JPH07159741A - 光学素子 - Google Patents
光学素子Info
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- JPH07159741A JPH07159741A JP5310129A JP31012993A JPH07159741A JP H07159741 A JPH07159741 A JP H07159741A JP 5310129 A JP5310129 A JP 5310129A JP 31012993 A JP31012993 A JP 31012993A JP H07159741 A JPH07159741 A JP H07159741A
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
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Abstract
たはLTの結晶からなる光学素子の耐光損傷性を高め
る。 【構成】 MgO−LN結晶2の+Z面2aと−Z面2
bとを、導電性材料からなる金属治具3およびインジウ
ムシート4によって接続する。
Description
がドープされた、LiNbO3 またはLiTaO3 の結
晶からなる光学素子に関するものであり、さらに詳しく
は、耐光損傷性を向上させた光学素子に関するものであ
る。
はAO(音響光学)効果を有する材料として、また非線
形光学効果を有する材料としてLiNbO3 (ニオブ酸
リチウム:以下LNと称する)、およびLiTaO
3 (タンタル酸リチウム:以下LTと称する)が広く知
られている。
た光によって局所的な屈折率変化が誘起される現象、い
わゆる光損傷を生じやすい。この光損傷は、直線偏光
を、その偏光の向きが結晶のZ軸方向と一致する状態で
入射させたときに最も大きくなり、入射させた光ビーム
がZ軸方向に著しくぼけるようになる。また、このよう
に直線偏光の向きと結晶のZ軸方向とが一致していなく
ても、Z軸方向に直線偏光の成分が存在すれば、光損傷
が生じやすい。
従来より、LNやLTの結晶にMgOあるいはZnOを
ドープさせることが広くなされている。例えばMgOを
ドープしたLN結晶は、アルゴンレーザーから出力され
た波長515 nmの数十mWのレーザービームを入射させ
ても、ビームがぼけることがないと言われている。
の結晶について測定してみると、従来と同様に光損傷が
生じないもの以外に、中には、数十mWの強いパワーの
ときには光損傷が生じないが、出力数mW前後の比較的
弱い光ビームのときにのみ明らかにビームがぼける結晶
がある。本発明者等が観測したこの現象は、従来言われ
て来たのとは全く逆の現象である。
gOをドープしたLN結晶が光損傷に強いとは限らない
ことを示唆する報告もある。すなわち、1992年春季応用
物理学会予稿集30p−G−12には、MgOをドープした
ものもドープしていないものも、耐光損傷性はほぼ同じ
であるという報告がなされている。
は、MgOあるいはZnOがドープされたLNまたはL
T結晶のみに観測され、ノンドープのものでは観測され
ない。それに対して、従来より認められている光損傷現
象は、ノンドープ結晶でも当然観測されるし、光パワー
が強いときほどビームのぼけが大きくなるので、これら
両現象の特性は互いに異なる。しかし、上述の観測で認
められた「ビームがぼける」現象そのものは、従来の光
損傷によるものと全く区別がつかないので、ここではこ
の現象を光損傷と定義して、以下説明をする。
であり、MgOあるいはZnOがドープされたLNまた
はLTの結晶からなる光学素子の耐光損傷性を確実に向
上させることを目的とするものである。
は、前述したようにMgOあるいはZnOがドープされ
たLNまたはLTの結晶からなり、そこに光を入射させ
て使用される光学素子において、上記結晶の+Z面と−
Z面とが導電性材料によって接続されていることを特徴
とするものである。
−Z面とが導電性材料によって接続されていると、そう
でない場合と比較して結晶の耐光損傷性が確実に向上
し、光ビームを入射させたときのぼけが明らかに低減す
る。
詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施例による光
学素子を示すものである。この第1実施例の光学素子1
はバルク結晶型のものであり、MgOがドープされたL
N(以下、MgO−LNと称する)結晶2と、このMg
O−LN結晶2をその+Z面2aと−Z面2b側から挟
んで保持する金属治具3とからなる。なおMgO−LN
結晶2は、MgOが一例として5%ドープされたXカッ
トのもので、一般的なプロトン交換およびアニール処理
を受けたものである。一方金属治具3は銅、アルミニウ
ム等の導電性材料からなる小片3個を、4本のビス3a
(図中では片側の2本のみを示す)によって断面コ字状
に組み付けて構成されている。
MgO−LN結晶2が挟み込まれてそこに保持される
が、ビス3aを締め付ける際に該結晶2が割れないよう
に、金属治具3と+Z面2aおよび−Z面2bとの間に
は、柔らかい導電性材料であるインジウムのシート4が
配されている。したがってMgO−LN結晶2の+Z面
2aと−Z面2bとは、これらのインジウムシート4と
金属治具3とによって接続されている。
ーザーから出射した直線偏光のレーザービーム5を、焦
点距離60mmの集光レンズ6で絞った上で入射させた。
この際、矢印Pで示す直線偏光の向きをZ軸方向と一致
させる。そしてMgO−LN結晶2を通過したレーザー
ビーム5をスクリーン7に照射して、そのビーム断面形
状を調べた。また比較例として、MgO−LN結晶2を
金属治具3によって保持する前に、上記と同様に該結晶
2を通過したレーザービーム5のビーム断面形状を調べ
た。なお、レーザービーム5の出力は1mW、3mWお
よび10mWの3通りに設定し、それぞれの場合について
ビーム断面形状を調べた。また、用いた結晶はMgOが
5%ドープされたもので、組成分析の結果、いずれも同
等であった。
2に示す。レーザービーム5の出力が10mWの場合は、
実施例、比較例とも、ビーム断面形状は正円に近いもの
であり、光損傷は生じていないと考えられ、従来より言
われている結果と同じであった。
場合、比較例は、結晶によってはビーム断面形状が正円
に近いものとなって、光損傷が生じないものがあった
り、別の結晶ではビーム断面形状がZ軸方向(図2では
上下方向)にクマが有るものとなって、光損傷が生じて
いる結果も得られた。それに対して本実施例の光学素子
5では、レーザービーム5の出力が3mWの場合でも、
光損傷が生じている結晶であっても、ビーム断面形状は
常に正円に近いものになり、比較例と比べて耐光損傷性
が明らかに向上した。
合、比較例におけるビーム断面形状は、結晶によっては
正円に近いものもあるが、Z軸方向にクマが有るものと
なったり、あるいはZ軸方向に延びた楕円状となる結晶
が多く、光損傷が生じていると考えられる。それに対し
て本実施例の光学素子5では、レーザービーム5の出力
が1mWの場合、レーザービーム5を結晶2に入射させ
た状態で素早く該結晶2をZ軸方向に動かしたとき、若
干のビームの乱れが一部の結晶で観測されるが、結晶2
を動かさないとき(通常の使用状態である)、ビーム断
面形状は正円に近いものであり、比較例と比べて耐光損
傷性が明らかに向上している。
ロトン交換およびアニール処理を受けたものであるが、
このような処理を施さないMgO−LN結晶に対しても
本発明は適用可能であり、そしてその場合も上記と同様
の効果が得られる。
について説明する。なおこの図3において、図1中の要
素と同等のものには同番号を付し、それらについての重
複した説明は省略する(以下、同様)。この第2実施例
の光学素子8もバルク結晶型のものであり、MgO−L
N結晶2と、このMgO−LN結晶2の+Z面2aと−
Z面2bとを接続する導電性線材9からなる。
そこに第1実施例と同様にレーザービーム5を入射させ
たとき、上記比較例と比べて耐光損傷性が明らかに向上
していることが確認された。
第3実施例について説明する。この第3実施例の光学素
子30は光導波路型のものであり、表面部分に2次元(薄
膜)光導波路11が形成されたMgO−LN結晶基板10
と、第1実施例で用いられたものと同様の金属治具3お
よびインジウムシート4とから構成されている。この場
合も金属治具3は、MgO−LN結晶基板10の+Z面10
aと−Z面10bとを、インジウムシート4を介して接続
するように配設されている。
調器を構成するものであり、MgO−LN結晶基板10上
にプロトン交換による薄膜光導波路11が形成され、この
光導波路11の上に光入射用の線状回折格子(Linear Gr
ating Coupler :以下LGCと称する)14と光出射用L
GC15とが形成され、そしてLGC14とLGC15との間
において光導波路11の上には、導波光の光路を切り換え
てLGC15からの出射を制御するEOG電極13が配設さ
れてなるものである。なお、このEOG電極13は、光導
波路11に電気光学的回折格子(Electro-Optic Grating
)を形成する格子状電極であり、光導波路11の上にバ
ッファ層12を介して設けられている。
He−Neレーザー等のレーザー21から発せられたレー
ザービーム20を入射させるため、そして基板10の他端面
10dは光出射用LGC15で回折した光を基板10外に出射
させるため、それぞれ所定の角度で斜めに研磨されてい
る。
波路11越しにLGC14の部分に入射したレーザービーム
20は、このLGC14において回折し、光導波路11内に入
射して導波光20’となる。この導波光20’は、EOG電
極13に対応する部分を通って導波するが、EOG電極13
に電圧が印加されていない状態ではそこを直進する。一
方、EOG電極13に図示しない駆動回路から所定の電圧
が印加されると、電気光学効果を有する光導波路11の屈
折率が変化して回折格子が形成され、導波光20’はその
回折格子により回折する。以上のようにして回折した光
ビーム20Aおよび回折しない光ビーム20Bは、LGC15
において基板10側に回折し、この基板10の斜めにカット
された端面10dから素子外に出射する。
ム20Aを使用光とすれば、EOG電極13への電圧印加の
有無に応じてこの光ビーム20Aを変調することができ
る。例えば所定の画像信号に基づいてこの光ビーム20A
を変調する場合は、その画像信号に基づいて電圧印加を
制御すればよい。
MgO−LN結晶基板10の+Z面10aと−Z面10bと
が、金属治具3およびインジウムシート4によって接続
されているので、耐光損傷性が向上する。
について説明する。この第4実施例の光学素子40は分岐
干渉型光変調器を構成するものであり、表面部分に3次
元光導波路41および位相変調用の電極42、43が形成され
たMgO−LN結晶基板44と、第1実施例で用いられた
ものと同様の金属治具3およびインジウムシート4とか
ら構成されている。この場合も金属治具3は、MgO−
LN結晶基板44の+Z面44aと−Z面44bとを、インジ
ウムシート4を介して接続するように配設されている。
MgO−LN結晶基板44の+Z面44aと−Z面44bと
が、金属治具3およびインジウムシート4によって接続
されているので、耐光損傷性が向上する。
に適用された実施例について説明したが、本発明はその
他、MgOがドープされたLTの結晶、さらにはZnO
がドープされたLNまたはLTの結晶からなる光学素子
にも適用可能で、その場合も同様の効果を奏するもので
ある。
図
光のビーム断面形状を比較して示す概略図
図
図
図
Claims (1)
- 【請求項1】 MgOあるいはZnOがドープされた、
LiNbO3 またはLiTaO3 の結晶からなり、そこ
に光を入射させて使用される光学素子において、 前記結晶の+Z面と−Z面とが導電性材料によって接続
されていることを特徴とする光学素子。
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