JPS6118934A - 光波長変換装置 - Google Patents
光波長変換装置Info
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- JPS6118934A JPS6118934A JP13988984A JP13988984A JPS6118934A JP S6118934 A JPS6118934 A JP S6118934A JP 13988984 A JP13988984 A JP 13988984A JP 13988984 A JP13988984 A JP 13988984A JP S6118934 A JPS6118934 A JP S6118934A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—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
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
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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、半導体レーザ光源用の波長変換器に関するも
のであり、利用分野としては、光メモリ装置、レーザプ
リンタ等の光情報処理装置あるいはレーザテレビ等のデ
ィスプレイ装置等のレーザ応用分野が考えられる。
のであり、利用分野としては、光メモリ装置、レーザプ
リンタ等の光情報処理装置あるいはレーザテレビ等のデ
ィスプレイ装置等のレーザ応用分野が考えられる。
従来例の構成とその問題点
非線形光学効果を応用する光波長変換器として、第1図
に示すように、ニオブ酸リチウム単結晶(L z Nb
O5) 10表面にチタン(Ti)を熱拡散することに
よシ形成した光導波路2の端面に基本波P1を入射し、
他端面よシ高調波P2を出射させる構成が既に提案され
ているが、屈折率の温度変化を用いた位相整合法である
ために、±0・1℃程度の温度制御が必要になる点が実
用上の難点である。また、光導波路2に、上記Ti熱拡
散法に加え、イオン交換法を重畳することにより、位相
整合温度を制御する報告もなされているが、温度に対し
不安定であることは同様である。
に示すように、ニオブ酸リチウム単結晶(L z Nb
O5) 10表面にチタン(Ti)を熱拡散することに
よシ形成した光導波路2の端面に基本波P1を入射し、
他端面よシ高調波P2を出射させる構成が既に提案され
ているが、屈折率の温度変化を用いた位相整合法である
ために、±0・1℃程度の温度制御が必要になる点が実
用上の難点である。また、光導波路2に、上記Ti熱拡
散法に加え、イオン交換法を重畳することにより、位相
整合温度を制御する報告もなされているが、温度に対し
不安定であることは同様である。
発明の目的
本発明の目的は、高効率で温度安定性が良い、実用性の
高い光波長変換器を提供することにある。
高い光波長変換器を提供することにある。
発明の構成
本発明の光波長変換器は、ニオブ酸リチウム単結晶基板
中にイオン交換法を用いて形成された光導波路の一端面
に基本波を入射し、上記基板中に放射する高周波をとり
出すことを特徴とするものである。
中にイオン交換法を用いて形成された光導波路の一端面
に基本波を入射し、上記基板中に放射する高周波をとり
出すことを特徴とするものである。
実施例の説明
従来例のもつ欠点を克服するために、本発明では次の工
夫を加えた。
夫を加えた。
(1)位相整合法として、基本波の導波モードと高調波
の基板モードの実効屈折率を一致させる方法を採用した
。(実効屈折率とは位相速度/真空中の波数) (11)光導波路の形成法として、180℃〜260℃
の安息香酸中でL iN b O3を熱処理するイオン
交換法を採用した。
の基板モードの実効屈折率を一致させる方法を採用した
。(実効屈折率とは位相速度/真空中の波数) (11)光導波路の形成法として、180℃〜260℃
の安息香酸中でL iN b O3を熱処理するイオン
交換法を採用した。
(iii) 光導波路の両端面に、反射率r=o、s
〜o、99の反射膜を装着し、変換効率の向上を図った
。
〜o、99の反射膜を装着し、変換効率の向上を図った
。
第2図は、本発明の光波長変換部分の構成図(側断面図
)であり、L iN b O3基板30表面にイオン交
換法で形成された光導波路4の端面に基本波P1を入射
し、LiNbo3基板中に高調波P2を放射させる点が
従来と異なる。
)であり、L iN b O3基板30表面にイオン交
換法で形成された光導波路4の端面に基本波P1を入射
し、LiNbo3基板中に高調波P2を放射させる点が
従来と異なる。
本発明の動作原理を以下に説明する。
波長λ 、光パワーP1の基本波を光導波路4に入射さ
せると、L I N b Oaのもつ非線形光学効果に
より、波長λ2(λ2=λ1/2)の高調波が基板モー
ド7となり基板中に放射される。実験的検討の結果、次
の条件に近い時に高効率で波長変換が行なわれた。
せると、L I N b Oaのもつ非線形光学効果に
より、波長λ2(λ2=λ1/2)の高調波が基板モー
ド7となり基板中に放射される。実験的検討の結果、次
の条件に近い時に高効率で波長変換が行なわれた。
(i)LiNbO2にX板(結晶のZ軸に垂直に切断し
たもの)を使用し、光導波路4をY軸方向伝搬とした。
たもの)を使用し、光導波路4をY軸方向伝搬とした。
(iD 光導波路4の寸法は、導波路幅(Wμm)。
導波路厚(Dμm)、基本波長(11μm)とすると次
表の関係があった。
表の関係があった。
6 ・
第3図は、温度による高調波出力P2の変化であり、±
10℃程度の温度範囲で安定であることが分かる。この
点が従来例と大きく異なる点であり、従来の屈折率の温
度変化を用いた位相整合法ではなく、導波モードと基板
モードの位相整合を利用する利点である。この方式の波
長変換は、他の材料では試みられているが、低損失で良
好な光導波路の形成が困難であり充分な結果が得られて
いない。本発明は、LiNbO2に対する光導波路形成
法として、イオン交換法を応用し基板中に高調波を放射
させる点が新規な点である。
10℃程度の温度範囲で安定であることが分かる。この
点が従来例と大きく異なる点であり、従来の屈折率の温
度変化を用いた位相整合法ではなく、導波モードと基板
モードの位相整合を利用する利点である。この方式の波
長変換は、他の材料では試みられているが、低損失で良
好な光導波路の形成が困難であり充分な結果が得られて
いない。本発明は、LiNbO2に対する光導波路形成
法として、イオン交換法を応用し基板中に高調波を放射
させる点が新規な点である。
イオン交換法によるL I N b Osに対する光導
波路形成は、上記2板以外に、X板、Y板においても同
様に可能であり、多少変換効率に差が出るが、光波長変
換器として使用可能であることは確認している。
波路形成は、上記2板以外に、X板、Y板においても同
様に可能であり、多少変換効率に差が出るが、光波長変
換器として使用可能であることは確認している。
6 ”−
第4図は、基本波長λ1=1.06μmにおける光導波
路厚りと高調波出力P2の関係を示し、がなシ急峻な特
性を示すことが分かる。
路厚りと高調波出力P2の関係を示し、がなシ急峻な特
性を示すことが分かる。
また、第5図における光導波路の両端の反射膜8.8′
は基本波長においてファプリーベロー共振器となるよう
に形成したもので、共振器内の光パワー密度が増加する
ために光波長変換効率が増大させる効果をもっている。
は基本波長においてファプリーベロー共振器となるよう
に形成したもので、共振器内の光パワー密度が増加する
ために光波長変換効率が増大させる効果をもっている。
反射膜8,8′の最適反射率は、光導波路の伝搬損失α
に依存し、α−o、1dB/c、mの時に最適反射率は
γ1=0.9.γ2−0.99となり、この時の光パワ
ー密度は、反射膜8,8′のない時に比べほぼ9倍大き
くなる。
に依存し、α−o、1dB/c、mの時に最適反射率は
γ1=0.9.γ2−0.99となり、この時の光パワ
ー密度は、反射膜8,8′のない時に比べほぼ9倍大き
くなる。
第6図は、本発明の第1実施例の光波長変換器を示すも
のであり、半導体レーザ9を基本波光源に用いて波長変
換を行う構成である。光導波路4と半導体レーザ9の結
合はレンズ10を介し、光導波路4の両端には結合効率
を向上させるために反射防止膜11.11’を装着した
ものである。
のであり、半導体レーザ9を基本波光源に用いて波長変
換を行う構成である。光導波路4と半導体レーザ9の結
合はレンズ10を介し、光導波路4の両端には結合効率
を向上させるために反射防止膜11.11’を装着した
ものである。
第7図は、本発明の第2実施例であり、基板3の下面を
上面に対し傾斜させることにより、基板中に放射する高
調波を反射させてから出射させる構成である。第1実施
例と同様に、光導波路4の両端には反射防止膜11.1
1 ’を装着することにより結合効率を上げている。
上面に対し傾斜させることにより、基板中に放射する高
調波を反射させてから出射させる構成である。第1実施
例と同様に、光導波路4の両端には反射防止膜11.1
1 ’を装着することにより結合効率を上げている。
第8図は、本発明の第3実施例であり、光導波路4の両
端に基本波長に対する反射率が0.8〜0.99の反射
膜8,8′を装着することにより、光導波路4をファプ
リーペロー共振器としたもので、光導波路内の基本波光
パワーの増大を図った結果、P1=100mW、r1=
0.95.r2=0.99.a=0.2clB7cm
において変換効率η−10%が得られた。本実施例で
は光導波路4の上部にクラッド層12を装着しており、
クラッド層12の厚み、あるいは長さにより共振状態と
なるように調整できるように工夫したものである0 第9図は、上記第3実施例において、光導波路4の上部
に印加電極13.13’を装着したもので、L iN
b O3のもつ電気光学効果により最適共振状態となる
ように調整できるように工夫した光波長変換器である〇 第10図は、第8図における反射膜8,8′の代りにグ
レーティング反射器14.14’を用いた構成であり、
基本波に対する実効屈折率をN1とすると、グレーティ
ングの周期Gは次式になる。
端に基本波長に対する反射率が0.8〜0.99の反射
膜8,8′を装着することにより、光導波路4をファプ
リーペロー共振器としたもので、光導波路内の基本波光
パワーの増大を図った結果、P1=100mW、r1=
0.95.r2=0.99.a=0.2clB7cm
において変換効率η−10%が得られた。本実施例で
は光導波路4の上部にクラッド層12を装着しており、
クラッド層12の厚み、あるいは長さにより共振状態と
なるように調整できるように工夫したものである0 第9図は、上記第3実施例において、光導波路4の上部
に印加電極13.13’を装着したもので、L iN
b O3のもつ電気光学効果により最適共振状態となる
ように調整できるように工夫した光波長変換器である〇 第10図は、第8図における反射膜8,8′の代りにグ
レーティング反射器14.14’を用いた構成であり、
基本波に対する実効屈折率をN1とすると、グレーティ
ングの周期Gは次式になる。
λ =0.84 μm 、 N1= 2.20の時G=
=1.19μmとなる。
=1.19μmとなる。
第11図は、本発明の第6実施例であり、半導体レーザ
9と光導波路4を同一共振器内に構成したものであり、
基本波に対する反射膜は、半導体レーザ9の一端面15
と、光導波路4の出射面16に、基本波に対する反射防
止膜を半導体レーザ9の他端面17と、光波長変換器の
入射面18に装着したものである。ここで、高調波に対
して、18は完全反射、16は完全透過となるように設
計されており、高調波は16を通して取り出すことがで
きる。
9と光導波路4を同一共振器内に構成したものであり、
基本波に対する反射膜は、半導体レーザ9の一端面15
と、光導波路4の出射面16に、基本波に対する反射防
止膜を半導体レーザ9の他端面17と、光波長変換器の
入射面18に装着したものである。ここで、高調波に対
して、18は完全反射、16は完全透過となるように設
計されており、高調波は16を通して取り出すことがで
きる。
発明の効果
従来、L iN b Osを用いた光導波路形波長変換
9 ′・ 器が±0.1℃以下の微妙な温度制御を必要としている
のに対し、本発明にかかるイオン交換法にょる光導波路
を用いて、基板中へ高調波を取り出すという新規な構成
では、±10℃程度の温度範囲で安定であり実用性がき
わめて高い。これは、位相整合法が本質的に異なるため
である。
9 ′・ 器が±0.1℃以下の微妙な温度制御を必要としている
のに対し、本発明にかかるイオン交換法にょる光導波路
を用いて、基板中へ高調波を取り出すという新規な構成
では、±10℃程度の温度範囲で安定であり実用性がき
わめて高い。これは、位相整合法が本質的に異なるため
である。
また、高効率化のために光導波路の両端に反射膜を装着
し、ファプリーペロー共振器として動作させることによ
り6〜10倍の効率向上が図れ、高効率で同時に温度安
定性が良いという太きた利点をもっている。
し、ファプリーペロー共振器として動作させることによ
り6〜10倍の効率向上が図れ、高効率で同時に温度安
定性が良いという太きた利点をもっている。
第1図は従来の光波長変換器の概略構成図、第は本発明
の変換器の他の概略構成図、第6図〜第11図は本発明
の第1〜6実施例の光波長変換器の概略構成図である。 3・・・・・・LiNbo3単結晶、4・・・・・・光
導波路、7・・・・・・高調波、8.8’、15.16
・・・・・・反射膜、9・・・1o ・・ ・・・半導体レーザ、10・・・・・・レンズ、11,
11’。 17.1B・・・・・・反射防止膜、12・・・・・・
クラッド層、13.13’・・・・・・印加電極、14
.14’・・・・・・グレーティング反射器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第3図 第4図
の変換器の他の概略構成図、第6図〜第11図は本発明
の第1〜6実施例の光波長変換器の概略構成図である。 3・・・・・・LiNbo3単結晶、4・・・・・・光
導波路、7・・・・・・高調波、8.8’、15.16
・・・・・・反射膜、9・・・1o ・・ ・・・半導体レーザ、10・・・・・・レンズ、11,
11’。 17.1B・・・・・・反射防止膜、12・・・・・・
クラッド層、13.13’・・・・・・印加電極、14
.14’・・・・・・グレーティング反射器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第3図 第4図
Claims (5)
- (1)ニオブ酸リチウム単結晶基板中にイオン交換法を
用いて形成された光導波路の一端面に基本波を入射し、
上記基板中に放射する高調波を取り出すことを特徴とす
る光波長変換器。 - (2)光導波路の両端部に、基本波長に対する反射率が
0.8〜0.99の反射器を装着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器。 - (3)光導波路上に、基本波が共振状態となるように選
んだクラッド層を装着することを特徴とする特許請求の
範囲第2項記載の光波長変換器。 - (4)光導波路上に、基本波が共振状態となるように調
整する制御用電極を装着することを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の光波長変換器。 - (5)基板の下面を、光導波路が形成されている上面に
対し傾斜させ、高調波の反射面と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器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13988984A JPS6118934A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 光波長変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13988984A JPS6118934A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 光波長変換装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6118934A true JPS6118934A (ja) | 1986-01-27 |
JPH0523410B2 JPH0523410B2 (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=15255956
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13988984A Granted JPS6118934A (ja) | 1984-07-05 | 1984-07-05 | 光波長変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6118934A (ja) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0263026A (ja) * | 1988-08-30 | 1990-03-02 | Nec Corp | 導波路型波長変換素子 |
JPH0281035A (ja) * | 1988-09-19 | 1990-03-22 | Hitachi Ltd | 第2高調波発生装置 |
JPH02105117A (ja) * | 1988-10-14 | 1990-04-17 | Pioneer Electron Corp | ファイバー型光波長変換素子 |
JPH02186327A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Toshiba Corp | 波長変換光学素子 |
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EP0416935A2 (en) * | 1989-09-07 | 1991-03-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | A light wavelength converter |
JPH03251826A (ja) * | 1990-01-25 | 1991-11-11 | Oki Electric Ind Co Ltd | 第2高調波発生素子 |
US5274727A (en) * | 1991-05-10 | 1993-12-28 | Hitachi, Ltd. | Second harmonic generator and method of fabrication thereof |
US5377291A (en) * | 1989-01-13 | 1994-12-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Wavelength converting optical device |
JPH07190713A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 高精度レーザ干渉計測法 |
CN1035405C (zh) * | 1992-08-13 | 1997-07-09 | 菲利浦光灯制造公司 | 提高电磁辐射频率用的光学组件和光电子部件 |
CN1041864C (zh) * | 1992-09-07 | 1999-01-27 | 皇家菲利浦电子有限公司 | 提高电磁辐射频率用的光元件和光电子器件 |
-
1984
- 1984-07-05 JP JP13988984A patent/JPS6118934A/ja active Granted
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2525879B2 (ja) * | 1988-10-14 | 1996-08-21 | パイオニア株式会社 | ファイバ―型光波長変換素子 |
US5377291A (en) * | 1989-01-13 | 1994-12-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Wavelength converting optical device |
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JPH07190713A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 高精度レーザ干渉計測法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0523410B2 (ja) | 1993-04-02 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |