるが、レンズを用いるためこのレンズの分だけ部品点
数が多くなり、位置決めを行う回数が多く光の損失も多
くなる。また、半導体レーザ素子にシングルモードのレ
ーザ光を発生する素子を用い、シングルモード状態にて
使用する場合は、シングルモードレーザ光が戻り光ノイ
ズに敏感であるため、レンズ及びプロトン交換光導波路
端面に正確なARコーティングを施さなければならな
い。
【0014】また、レンズを用いない場合は、通常、パ
ッケージの中に入っている半導体レーザ素子をチップの
状態で使用しなければならない等の理由により、あまり
デバイス化されていない。無理にデバイス化すると半導
体レーザ素子の発振波長は変動しやすくなる。
ッケージの中に入っている半導体レーザ素子をチップの
状態で使用しなければならない等の理由により、あまり
デバイス化されていない。無理にデバイス化すると半導
体レーザ素子の発振波長は変動しやすくなる。
【0015】また、特に、第2高調波発生における上記
波長変換素子は、光源である半導体レーザ素子からの基
本波に対して波長選択性を有するため、プロトン交換光
導波路と半導体レーザ素子とでマッチングをとる必要が
あり、半導体レーザ素子の発振波長は安定していなけれ
ばならない。すなわち、半導体レーザ素子の発振波長が
変動していると、上記マッチングを行った後にそのマッ
チングを狂わせてしまうことになる。
波長変換素子は、光源である半導体レーザ素子からの基
本波に対して波長選択性を有するため、プロトン交換光
導波路と半導体レーザ素子とでマッチングをとる必要が
あり、半導体レーザ素子の発振波長は安定していなけれ
ばならない。すなわち、半導体レーザ素子の発振波長が
変動していると、上記マッチングを行った後にそのマッ
チングを狂わせてしまうことになる。
【0016】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、波長変換素子のプロトン交換光導波路に半導体
レーザ素子からの半導体レーザ光(基本波)を導波させ
ることができ、基本波の波長を安定させ、シングルモー
ドの基本波の場合はARコーティングの精度をあまり問
題にせず、半導体レーザ素子とプロトン交換光導波路と
のマッチングが容易となるレーザ光発生装置の提供を目
的とする。
であり、波長変換素子のプロトン交換光導波路に半導体
レーザ素子からの半導体レーザ光(基本波)を導波させ
ることができ、基本波の波長を安定させ、シングルモー
ドの基本波の場合はARコーティングの精度をあまり問
題にせず、半導体レーザ素子とプロトン交換光導波路と
のマッチングが容易となるレーザ光発生装置の提供を目
的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ光発
生装置は、分極反転構造を有するLiNbx Ta(1-x )
O3 (0≦x≦1)にプロトン交換光導波路を形成して
なる波長変換素子と、上記プロトン交換光導波路に入射
される基本波を発生する半導体レーザ素子と、上記半導
体レーザ素子を表面端部に配し、上記半導体レーザ素子
が基本波を発生する際の熱を放熱する放熱手段と、上記
波長変換素子の光導波路が上記半導体レーザ素子の端面
に近接するように上記放熱手段と上記波長変換素子とを
固着支持する固着手段とを有し、基本波を短波長化した
レーザ光を発生することを特徴として上記課題を解決す
る。
生装置は、分極反転構造を有するLiNbx Ta(1-x )
O3 (0≦x≦1)にプロトン交換光導波路を形成して
なる波長変換素子と、上記プロトン交換光導波路に入射
される基本波を発生する半導体レーザ素子と、上記半導
体レーザ素子を表面端部に配し、上記半導体レーザ素子
が基本波を発生する際の熱を放熱する放熱手段と、上記
波長変換素子の光導波路が上記半導体レーザ素子の端面
に近接するように上記放熱手段と上記波長変換素子とを
固着支持する固着手段とを有し、基本波を短波長化した
レーザ光を発生することを特徴として上記課題を解決す
る。
【0018】ここで、上記波長変換素子は一軸性結晶の
主軸と平行な面であるX面上に分極反転構造及びプロト
ン交換光導波路を形成し、TEモードの光を導波する。
また、上記波長変換素子は一軸性結晶の主軸と直交する
面であるZ面上に分極反転構造及びプロトン交換光導波
路を形成し、TMモードの光を導波する。
主軸と平行な面であるX面上に分極反転構造及びプロト
ン交換光導波路を形成し、TEモードの光を導波する。
また、上記波長変換素子は一軸性結晶の主軸と直交する
面であるZ面上に分極反転構造及びプロトン交換光導波
路を形成し、TMモードの光を導波する。
【0019】また、上記固着手段は熱伝導率が低い材料
を断面L字状に形成した部材の一面を上記放熱手段に対
峙させ、該一面に直交する他面を上記波長変換素子に対
峙させて、上記放熱手段と上記波長変換素子とを固着支
持する。また、上記半導体レーザ素子はシングルモード
の基本波レーザ光を発生する。
を断面L字状に形成した部材の一面を上記放熱手段に対
峙させ、該一面に直交する他面を上記波長変換素子に対
峙させて、上記放熱手段と上記波長変換素子とを固着支
持する。また、上記半導体レーザ素子はシングルモード
の基本波レーザ光を発生する。
【0020】さらに、上記半導体レーザ素子の端面と上
記プロトン交換光導波路とを近接するように上記固着手
段を用いて上記放熱手段と上記波長変換素子とを固着支
持する際には、上記半導体レーザ素子の電界方向と上記
光導波路の電界方向とを一致させる。
記プロトン交換光導波路とを近接するように上記固着手
段を用いて上記放熱手段と上記波長変換素子とを固着支
持する際には、上記半導体レーザ素子の電界方向と上記
光導波路の電界方向とを一致させる。
【0021】
【作用】本発明に係るレーザ光発生装置は、波長変換素
子が分極反転構造を有するLiNbx Ta(1-x) O
3 (0≦x≦1)にプロトン交換光導波路を形成してな
り、半導体レーザ素子が上記プロトン交換光導波路に入
射される基本波を発生し、表面端部に上記半導体レーザ
素子を配した放熱手段が上記半導体レーザ素子動作時の
熱を放熱し、固着手段がプロトン交換光導波路を半導体
レーザ素子の端面に近接するように半導体レーザ素子の
電界方向と上記プロトン交換光導波路の電界方向とを一
致させて放熱手段と上記波長変換素子とを固着支持す
る。このため、基本波をプロトン交換光導波路に導波さ
せることができる。また、プロトン交換光導波路を半導
体レーザ素子の端面に近づけるので該プロトン交換光導
波路端面にARコーティングを施さなくても半導体レー
ザ素子をシングルモードで発振できる。また、プロトン
交換光導波路を半導体レーザ素子の端面に対し、しっか
りと固定できるので半導体レーザの発振波長の変動を抑
えられる。さらに、半導体レーザ素子とプロトン交換光
導波路とのマッチングが容易となる。
子が分極反転構造を有するLiNbx Ta(1-x) O
3 (0≦x≦1)にプロトン交換光導波路を形成してな
り、半導体レーザ素子が上記プロトン交換光導波路に入
射される基本波を発生し、表面端部に上記半導体レーザ
素子を配した放熱手段が上記半導体レーザ素子動作時の
熱を放熱し、固着手段がプロトン交換光導波路を半導体
レーザ素子の端面に近接するように半導体レーザ素子の
電界方向と上記プロトン交換光導波路の電界方向とを一
致させて放熱手段と上記波長変換素子とを固着支持す
る。このため、基本波をプロトン交換光導波路に導波さ
せることができる。また、プロトン交換光導波路を半導
体レーザ素子の端面に近づけるので該プロトン交換光導
波路端面にARコーティングを施さなくても半導体レー
ザ素子をシングルモードで発振できる。また、プロトン
交換光導波路を半導体レーザ素子の端面に対し、しっか
りと固定できるので半導体レーザの発振波長の変動を抑
えられる。さらに、半導体レーザ素子とプロトン交換光
導波路とのマッチングが容易となる。
【0022】
【実施例】以下、本発明に係るレーザ光発生装置の実施
例について図面を参照しながら説明する。図1は本発明
に係るレーザ光発生装置の第1の実施例の概略構成を示
す断面図である。
例について図面を参照しながら説明する。図1は本発明
に係るレーザ光発生装置の第1の実施例の概略構成を示
す断面図である。
【0023】図1において、この第1の実施例は、電極
部2に接した放熱手段であるCu等で出来たヒートシン
ク3の表面端部に配されシングルモードの基本波レーザ
光を発生する半導体レーザチップ1と、この半導体レー
ザチップ1からのシングルモードの基本波レーザ光が入
射されるプロトン交換光導波路4が分極反転構造部を有
する例えばLiNbO3 のX基板(以下LN−X基板と
いう)5上に形成された波長変換素子(以下LN−X波
長変換素子という)6と、上記プロトン交換光導波路4
を上記半導体レーザチップ1の端面に近接した状態で上
記ヒートシンク3と上記LN−X波長変換素子6とを支
持固着する固着手段である断面L字状の固着部材7及び
接着剤8とを有してなる。
部2に接した放熱手段であるCu等で出来たヒートシン
ク3の表面端部に配されシングルモードの基本波レーザ
光を発生する半導体レーザチップ1と、この半導体レー
ザチップ1からのシングルモードの基本波レーザ光が入
射されるプロトン交換光導波路4が分極反転構造部を有
する例えばLiNbO3 のX基板(以下LN−X基板と
いう)5上に形成された波長変換素子(以下LN−X波
長変換素子という)6と、上記プロトン交換光導波路4
を上記半導体レーザチップ1の端面に近接した状態で上
記ヒートシンク3と上記LN−X波長変換素子6とを支
持固着する固着手段である断面L字状の固着部材7及び
接着剤8とを有してなる。
【0024】上記LN−X波長変換素子6の構成例を図
2に示す。上記LN−X波長変換素子6は、LN−X基
板5上に周期分極反転構造部9を作製し、該LN−X基
板5上にピロ燐酸(H4 P2 O7 )等によるプロトン交
換法等によりプロトン交換光導波路4を形成している。
上記周期分極反転構造部9は、単一分極化された強誘電
体結晶であるLN−X基板5に対し、加速電圧を15k
V以上として、上記LN−X基板5の最終的に得る周期
分極反転構造部9のパターンに対応するパターンに局部
的に照射して分極反転を形成するものである。このよう
に、上記LN−X波長変換素子6は一軸性結晶の主軸と
平行な面であるLN−X基板5に周期分極反転構造部9
及びプロトン交換光導波路4を形成しており、TEモー
ドの光を導波する。また、このプロトン交換光導波路4
には、非線形光学効果を回復させるためにアニールが施
されている。
2に示す。上記LN−X波長変換素子6は、LN−X基
板5上に周期分極反転構造部9を作製し、該LN−X基
板5上にピロ燐酸(H4 P2 O7 )等によるプロトン交
換法等によりプロトン交換光導波路4を形成している。
上記周期分極反転構造部9は、単一分極化された強誘電
体結晶であるLN−X基板5に対し、加速電圧を15k
V以上として、上記LN−X基板5の最終的に得る周期
分極反転構造部9のパターンに対応するパターンに局部
的に照射して分極反転を形成するものである。このよう
に、上記LN−X波長変換素子6は一軸性結晶の主軸と
平行な面であるLN−X基板5に周期分極反転構造部9
及びプロトン交換光導波路4を形成しており、TEモー
ドの光を導波する。また、このプロトン交換光導波路4
には、非線形光学効果を回復させるためにアニールが施
されている。
【0025】ここで、上記LN−X基板5上に形成され
たプロトン交換光導波路4は、結晶の光学軸(Z軸と平
行)に平行な成分の屈折率が増すことから、図3に示す
ような上記LN−X基板5の結晶の光学軸(Z軸と平
行)に平行な電界方向(図3に導波できる光の電界方向
として矢印で示す)を持つ光のみを伝搬する。
たプロトン交換光導波路4は、結晶の光学軸(Z軸と平
行)に平行な成分の屈折率が増すことから、図3に示す
ような上記LN−X基板5の結晶の光学軸(Z軸と平
行)に平行な電界方向(図3に導波できる光の電界方向
として矢印で示す)を持つ光のみを伝搬する。
【0026】また、上記ヒートシンク3上の表面端部に
配された上記半導体レーザチップ1は、一般的に図4に
矢印で示すような電界成分を持つ光(出射光束L)を発
光する。
配された上記半導体レーザチップ1は、一般的に図4に
矢印で示すような電界成分を持つ光(出射光束L)を発
光する。
【0027】つまり、本第1の実施例のレーザ光発生装
置は、上記LN−X基板5と上記半導体レーザチップ1
の成膜面とを平行な位置関係とし、上記プロトン交換光
導波路4を上記半導体レーザチップ1の端面に近接する
ように上記固着手段であるL字状固着部材7及び接着剤
8により、上記ヒートシンク3と上記LN−X波長変換
素子6とを固着支持することにより、上記半導体レーザ
チップ1から発光された基本波レーザ光を上記プロトン
交換光導波路4に伝搬できる。
置は、上記LN−X基板5と上記半導体レーザチップ1
の成膜面とを平行な位置関係とし、上記プロトン交換光
導波路4を上記半導体レーザチップ1の端面に近接する
ように上記固着手段であるL字状固着部材7及び接着剤
8により、上記ヒートシンク3と上記LN−X波長変換
素子6とを固着支持することにより、上記半導体レーザ
チップ1から発光された基本波レーザ光を上記プロトン
交換光導波路4に伝搬できる。
【0028】上記固着手段であるL字状固着部材7の材
質は、接着強度が確保できるものであればよいが、上記
LN−X波長変換素子6が温度に敏感である等の条件が
加わる場合には、例えば、ポリカーボネート等のように
熱伝導率が低く、しかも接着強度の高いものが要求され
る。そして、その一面を上記ヒートシンク3に対峙さ
せ、その一面に直交する他面を上記LN−X波長変換素
子6に対峙させて、上記ヒートシンク3と上記LN−X
波長変換素子6とを固着支持する。
質は、接着強度が確保できるものであればよいが、上記
LN−X波長変換素子6が温度に敏感である等の条件が
加わる場合には、例えば、ポリカーボネート等のように
熱伝導率が低く、しかも接着強度の高いものが要求され
る。そして、その一面を上記ヒートシンク3に対峙さ
せ、その一面に直交する他面を上記LN−X波長変換素
子6に対峙させて、上記ヒートシンク3と上記LN−X
波長変換素子6とを固着支持する。
【0029】以上のように、上記L字状固着部材7を用
いて、上記半導体レーザチップ1と上記LN−X波長変
換素子6とを一体化すると、接着面積が広くできるの
で、接着強度が増し、耐久性の向上が得られる。また、
接着剤に硬化時の収縮が存在しても、位置ずれが少なく
なる。
いて、上記半導体レーザチップ1と上記LN−X波長変
換素子6とを一体化すると、接着面積が広くできるの
で、接着強度が増し、耐久性の向上が得られる。また、
接着剤に硬化時の収縮が存在しても、位置ずれが少なく
なる。
【0030】ここで、上記半導体レーザチップ1は上述
したようにシングルモードで発振する。通常、半導体レ
ーザチップからの基本波にシングルモードレーザ光を用
い、その半導体レーザチップをシングルモード状態にて
使用する場合、シングルモードレーザ光が戻り光ノイズ
に敏感であるため、光導波路の半導体レーザチップ側端
面には正確にARコーティングを施さなければならな
い。しかし、本第1の実施例のように上記L字状固着部
材7及び接着剤8によって半導体レーザチップ1が表面
端部に配されたヒートシンク3とLN−X波長変換素子
6とを基本波レーザ光が効率よくプロトン交換光導波路
4に入射するように固着支持すれば上記プロトン交換光
導波路4の上記半導体レーザチップ1側端面にARコー
ティングを施さなくてもよい。
したようにシングルモードで発振する。通常、半導体レ
ーザチップからの基本波にシングルモードレーザ光を用
い、その半導体レーザチップをシングルモード状態にて
使用する場合、シングルモードレーザ光が戻り光ノイズ
に敏感であるため、光導波路の半導体レーザチップ側端
面には正確にARコーティングを施さなければならな
い。しかし、本第1の実施例のように上記L字状固着部
材7及び接着剤8によって半導体レーザチップ1が表面
端部に配されたヒートシンク3とLN−X波長変換素子
6とを基本波レーザ光が効率よくプロトン交換光導波路
4に入射するように固着支持すれば上記プロトン交換光
導波路4の上記半導体レーザチップ1側端面にARコー
ティングを施さなくてもよい。
【0031】これは、図5に示すような実験により明ら
かとなった。すなわち、この図5は、一方の端面14a
にARコーティングを施していない光導波路14と基板
15とからなる波長変換素子16を載せたテーブルを半
導体レーザチップ11に対して近づけた場合の発振波長
の変動と導波光量との関係を測定する実験を示す図であ
る。
かとなった。すなわち、この図5は、一方の端面14a
にARコーティングを施していない光導波路14と基板
15とからなる波長変換素子16を載せたテーブルを半
導体レーザチップ11に対して近づけた場合の発振波長
の変動と導波光量との関係を測定する実験を示す図であ
る。
【0032】この図5にて、上記光導波路14は、Ta
2 O5 膜からなり、幅5.0 μm、厚さ2.0 μmである。
(以下、Ta2 O5 光導波路14という)また、上記基
板15は、Gd3 Ga5 O12よりなる。(以下、GGG
基板15という)上記Ta2O5 光導波路14を上記G
GG基板15上に形成するには、先ず、例えばタンタル
ペンタエトキシドTa(OC2 H5 )5 を原料ガスとし
て用いたCVD法により、GGG単結晶板からなるGG
G基板15上に例えばアモルファスのTa2 O 5 膜を形
成する。次に、このTa2 O5 膜上にリソグラフィーに
より光導波路の形状に対応した形状のレジストパターン
を形成し、このレジストパターンをマスクとしてTa2
O5 膜を例えば反応性イオンエッチング(RIE)法に
よりエッチングする。これにより、Ta2 O5 膜からな
るTa2 O5 光導波路14が形成される。
2 O5 膜からなり、幅5.0 μm、厚さ2.0 μmである。
(以下、Ta2 O5 光導波路14という)また、上記基
板15は、Gd3 Ga5 O12よりなる。(以下、GGG
基板15という)上記Ta2O5 光導波路14を上記G
GG基板15上に形成するには、先ず、例えばタンタル
ペンタエトキシドTa(OC2 H5 )5 を原料ガスとし
て用いたCVD法により、GGG単結晶板からなるGG
G基板15上に例えばアモルファスのTa2 O 5 膜を形
成する。次に、このTa2 O5 膜上にリソグラフィーに
より光導波路の形状に対応した形状のレジストパターン
を形成し、このレジストパターンをマスクとしてTa2
O5 膜を例えば反応性イオンエッチング(RIE)法に
よりエッチングする。これにより、Ta2 O5 膜からな
るTa2 O5 光導波路14が形成される。
【0033】この図5において、電極部12と、この電
極部12に接した例えばCu等で出来たヒートシンク1
3と、このヒートシンク13の表面端部に配されシング
ルモードの基本波レーザ光を発生する半導体レーザチッ
プ11は、精密移動可能なテーブル(以下精密移動テー
ブルという)21に一体となって搭載され、固定されて
いる。また、この半導体レーザチップ11からの基本波
レーザ光が入射されるTa2 O5 光導波路14とGGG
基板15とからなる波長変換素子16も精密移動可能な
テーブル(以下精密移動テーブルという)22に搭載さ
れ、固定されている。そして、上記精密移動テーブル2
2が矢印方向、すなわち、半導体レーザチップ11側に
移動されたときに上記Ta2 O5 光導波路14の上記一
方の端面14aに対向する他方の端面14bから発せら
れる導波光量とその発振波長の変化を集光レンズ23を
介して、図示しない各計測器により計測する。ここで、
上記精密移動テーブル21は、上記半導体レーザチップ
11が上記Ta2 O5 光導波路14と接触した後、なお
も上記精密移動テーブル22が移動することにより、矢
印方向に移動する。すなわち、上記精密移動テーブル2
1は、上記精密移動テーブル22上の波長変換素子16
に荷重を加えながら移動しうるような構造となってい
る。
極部12に接した例えばCu等で出来たヒートシンク1
3と、このヒートシンク13の表面端部に配されシング
ルモードの基本波レーザ光を発生する半導体レーザチッ
プ11は、精密移動可能なテーブル(以下精密移動テー
ブルという)21に一体となって搭載され、固定されて
いる。また、この半導体レーザチップ11からの基本波
レーザ光が入射されるTa2 O5 光導波路14とGGG
基板15とからなる波長変換素子16も精密移動可能な
テーブル(以下精密移動テーブルという)22に搭載さ
れ、固定されている。そして、上記精密移動テーブル2
2が矢印方向、すなわち、半導体レーザチップ11側に
移動されたときに上記Ta2 O5 光導波路14の上記一
方の端面14aに対向する他方の端面14bから発せら
れる導波光量とその発振波長の変化を集光レンズ23を
介して、図示しない各計測器により計測する。ここで、
上記精密移動テーブル21は、上記半導体レーザチップ
11が上記Ta2 O5 光導波路14と接触した後、なお
も上記精密移動テーブル22が移動することにより、矢
印方向に移動する。すなわち、上記精密移動テーブル2
1は、上記精密移動テーブル22上の波長変換素子16
に荷重を加えながら移動しうるような構造となってい
る。
【0034】図6は、上述した図5の実験により得た結
果をグラフにした特性図である。すなわち、この図6
は、上記半導体レーザチップ11に上記波長変換素子1
6を近づけた場合の上記半導体レーザチップ11の発振
波長とTa2 O5 光導波路14を導波する導波光量との
関係を示す。この図6の特性図において、横軸は上記波
長変換素子16及びTa2 O5 光導波路14の移動量で
あり、上記精密移動テーブル22の移動量(0μmは移
動量が0を示し、1、2、3・・・7μmになるに従っ
て、移動量が長くなる)でもある。また、左側縦軸は導
波光量、右側縦軸は発振波長を示す。また、この実験を
行うにあたり、上記半導体レーザチップ11は定電流駆
動により発光させ、その発振波長及び発光強度(導波光
量)は、波長変換素子16が近接して存在しない状態
(フリーラン状態)において、790.6 nm、22mWであ
る。
果をグラフにした特性図である。すなわち、この図6
は、上記半導体レーザチップ11に上記波長変換素子1
6を近づけた場合の上記半導体レーザチップ11の発振
波長とTa2 O5 光導波路14を導波する導波光量との
関係を示す。この図6の特性図において、横軸は上記波
長変換素子16及びTa2 O5 光導波路14の移動量で
あり、上記精密移動テーブル22の移動量(0μmは移
動量が0を示し、1、2、3・・・7μmになるに従っ
て、移動量が長くなる)でもある。また、左側縦軸は導
波光量、右側縦軸は発振波長を示す。また、この実験を
行うにあたり、上記半導体レーザチップ11は定電流駆
動により発光させ、その発振波長及び発光強度(導波光
量)は、波長変換素子16が近接して存在しない状態
(フリーラン状態)において、790.6 nm、22mWであ
る。
【0035】この図6において、破線で示すのがシング
ルモードでの発振波長の変動であり、実線で示すのが導
波光量の変動である。このシングルモードでの発振波長
の変動は上記Ta2 O5 光導波路14の移動量(以下単
に移動量という)が1.8 μmから6.0 μmの間にだけ見
られる。これは、上記半導体レーザチップ11が移動量
1.8 μm以下の領域ではシングルモード発振状態でな
く、マルチモード発振状態となるからである。移動量が
1.8 μm以下の領域においては、上記半導体レーザチッ
プ11がマルチモード発振状態であり、この状態のとき
には波長変換素子16の移動量が変化する(0〜1.8 μ
m)のに対応して実線で示すTa2 O5 光導波路14内
の導波光量が周期的に変化している。これは、Ta2 O
5 光導波路14の上記半導体レーザチップ11側端面1
4aにARコーティングが施されていないためである。
通常、ARコーティングが施されていないと、反射率は
約14〜15%となり、この約14〜15%の反射光が
上記半導体レーザチップ11内に戻ってくる。このと
き、位相の関係から発振波長の1/4λ毎に導波光量に
ある程度大きな振幅が表れる。このように導波光量の振
幅がある程度大きいときは、上記半導体レーザチップ1
1と上記Ta2 O5 光導波路14との距離が離れている
ときである。そして、距離が段々近づくにつれて、戻っ
てくる光の量が多くなり、導波光量の振幅がしだいにか
なり大きくなる。しかし、波長が1/4λ切る位になる
と、戻り光の位相が合わなくなり(互いに打ち消し合
い)導波光量の大きな振幅は、急激に縮小する。この状
態が図6上では、移動量1.8 μm付近であり、上記半導
体レーザチップ11と上記Ta2 O5 光導波路14との
接触が開始される点である。
ルモードでの発振波長の変動であり、実線で示すのが導
波光量の変動である。このシングルモードでの発振波長
の変動は上記Ta2 O5 光導波路14の移動量(以下単
に移動量という)が1.8 μmから6.0 μmの間にだけ見
られる。これは、上記半導体レーザチップ11が移動量
1.8 μm以下の領域ではシングルモード発振状態でな
く、マルチモード発振状態となるからである。移動量が
1.8 μm以下の領域においては、上記半導体レーザチッ
プ11がマルチモード発振状態であり、この状態のとき
には波長変換素子16の移動量が変化する(0〜1.8 μ
m)のに対応して実線で示すTa2 O5 光導波路14内
の導波光量が周期的に変化している。これは、Ta2 O
5 光導波路14の上記半導体レーザチップ11側端面1
4aにARコーティングが施されていないためである。
通常、ARコーティングが施されていないと、反射率は
約14〜15%となり、この約14〜15%の反射光が
上記半導体レーザチップ11内に戻ってくる。このと
き、位相の関係から発振波長の1/4λ毎に導波光量に
ある程度大きな振幅が表れる。このように導波光量の振
幅がある程度大きいときは、上記半導体レーザチップ1
1と上記Ta2 O5 光導波路14との距離が離れている
ときである。そして、距離が段々近づくにつれて、戻っ
てくる光の量が多くなり、導波光量の振幅がしだいにか
なり大きくなる。しかし、波長が1/4λ切る位になる
と、戻り光の位相が合わなくなり(互いに打ち消し合
い)導波光量の大きな振幅は、急激に縮小する。この状
態が図6上では、移動量1.8 μm付近であり、上記半導
体レーザチップ11と上記Ta2 O5 光導波路14との
接触が開始される点である。
【0036】この接触開始点を過ぎて、なお上記精密移
動テーブル22が移動され、上記波長変換素子16の移
動距離が1.8 μmから6.0 μmの間になると、上記半導
体レーザチップ11はシングルモード発振状態となり、
さらに、Ta2 O5 光導波路14内の導波光量は周期的
に変化しなくなる。
動テーブル22が移動され、上記波長変換素子16の移
動距離が1.8 μmから6.0 μmの間になると、上記半導
体レーザチップ11はシングルモード発振状態となり、
さらに、Ta2 O5 光導波路14内の導波光量は周期的
に変化しなくなる。
【0037】この図6から、シングルモードの上記半導
体レーザチップ11は上記Ta2 O 5 光導波路14の端
面14aにARコーティングを施さなくても、該Ta2
O5光導波路14の端面14aをある程度(図6の場
合、光導波路14を1.8 μmから6.0 μm移動させた状
態)上記半導体レーザチップ11の発光点に近づけれ
ば、上記半導体レーザチップ11をシングルモード状態
で発振させることができ、しかもその光をTa2 O5 光
導波路14内に導波できることが分かる。しかし、Ta
2 O5 光導波路14内の導波光量は周期的に変化してい
ないが、上記精密移動テーブル22をわずかに移動する
と、半導体レーザの発振状態が数nm変動してしまうこ
とも分かる。
体レーザチップ11は上記Ta2 O 5 光導波路14の端
面14aにARコーティングを施さなくても、該Ta2
O5光導波路14の端面14aをある程度(図6の場
合、光導波路14を1.8 μmから6.0 μm移動させた状
態)上記半導体レーザチップ11の発光点に近づけれ
ば、上記半導体レーザチップ11をシングルモード状態
で発振させることができ、しかもその光をTa2 O5 光
導波路14内に導波できることが分かる。しかし、Ta
2 O5 光導波路14内の導波光量は周期的に変化してい
ないが、上記精密移動テーブル22をわずかに移動する
と、半導体レーザの発振状態が数nm変動してしまうこ
とも分かる。
【0038】したがって、上記Ta2 O5 光導波路14
の移動位置を上記半導体レーザチップ11からの基本波
レーザ光がシングルモード状態であり、かつ導波光量が
周期的に変化しない状態の位置とし、その位置を正確に
保って上記半導体レーザチップ11と上記Ta2 O5 光
導波路14を固定することが要求される。そのために
は、上記第1の実施例のような固着手段であるL字状固
着部材7と接着剤8を用いて、上記半導体レーザチップ
11と上記波長変換素子16とを一体化すればよい。
の移動位置を上記半導体レーザチップ11からの基本波
レーザ光がシングルモード状態であり、かつ導波光量が
周期的に変化しない状態の位置とし、その位置を正確に
保って上記半導体レーザチップ11と上記Ta2 O5 光
導波路14を固定することが要求される。そのために
は、上記第1の実施例のような固着手段であるL字状固
着部材7と接着剤8を用いて、上記半導体レーザチップ
11と上記波長変換素子16とを一体化すればよい。
【0039】この一体化の方法を上記第1の実施例に適
用した場合について以下に示す。先ず、波長変換素子6
とL字状固着部材7とを接着剤8により固定する。この
固定した上記L字状固着部材7と波長変換素子6とを図
5に示した精密移動テーブル22に搭載する。次に、上
記半導体レーザチップ1が表面端部に配されたヒートシ
ンク3に接した電極2を図5に示した精密テーブル21
に搭載し、定電流で駆動する。そして、精密移動テーブ
ル22の位置を上記半導体レーザチップ1がシングルモ
ードの基本波レーザ光を発振する状態で上記プロトン交
換光導波路4内を導波するように調整する。その後、上
記L字状固着部材7及び波長変換素子6と上記半導体レ
ーザチップ1及びヒートシンク3とを接着剤8により接
着する。このとき、上記半導体レーザチップ1の電界方
向と上記プロトン交換光導波路4の電界方向とを一致さ
せてから一体化する。最後に、上記精密移動テーブル2
2を除去する。
用した場合について以下に示す。先ず、波長変換素子6
とL字状固着部材7とを接着剤8により固定する。この
固定した上記L字状固着部材7と波長変換素子6とを図
5に示した精密移動テーブル22に搭載する。次に、上
記半導体レーザチップ1が表面端部に配されたヒートシ
ンク3に接した電極2を図5に示した精密テーブル21
に搭載し、定電流で駆動する。そして、精密移動テーブ
ル22の位置を上記半導体レーザチップ1がシングルモ
ードの基本波レーザ光を発振する状態で上記プロトン交
換光導波路4内を導波するように調整する。その後、上
記L字状固着部材7及び波長変換素子6と上記半導体レ
ーザチップ1及びヒートシンク3とを接着剤8により接
着する。このとき、上記半導体レーザチップ1の電界方
向と上記プロトン交換光導波路4の電界方向とを一致さ
せてから一体化する。最後に、上記精密移動テーブル2
2を除去する。
【0040】このようにすれば、上記半導体レーザチッ
プ1からの基本波レーザ光がシングルモード状態であ
り、かつ導波光量が周期的に変化しない状態で上記半導
体レーザチップ1と上記プロトン交換光導波路4とを極
めて近接させ、上記ヒートシンク3と上記長変換素子6
とを上記L字状固着部材7及び接着剤8により、固着支
持できる。
プ1からの基本波レーザ光がシングルモード状態であ
り、かつ導波光量が周期的に変化しない状態で上記半導
体レーザチップ1と上記プロトン交換光導波路4とを極
めて近接させ、上記ヒートシンク3と上記長変換素子6
とを上記L字状固着部材7及び接着剤8により、固着支
持できる。
【0041】ここで、図5に示す上記半導体レーザチッ
プ11のフリーラン状態の波長スペクトルを図7に、ま
た半導体レーザチップ11と波長変換素子16とを一体
化したのちの導波光の波長スペクトルを図8に、さらに
精密テーブル22の位置を上記半導体レーザチップ11
がシングルモードの基本波レーザ光を発振する状態で上
記光導波路14内を導波するように調整したときの導波
光の波長スペクトルを図9に示す。この図7、8及び9
のデータはいずれも定電流駆動により、半導体レーザを
発光させ、その駆動電流を一定としている。
プ11のフリーラン状態の波長スペクトルを図7に、ま
た半導体レーザチップ11と波長変換素子16とを一体
化したのちの導波光の波長スペクトルを図8に、さらに
精密テーブル22の位置を上記半導体レーザチップ11
がシングルモードの基本波レーザ光を発振する状態で上
記光導波路14内を導波するように調整したときの導波
光の波長スペクトルを図9に示す。この図7、8及び9
のデータはいずれも定電流駆動により、半導体レーザを
発光させ、その駆動電流を一定としている。
【0042】上述した図7、8及び9より、上記半導体
レーザチップ11と上記波長変換素子16とを一体化す
ることにより、図7に示すフリーラン状態の波長スペク
トルと同様の波長スペクトルを図8に示すように得られ
る。
レーザチップ11と上記波長変換素子16とを一体化す
ることにより、図7に示すフリーラン状態の波長スペク
トルと同様の波長スペクトルを図8に示すように得られ
る。
【0043】このことは、上記第1の実施例についても
同様であり、半導体レーザチップ1に対するプロトン交
換光導波路4の固定に、上記図1に示すようにL字状固
着部材7を用いるので、シングルモードの基本波レーザ
光は、図7に示すフリーラン状態とほぼ同様の発振状態
となる。
同様であり、半導体レーザチップ1に対するプロトン交
換光導波路4の固定に、上記図1に示すようにL字状固
着部材7を用いるので、シングルモードの基本波レーザ
光は、図7に示すフリーラン状態とほぼ同様の発振状態
となる。
【0044】また、この第1の実施例によれば、シング
ルモードの半導体レーザはフリーラン状態とほぼ同様の
発振状態となるので、プロトン交換光導波路4と半導体
レーザチップ1のマッチングを行った後にそのマッチン
グを狂わせる危険性が大幅に減少できる。
ルモードの半導体レーザはフリーラン状態とほぼ同様の
発振状態となるので、プロトン交換光導波路4と半導体
レーザチップ1のマッチングを行った後にそのマッチン
グを狂わせる危険性が大幅に減少できる。
【0045】ここで、上記LN−X波長変換素子6は、
図10に示すように分極反転構造部9が形成されたLN
−X基板5と該LN−X基板5に形成されたプロトン交
換光導波路4とをクラッド層10で覆った構造にしても
よい。このクラッド層10は、例えばSiO2 等によっ
て1〜2μmの厚さに被着形成され、その屈折率は上記
LN−X基板5及び上記プロトン交換光導波路4の屈折
率より低い。したがって、このクロッド層10は上記プ
ロトン交換光導波路4を保護すると共にその屈折率によ
り、上記プロトン交換光導波路4内の基本波レーザ光の
パワー密度を上げる。
図10に示すように分極反転構造部9が形成されたLN
−X基板5と該LN−X基板5に形成されたプロトン交
換光導波路4とをクラッド層10で覆った構造にしても
よい。このクラッド層10は、例えばSiO2 等によっ
て1〜2μmの厚さに被着形成され、その屈折率は上記
LN−X基板5及び上記プロトン交換光導波路4の屈折
率より低い。したがって、このクロッド層10は上記プ
ロトン交換光導波路4を保護すると共にその屈折率によ
り、上記プロトン交換光導波路4内の基本波レーザ光の
パワー密度を上げる。
【0046】そして、図11に示すように上記固着手段
であるL字状固着部材7の一面を上記ヒートシンク3に
対峙させ、他面を上記クラッド層10が被着形成された
LN−X波長変換素子6に対峙されるように上記ヒート
シンク3と上記LN−X波長変換素子6とを固着支持す
ればよい。
であるL字状固着部材7の一面を上記ヒートシンク3に
対峙させ、他面を上記クラッド層10が被着形成された
LN−X波長変換素子6に対峙されるように上記ヒート
シンク3と上記LN−X波長変換素子6とを固着支持す
ればよい。
【0047】次に、本発明に係るレーザ光発生装置の第
2の実施例の概略構成を図12に示す。図12におい
て、この第2の実施例は、電極部32に接した放熱手段
であるCu等で出来たヒートシンク33の表面端部に配
されシングルモードの基本波レーザ光を発生する半導体
レーザチップ31と、この半導体レーザチップ31から
のシングルモードの基本波レーザ光が入射されるプロト
ン交換光導波路34が分極反転構造部38を有する例え
ばLiNbO3 のZ基板(以下LN−Z基板という)3
5上に形成された波長変換素子(以下LN−Z波長変換
素子という)36と、上記プロトン交換光導波路34を
上記半導体レーザチップ31の端面に近接した状態で上
記ヒートシンク33と上記LN−Z波長変換素子36と
を支持固着する固着手段である断面L字状の固着部材3
7及び図示しない接着剤とを有してなる。
2の実施例の概略構成を図12に示す。図12におい
て、この第2の実施例は、電極部32に接した放熱手段
であるCu等で出来たヒートシンク33の表面端部に配
されシングルモードの基本波レーザ光を発生する半導体
レーザチップ31と、この半導体レーザチップ31から
のシングルモードの基本波レーザ光が入射されるプロト
ン交換光導波路34が分極反転構造部38を有する例え
ばLiNbO3 のZ基板(以下LN−Z基板という)3
5上に形成された波長変換素子(以下LN−Z波長変換
素子という)36と、上記プロトン交換光導波路34を
上記半導体レーザチップ31の端面に近接した状態で上
記ヒートシンク33と上記LN−Z波長変換素子36と
を支持固着する固着手段である断面L字状の固着部材3
7及び図示しない接着剤とを有してなる。
【0048】上記LN−Z波長変換素子36の構成例を
図13に示す。上記LN−Z波長変換素子36は、LN
−Z基板35上に周期分極反転構造38を作製し、該L
N−Z基板35上にピロ燐酸(H4 P2 O7 )等による
プロトン交換法等によりプロトン交換光導波路34を形
成している。上記周期分極反転構造部38は、単一分極
化された強誘電体結晶であるLN−Z基板35に対し、
加速電圧を15kV以上として、上記LN−Z基板35
の最終的に得る周期分極反転構造部38のパターンに対
応するパターンに局部的に照射して分極反転を形成する
ものである。このように、上記LN−Z波長変換素子3
6は一軸性結晶の主面に直交する面であるLN−Z基板
35上に分極反転構造38及びプロトン交換光導波路3
4を形成しており、TMモードの光を導波する。また、
このプロトン交換光導波路34には、非線形光学効果を
回復させるためにアニールが施されている。
図13に示す。上記LN−Z波長変換素子36は、LN
−Z基板35上に周期分極反転構造38を作製し、該L
N−Z基板35上にピロ燐酸(H4 P2 O7 )等による
プロトン交換法等によりプロトン交換光導波路34を形
成している。上記周期分極反転構造部38は、単一分極
化された強誘電体結晶であるLN−Z基板35に対し、
加速電圧を15kV以上として、上記LN−Z基板35
の最終的に得る周期分極反転構造部38のパターンに対
応するパターンに局部的に照射して分極反転を形成する
ものである。このように、上記LN−Z波長変換素子3
6は一軸性結晶の主面に直交する面であるLN−Z基板
35上に分極反転構造38及びプロトン交換光導波路3
4を形成しており、TMモードの光を導波する。また、
このプロトン交換光導波路34には、非線形光学効果を
回復させるためにアニールが施されている。
【0049】ここで、上記LN−Z基板35に形成され
たプロトン交換光導波路34は、結晶の光学軸に直交す
る成分の屈折率が増すことから、図14に示すような上
記LN−Z基板35の結晶の光学軸に直交する電界方向
(図14にて導波できる光の電界方向として矢印で示
す)を持つ光のみを伝搬する。
たプロトン交換光導波路34は、結晶の光学軸に直交す
る成分の屈折率が増すことから、図14に示すような上
記LN−Z基板35の結晶の光学軸に直交する電界方向
(図14にて導波できる光の電界方向として矢印で示
す)を持つ光のみを伝搬する。
【0050】また、上記ヒートシンク33上の表面端部
に配された上記半導体レーザチップ31は、一般的に図
15に矢印で示すような電界成分を持つ光(出射光束
L)を発光する。
に配された上記半導体レーザチップ31は、一般的に図
15に矢印で示すような電界成分を持つ光(出射光束
L)を発光する。
【0051】つまり、本第2の実施例のレーザ光発生装
置は、上記LN−Z基板35と上記半導体レーザ素子3
1の成膜面とを直交する位置関係とし、上記プロトン交
換光導波路34を上記半導体レーザ素子31の端面に近
接するように上記固着手段であるL字状固着部材37及
び図示しない接着剤により、上記ヒートシンク33と上
記LN−Z波長変換素子36とを固着支持することによ
り、上記半導体レーザ素子31から発光された基本波レ
ーザ光を上記プロトン交換光導波路34に伝搬できる。
置は、上記LN−Z基板35と上記半導体レーザ素子3
1の成膜面とを直交する位置関係とし、上記プロトン交
換光導波路34を上記半導体レーザ素子31の端面に近
接するように上記固着手段であるL字状固着部材37及
び図示しない接着剤により、上記ヒートシンク33と上
記LN−Z波長変換素子36とを固着支持することによ
り、上記半導体レーザ素子31から発光された基本波レ
ーザ光を上記プロトン交換光導波路34に伝搬できる。
【0052】上記固着手段である断面L字状固着部材3
7の材質は、上記第1の実施例と同様に接着強度が確保
できるものであればよいが、上記LN−Z波長変換素子
36が温度に敏感である等の条件が加わる場合には、例
えば、ポリカーボネート等のように熱伝導率が低く、し
かも接着強度の高いものが要求される。そして、その一
面を上記ヒートシンク33に対峙させ、その一面に直交
する他面を上記LN−Z波長変換素子36に対峙させ
て、上記ヒートシンク33と上記LN−Z波長変換素子
36とを固着支持する。
7の材質は、上記第1の実施例と同様に接着強度が確保
できるものであればよいが、上記LN−Z波長変換素子
36が温度に敏感である等の条件が加わる場合には、例
えば、ポリカーボネート等のように熱伝導率が低く、し
かも接着強度の高いものが要求される。そして、その一
面を上記ヒートシンク33に対峙させ、その一面に直交
する他面を上記LN−Z波長変換素子36に対峙させ
て、上記ヒートシンク33と上記LN−Z波長変換素子
36とを固着支持する。
【0053】以上のように、上記L字状固着部材37を
用いて、上記半導体レーザチップ31と上記LN−Z波
長変換素子36とを一体化すると、接着面積が広くでき
るので、接着強度が増し、耐久性の向上が得られる。ま
た、接着剤に硬化時の収縮が存在しても、位置ずれが少
なくなる。
用いて、上記半導体レーザチップ31と上記LN−Z波
長変換素子36とを一体化すると、接着面積が広くでき
るので、接着強度が増し、耐久性の向上が得られる。ま
た、接着剤に硬化時の収縮が存在しても、位置ずれが少
なくなる。
【0054】また、本第2の実施例は、上述した第1の
実施例と同様の手順により、光源である半導体レーザチ
ップ31とLN−Z波長変換素子36とが一体化されて
なるため、フリーラン状態の波長スペクトルと同様の波
長スペクトルを得られる。つまり、半導体レーザチップ
31に対するプロトン交換光導波路34の固定に、上記
図12に示すようにL字状固着部材37を用いるので、
シングルモードの半導体レーザは、フリーラン状態とほ
ぼ同様の発振状態となる。
実施例と同様の手順により、光源である半導体レーザチ
ップ31とLN−Z波長変換素子36とが一体化されて
なるため、フリーラン状態の波長スペクトルと同様の波
長スペクトルを得られる。つまり、半導体レーザチップ
31に対するプロトン交換光導波路34の固定に、上記
図12に示すようにL字状固着部材37を用いるので、
シングルモードの半導体レーザは、フリーラン状態とほ
ぼ同様の発振状態となる。
【0055】また、この第2の実施例によれば、上記第
1の実施例と同様にシングルモードの半導体レーザはフ
リーラン状態とほぼ同様の発振状態を得られるので、プ
ロトン交換光導波路34と半導体レーザチップ31のマ
ッチングを行った後にそのマッチングを狂わせる危険性
が大幅に減少できる。
1の実施例と同様にシングルモードの半導体レーザはフ
リーラン状態とほぼ同様の発振状態を得られるので、プ
ロトン交換光導波路34と半導体レーザチップ31のマ
ッチングを行った後にそのマッチングを狂わせる危険性
が大幅に減少できる。
【0056】また、この第2の実施例においても、上記
LN−Z波長変換素子36は、図16に示すように分極
反転構造部38が形成されたLN−Z基板35と該LN
−Z基板35に形成されたプロトン交換光導波路34と
をクラッド層40で覆った構造にしてもよい。
LN−Z波長変換素子36は、図16に示すように分極
反転構造部38が形成されたLN−Z基板35と該LN
−Z基板35に形成されたプロトン交換光導波路34と
をクラッド層40で覆った構造にしてもよい。
【0057】なお、本発明に係るレーザ光派生装置は、
上記実施例にのみ限定されるものではなく、上記第1の
実施例及び第2の実施例では、固着手段としてL字状固
着部材7及び37を用いたが、その形状は、基本波レー
ザ光が光導波路に多く導波する場合でのヒートシンク側
の接着面と波長変換素子側の接着面とのなす角度が90
°であれば、どのような形状でもよい。ただし、この場
合、装置の小型化を損なわない範囲であることが条件と
なる。
上記実施例にのみ限定されるものではなく、上記第1の
実施例及び第2の実施例では、固着手段としてL字状固
着部材7及び37を用いたが、その形状は、基本波レー
ザ光が光導波路に多く導波する場合でのヒートシンク側
の接着面と波長変換素子側の接着面とのなす角度が90
°であれば、どのような形状でもよい。ただし、この場
合、装置の小型化を損なわない範囲であることが条件と
なる。
【0058】さらに、上記第1の実施例及び第2の実施
例では、半導体レーザチップ1及び31をシングルモー
ドで発振させたが、マルチモードで発振させてもよい。
例では、半導体レーザチップ1及び31をシングルモー
ドで発振させたが、マルチモードで発振させてもよい。
【0059】
【発明の効果】本発明に係るレーザ光発生装置は、分極
反転構造を有するLiNbx Ta(1-x ) O3 (0≦x≦
1)にプロトン交換光導波路を形成してなる波長変換素
子と、上記プロトン交換光導波路に入射される基本波を
発生する半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子を
表面端部に配し、上記半導体レーザ素子が基本波を発生
する際の熱を放熱する放熱手段と、上記波長変換素子の
プロトン交換光導波路が上記半導体レーザ素子の端面に
近接するように上記放熱手段と上記波長変換素子とを固
着支持する固着手段とを有し、基本波を短波長化したレ
ーザ光を発生するので、特にレンズを用いることがな
く、部品点数を減らせ、位置決めを行う回数を1回と
し、光の損失が少ない状態で基本波レーザ光(半導体レ
ーザ光)をプロトン交換光導波路に導波させることがで
きる。
反転構造を有するLiNbx Ta(1-x ) O3 (0≦x≦
1)にプロトン交換光導波路を形成してなる波長変換素
子と、上記プロトン交換光導波路に入射される基本波を
発生する半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子を
表面端部に配し、上記半導体レーザ素子が基本波を発生
する際の熱を放熱する放熱手段と、上記波長変換素子の
プロトン交換光導波路が上記半導体レーザ素子の端面に
近接するように上記放熱手段と上記波長変換素子とを固
着支持する固着手段とを有し、基本波を短波長化したレ
ーザ光を発生するので、特にレンズを用いることがな
く、部品点数を減らせ、位置決めを行う回数を1回と
し、光の損失が少ない状態で基本波レーザ光(半導体レ
ーザ光)をプロトン交換光導波路に導波させることがで
きる。
【0060】また、プロトン交換光導波路の端面をある
程度半導体レーザ素子の端面に近づければ、該プロトン
交換光導波路端面にARコーティングを施さなくても半
導体レーザ素子をシングルモード状態で発振でき、この
シングルモード状態の基本波レーザ光をプロトン交換光
導波路に導波させることができる。また、プロトン交換
光導波端面にARコーティングを施す場合においても、
その精度を緩められる。
程度半導体レーザ素子の端面に近づければ、該プロトン
交換光導波路端面にARコーティングを施さなくても半
導体レーザ素子をシングルモード状態で発振でき、この
シングルモード状態の基本波レーザ光をプロトン交換光
導波路に導波させることができる。また、プロトン交換
光導波端面にARコーティングを施す場合においても、
その精度を緩められる。
【0061】また、放熱手段であるヒートシンクの表面
端部に半導体レーザ素子を配し、該ヒートシンクと波長
変換素子とをL字状固着部材で固着するので、半導体レ
ーザ素子と光導波路とを近接した状態で固定でき、デバ
イスの小型化が可能となる。
端部に半導体レーザ素子を配し、該ヒートシンクと波長
変換素子とをL字状固着部材で固着するので、半導体レ
ーザ素子と光導波路とを近接した状態で固定でき、デバ
イスの小型化が可能となる。
【0062】また、シングルモードの半導体レーザ光を
プロトン交換光導波路に導波させる場合、プロトン交換
光導波路を半導体レーザ素子の端面に対してしっかりと
固定できるので半導体レーザ素子の発振波長の変動を抑
え、フリーラン状態とほぼ同様の安定した発振状態が得
られる。
プロトン交換光導波路に導波させる場合、プロトン交換
光導波路を半導体レーザ素子の端面に対してしっかりと
固定できるので半導体レーザ素子の発振波長の変動を抑
え、フリーラン状態とほぼ同様の安定した発振状態が得
られる。
【0063】さらに、半導体レーザ素子とプロトン交換
光導波路とのマッチングが容易になる。
光導波路とのマッチングが容易になる。
【図1】本発明に係るレーザ光発生装置の第1の実施例
の概略構成を示す断面図である。
の概略構成を示す断面図である。
【図2】第1の実施例に用いられるLN−X波長変換素
子の構造を示す図である。
子の構造を示す図である。
【図3】第1の実施例に用いられるプロトン交換光導波
路の電界方向を説明するための図である。
路の電界方向を説明するための図である。
【図4】第1の実施例に用いられる半導体レーザ素子の
電界方向を説明するための図である。
電界方向を説明するための図である。
【図5】半導体レーザ素子に波長変換素子を近づける実
験の状態を示す図である。
験の状態を示す図である。
【図6】図5の結果を示す特性図である。
【図7】フリーラン状態の波長スペクトル図である。
【図8】一体化工程終了後の導波光の波長スペクトル図
である。
である。
【図9】一体化工程の途中における導波光の波長スペク
トル図である。
トル図である。
【図10】他のLN−X波長変換素子の構造を示す図で
ある。
ある。
【図11】図10に示したLN−X波長変換素子を用い
たレーザ光発生装置の断面図である。
たレーザ光発生装置の断面図である。
【図12】第2の実施例の概略構成を示す斜視図であ
る。
る。
【図13】第2の実施例に用いられるLN−Z波長変換
素子の構造を示す図である。
素子の構造を示す図である。
【図14】第2の実施例に用いられるプロトン交換光導
波路の電界方向を説明するための図である。
波路の電界方向を説明するための図である。
【図15】第2の実施例に用いられる半導体レーザ素子
の電界方向を説明するための図である。
の電界方向を説明するための図である。
【図16】他のLN−Z波長変換素子の構造を示す図で
ある。
ある。
1・・・・・半導体レーザチップ 3・・・・・ヒートシンク 4・・・・・プロトン光導波路 5・・・・・LN−X基板 6・・・・・LN−X波長変換素子 7・・・・・L字状固着部材
Claims (3)
- 【請求項1】 分極反転構造を有するLiNbx Ta
(1-x) O3 (0≦x≦1)にプロトン交換光導波路を形
成してなる波長変換素子と、 上記プロトン交換光導波路に入射される基本波を発生す
る半導体レーザ素子と、 上記半導体レーザ素子を表面端部に配し、上記半導体レ
ーザ素子が基本波を発生する際の熱を放熱する放熱手段
と、 上記波長変換素子のプロトン交換光導波路が上記半導体
レーザ素子の端面に近接するように上記放熱手段と上記
波長変換素子とを固着支持する固着手段とを有し、基本
波を短波長化したレーザ光を発生することを特徴とする
レーザ光発生装置。 - 【請求項2】 上記波長変換素子はTEモードの光を導
波することを特徴とする請求項1記載のレーザ光発生装
置。 - 【請求項3】 上記波長変換素子はTMモードの光を導
波することを特徴とする請求項1記載のレーザ光発生装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19426092A JPH06281982A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | レーザ光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19426092A JPH06281982A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | レーザ光発生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06281982A true JPH06281982A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=16321669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19426092A Withdrawn JPH06281982A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | レーザ光発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06281982A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002099009A (ja) * | 1994-08-31 | 2002-04-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分極反転領域の製造方法ならびにそれを利用した光波長変換素子 |
JP2009093093A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光モジュール |
JP2011085746A (ja) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Citizen Holdings Co Ltd | レーザ光源 |
-
1992
- 1992-07-21 JP JP19426092A patent/JPH06281982A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002099009A (ja) * | 1994-08-31 | 2002-04-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 分極反転領域の製造方法ならびにそれを利用した光波長変換素子 |
JP2009093093A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光モジュール |
JP2011085746A (ja) * | 2009-10-15 | 2011-04-28 | Citizen Holdings Co Ltd | レーザ光源 |
US8451530B2 (en) | 2009-10-15 | 2013-05-28 | Citizen Holdings Co., Ltd. | Laser source |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |