WO2004063809A1 - 光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装置 - Google Patents

光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2004063809A1
WO2004063809A1 PCT/JP2003/016488 JP0316488W WO2004063809A1 WO 2004063809 A1 WO2004063809 A1 WO 2004063809A1 JP 0316488 W JP0316488 W JP 0316488W WO 2004063809 A1 WO2004063809 A1 WO 2004063809A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wavelength
optical waveguide
waveguide device
substrate
optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/016488
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kiminori Mizuuchi
Kazuhisa Yamamoto
Minoru Imaeda
Tatsuo Kawaguchi
Takashi Yoshino
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Ngk Insulators, 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., Ngk Insulators, Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority to AU2003289498A priority Critical patent/AU2003289498A1/en
Priority to DE60321723T priority patent/DE60321723D1/de
Priority to US10/542,299 priority patent/US7236674B2/en
Priority to EP03781006A priority patent/EP1586940B1/en
Publication of WO2004063809A1 publication Critical patent/WO2004063809A1/ja

Links

Classifications

    • 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
    • G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
    • G02F1/3558—Poled materials, e.g. with periodic poling; Fabrication of domain inverted structures, e.g. for quasi-phase-matching [QPM]
    • 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
    • G02F1/3775—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure with a periodic structure, e.g. domain inversion, for quasi-phase-matching [QPM]
    • 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
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide device used in optical information processing and optical applied measurement control fields, a coherent light source using the same, and an optical device including the same.
  • higher density can be realized by using a shorter wavelength light source.
  • the popular compact disk drive uses near-infrared light of 780 nm
  • the digital versatile disk (DVD) that realizes higher-density information reproduction uses a red semiconductor laser of 650 nm. Used.
  • a blue laser light source having a shorter wavelength has been actively developed.
  • a wavelength conversion element using a nonlinear optical material as a small and stable blue laser light source has been developed.
  • a QPM (quasi-phase matching) -SHG (second harmonic generation) device using a periodic domain-inverted structure can perform highly efficient wavelength conversion.
  • the tolerance of the conversion wavelength is very narrow, it is necessary to devise a method to fix the wavelength of the pump light source to the phase matching wavelength in order to obtain stable light source characteristics.
  • semiconductor lasers have a wide gain and the oscillation wavelength fluctuates easily, a technique for stabilizing the wavelength is important.
  • the phase matching wavelength is the wavelength of the fundamental wave when the fundamental wave propagated through the domain-inverted structure is converted into a harmonic.
  • the oscillation wavelength of a semiconductor laser is fixed to the reflection wavelength of a DBR grating by optical feedback using a DBR grating having wavelength selectivity.
  • a DBR dray- ting structure is formed on the optical waveguide.
  • the DBR grating may be formed on the optical waveguide by using a method such as etching or resist grating. In such a configuration, by returning the reflected light from the DBR grating to the semiconductor laser, the oscillation wavelength of the semiconductor laser can be fixed to this reflected wavelength.
  • KTP crystal with R b When the ion exchange is performed, the polarization is reversed, and at the same time, the refractive index of the ion exchange portion increases. By utilizing this, a domain-inverted structure can be formed, and a QPM structure and DBR grating can be formed. As a result, a short wavelength light source has been realized.
  • the above-mentioned domain-inverted structure realizes a change in the refractive index simultaneously with the domain-inverted structure due to a change in the crystal composition.
  • the method of forming the domain-inverted structure was based on metal diffusion and ion exchange.
  • such a change in the composition of the crystal causes deterioration of the crystal itself, causing problems such as deterioration of the crystal and a decrease in the light damage resistance, and enables high-efficiency, high-output light to propagate.
  • the method cannot be applied to optical waveguide devices.
  • a domain-inverted structure formed by diffusion in a L i ⁇ [13 ⁇ 3 crystal can be used as a DBR grating by increasing the refractive index.
  • L i N B_ ⁇ 3 poled by T i diffusion in the substrate depth of the polarization inversion is not sufficient to form a particularly 4 0 0 nm vicinity following cycle 3 m below the polarization inversion structure required wavelength There is a problem that is difficult.
  • Ti when Ti is diffused, there is a problem that the impurity concentration in the optical waveguide increases and the light damage resistance decreases. For this reason, there was the problem that the output became unstable when the output was reduced to several mW or more.
  • the method of forming polarization reversal using initial ion exchange or metal diffusion as described above is changing to a method of producing a domain reversal structure by applying a high electric field pulse with a pattern electrode. Specifically, by applying a high-voltage pulse to the ferroelectric through a pattern electrode, a uniform domain-inverted structure can be formed without changing the crystal composition, and a domain-inverted shape with a high aspect ratio can be obtained. Can be formed.
  • the optical waveguide device of the present invention a coherent light source using the optical waveguide device, and an optical device including the same have an object to provide a highly efficient and stable short-wavelength light source in view of the above problems.
  • An optical waveguide device includes: a substrate made of a nonlinear optical material; A periodic domain-inverted structure having the same composition as the substrate; and the domain-inverted structure has a refractive index distribution depending on the structure.
  • the domain-inverted structure is formed by applying a voltage in a polarization direction of the substrate. As a result, a change in the composition of the crystal does not occur, so that an optical waveguide device with high efficiency and high output can be realized.
  • the substrate made of the nonlinear optical material is an off-cut substrate.
  • a DBR grating structure due to a change in refractive index is formed, despite having a domain-inverted structure formed by applying an electric field.
  • the off-cut angle of the substrate is 1 ° with respect to the substrate surface.
  • the substrate is a thin film, and has an optical substrate bonded to one surface of the substrate via a bonding layer.
  • the reflectivity from DBR dating increases.
  • At least one of the front surface and the back surface of the substrate has a convex portion, and the domain-inverted structure is formed in a stripe shape on the convex portion.
  • a ridge-type optical waveguide device is obtained, so that the crystal distortion formed by the polarization inversion is not affected, and the refractive index change can be maintained. Therefore, high DBR reflection can be realized, and DBR grating efficiency is high.
  • the non-linear optical material is a Mg-doped L i Nb (x) T a x ⁇ 3 (0 ⁇ 1).
  • the nonlinear optical material is a Mg-doped LiNbO 3 crystal
  • the phase matching wavelength coincides with the Plug reflection wavelength
  • the Bragg reflection wavelength ⁇ has a relationship of ⁇ ⁇ H ⁇ 2 .
  • the non-linear optical material is a L i N B_ ⁇ 3 crystal doped with Mg
  • the phase matching wavelength matches the Bragg reflection wavelength
  • a harmonic can be generated.
  • the domain-inverted structure includes a wavelength conversion unit and a DBR unit,
  • the phase matching wavelength of the wavelength conversion unit is equal to the Bragg reflection wavelength of the DBR unit, and the difference between the phase matching wavelength of the wavelength conversion unit and the Bragg reflection wavelength of the wavelength conversion unit is 5 nm or more. .
  • the Bragg reflection wavelength ⁇ and the phase matching wavelength match, it is possible to generate higher harmonics.
  • a coherent light source according to the present invention includes a semiconductor laser and the above-described optical waveguide device, and light emitted from the semiconductor laser is incident on the optical waveguide device. As a result, highly efficient and stable short-wavelength light is emitted. A coherent light source that can be realized.
  • an optical device includes the above-described coherent light source.
  • an optical device having a high-output coherent light source can be realized.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a coherent light source using the optical waveguide device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a process drawing for forming a periodically poled structure.
  • FIG. 2B is a process chart for forming a periodically poled structure.
  • FIG. 2C is a process chart for forming a periodically poled structure.
  • FIG. 2D is a process drawing for forming a periodic domain-inverted structure.
  • FIG. 3A is a process chart for forming a ridge-type optical waveguide structure.
  • FIG. 3B is a process chart for forming a ridge-type optical waveguide structure.
  • FIG. 3C is a process chart for forming a ridge-type optical waveguide structure.
  • FIG. 4 is a perspective view showing another configuration example of the coherent light source using the optical waveguide device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a coherent light source using the optical waveguide device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of the optical device according to the third embodiment. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the reversal of polarization in a ferroelectric is caused by a change in the crystal structure in a crystal. Does not occur. It has also been reported that when polarization reversal is performed by applying an electric field, the internal electric field remains, causing a temporary change in the refractive index due to the electro-optic effect. The change in refractive index is temporary and disappears with time. In addition, the refractive index change disappeared in a relatively low-temperature process of about 100 ° C., which was unstable.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a coherent light source using the optical waveguide device according to the first embodiment.
  • the coherent light source 100 of the first embodiment includes a semiconductor laser 101 and an optical waveguide device 108 as an optical wavelength conversion element.
  • the optical waveguide device 1 0 8 the off-cut of M g de-loop L i N B_ ⁇ 3 thin layer 1 0 3 crystal is formed are adhered via a bonding layer 1 0 4 on the LN substrate 1 0 2 ing. Stripe-shaped protrusions 106 are formed in the thin film layer 103.
  • the optical waveguide device 108 has a so-called ridge-type optical waveguide structure in which the convex portion 106 is used as a ridge waveguide.
  • a periodic domain-inverted region 105 is formed in the thin film layer 103. Since an off-power substrate is used for the thin film layer 103, the polarization direction 107 of the domain-inverted region 105 is inclined with respect to the surface of the thin film layer 103.
  • the semiconductor laser 101 for example, a Fabry-Perot-type A 1 GaAs semiconductor laser is used.
  • the domain-inverted region 105 has a domain-inverted period of about 2.8 m and a phase matching wavelength of about 820 nm.
  • the domain-inverted region 105 has a periodic refractive index distribution and exhibits DBR grating characteristics.
  • Light emitted from the semiconductor laser 101 enters the optical waveguide device 108, is wavelength-selected by the domain-inverted region 105, and returns to the semiconductor laser 101.
  • the emitted light of the semiconductor laser 101 is fixed at one of the DBR reflection wavelengths of the domain-inverted region 105 and at a wavelength of 820 nm near the oscillation gain of the semiconductor laser 101.
  • the coherent light source 100 emits highly efficient and stable short-wavelength light.
  • the domain-inverted region 105 exhibiting the DBR grating characteristic by making the phase matching wavelength coincide with the DBR reflection wavelength, stable wavelength conversion of the light emitted from the semiconductor laser 101 becomes possible.
  • FIGS. 2A to 2D are views showing steps of forming a periodic domain-inverted structure
  • FIGS. 3A to 3C are views showing steps of forming a ridge-type optical waveguide structure.
  • Mg de is 5 ° off-cut substrate - a metal film 20 such as a T a in-flop L i Nb0 3 substrate 2 0 1 of the surface.
  • L i Nb0 3 molar concentration of Mg in the substrate is 4. 8 ⁇ 6mo ⁇ %, the Mg de one-flop L i Nb_ ⁇ 3 substrate 20 1
  • the molar concentration of Mg is, for example, 5 mo 1%.
  • the 5 ° off-cut substrate is a substrate whose C axis is inclined by 5 ° with respect to the crystal surface.
  • a metal layer 202 formed on the substrate 20 1 is molded by the photo dry etching, interdigital electrode 203 having a periodic pattern, Then, a stripe electrode 204 paired with the comb electrode 203 is formed on the substrate 201.
  • an insulating film 2 0 5 is S i 0 2 film.
  • FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views of the substrate 200 viewed from the direction A in FIG. 2D.
  • the domain-inverted structure 206 arranged obliquely with respect to the substrate 201 has a number of inclinations. It is about. Therefore, in FIGS. 3A to 3C, the number of the domain-inverted structures 206 is actually the same as the substrate 201. Although it is inclined, it is illustrated as being parallel for ease of viewing.
  • the domain-inverted structure 206 is further subjected to ridge processing to form a ridge-type optical waveguide.
  • the optical waveguide device 108 of FIG. 1 is manufactured.
  • FIG. 3C the correspondence with each component shown in FIG. 1 is shown in parentheses by reference numerals.
  • the optical waveguide device 108 which is an optical waveguide type SHG element, has high conversion efficiency and excellent light damage resistance. The reason is shown below.
  • the optical waveguide device 108 is an optical waveguide device similar to a normal optical waveguide. No impurities are implanted to increase the refractive index of the waveguide. Ridge waveguide of the optical waveguide device 1 0 8 does not include the bulk of M g doped L i N b 0 3 crystals are and impurities. Therefore, the optical waveguide device 108 has high nonlinearity and light damage resistance, and is a high-efficiency, high-output optical wavelength conversion element.
  • the optical waveguide device 108 having the periodic domain-inverted structure manufactured by the above-described manufacturing method in the actual measurement, reflection having selectivity was observed with light near the wavelength of 815 nm. Further examination revealed similar reflections at wavelengths of 40 nm, and it was found that the wavelengths depended on the period of domain inversion.
  • the optical waveguide device 108 has a DBR grating structure that causes a change in the refractive index, despite having the domain-inverted structure 206 formed by applying an electric field.
  • an off-cut substrate is used as the substrate 201.
  • An off-cut substrate is a substrate whose crystal C-axis is inclined with respect to the substrate surface as described above. The angle between the crystal C axis and the substrate surface is called the off-cut angle.
  • an optical waveguide using Ofukatsuto substrate M g doped L i N b 0 3 Device 108 was fabricated.
  • the domain-inverted region 105 formed is formed along the polarization direction with respect to the surface of the optical waveguide device 108. It grows in a needle shape at an oblique depth.
  • the polarization inversion grows in an oblique direction, asymmetric distortion occurs in the crystal, so that the distortion remains at the boundary between the inversion portion and the non-inversion portion, and it is considered that the refractive index changes due to this. That is, it is considered that some crystal strain remains at the boundary between the polarization inversion portion and the non-inversion portion, and a difference in refractive index occurs, and a refractive index grating structure is formed.
  • polarization reversal was formed on the Z-cut and X-cut substrates by the same method, but almost no periodic refractive index distribution was formed.
  • off-cut angle was 1 to 10 °. Even when the off-cut angle is 10 to 30 °, a change in the refractive index was observed, so that it can be used as a DBR grating structure. Thus, possible off-cut angles are in the range of 1 to 30 °, with 1 to 10 ° being particularly preferred.
  • the offcut substrates used include an offcut X substrate, an offcut Y substrate, and an offcut XY substrate.
  • An off-cut X substrate is almost an X-cut substrate, with the substrate surface parallel to the Y axis and the C axis inclined at an angle of 0 with the substrate plane.
  • the substrate plane and the X axis are parallel, and the substrate surface and the C axis are inclined at an angle of 0.
  • Offcut XY substrates are other substrates (the substrate plane is not parallel to both X and Y).
  • the off-cut Y substrate, off-cut XY substrate, and off-cut X substrate have the largest refractive index change and large Bragg reflection when the domain-inverted structure is used.
  • the off-cut XY substrate was more preferable because the propagation loss of the optical waveguide device 108 was reduced at a position where the substrate surface was inclined by 5 ° or more from the X and Y axes.
  • the DBR grating structure in the optical waveguide device 108 manufactured by the above manufacturing method is thermally stable.
  • a fundamental wave is incident on an optical waveguide device 108 in which a domain-inverted structure with a period of 2.8 is formed over a device length of 1 Omm on a 5 ° off-cut substrate, a fundamental wave with a wavelength of 820 nm is formed.
  • a reflectance of 90% or more was observed.
  • the optical waveguide device 108 was heat-treated, and the change in reflectance was observed.
  • the annealing temperature was set to 400 ° C. and 600 ° C. After the heat treatment for 5 hours or more, the reflectance was measured. As a result, the DBR reflection wavelength and reflectance In some samples, there was no change in reflectance before and after the heat treatment. From this, it was found that the refractive index grating formed in the domain-inverted region 105 was very stable. Further, even after standing for several months, no change was observed in the reflection wavelength and the reflectance characteristics of the optical waveguide device 108, and it was confirmed that a permanently stable refractive index grating was formed.
  • the factor that the domain-inverted region 105 functions as a refractive index grating is that an optical waveguide structure as shown in FIG. 1 is used. That is, as described above, the domain-inverted region 105 is thinned for use as an optical waveguide. Specifically, by making the thin film layer 103 thin to a thickness of about 3 to 4 / m, the function as an optical waveguide device is more effectively exhibited. The reflectivity from the DBR grating increased due to the thinning. This is considered to be because the thinning of the film strengthened the crystal distortion at the boundary of the domain-inverted portion and increased the change in the refractive index.
  • the thickness of the thin film layer 103 is preferably 10 m or less. Further, when the length is 5 m or less, the change in the refractive index of the domain-inverted region 105 becomes large, which is more preferable.
  • the reflectance from the DBR grating becomes higher than in the case of a proton exchange waveguide formed in a polarization reversal structure.
  • a proton exchange waveguide is used for the optical waveguide having the domain-inverted structure because a uniform waveguide can be formed with low loss.
  • the reflectivity of the DBR grating is significantly reduced. This is considered to be due to the fact that the crystal distortion formed by polarization reversal is relaxed during proton exchange.
  • the optical waveguide device 108 is obtained by polishing and ridge processing,
  • the domain-inverted region 105 has not been subjected to chemical treatment. Therefore, the crystal strain formed by the polarization inversion is not affected, and the change in the refractive index can be maintained. Therefore, high DBR reflection can be realized and DBR grating efficiency is high, which is preferable.
  • DBR reflection is also observed in the proton exchange waveguide when formed using an off-cut substrate. Therefore, DBR reflection is greatly reduced by proton exchange, but it is possible to form a DBR grating with a domain-inverted structure also in a proton exchange waveguide as in the above-described manufacturing method.
  • a board (thin layer 1 0 3) to form a DBR grating it is desirable to use the Mg-doped L i Nb0 3 as a nonlinear optical crystal.
  • the L i N t ⁇ 3 substrate used when was offcut substrate, it is difficult to form a uniform grating, when the polarization inversion structure, formation of a DBR grating is difficult.
  • 1 ⁇ 8 doped 1 ⁇ 11 ⁇ 13 (1 _ 2 chome ⁇ 3 (0 ⁇ X ⁇ 1) may be used as the nonlinear optical crystal.
  • the Mg-de and one-flop L i T a 0 3 mixed crystal of the L was a Mg-de-and one-flops i Nb0 3, Mg-doped L i Nb_ ⁇ 3 and L i T A_ ⁇ 3, vinegar Bok doped with Mg Ikio L i Nb_ ⁇ 3, Mg-doped the strike Ikio L i T a 0 3 and Mg-doped Sutikio L i Nb_ ⁇ 3 and L i T a0 3 and any be a mixed crystal can be similarly used as the nonlinear optical crystal.
  • the doping amount of 4. 8mo 1 ⁇ 6mo about 1% L i Nb 0 3 crystals Konguruento as de one flop amount of M g is preferred.
  • the doping amount exceeds 6 mol 1% it is difficult to form domain inversion, and when the doping amount is less than 4.8 mol%, the resistance of the substrate 201 to optical damage is significantly deteriorated.
  • stoichiometric L i N b O In the case of, the doping amount of Mg is 1.5mo 1% or more Is preferred.
  • the light emitted from the semiconductor laser 101 enters the optical waveguide device 108, and the gain peak wavelength of the light emitted from the semiconductor laser 101 and the polarization inversion region 1 It is desirable that the DBR reflected wavelengths from 05 are almost equal. If this wavelength is significantly different, the oscillation wavelength of the semiconductor laser will not be fixed at the DBR wavelength fc. In the experiment, the condition that the wavelength difference was 5 nm or less was required. Further, it is more preferable that the output be 2 nm or less because the output is stable.
  • a thin film nonlinear optical material may be adhered to the LN substrate 102 with an adhesive, but other techniques such as direct bonding may be used. Is also good.
  • the optical waveguide device 108 has the DBR grating structure using the periodic polarization inversion structure.
  • the change in the refractive index due to the polarization inversion structure can be applied to other devices.
  • the domain-inverted structure is effective because it can be formed in any shape.
  • the coherent light source 100 of the first embodiment may have a configuration in which the optical waveguide device 108 is directly joined to the semiconductor laser 101.
  • a configuration using a lens optical system in addition to the optical waveguide device 108 and the semiconductor laser 101 may be adopted. With such a configuration, optical coupling between the optical waveguide device 108 and the semiconductor laser 101 is further facilitated.
  • Fabry-Perot semiconductor laser 101 has a domain-inverted structure The oscillation is fixed and fixed to the DBR reflection wavelength.
  • a stable harmonic output can be obtained by matching the DBR wavelength and the phase matching wavelength by temperature control.
  • phase matching wavelength of the optical waveguide device 108 In order to form a highly efficient coherent light source 100 using the semiconductor laser 101 and the optical waveguide device 108, it is necessary to match the phase matching wavelength of the optical waveguide device 108 with the DBR reflection wavelength. Since the phase matching wavelength and the DBR reflection wavelength each depend on the periodic structure of the domain-inverted structure, a certain rule is required for the phase matching wavelength of the optical waveguide device 108 to match the DBR reflection wavelength. is there. Specifically, it has been found that the condition deviated from the point of coincidence between the DBR reflection wavelength and the phase matching wavelength calculated from the condition based on the dispersion characteristics of the crystal is optimal.
  • the optical waveguide device 108 has a structure in which the crystal itself is processed into the shape of a ridge waveguide, unlike the conventional one, and thus the DBR condition and the phase matching condition in the optical waveguide are different.
  • the DBR reflection wavelength ⁇ satisfies the following condition.
  • DBR reflection wavelength ⁇ satisfies the ⁇ Ku ⁇ Ku ⁇ 2 of the relationship.
  • E 6 3 5 + 48 Xn ( nm)
  • ⁇ 1 7 74 +40 ⁇ (nm)
  • the value of ⁇ between ⁇ ⁇ and ⁇ 2 depends on the width and thickness of the ridge portion of the optical waveguide device 108. In other words, a wavelength at which the DBR reflection wavelength ⁇ matches the phase matching wavelength appears at about every 40 nm.
  • the order of the DBR grating is 15th, Reflections are obtained for each odd order. This is because the domain-inverted structure has a first-order periodic structure as a nonlinear grating that converts a fundamental wave into a second harmonic, and therefore, at the point where the conversion efficiency is maximized, the non- This is because the duty ratio of the transfer section is 50%. The accuracy was accurately determined with an error of 1-2%. The other conditions of the optical waveguide device 108 were almost single-mode conditions for the fundamental wave, and did not depend much on the shape of the waveguide.
  • the DBR reflected wavelength and the phase matching wavelength can be accurately matched.
  • the phase matching wavelength and the DBR reflection wavelength have temperature dependence.
  • the temperature dependence of the phase matching wavelength is 0.06 nm Z ° C
  • the temperature dependence of the DBR reflection wavelength is 0.026 nm. / ° C. Therefore, if the wavelength variation due to the temperature change is used, the phase matching wavelength and the DBR reflection wavelength can be precisely matched.
  • an electrode structure is formed on the optical waveguide device 108, a voltage is applied, and the effective refractive index of the optical waveguide device 108 is changed so that the DBR reflection wavelength matches the phase matching wavelength.
  • the optical waveguide device 108 had a device length of 12 mm, a polarization reversal period of about 2.8 m, and a phase matching wavelength of about 82 O nm.
  • the phase matching wavelength and the DBR reflection wavelength were almost the same.
  • the reflectivity of the DBR darting was about 90%, and almost all light was reflected.
  • the reflection of the DBR grating is large, the conversion efficiency decreases.
  • the feedback power to the semiconductor laser 101 is too large, a phenomenon that the semiconductor laser 101 is destroyed due to the destruction of the end face may occur. Therefore, it is desirable that the reflectance by the DBR grating be suppressed to 10% or less.
  • the reflectance by the DBR grating is controlled by controlling the duty ratio of the domain-inverted region 105.
  • the domain-inverted region 10 The reflectivity of the DBR grating can be controlled by shifting the width of 5 by about 0.1 m, so that the reflectivity of the DBR grating can be adjusted without lowering the conversion efficiency as an optical wavelength conversion element.
  • the DBR wavelength and the phase matching wavelength can be matched even for even-order DBR wavelengths.
  • the duty ratio of the domain-inverted region 105 is 50%, so that the duty ratio must deviate from 50%.
  • high efficiency can be achieved by setting the duty ratio to about 40 to 49% and suppressing the reflectance to 10% or less.
  • the amount of Bragg reflection is limited, and a decrease in the conversion efficiency due to the duty ratio deviating from 50% can be prevented.
  • the duty ratio may be set to 30 to 40% to increase the reflectance.
  • the optical waveguide device 108 of the first embodiment may be formed such that the convex portion 106 of the thin film layer 103 is in contact with the LN substrate 102, that is, the bonding layer 104.
  • Fig. 4 shows a specific example.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing another configuration example of the coherent light source using the optical waveguide device according to the first embodiment.
  • Optical waveguide device 308, via an off force Tsu City of Mg-doped L i Nb_ ⁇ 3 thin film layer 303 is bonded layer 304 of the crystal on the LN substrate 302 It is configured to be adhered.
  • the thin film layer 303 has a stripe-shaped convex portion 303, and a periodic domain-inverted region 305 is formed.
  • the LN substrate 302 and the thin film layer 303 are arranged such that the convex portion 360 is on the LN substrate 302 side and is inside the optical waveguide device 308. Further, this optical waveguide device 308 and a semiconductor laser 308 that makes light incident on the optical waveguide device 308 form a coherent light source 300.
  • the optical waveguide device 308 having such a configuration can realize a high-efficiency and high-output DBR dray- ing structure similarly to the optical waveguide device 108 of Fig. 1, and can be used as a wavelength conversion element. it can. Further, the coherent light source 300 can emit highly efficient and stable short-wavelength light similarly to the coherent light source 100 in FIG.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a coherent light source using the optical waveguide device according to the second embodiment.
  • the coherent light source 100a according to the second embodiment shown in FIG. 5 includes an optical waveguide device 108a instead of the optical waveguide device 108 of the coherent light source according to the first embodiment in FIG.
  • the polarization inversion region 105 of the waveguide device 108a is divided into a DBR unit 112 and a wavelength conversion unit 111.
  • the semiconductor laser 101 is a Fabry-Perot-type A 1 GaAs semiconductor laser, as in the first embodiment.
  • the domain-inverted period of the domain-inverted region 105 is about 2.5 nm, and the phase matching wavelength is about 800 nm.
  • Each of the 0 3 1 section 1 1 12 and the wavelength conversion section 1 1 1 1 has a periodic domain-inverted structure, but their periods are different.
  • the wavelength converter 1 1 1 has a periodic structure selected so that the fundamental wave and the harmonic wave are phase-matched.
  • the wavelength conversion is performed by a nonlinear grating. on the other hand,
  • the 081 ⁇ section 112 reflects (Bragg reflection) a fundamental wave of a specific wavelength by means of a refractive index grating.
  • a coherent light source with a stable output can be realized by matching the phase matching wavelength and the DBR reflection wavelength under the conditions described in the first embodiment.
  • the polarization inversion structure for the DBR grating and the polarization inversion structure for wavelength conversion may be separated. Since the primary period of the DBR grating is as small as about 0.2 m, higher-order damping is obtained when domain-inverted damping is used as DBR grating. For this reason, the design can be optimized by separately designing the polarization reversal for DBR and wavelength conversion. In this case, attention must be paid to the relationship between the gain peak wavelength, the DBR reflection wavelength, and the phase matching wavelength of the semiconductor laser 101. The relationship between the wavelengths is as follows.
  • the DBR reflection wavelength of the section 112 and the phase matching wavelength of the wavelength conversion section 111 match, and the DBR reflection wavelength of the wavelength conversion section 111 and the DBR reflection wavelength of the DBR section 112 are different.
  • the difference is 5 nm or more, and the DBR reflection wavelength of the 081 ⁇ part 112 and the gain peak wavelength of the semiconductor laser 101 are almost the same.
  • the design can be optimized.
  • DBR reflection also occurs from the domain-inverted grating of the wavelength conversion unit 111. If the emitted light of the semiconductor laser 101 is fixed at the DBR reflection wavelength from the wavelength conversion section 111, the wavelength will not be converted because it is different from the phase matching wavelength. 08
  • the DBR reflection wavelength from the section 111 matches the gain peak of the semiconductor laser 101 and the difference from the DBR reflection wavelength from the wavelength conversion section 111 However, the semiconductor laser 101 is fixed at the DBR reflection wavelength from the DBR unit 112.
  • the difference between the DBR reflection wavelength of the DBR section 112 and the gain peak wavelength of the semiconductor laser 101 is preferably 5 nm or less. Further, it is more preferable that the difference between the DBR reflection wavelength of the DBR section 112 and the gain peak wavelength of the semiconductor laser 101 be 2 nm or less, since oscillation is more stable.
  • the reason why the DBR section 112 is provided near the entrance of the optical waveguide device 108a is to make the distance from the semiconductor laser 101 as short as possible.
  • the semiconductor laser 101 is fixed by the reflected light from the DBR unit 112, the light from the DBR unit 112 is fed back to the semiconductor laser 101, but usually, the semiconductor laser 101 is Noise is greatly increased by external returning light.
  • the semiconductor laser 101 has a return light, a resonator structure exists outside in addition to the resonator structure inherent in the laser, resulting in a composite resonator structure.
  • the resonator lengths will differ greatly. And the length of the resonator substantially changes due to the influence of an external temperature change or the like. This results in an unstable resonator structure, which increases oscillation noise.
  • the semiconductor laser 101 and the optical waveguide device 108a are directly joined to each other, and the DBR 112 is connected to the incident end side (the semiconductor laser 101 side) of the optical waveguide device 108a.
  • the emission end face of the semiconductor laser 101 and the reflection end face of the DBR grating can be made substantially coincident, and noise due to the multiple resonator structure can be prevented.
  • the 08 length section 112 be installed near the incident end of the optical waveguide device 108a, and that the DBR grating be formed up to the incident end face. This can be applied to the first embodiment.
  • a grating for phase matching is used as a DBR grating, it is preferable that the semiconductor laser 101 is similarly directly bonded. Further, it is preferable that the domain-inverted region 105 is also formed up to the incident end face of the optical waveguide device 108a.
  • the output of the coherent light source 100a may be disturbed. This is because a change in the temperature inside the semiconductor laser 101 due to the drive current changes the resonator length of the semiconductor laser 101 and the oscillation wavelength of the semiconductor laser 101 changes. That is, when the output of the semiconductor laser 101 is modulated, the oscillation wavelength is also modulated.
  • L and M g doped i N t> T a x ⁇ 3 (0 ⁇ x ⁇ 1) may be used.
  • the optical waveguide device 108a has a narrow wavelength tolerance, and the conversion efficiency greatly changes even with a wavelength fluctuation of 0.1 nm or less. Therefore, in the output modulation of the semiconductor laser 101, the harmonic output changes due to the modulation of both the output and the wavelength of the semiconductor laser 101, resulting in a complex output waveform. For this reason, it is difficult to stably modulate the output of the optical wavelength conversion element with a required waveform. To prevent this, a normal Fabry-Perot semiconductor laser is used as the semiconductor laser 101, but another semiconductor laser having a phase modulation unit may be used.
  • phase modulation unit By adding a phase modulation unit (not shown) to the semiconductor laser 101, the current applied to the phase modulation unit is modulated, thereby suppressing wavelength fluctuations that occur when the output of the semiconductor laser is modulated. Output modulation can be facilitated. In the first embodiment as well, the same effect can be obtained by adding a phase modulation unit to the semiconductor laser 101.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical pickup optical system device according to the third embodiment.
  • the optical pickup optical system device 400 according to Embodiment 3 includes a coherent light source 401, lenses 402 and 404 that are condensing optical systems, a beam splitter 403, and a photodetector 4. 0 and 5.
  • the coherent light source 401 the coherent light sources 100, 300, and 100a of Embodiments 1 and 2 shown in FIGS. 1, 4, and 5 may be used. .
  • light 407 emitted from the coherent light source 401 is passed through the lens 404 as a condensing optical system, the beam splitter 403 and the lens 404 as a condensing optical system.
  • the condensed light is reflected on the surface of the optical disk 406, passes through the lens 404 again, changes its traveling direction by the beam splitter 403, and is guided to the photodetector 405.
  • the photodetector 405 By detecting the light reflected by the optical disk 406 by the photodetector 405, the information written on the optical disk 406 can be read. Further, it is also possible to condense the light 407 emitted from the coherent light source 401 to the optical disc 406 and write information on the optical disc 406.
  • the coherent light source 401 is the coherent light source 100, 300, or 100a of the first and second embodiments, it outputs short-wavelength light having a wavelength of 410 nm as described above. This enables high-density optical information recording.
  • the coherent light source 401 (coherent light source 100, 300, 100a) confine the light in an optical waveguide with a width and thickness of several meters. Power density. Therefore, a temperature distribution occurs in the optical waveguide in the propagation direction. Due to this temperature distribution, a distribution of the phase matching condition for converting the fundamental wave into a harmonic wave is generated, and it becomes difficult to satisfy the phase matching condition, and the coherent light source 401 (the coherent light source 100, 300) , 100 a) may be reduced.
  • the coherent light source 100, 300, 100a uses a bonding layer 104, 304, 104a of a metal having high thermal conductivity, the optical waveguide The thermal conductivity of the optical waveguide is improved, and the temperature distribution of the optical waveguide can be reduced. As a result, a high-output coherent light source 401 (coherent light source 100, 300, 100a) was realized. Therefore, in the optical pickup optical system device 400 according to the third embodiment, short-wavelength light of 5 OmW or more can be realized, and writing to a two-layer disc, which is difficult to realize at low output, is possible. Furthermore, high-speed writing can be realized.
  • the optical device including the coherent light sources 100, 300, and 100a according to Embodiments 1 to 3 in addition to the above-described optical pickup optical system device, for example, a laser scanning microscope, etc. Coherent optical system optical device.
  • an optical device capable of stabilizing the wavelength of a semiconductor laser by emitting light emitted from a semiconductor laser, realizing a high-output, stable-output coherent light source. it can.
  • optical waveguide device of the present invention a coherent light source using the same, and an optical device including the same are used in, for example, optical information processing and optical applied measurement control fields.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

非線形光学材料からなる基板と、この非線形光学材料と同一の組成からなる周期的な分極反転構造とを備え、分極反転構造は、その構造に依存した屈折率分布を有する。

Description

明 細 書 光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを 備えた光学装置 技術分野
本発明は光情報処理、 光応用計測制御分野に使用される光導波路デバ イスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装 置に関する。 背景技術
光情報記録、 再生装置ではより短波長の光源を用いることで高密度化 が実現できる。 例えば、 普及しているコンパクトディスク装置では 7 8 0 n mの近赤外光を用いるのに対し、 より高密度の情報再生を実現した デジタルバーサタイルディスク （D V D ) では 6 5 0 n mの赤色半導体 レーザが用いられている。 さらに、 高密度な次世代光ディスク装置を実 現するため、より短波長な青色レーザ光源の開発が盛んに行われている。 例えば、 小型かつ安定な青色レーザ光源として非線形光学物質を用いた 波長変換素子が開発されている。
例えば、 周期状の分極反転構造を利用した Q P M (擬似位相整合） 一 S H G (第 2高調波発生） 素子は、 高効率な波長変換が可能である。 し かしながら変換波長の許容度が非常に狭いため、 安定した光源特性を得 るには、 励起光源の波長を位相整合波長に固定する工夫が必要となる。 光源の小型化を実現するには、 基本波光源として半導体レーザを利用す る必要がある。 しかし、 半導体レーザは、 広いゲインを有し、 発振波長 が容易に変動するため、 波長を安定化する技術が重要となる。 なお、 位 相整合波長は、 分極反転構造中を伝搬させた基本波が高調波に波長変換 される場合における基本波の波長のことである。
QPM— SHG素子と半導体レーザを用いて安定な光源を実現する方 法として、 QPM— SHG素子に D BR (D i s t r i b u t e d B r a g g R e f l e c t o r) グレーティングを集積化する方法があ る。 これは、 波長選択性をもつ DB Rグレーティングを利用して半導体 レーザの発振波長を光帰還により D B Rグレーティングの反射波長に固 定するものである。
具体的には、 光導波路型の QPM— SHG素子において、 光導波路上 に DBRダレ一ティング構造を形成する。 D B Rグレーティングはエツ チングゃ、 レジストグレーティング等の方法を用いて、 光導波路上に形 成すればよい。 このような構成において、 D B Rグレーティングからの 反射光を半導体レーザに帰還することで、 この反射波長に半導体レーザ の発振波長を固定することができる。
また、 SHG素子に DBRグレーティングを形成する方法として、 擬 似位相整合用の周期状の分極反転構造を DBRグレーティングとして使 用することが提案されている。 分極反転構造としては T i拡散 L i Nb 03を用いる。 L i Nb03結晶 T iを熱拡散すると、 拡散部分の分極が 反転することが知られている。 この拡散部分は同時に屈折率が増大する ので、 周期的な屈折率変化を有する屈折率グレーティングとしても作用 する。 このため、 分極反転構造を D B Rグレーティングとして使用する ことが可能となり、 DBR反射波長と位相整合波長とを一致させること で、 半導体レ一ザの発振波長を固定することができる。 それにより、 安 定な出力の波長変換素子を実現できる。 つまり、 半導体レーザと SHG 素子を一体化した短波長光源が実現される。
同様の方法が K TP結晶でも行われている。 KTP結晶を R bでィォ ン交換すると分極が反転し、同時にイオン交換部分の屈折率が増大する。 これを利用して分極反転構造を形成し、 Q P M構造と D B Rグレーティ ングを形成することができる。 それにより、 短波長光源が実現されてい る。
これらの D B Rグレーティングを形成する方法は、 例えば、 特開平 6 - 1 9 4 7 0 8号公報に開示されている。
しかしながら、 上記の分極反転構造は、 結晶の組成変化を伴うことで 分極反転構造と同時に屈折率変化を実現している。 これは、 分極反転構 造の形成方法が、 金属拡散やイオン交換を利用した方法だったからであ る。 しかしながら、 このように、 結晶の組成変化が発生すると結晶自体 の劣化要因となり、 結晶の劣化および耐光損傷強度の低下と言つた問題 が発生し、 高効率で高出力の光を伝搬させることが可能な光導波路デバ イスには適用できないといった問題が生じていた。
例えば、 L i ^[ 13〇3結晶に丁 i拡散により形成した分極反転構造は、 屈折率増加を伴うことで D B Rグレーティングとしての利用が可能であ る。 しかし、 L i N b〇3基板における T i拡散による分極反転は分極 反転の深さが十分でなく、 特に 4 0 0 n m近傍以下の波長に必要な周期 3 m以下の分極反転構造を形成するのが難しいという問題がある。 ま た T iを拡散すると光導波路中の不純物濃度が増大して耐光損傷強度が 低下するという問題がある。 このため数 mW以上の髙出力化時には出力 が不安定になるという問題があつた。
また K T P結晶を R bでイオン交換する方法においては、 R bのィォ ン交換によって分極反転構造と屈折率変化を生じさせることができるが、 R bが不純物となって結晶内に入るため、 T i拡散と同様に高出力化が 難しいという問題が生じる。 また、 R bとイオン交換されることでィォ ン交換部と非交換部での格子定数に大きな差ができるため反転部分の結 晶に歪み等が入り、 光導波路伝搬損失の増大が生じるという問題もあつ た。
また、 近年は、 非線形光学結晶における分極反転技術がさらに改良さ れている。 上述したような初期のイオン交換や、 金属拡散を利用した分 極反転の形成方法から、 パターン電極により高電界のパルス印加によつ て分極反転構造を製造する方法に変わりつつある。 具体的には、 強誘電 体にパターン電極を介して高電圧パルスを印加する方法で、 結晶の組成 を変えることなく均一な分極反転構造が形成でき、 さらにァスぺクト比 の高い分極反転形状が形成可能である。 この方法で分極反転構造を形成 すると、 結晶内の原子の分布をわずかに変えることで、 非線形分極の方 向を反転させ、 結晶の組成、 構造の変化を伴わない。 不純物の混入がな いため、 結晶の劣化ゃ耐光損傷強度の劣化といった問題もなく、 高い非 線形性と耐光損傷強度を実現でき、 高効率、 高出力の光導波路デバイス が実現可能となる。 しかし、 結晶組成の変化が無いため屈折率の変化が 発生せず D B Rグレーティングとしては使用できない。
そのため、 分極反転構造に結晶組成の変化を伴わないため、 光学的な 変化が現れず分極反転構造を従来のような屈折率グレーティング構造と して併用できないという問題がある。 すなわち、 分極反転部と非反転部 は結晶構造的には何ら差がないので、それぞれ光学的な差が発生しない。 そのため、 屈折率グレーティング構造が形成されない。 発明の開示
本発明の光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源お よびそれを備えた光学装置は、 上記問題点に鑑み、 高効率で安定した短 波長光源を提供することを目的とする。
本発明の光導波路デバイスは、 非線形光学材料からなる基板と、 前記 基板と同一の組成からなる周期的な分極反転構造とを備え、 前記分極反 転構造は、 当該構造に依存した屈折率分布を有する。 それにより、 高い 非線形性と耐光損傷強度を実現でき、 高効率、 高出力の DB Rグレーテ ィング構造が実現でき、例えば波長変換素子として用いることができる。 また、 好ましくは、 前記分極反転構造は、 前記基板の分極方向に電圧 が印加されることにより形成される。 それにより、 結晶の組成変化が発 生しないため、 高効率で高出力の光導波路デバイスを実現できる。
また、 好ましくは、 前記非線形光学材料からなる基板は、 オフカット 基板である。 それにより、 電界印加で形成した分極反転構造を有するに も関わらず、 屈折率変化による DB Rグレーティング構造が形成されて いる。
また、 好ましくは、 前記基板のオフカット角が基板表面に対し、 1 °
〜 1 0 ° の範囲で傾いている。 それにより、 D B Rグレーティングから の反射率が増大する。
また、 好ましくは、 前記基板は、 薄膜であり、 前記基板の一方の面に 接合層を介して接合された光学基板を有する。 それにより、 DBRダレ 一ティングからの反射率が増大する。
また、 好ましくは、 前記基板の表面または裏面の少なくともいずれか に凸部を有し、 前記凸部に前記分極反転構造がストライプ状に形成され ている。 それにより、 リッジ型の光導波路デバイスとなるため、 分極反 転により形成された結晶歪みが影響を受けることがなく、 屈折率変化を 維持できる。 そのため、 高い DBR反射が実現でき、 DBRグレーティ ングの効率が高い。
また、 好ましくは、 前記非線形光学材料は、 Mgドープした L i Nb ( x) T ax〇3 (0≤χ≤ 1) である。 それにより、 分極反転構造が 形成される。 また、 好ましくは、 前記非線形光学材料は、 Mgドープの L i NbO 3結晶であり、 位相整合波長はプラッグ反射波長と一致し、 前記ブラッ グ反射波長 λは、 λェ<久 <λ 2の関係を満足し、 A i- e s s + s x n (nm)、 λ 2= 1. 02 X λ : (nm) (η = 0, 1， 2) または、 A 1= 774 nm+ 40 Xn (nm) λ 2= 1. 02 Χλ χ (nm) (n =0， 1， 2， 3, 4、 ……） の関係を満たしている。 それにより、 ブ ラッグ反射波長えと位相整合波長が一致するため、 高調波を発生するこ とができる。
また、 好ましくは、 前記非線形光学材料が Mgドープの L i N b〇3 結晶であり、 位相整合波長はブラッグ反射波長と一致し、 前記ブラッグ 反射波長 λは、 λ く λ 2の関係を満足し、 A i^ e i S + A S Xn (nm), λ 2 = 1. 02 X λ！ (nm) (n = 0 , 1, 2 ) または、 λ != 754 nm+ 40 X η (nm)、 λ 2= 1. 0 2 Χ λ 1 (nm) (η = 0， 1, 2, 3， 4、 ……） の関係を満たしている。 それにより、 ブ ラッグ反射波長 λと位相整合波長が一致するため、 高調波を発生するこ とができる。
また、 好ましくは、 前記分極反転構造は、 波長変換部と DBR部で構 成され、
前記波長変換部の位相整合波長は、 前記 D B R部のブラッグ反射波長 と等しく、 かつ、 前記波長変換部の位相整合波長と、 前記波長変換部の ブラッグ反射波長との差が、 5 nm以上である。 それにより、 ブラッグ 反射波長 λと位相整合波長が一致するため、 高調波を発生することがで さる。
また、 本発明のコヒーレント光源は、 半導体レーザおよび上記の光導 波路デバイスを備え、 前記半導体レーザからの出射光が前記光導波路デ バイスに入射する。 それにより、 高効率で安定した短波長光を出射する ことができるコヒ一レント光源を実現できる。
また、 本発明の光学装置は、 上述のコヒーレント光源を備えている。 それにより、高出力のコヒーレント光源を備えた光学装置が実現できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施の形態 1に係る光導波路デバイスを用いたコヒーレント 光源の構成を示す斜視図である。
図 2 Aは、 周期状の分極反転構造を形成する工程図である。
図 2 Bは、 周期状の分極反転構造を形成する工程図である。
図 2 Cは、 周期状の分極反転構造を形成する工程図である。
図 2 Dは、 周期状の分極反転構造を形成する工程図である。
図 3 Aは、 リッジ型光導波路構造を形成する工程図である。
図 3 Bは、 リッジ型光導波路構造を形成する工程図である。
図 3 Cは、 リッジ型光導波路構造を形成する工程図である。
図 4は、 実施の形態 1に係る光導波路デバイスを用いたコヒーレント 光源の他の構成例を示す斜視図である。
図 5は、 実施の形態 2に係る光導波路デバイスを用いたコヒーレント 光源の構成を示す斜視図である。
図 6は、 実施の形態 3に係る光学装置の構成を示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態
一般的に、 強誘電体における分極の反転は、 結晶中の結晶構造の変化 によって生じるが、分極反転構造は結晶構造が反転するのみで、構造的、 組成的には変化がないため、 屈折率等の変化は生じない。 また、 電界印 加による分極反転を行った場合、 内部電界が残留することで一時的に電 気光学効果による屈折率変化が発生することが報告されているが、 この 屈折率変化は一時的なもので、 時間と共に消滅する。 また、 1 0 0 °C程 度の比較的低温のプロセスにおいて屈折率変化が消滅するという不安定 なものであった。
しかし、 発明者らは、 非線形光学材料に分極反転構造を形成したとき に、 その構造に依存する周期的な屈折率変化が永久的に維持される場合 があることを発見し、 これに基づいて本発明にかかる光導波路デバイス 等を完成させた。
以下にさらに具体的な実施形態について説明する。
(実施の形態 1 )
本発明の実施の形態 1に係る光導波路デバイスおよびそれを用いたコ ヒーレント光源について説明する。 図 1は実施の形態 1に係る光導波路 デバイスを用いたコヒーレント光源の構成図である。 実施の形態 1のコ ヒーレント光源 1 0 0は、 半導体レーザ 1 0 1と光波長変換素子である 光導波路デバイス 1 0 8を備えている。
光導波路デバイス 1 0 8は、 L N基板 1 0 2上にオフカットの M gド ープ L i N b〇3結晶の薄膜層 1 0 3が接合層 1 0 4を介して接着され て構成されている。 薄膜層 1 0 3には、 ストライプ状の凸部 1 0 6が形 成されている。 光導波路デバイス 1 0 8は、 この凸部 1 0 6をリッジ導 波路とする、 いわゆるリッジ型光導波路構造である。 薄膜層 1 0 3には 周期状の分極反転領域 1 0 5が形成されている。 薄膜層 1 0 3にオフ力 ット基板を用いているので、 この分極反転領域 1 0 5の分極方向 1 0 7 は、 薄膜層 1 0 3の表面に対して傾いている。 半導体レーザ 1 0 1とし ては、例えば、フアブリペロー型の A 1 G a A s半導体レーザを用いる。 分極反転領域 1 0 5の分極反転周期は約 2 . 8 mで、 位相整合波長は 約 8 2 0 n mとする。分極反転領域 1 0 5は周期的な屈折率分布を有し、 D B Rグレーティング特性を示している。 半導体レーザ 10 1から出射された光は、 光導波路デバイス 1 08に 入射され、 分極反転領域 1 0 5により波長選択されて半導体レーザ 1 0 1に帰還する。 それにより、 半導体レーザ 1 0 1の出射光は、 分極反転 領域 1 0 5の DBR反射波長の一つで、 かつ半導体レ一ザ 1 0 1の発振 ゲイン近傍の波長 820 nmに固定される。 このように、 コヒーレント 光源 1 00からは、 高効率で安定した短波長光が出射される。 以上のよ うに、 DBRグレーティング特性を示す分極反転領域 1 0 5において、 位相整合波長と DBR反射波長を一致させることで、 半導体レーザ 1 0 1の出射光の安定した波長変換が可能となる。
次に、 光導波路デバイス 1 08の製造方法の一例について、 図 2A〜 図 2 Dおよび図 3 A〜図 3 Cを用いて説明する。 図 2A〜図 2Dは、 周 期状の分極反転構造を形成する工程を示す図であり、図 3 A〜図 3 Cは、 リッジ型光導波路構造を形成する工程を示す図である。
まず、 図 2 Aに示しているように、 5 ° オフカット基板である Mgド —プ L i Nb03基板 2 0 1の表面に T a等の金属膜 20 を成膜する。 均一な屈折率変化を得るためには、 L i Nb03基板における Mgのモ ル濃度が 4. 8〜6mo Γ%であることが好ましいが、 この Mgド一プ L i Nb〇3基板 20 1においては、 Mgのモル濃度は例えば、 5 mo 1 %である。 また、 5 ° オフカット基板とは、 C軸が結晶表面に対して 5 ° 傾いている基板のことである。
次に、 図 2 Bに示しているように、 Mgドープ L i N b 03基板 20 1上に形成された金属膜 202をフォトドライエッチングにより成形し て、 周期状パターンを有する櫛形電極 203、 および、 櫛形電極 20 3 と対をなすストライプ電極 204を、 基板 20 1上に形成する。
次に、 図 2 Cに示しているように、 Mgドープ L i Nb〇3基板 20 1およびその上に形成された榔形電極 203とストライプ電極 204上 に、 例えば S i 02膜である絶縁膜 2 0 5を形成する。
次に、 図 2 Dに示しているように、 櫛形電極 2 0 3とストライプ電極 2 0 の両電極間に Mgドープ L i Nb 03基板 2 0 1の分極方向にパ ルス電圧を印加することで、 Mgドープ L i Nb〇3基板 2 0 1には、 櫛形電極 2 0 3のパターンに従って周期状の分極反転構造 2 0 6が形成 される。 以上で、 分極反転構造を有する基板 2 0 0が形成される。 次に、 この基板 2 0 0を用いて、 図 1のリッジ型光導波路構造の光導 波路デバイス 1 0 8を製造する方法について、 図 3 A〜図 3 Cを用いて 説明する。 なお、 図 3A〜図 3 Cは、 図 2 Dの A方向から基板 2 0 0を 見た断面図である。 まず、 図 3 Aに示しているように、 図 2 Dに示した 構造における絶縁膜 20 5側の表面に、 LN基板 （=L i Nb03基板） 2 0 7を接着する。 なお、 図 2 Dにおいて、 基板 2 0 1に対して斜めに 配置されている分極反転構造 2 0 6は、 その傾きが、 数。 程度である。 そこで、 図 3 A〜図 3 Cにおいては、 基板 2 0 1に対して分極反転構造 2 0 6が実際には数。 傾いているが、 見易さを考慮して、 平行となるよ うに図示した。
次に、 図 3 Bに示しているように、 Mgドープ L i N b 03基板 2 0 1を研磨して、 数 mの厚みに薄膜化する。 これによつて、 分極反転構 造 2 0 6が表面に露呈する。 '
次に、 図 3 Cに示しているように、 分極反転構造 2 0 6をさらにリツ ジ加工してリッジ型光導波路を形成する。 このようにして、 図 1の光導 波路デバイス 1 0 8が作製される。 なお、 図 3 Cにおいて、 図 1に示し た各構成部材との対応関係を、 参照符号により括弧内に示した。
光導波路型の SHG素子である光導波路デバイス 1 0 8は、 高い変換 効率と優れた耐光損傷強度を有する。 その理由は以下に示す。
まず、 光導波路デバイス 1 0 8は、 通常の光導波路形成のように光導 波路部の屈折率を増加させるために不純物を注入していない。 光導波路 デバイス 1 0 8のリッジ型導波路は、 バルクの M gドープ L i N b 0 3 結晶であり不純物を含まない。 このため、 光導波路デバイス 1 0 8は、 高い非線形性と耐光損傷性を有し、 高効率で高出力の光波長変換素子と なる。
また、 上記の製造方法で作製した周期状の分極反転構造を有する光導 波路デバイス 1 0 8は、 実際の測定において、 波長 8 1 5 n m近傍の光 で、 選択性を有する反射が観測された。 さらに詳しく調べると波長 4 0 n m間隔で同様の反射が観測され、 その波長は分極反転周期に依存する ことが見いだされた。
さらに光導波路デバイス 1 0 8は、 電界印加で形成した分極反転構造 2 0 6を有するにも関わらず、 屈折率変化を生じる D B Rグレーティン グ構造が形成されている。 その要因の一つとしては、 基板 2 0 1にオフ カツト基板を用いた点にある。 オフカツト基板とは上述したように結晶 の C軸が基板表面に対し傾いている基板である。 結晶の C軸が基板表面 に対してなす角をオフカツト角という。 従来は Zまたは Xカツ卜の結晶 方位である基板を用いて光導波路デバイスを形成していたが、 実施の形 態 1では、 M gドープ L i N b 0 3のオフカツト基板を用いて光導波路 デバイス 1 0 8を作製した。 オフカット基板に電界を印加させて、 分極 反転領域 1 0 5を形成した場合、 形成される分極反転領域 1 0 5は、 分 極方向に沿って、 光導波路デバイス 1 0 8の表面に対して、 斜め深さ方 向に針状に成長する。 分極反転が斜め方向に成長する際に、 結晶に非対 称な歪みが発生するため、 反転部と非反転部の境界において歪みが残留 し、 これによつて屈折率変化が生じたと考えられる。 すなわち、 分極反 転部と非反転部の境界において何らかの結晶歪みが残留し屈折率差が生 じ、 屈折率グレーティング構造が形成されたと考えられる。 一方、 実際 に Zカット、 Xカットの基板に対して、 同様の方法で分極反転を形成し たが、 周期的な屈折率分布はほとんど形成されなかった。
また、 オフカット角が 1〜 1 0 ° のとき大きな DBR反射が観測され た。 オフカット角が 1 0〜 3 0 ° でも屈折率変化は観測されたので DB Rグレーティング構造として使用可能である。 従って、 可能なオフカツ ト角は 1〜3 0 ° の範囲であるが、 1〜 1 0 ° とすることが特に好まし い。
用いるオフカット基板としては、 オフカット X基板、 オフカット Y基 板およびオフカット XY基板がある。 オフカット X基板は、 ほぼ Xカツ ト基板で、 基板表面が Y軸と平行で C軸が基板平面と角度 0で傾いてい る。 また、 オフカット Y基板は、 基板平面と X軸が平行で基板表面と C 軸が角度 0で傾いている。オフカツト XY基板は、 これら以外の基板（基 板平面が X、 Yいずれとも平行でない） である。 これらの基板のうち、 分極反転構造としたときに、 屈折率変化が大きくブラッグ反射の大きか つたのは、 オフカット Y基板、 オフカット XY基板、 オフカット X基板 の順である。特にオフカツ卜 XY基板は、基板の表面が X、 Y軸から 5 ° 以上傾いた位置で、 光導波路デバイス 1 0 8の伝搬損失が小さくなる傾 向が見られ、 より好ましかった。
また上記の製造方法で作製した光導波路デバイス 1 0 8における DB Rグレーティング構造は熱的にも安定である。 例えば、 5 ° オフカット 基板に、 周期 2. 8 の分極反転構造を素子長 1 Ommに渡り形成し た光導波路デバイス 1 0 8に基本波を入射すると、 波長 8 2 0 nmの基 本波に対して 9 0 %以上の反射率が観測された。
さらに、 この光導波路デバイス 1 0 8を熱処理して反射率の変化を観 測した。 ァニール温度は 40 0°C、 6 0 0°Cとし、 5時間以上熱処理し た後、 反射率を測定した。 その結果、 DBR反射波長および反射率のい ずれかのサンプルにおいても、 熱処理の前後で反射率に全く変化が無か つた。 このことから、 分極反転領域 1 0 5に形成された屈折率グレーテ ィングは非常に安定であることが分かった。 また数ケ月放置した後も、 光導波路デバイス 1 0 8の、 反射波長および反射率特性の変化は見られ ず、 永久的に安定な屈折率グレーティングが形成されていることが確認 された。
また、 分極反転領域 1 0 5が屈折率グレーティングとして機能する要 因としては、図 1に示したような光導波路構造としたこと.もあげられる。 すなわち、 上述のように、 分極反転領域 1 0 5は、 光導波路として用い るために、 薄膜化されている。 具体的には、 薄膜層 1 0 3を厚さ 3〜4 / m程度に薄膜化することにより、 光導波路デバイスとしての機能がよ り良好に発揮される。 薄膜化により、 D B Rグレーティングからの反射 率が増大した。 これは、 薄膜化することで分極反転部の境界における結 晶の歪みが強化され、 屈折率変化が大きくなつたためと考えられる。 薄 膜層 1 0 3の厚さとしては、 l O m以下が好ましい。 さらに、 5 m 以下とすると分極反転領域 1 0 5の屈折率変化が大きくなつて、 さらに 好ましい。
また、 光導波路デバイス 1 0 8をリッジ加工導波路とすることで、 分 極反転構造に形成したプロトン交換導波路の場合に比較して、 D B Rグ レーティングからの反射率が高くなる。 通常、 低損朱で均一な導波路形 成が可能であることから、 分極反転構造の光導波路にはプロトン交換導 波路が利用される。 しかしながら、 形成した分極反転構造にプロトン交 換を施すと D B Rグレーティングの反射率が大幅に低下することが観測 されている。 これはプロトン交換を施す際に、 分極反転により.形成され た結晶歪みが緩和されるためと考えられる。
光導波路デバイス 1 0 8は、 研磨とリッジ加工により得られるため、 化学的な処理を分極反転領域 1 0 5が受けていない。 このため、 分極反 転により形成された結晶歪みが影響を受けることがなく、 屈折率変化を 維持できる。 そのため、 高い DBR反射が実現でき、 DBRグレーティ ングの効率が高いため好ましい。
なお、 プロトン交換導波路においても、 オフカット基板を用いて形成 することで DBR反射は観測される。 したがって、 プロトン交換により DB R反射が大幅に低下するが、 プロトン交換導波路においても上記の 製造方法のように、 DBRグレーティングを分極反転構造で形成するこ とは可能である。
また、 DBRグレーティングを形成する基板 （薄膜層 1 0 3) には、 非線形光学結晶として Mgドープ L i Nb03を用いることが望ましい。 通常、 用いる L i N t 〇3基板では、 オフカット基板であった場合に、 均一なグレーティングを形成されることが難しく、 分極反転構造とした 場合に、 DBRグレーティングの形成が難しかった。 また、 非線形光学 結晶として、 1^8ドープした1^ 11^13 (1_2 丁 〇3 ( 0≤ x≤ 1 ) を 用いてもよい。 例えば、 Mgをド一プした L i T a 03、 Mgをド一プ した L i Nb03、 Mgをドープした L i Nb〇3と L i T a〇3との混 晶、 Mgをドープしたス卜ィキォ L i Nb〇3、 Mgをドープしたスト ィキォ L i T a 03および Mgをドープしたストィキォ L i Nb〇3と L i T a03との混晶のいずれかも、 同様に非線形光学結晶として使用 できる。
なお、 M gのド一プ量としてはコングルェントの L i Nb 03結晶で 4. 8mo 1〜 6mo 1 %程度のドープ量が好ましい。 ド一プ量が 6m o 1 %を越えると分極反転の形成が困難になり、 4. 8mo l %を下回 ると基板 20 1の光損傷の耐性が大幅に劣化する。 また、 ストィキオメ トリック L i N b O。の場合では Mgのドープ量は 1. 5mo 1 %以上 が好ましい。
コヒーレント光源 1 0 0から光を出力する場合は、 半導体レーザ 1 0 1の出射光を光導波路デバイス 1 0 8に入射して、 半導体レーザ 1 0 1 の出射光のゲインピーク波長と分極反転領域 1 0 5からの D B R反射波 長がほぼ等しいことが望まれる。 この波長が大きく異なると、 半導体レ —ザの発振波長が D B R波長 fc固定されなくなる。 実験では波長差は 5 n m以下の条件が必要であった。 さらに 2 n m以下になると出力が安定 してより好ましい。
なお、 光導波路デバイス 1 0 8を形成する場合に、 薄膜の非線形光学 材料を接着剤によ,り L N基板 1 0 2に接着しても良いが、 その他、 直接 接合等の技術を利用してもよい。
以上、 光導波路デバイス 1 0 8が周期状の分極反転構造を利用した D B Rグレーティング構造を有する場合について説明したが、 分極反転構 造による屈折率変化は他のデバイスにも適用できる。 例えば各種のグレ 一ティングデバイス、位相変調器、スィツチ、波長選択グレーティング、 波長分波、 合波器等および偏光器等、 導波路に部分的な屈折率分布を持 たせた構造による光導波路デバイス等に利用できる。 なお、 分極反転構 造は任意の形に形成できるため有効である。
また、 実施の形態 1のコヒーレント光源 1 0 0は、 光導波路デバイス 1 0 8を半導体レ一ザ 1 0 1と直接接合した構成としてもよい。 光導波 路デバイス 1 0 8と半導体レーザ 1 0 1以外にレンズ光学系を用いた構 成としてもよい。 このような構成とすることで、 光導波路デバイス 1 0 8と半導体レーザ 1 0 1との光結合がさらに容易になる。
次に、 半導体レーザ 1 0 1と光導波路デバイス 1 0 8からなるコヒー レント光源 1 0 0において、 高調波出力を得る場合の、 波長の条件につ いて説明する。 フアブリペロー型の半導体レーザ 1 0 1は分極反転構造 による DBR反射波長に固定され安定に発振する。 また、 温度制御によ り D B R波長と位相整合波長を一致させることで安定な高調波出力を得 ることができる。
これら半導体レーザ 10 1と光導波路デバイス 108によって高効率 のコヒーレン卜光源 100を形成するには、 光導波路デバイス 1 08の 位相整合波長と、 DBR反射波長を一致させる必要がある。 位相整合波 長および D B R反射波長は、 それぞれ分極反転構造の周期構造に依存す る値であるため、 光導波路デバイス 1 08の位相整合波長と DBR反射 波長が一致するためには一定の法則性がある。 具体的には、 結晶の有す る分散特性からの条件から計算される DBR反射波長と位相整合波長の 一致点からずれた条件が最適となることが見いだされた。
これは、 光導波路デバイス 1 08が、 従来と異なり、 結晶自体をリツ ジ導波路状に加工した構造であるため、 光導波路における DBR条件と 位相整合条件が異なったためと考えられる。
以下に室温近傍 （0〜 1 00°C) における最適なコヒーレント光源 1 00の出力波長を実験的に求めた結果を示す。 まず、 DBRグレーティ ングが奇数次の D B R反射波長と位相整合波長が一致する場合の D B R 反射波長 λは以下の条件を満たす。
DBR反射波長 λは、 λ く λく λ 2の関係を満足する。 なお、 ェ= 6 3 5 + 48 Xn (nm)、 λ 2= 1. 0 2 X λ x (nm) (n = 0 , 1， 2)である。 また、 DBR反射波長 λがこれよりも大きい場合には、 λ 1=7 74 + 40 Χη (nm), λ 2= 1. 02 X λ！ (nm) (n = 0， 1， , 3， 4···) である。 λが λ丄と λ 2との間のどの値を取るか は、 光導波路デバイス 1 08のリッジ部分の幅と厚さによって決まる。 つまり、 約 40 nmごとに DBR反射波長 λと位相整合波長が一致す る波長が現れる。 DBRグレーティングの次数としては 1 5次であり、 奇数の次数ごとに反射が得られている。 これは分極反転構造が基本波か ら 2次の高調波に変換する非線形グレーティングとしては 1次の周期構 造を有しているため、 変換効率が最大になる点では、 分極反転部と非反 転部のデューティ比は 50 %となっているからである。 精度としては 1 〜 2 %の誤差で正確に決定できた。 その他の、 光導波路デバイス 1 08 の条件としては基本波に対してほぼシングルモードの条件であり、 導波 路の形状にはあまり依存しなかった。
また、 光導波路デバイス 1 08の温度を変えることで、 DBR反射波 長と位相整合波長を正確に一致させることができる。 位相整合波長およ び DBR反射波長は、 温度依存性を有し、 例えば、 位相整合波長の温度 依存性は、 0. 06 nmZ°Cであり、 D B R反射波長の温度依存性は 0. 026 nm/°Cである。 したがって、 温度変化による波長変動を利用す れば、 位相整合波長と D B R反射波長を精密に一致させることが可能と なる。 なお、 電極構造を光導波路デバイス 1 0 8上に形成して、 電圧を 印加し、 光導波路デバイス 1 08の実行屈折率を変化させて DBR反射 波長と位相整合波長を一致させる方法もある。
光導波路デバィス 1 0 8は素子長 1 2 mm分極反転周期約 2.8 m、 位相整合波長約 82 O nmで、 位相整合波長と D B R反射波長がほぼ一 致した。 しかし、 DBRダレ一ティングの反射率は約 90 %であり、 ほ ぼ総ての光が反射された。 光波長変換素子としては、 DBRグレーティ ングの反射が大きいと変換効率が低下する。 また、 半導体レ一ザ 10 1 への帰還パワーが大きすぎると半導体レーザ 1 0 1が端面破壊で壊れる といった現象も生じるため、 DBRグレーティングによる反射率は 1 0 %以下に押さえることが望ましい。
そこで、 分極反転領域 1 0 5のデューティ比を制御することで、 DB Rグレーティングによる反射率を制御する。 つまり、 分極反転領域 1 0 5の幅を 0. 1 m程度ずらすことで D BRグレーティングの反射率を 制御できるので、 光波長変換素子としての変換効率低下を起こすことな く、 DBRグレーティングの反射率を調整できる。
上述したのと同様に、 偶数次の DBR波長に対しても DBR波長と位 相整合波長を一致させることができる。 この場合の DBR反射波長入が λ丄く λく λ 2の関係を満足し、 A
Figure imgf000020_0001
i S + A S Xn (nm), λ 2 = 1. 0 2 Χ λ 1 (nm) (n= 0 , 1， 2) である。 または、 DBR 反射波長 λが λ く λ 2の関係を満足し、 A t Z S + O Xn n m)、 λ 2 = 1. 02 X Λ x (nm) (η = 0 , 1， 2 , 3, 4··') で ある。
ただしこの場合は分極反転領域 1 0 5のデューティ比が 50 %の場合 には反射が起こらないので、 デューティ比が 50 %からずれていること が必須である。 SHGへの変換効率を考慮するとデューティ比を 40〜 49 %程度にして、 反射率を 1 0 %以下に抑えることで、 高効率化が図 れる。 この場合、 ブラッグ反射の反射量が制限されるのと、 デューティ 比が 50 %からずれることによる変換効率の低下を防ぐことができる。 また、 SHGの出力を抑えてもより安定な特性を実現したい場合には、 デューティ比を 30〜40 %にして、 反射率を増大させてもよい。 変換 効率は低下するが、 半導体レーザ 1 0 1への帰還光を増やして、 外乱に よる半導体レーザ 1 0 1の発振波長の変動を抑えることができる。 なお、 実施の形態 1の光導波路デバイス 108は、 薄膜層 10 3の凸 部 1 06が LN基板 1 02側すなわち、 接合層 1 04に接するように形 成されていてもよい。 その具体例を図 4に示す。 図 4は、 実施の形態 1 に係る光導波路デバイスを用いたコヒ一レン卜光源の他の構成例を示す 構成図である。 光導波路デバイス 308は、 LN基板 302上にオフ力 ットの Mgドープ L i Nb〇3結晶の薄膜層 3 03が接合層 304を介 して接着されて構成されている。 薄膜層 3 0 3は、 ストライプ状の凸部 3 0 6を有し、 周期状の分極反転領域 3 0 5が形成されている。 L N基 板 3 0 2と薄膜層 3 0 3とは、 凸部 3 0 6が L N基板 3 0 2側にあり、 光導波路デバイス 3 0 8の内部にあるように配置されている。 また、 こ の光導波路デバイス 3 0 8と、 光導波路デバイス 3 0 8に光を入射する 半導体レーザ 3 0 8とでコヒーレント光源 3 0 0を形成している。 この ような構成である光導波路デバイス 3 0 8は、 図 1の光導波路デバイス 1 0 8と同様に光導波路高効率、 高出力の D B Rダレ一ティング構造が 実現でき、 波長変換素子として用いることができる。 また、 コヒ一レン ト光源 3 0 0は、 図 1のコヒーレント光源 1 0 0と同様に、 高効率で安 定した短波長光を出射することができる。
(実施の形態 2 )
本発明の実施の形態 2に係る光導波路デバイスおよびこれを用いたコ ヒーレント光源について説明する。 図 5は実施の形態 2に係る光導波路 デバイスを用いたコヒーレント光源の構成図である。
図 5に示す実施の形態 2に係るコヒーレント光源 1 0 0 aは、 図 1の 実施の形態 1のコヒーレント光源の光導波路デバイス 1 0 8の代わりに 光導波路デバイス 1 0 8 aを備え、 この光導波路デバイス 1 0 8 aの分 極反転領域 1 0 5が、 D B R部 1 1 2と波長変換部 1 1 1とに分けられ た構成である。 半導体レ一ザ 1 0 1は、 実施の形態 1と同様に、 フアブ リペロー型の A 1 G a A s半導体レーザである。 ただし、 実施の形態 1 とは異なり、 分極反転領域 1 0 5の分極反転周期は約 2 . マ n m、 位相 整合波長は約 8 1 0 n mである。
0 3 1 部1 1 2と波長変換部 1 1 1は、 どちらも周期状の分極反転構 造であるが、 その周期は異なっている。 波長変換部 1 1 1は、 基本波と 高調波が位相整合するような周期構造が選択されていて、 分極反転構造 による非線形グレーティングにより波長変換を行なうものである。一方、
081^部1 1 2は、 屈折率のグレーティングにより、 特定波長の基本波 を反射 （ブラッグ反射） するものである。
このような構成で、 実施の形態 1に示したような条件を用いて、 位相 整合波長と DB R反射波長を一致させることで、 安定出力のコヒーレン ト光源を実現できる。
つまり、 DB Rグレーティング用の分極反転構造と波長変換用の分極 反転構造を分離してもよい。 DBRグレーティングの 1次周期は 0. 2 m程度と小さいため、 分極反転ダレ一ティングを DB Rグレーティン グとして使用すると高次のダレ一ティングとなる。 このため DBR用と 波長変換用の分極反転を別に設計することでそれぞれの設計の最適化を 図ることができる。 この場合、 注意しなければならないのが、 半導体レ 一ザ 1 0 1のゲインピーク波長、 DBR反射波長および位相整合波長の 関係である。 それぞれの波長の関係は以下に示す通りである。
081 部1 1 2の DBR反射波長と波長変換部 1 1 1の位相整合波長 がー致していて、 かつ、 波長変換部 1 1 1の DBR反射波長と DBR部 1 1 2の DBR反射波長との差は、 5 nm以上で、 かつ、 081^部1 1 2の DBR反射波長と半導体レーザ 1 0 1のゲインピーク波長がほぼ一 致している。
以上の条件を満たすように設計することで、 設計の最適化が図れる。 前述したように分極反転領域 1 0 5は屈折率変化を伴っているため、 波 長変換部 1 1 1の分極反転グレーティングからも DBR反射が生じる。 半導体レーザ 1 0 1の出射光が波長変換部 1 1 1からの DBR反射波長 に固定されれば、 位相整合波長と異なるため、 波長変換されなくなる。 08 部1 1 2からの DBR反射波長が半導体レーザ 1 0 1のゲインピ ークと一致し、 なおかつ波長変換部 1 1 1からの DBR反射波長との差 が、 5 nm以上であり、 半導体レーザ 1 0 1は DBR部 1 1 2からの D BR反射波長に固定される。 081 部1 1 2と波長変換部 1 1 1との D BR反射波長が近接すると半導体レーザ 1 0 1の出射光は、 どちらの波 長に固定されるかわからなくなり、 両方の波長でマルチモード発振する 可能性もある。 この場合ノイズが大幅に増大するという問題が生じる。 以上の結果、 波長変換部 1 1 1の位相整合波長と DBR反射波長は 5 n m以上離れていることが望ましい。 したがって、 実施の形態 1で示した 位相整合波長と DBR波長が一致する条件の波長より、 さらに 5 nm以 上の差がある波長に位相整合波長を設定することが望ましい。
また半導体レーザ 1 0 1のゲインピークが波長変換部の D B R反射波 長に近いと、 こちらの波長に固定されてしまい、 波長変換されなくなる という問題が生じた。 したがって、 DB R部 1 1 2の DBR反射波長と 半導体レーザ 1 0 1のゲインピーク波長の差は 5 nm以下が好ましい。 また、 D B R部 1 1 2の D B R反射波長と半導体レーザ 1 0 1のゲイン ピーク波長の差が、 2 nm以下とすると、 発振がより安定するため、 さ らに好ましい。
また、 DBR部 1 1 2を光導波路デバイス 1 0 8 aの入射部近傍に設 置したのは、 半導体レーザ 1 0 1との距離をできるだけ短くするためで ある。 半導体レーザ 1 0 1が DBR部 1 1 2からの反射光により固定さ れる場合、半導体レ一ザ 1 0 1に DBR部 1 1 2からの光が帰還するが、 通常、 半導体レーザ 1 0 1は外部からの戻り光によりノイズが大幅に増 大する。 それにより、 半導体レーザ 1 0 1に戻り光があると、 レーザ本 来の共振器構造に加えて、 外部にも共振器構造が存在することになり、 複合共振器構造となる。
したがって、 DBR部 1 1 2を光導波路デバイス 1 0 8 aの出口近傍 (半導体レーザ 1 0 1の反対側） に作製すると、 共振器長が大きく異な る複合共振器となり、 かつ外部の温度変化等の影響により実質的に共振 器長が変化する。 このため不安定な共振器構造となり、 発振ノイズが増 大する。
これに対し、 半導体レーザ 1 0 1と光導波路デバイス 1 0 8 aを直接 接合し、 D B R部 1 1 2を光導波路デバイス 1 0 8 aの入射端側 （半導 体レーザ 1 0 1側） に設置すれば、 半導体レーザ 1 0 1の出射端面と D B Rグレーティングの反射端面をほぼ一致させることが可能となり、 複 合共振器構造によるノイズを防止することができる。
以上のように、 0 8尺部1 1 2は光導波路デバイス 1 0 8 aの入射端 近傍に設置し、 かつ D B Rグレーティングは入射端面まで形成されてい る必要がある。なお、 これは実施の形態 1についても適用できる。また、 位相整合用のグレーティングを D B Rグレーティングとして使用する場 合も同様に半導体レーザ 1 0 1は直接接合されていることが好ましい。 また分極反転領域 1 0 5も光導波路デバイス 1 0 8 aの入射端面まで形 成されていることが好ましい。
なお、 半導体レーザ 1 0 1の駆動電流を変調して出力を変調すること で、 コヒーレント光源 1 0 0 aの出力に乱れが生じることがある。 これ は、 駆動電流による半導体レーザ 1 0 1内の温度変化が生じることで、 半導体レーザ 1 0 1の共振器長が変化し、 半導体レーザ 1 0 1の発振波 長が変化するためである。 すなわち、 半導体レーザ 1 0 1の出力を変調 すると、 発振波長も同時に変調される。
また、 非線形光学結晶として、 M gドープした L i N t> T a x 〇3 ( 0≤x≤ 1 ) を用いてもよい。 例えば、 M gをドープした L i T a〇3、 M gをド一プした L i N b〇3、 M gをド一プした L i N b〇 3 と L i T a 0 3との混晶、 M gをドープしたストイキォ L i N b〇3、 M gをドープしたストイキォ L i T a〇3および M gをド一プしたストイ キォ L i N b 0 3と L i T a 0 3との混晶のいずれかも、非線形光学結晶 として同様に使用できる。
光導波路デバイス 1 0 8 aは狭い波長許容度を有し、 0 . l n m以下 の波長変動でも変換効率が大きく変化する。 そのため、 半導体レーザ 1 0 1の出力変調で、 高調波出力は、 半導体レーザ 1 0 1の出力と波長の 両方の変調により変化し、 複雑な出力波形となる。 このため、 光波長変 換素子の出力を安定に必要な波形で変調することが難しくなる。 これを 防ぐためには、 半導体レーザ 1 0 1として通常のフアブリペロー型の半 導体レーザを用いたが、 他に位相変調部を有する半導体レーザを用いれ ばよい。 半導体レーザ 1 0 1に位相変調部 （図示せず） を追加すること で、 位相変調部への印加電流を変調することで、 半導体レーザの出力変 調時に生じる波長変動を抑圧し、 波長変換素子の出力変調を容易にする ことが可能となる。 なお、 実施の形態 1においても、 半導体レーザ 1 0 1に位相変調部を追加することで同様の効果を奏する。
(実施の形態 3 )
本発明の光学装置の一実施形態について説明する。光学装置としては、 例えば、 光ピックアップ光学系装置がある。 図 6は、 実施の形態 3に係 る光ピックアップ光学系装置の構成を示す模式図である。 実施の形態 3 に係る光ピックアップ光学系装置 4 0 0は、コヒ一レント光源 4 0 1と、 集光光学系であるレンズ 4 0 2および 4 0 4と、 ビームスプリッタ 4 0 3と、 フォトディテクタ 4 0 5とを備えている。 なお、 コヒーレント光 源 4 0 1は、 図 1、 図 4、 図 5に示している実施の形態 1および 2のコ ヒ一レント光源 1 0 0、 3 0 0、 1 0 0 aを用いればよい。
図 6に示すように、 コヒーレント光源 4 0 1より出射された光 4 0 7 は、 集光光学系であるレンズ 4 0 2、 ビームスプリツ夕 4 0 3および集 光光学系であるレンズ 4 0 4を通って光ディスク 4 0 6の表面に集光さ れる。 集光された光は、 光ディスク 4 0 6の表面で反射して、 再びレン ズ 4 0 4を通り、 ビームスプリッタ 4 0 3で進行方向を変更され、 フォ トディテクタ 4 0 5へと導かれる。光ディスク 4 0 6で反射された光を、 フォトディテクタ 4 0 5により検出することで、 光ディスク 4 0 6に書 き込まれた情報を読み出すことができる。 また、 コヒーレント光源 4 0 1から出射された光 4 0 7を光ディスク 4 0 6に集光して、 光ディスク 4 0 6に情報を書き込むことも可能である。
コヒーレント光源 4 0 1は、 実施の形態 1および 2のコヒ一レント光 源 1 0 0、 3 0 0または 1 0 0 aであるので、 前述したように波長 4 1 0 n mの短波長光を出力することができるため、 高密度の光情報記録が 可能となる。
また、 コヒ一レント光源 4 0 1 (コヒーレント光源 1 0 0、 3 0 0、 1 0 0 a ) は、 数 mの幅と厚みの光導波路中に光を閉じ込めているた め、 光導波路は非常に強いパワー密度になる。 そのため、 光導波路には 伝搬方向に温度分布が発生する。 この温度分布により、 基本波を高調波 に変換するための位相整合条件の分布が発生し、 位相整合条件の成立が 難しくなり、 コヒーレント光源 4 0 1 (コヒ一レント光源 1 0 0、 3 0 0、 1 0 0 a ) の出力が低下してしまうおそれがある。 しかし、 コヒー レント光源 1 0 0、 3 0 0、 1 0 0 aには、 熱伝導率の高い金属の接合 層 1 0 4、 3 0 4、 1 0 4 aが用いられているので、 光導波路の熱伝導 率が向上し、光導波路の温度分布を低減することができる。それにより、 高出力のコヒーレント光源 4 0 1 (コヒ一レント光源 1 0 0、 3 0 0、 1 0 0 a ) が実現できた。 したがって、 実施の形態 3に係る光ピックァ ップ光学系装置 4 0 0においては、 5 O mW以上の短波長光が実現でき、 低出力では実現の難しい 2層ディスクへの書き込みが可能である。 さら に、 高倍速の書き込みも実現できる。 なお、 実施の形態 1〜 3に係るコヒ一レント光源 1 0 0、 3 0 0、 1 0 0 aを備えた光学装置としては、 上述の光ピックアップ光学系装置以 外に、 例えばレーザ走査顕微鏡等のコヒーレント光学系光学装置があげ られる。
本発明によれば、 半導体レーザからの出射光が入射されることで、 半 導体レーザの波長安定化が図れ、 高出力であり、 安定出力のコヒーレン ト光源が実現できる光デバイスを提供することができる。 産業上の利用可能性
本発明の光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源お よびそれを備えた光学装置は、 例えば、 光情報処理および光応用計測制 御分野で用いられる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 非線形光学材料からなる基板と、
前記基板と同一の組成からなる周期的な分極反転構造とを備え、 前記分極反転構造は、 当該構造に依存した屈折率分布を有する、 光導 波路デバイス。
2. 前記分極反転構造は、 前記基板の分極方向に電圧が印加されること により形成された、 請求の範囲 1に記載の光導波路デバイス。
3. 前記非線形光学材料からなる基板は、 オフカット基板である、 請求 項の範囲 1に記載の光導波路デバイス。
4. 前記基板のオフカット角が、 基板表面に対し、 1 ° 〜 1 0 ° の範囲 で傾いている請求の範囲 3に記載の光導波路デバイス。
5. 前記基板は、 薄膜であり、
前記基板の一方の面に接合層を介して接合された光学基板を有する請 求の範囲 1に記載の光導波路デバイス。
6. 前記基板の表面または裏面の少なくともいずれかに凸部を有し、 前 記凸部に前記分極反転構造がストライプ状に形成されている、 請求の範 囲 5に記載の光導波路デバイス。
7. 前記非線形光学材料は、 Mgドーブレた L i Nb (1_χ) T ax〇3 (0≤x≤ 1) である請求の範囲 1に記載の光導波路デバイス。
8. 前記非線形光学材料は、 Mgドープの L i Nb〇3結晶であり、 位相整合波長が、 ブラッグ反射波長と一致し、
前記ブラッグ反射波長 λは、 下記の λい λ 2に対して、 Ai A As の関係を満足する、 請求の範囲 1に記載の光導波路デバイス。
A != 6 3 5 +48 Xn (nm)
λ 2 = 1. 0 2 X λ！ (nm)
(n= 0, 1， 2)
または
A 1= 7 74 nm+ 40 Xn (nm)
λ 2= 1. 0 2 X λ ! (nm)
(n= 0, 1， 2， 3， 4、 ······ )
9. 前記非線形光学材料は、 Mgドープの L i Nb03結晶であり、 位相整合波長が、 ブラッグ反射波長と一致し、
前記ブラッグ反射波長 λは、 下記の λい λ 2に対して、 Ai A As の関係を満足する、 請求の範囲 1に記載の光導波路デバイス。
λ ^ δ Ι^ + Α δ Χη (nm)
λ 2 = 1. 0 2 X λ！ (nm)
(n= 0 , 1 , 2 )
または
λ χ = 7 54 nm+ 40 X η (nm)
λ 2 = 1. 0 2 X λ ! (nm)
(η = 0 , 1， 2 , 3, 4、 ······ )
1 0. 前記分極反転構造は、 波長変換部と DBR部で構成され、 前記波長変換部の位相整合波長は、 前記 D B R部のブラッグ反射波長 と等しく、 かつ、 前記波長変換部の位相整合波長と、 前記波長変換部の ブラッグ反射波長との差が、 5 n m以上である、 請求の範囲 1に記載の 光導波路デバイス。
1 1 . 半導体レーザおよび請求項の範囲 1ないし請求の範囲 1 0のいず れか一つに記載の光導波路デバィスを備え、 前記半導体レーザからの出 射光が前記光導波路デバイスに入射する、 コヒーレント光源。
1 2 . 請求の範囲 1 1に記載のコヒ一レント光源を備えた光学装置。
PCT/JP2003/016488 2003-01-16 2003-12-22 光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装置 WO2004063809A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2003289498A AU2003289498A1 (en) 2003-01-16 2003-12-22 Optical waveguide device, coherent light source using same and optical apparatus having same
DE60321723T DE60321723D1 (de) 2003-01-16 2003-12-22 Optische wellenleitervorrichtung, kohärente lichtquelle und optisches gerät, welche die genannte optische wellenleitervorrichtung verwenden
US10/542,299 US7236674B2 (en) 2003-01-16 2003-12-22 Optical waveguide device, coherent light source using the same and optical apparatus having the same
EP03781006A EP1586940B1 (en) 2003-01-16 2003-12-22 Optical waveguide device, coherent light source and optical apparatus using said optical waveguide device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003-8780 2003-01-16
JP2003008780A JP4545380B2 (ja) 2003-01-16 2003-01-16 光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004063809A1 true WO2004063809A1 (ja) 2004-07-29

Family

ID=32709171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2003/016488 WO2004063809A1 (ja) 2003-01-16 2003-12-22 光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7236674B2 (ja)
EP (1) EP1586940B1 (ja)
JP (1) JP4545380B2 (ja)
CN (1) CN100409098C (ja)
AT (1) ATE398850T1 (ja)
AU (1) AU2003289498A1 (ja)
DE (1) DE60321723D1 (ja)
WO (1) WO2004063809A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8018646B2 (en) * 2005-07-28 2011-09-13 Panasonic Corporation Wavelength conversion element, laser light source, two-dimensional image display and laser processing system

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7295742B2 (en) * 2002-05-31 2007-11-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical element and method for producing the same
US7652815B2 (en) * 2006-09-08 2010-01-26 Necsel Intellectual Property, Inc. Mobile charge induced periodic poling and device
US7373059B2 (en) * 2006-09-22 2008-05-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Compact, single chip-based, entangled polarization-state photon sources and methods for generating photons in entangled polarization states
JP4646333B2 (ja) * 2008-03-17 2011-03-09 日本碍子株式会社 高調波発生装置
JP2010020285A (ja) * 2008-03-28 2010-01-28 Panasonic Corp レーザ光源、画像表示装置、及び加工装置
JP4962390B2 (ja) * 2008-04-11 2012-06-27 株式会社デンソー 報知装置
JP2010027971A (ja) * 2008-07-23 2010-02-04 Spectralus Corp コンパクトで効率のよいマイクロチップレーザ
US7589886B1 (en) 2008-08-12 2009-09-15 Hc Photonics Corp. Wavelength converter structure and method for preparing the same
US7492507B1 (en) 2008-08-15 2009-02-17 Corning Incorporated Wavelength conversion devices and fabrication methods for the same
US8201947B2 (en) * 2008-12-10 2012-06-19 Hc Photonics Corp. Wavelength converter and green light source and projection apparatus using the same
US8009279B2 (en) * 2009-01-12 2011-08-30 Corning Incorporated Characterization of non-linear optical materials using bragg coupling
EP2472314A4 (en) * 2009-08-25 2013-08-28 Citizen Finetech Miyota Co Ltd WAVE LENGTH CONVERTING ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
JP6018525B2 (ja) * 2012-03-13 2016-11-02 日本碍子株式会社 波長変換素子および波長変換装置
TWI533072B (zh) * 2012-08-23 2016-05-11 Ngk Insulators Ltd Wavelength conversion element
WO2014199831A1 (ja) * 2013-06-11 2014-12-18 日本碍子株式会社 光路変更素子、光路変更素子の接続構造、光源デバイスおよび光実装デバイス
JPWO2014208533A1 (ja) * 2013-06-27 2017-02-23 日本碍子株式会社 ボリューム・ホログラム・グレーティング素子、光源デバイスおよび接続構造
FR3015135B1 (fr) * 2013-12-13 2017-05-19 Thales Sa Source laser a largeur de raies reduite
JP2015215501A (ja) * 2014-05-12 2015-12-03 日本電信電話株式会社 波長変換素子
WO2018008183A1 (ja) * 2016-07-07 2018-01-11 日本碍子株式会社 光走査素子
JP6646187B1 (ja) 2018-11-08 2020-02-14 日本碍子株式会社 電気光学素子のための複合基板とその製造方法
WO2020095421A1 (ja) * 2018-11-08 2020-05-14 日本碍子株式会社 電気光学素子のための複合基板とその製造方法
DE102018129623A1 (de) * 2018-11-23 2020-05-28 Forschungsverbund Berlin E.V. Vorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlung
CN110568694B (zh) * 2019-08-05 2021-01-22 山东大学 一种基于脊型铌酸锂单晶薄膜波导集成周期性畴反转结构的频率转换器及其制备

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07122809A (ja) * 1993-10-28 1995-05-12 Oki Electric Ind Co Ltd 光第２高調波発生装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06194708A (ja) 1992-11-04 1994-07-15 Oki Electric Ind Co Ltd Ｓｈｇ素子、ｓｈｇ装置およびｓｈｇ素子の実効屈折率決定方法
US5544268A (en) * 1994-09-09 1996-08-06 Deacon Research Display panel with electrically-controlled waveguide-routing
DE69529378T2 (de) * 1994-09-14 2003-10-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Verfahren zur Stabilisierung der Ausgangsleistung von höheren harmonischen Wellen und Laserlichtquelle mit kurzer Wellenlänge die dasselbe benutzt
US5734772A (en) * 1995-10-13 1998-03-31 Eastman Kodak Company Inverted domain structure in ferroelectric crystals with polarization in the crystal plane
US5835650A (en) * 1995-11-16 1998-11-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical apparatus and method for producing the same
DE69637984D1 (de) * 1995-12-28 2009-09-17 Panasonic Corp Optischer Wellenleiter, Vorrichtung zur Umwandlung optischer Wellenlängen und Verfahren zu ihrer Herstellung
US6327289B1 (en) * 1997-09-02 2001-12-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Wavelength-variable semiconductor laser, optical integrated device utilizing the same, and production method thereof
US6363189B1 (en) * 1999-03-26 2002-03-26 Ngk Insulators, Ltd. Directional coupler
JP2000286498A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体レーザモジュール、及び半導体レーザモジュールの作成方法
JP2001066652A (ja) * 1999-08-27 2001-03-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 分極反転構造の形成方法並びにそれを利用した波長変換素子の製造方法
US6631231B2 (en) * 2000-03-21 2003-10-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical waveguide elements, optical wavelength conversion elements, and process for producing optical waveguide elements
JP4613358B2 (ja) * 2000-12-22 2011-01-19 パナソニック株式会社 光波長変換素子およびその製造方法
JP2002258340A (ja) * 2001-03-02 2002-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光波長変換素子、その製造方法、短波長光源及び光学システム
US6829080B2 (en) * 2001-04-17 2004-12-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical waveguide device and light source and optical apparatus using the same
JP2002365680A (ja) * 2001-06-05 2002-12-18 Ngk Insulators Ltd 三次元光導波路、光導波路デバイス、高調波発生装置および三次元光導波路の製造方法
US20040086012A1 (en) * 2002-10-23 2004-05-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Coherent light source and method for driving the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07122809A (ja) * 1993-10-28 1995-05-12 Oki Electric Ind Co Ltd 光第２高調波発生装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HU Z.H. ET AL: "Phase-mapping of periodically domain-inverted LiNbO3 with coherent X-rays", NATURE, vol. 392, 16 April 1998 (1998-04-16), pages 690 - 693, XP002977896 *
KAWAGUCHI T. ET AL: "New ridge-type LiNbO3 optical waveguide for high-power QPM-SHG laser", TECHNICAL REPOERT OF IEICE, May 2002 (2002-05-01), pages 29 - 32, XP002977898 *
KITOKA Y. ET AL: "Intracavity second-harmonic generation with a periodically domain-inverted LiTaO3 device", OPTICS LETTERS, vol. 21, no. 24, 15 December 1996 (1996-12-15), pages 1972 - 1974, XP000679212 *
RESTOIN C. ET AL: "Ferroelectric domain inversion by electron beam on LiNbO3 and Ti:LiNbO3", J. OF APPLIED PHYSICS, vol. 88, no. 11, 1 December 2000 (2000-12-01), pages 6665 - 6668, XP002977897 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8018646B2 (en) * 2005-07-28 2011-09-13 Panasonic Corporation Wavelength conversion element, laser light source, two-dimensional image display and laser processing system

Also Published As

Publication number Publication date
EP1586940A1 (en) 2005-10-19
DE60321723D1 (de) 2008-07-31
AU2003289498A1 (en) 2004-08-10
US20060257084A1 (en) 2006-11-16
JP2004219845A (ja) 2004-08-05
US7236674B2 (en) 2007-06-26
AU2003289498A8 (en) 2004-08-10
JP4545380B2 (ja) 2010-09-15
CN1739061A (zh) 2006-02-22
ATE398850T1 (de) 2008-07-15
CN100409098C (zh) 2008-08-06
EP1586940B1 (en) 2008-06-18
EP1586940A4 (en) 2007-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4545380B2 (ja) 光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装置
US20040066807A1 (en) Light source apparatus and its control method
JPH05273624A (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
JP3129028B2 (ja) 短波長レーザ光源
JP3156444B2 (ja) 短波長レーザ光源およびその製造方法
US7085297B2 (en) Driving method and driving circuit of light source apparatus
JP2000171844A (ja) 光波長変換素子並びにそれを使用したコヒ―レント光発生装置及び光情報処理装置
JP2003043537A (ja) 光導波路デバイス及びコヒーレント光源及び光学装置
US6519077B1 (en) Optical waveguide, optical wavelength conversion device, method for producing the same, short wavelength light generation apparatus using the same, optical information processing apparatus using the same, coherent light generation apparatus using the same, and optical system using the same
JP4084460B2 (ja) 光導波路と、この光導波路を用いた光波長変換素子、短波長光発生装置および光ピックアップ
JP3366160B2 (ja) 高調波出力安定化方法及びそれを利用する短波長レーザ光源
JP3111786B2 (ja) 短波長レーザ光源
JP2002258340A (ja) 光波長変換素子、その製造方法、短波長光源及び光学システム
JPH0651359A (ja) 波長変換素子、短波長レーザ装置および波長可変レーザ装置
JP3006309B2 (ja) 光波長変換素子および短波長レーザ光源
JP2921208B2 (ja) 波長変換素子および短波長レーザ光源
JPH0566440A (ja) レーザ光源
JP2001194694A (ja) 光導波路、光波長変換素子及びその製造方法、並びにそれらを使用した短波長光発生装置、光情報処理装置、コヒーレント光発生装置、光学システム
JP2658381B2 (ja) 導波路型波長変換素子
JPH11249183A (ja) 光波長変換モジュール
JP2973963B2 (ja) 短波長光源
JP4156644B2 (ja) レーザ装置
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
JP2833392B2 (ja) 波長変換素子

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006257084

Country of ref document: US

Ref document number: 10542299

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 20038A89262

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003781006

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2003781006

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10542299

Country of ref document: US

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 2003781006

Country of ref document: EP