JPH01280729A

JPH01280729A - 光波長変換装置

Info

Publication number: JPH01280729A
Application number: JP63111089A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Mizuguchi; 水口　信一; Tatsuo Ito; 達男伊藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-05-06
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1989-11-10

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。

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を光メモリー装置やレーザープ
リンタ等に用いるために必要な伝搬装置である光波長変
換装置に関するものである。

従来の技術従来より、非線形光学効果を応用した第二高調波発生（
以下ＳＨＧと略す）により、レーザー光の波長をμに変
換することは（例えば特開昭６１−７２２２２号公報等
）知られている。

第７図、第８図は従来の光波長変換装置を示すもので、
１はＬｉＮｂ○３単結晶基板、２はＬｉＮｂ○３単結晶
基板１に設けられた光導波路、３は光入射部である。４
はＳＨＧ素子でＬ　Ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏ３単結晶基板１およ
び光導波路２よシ構成される。また５は半導体レーザー
、６はコリメートレンズ、７はフォーカスレンズであシ
、半導体レーザ５の光をコリメートレンズ６、フォーカ
スレンズ７によす集光した光８を光入射部３に導入する
と、光導波路２における非線形光学効果により波長変換
された３ペーノ第二高調波（以下ＳＨ光と略す）９が得られる。

なお１８は光導波路２を通過した一次光である。

発明が解決しようとする課題しかしながら、例えば波長０．８４μｍの半導体レーザ
ー光を入射して、０．４２μｍのＳＨ光を得ようとする
と第８図に示す光導波路２の断面寸法は幅が１〜２μｍ
、深さが約０．５μｍという非常に微細な寸法となる。

その微細な部分に、フォーカスレンズ７によシ、１〜２
μｍ径に集光された半導体レーザー光８を入射するため
には非常に高精度な位置合せを必要とすると共に、ＳＨ
Ｇ素子４、半４体ｖ−サ−ｔｓ、コリメートレンズ６、
フォーカスレンズ７を一体的に構成した時に、温度変化
や振動等による構成部位のわずか１μｍ程度の変動によ
って、光入射部３における光導波路２に対する集束され
た光８のフォーカスズレや位置ズレを生じ、ＳＨＨＯ２
強度が大きく低下するという問題点を有していた。

本発明は上記問題点を解決するためにＳＨＧ素子の導波
路に対し、半導体レーザーの集光位置を調整することが
可能な光波長変換装置を提供するものである。

課題を解決するための手段上記目的を達成するために本発明の光波長変換装置は半
導体レーザーとコリメートレンズやフォーカスレンズか
らなる集光手段とＳＨＧ素子のうちの少なくとも一つを
微動させる手段と、微動方向を決める手段と、ＳＨ光の
光強度をモニターする手段とからなる構成を備えたもの
である。

作　　用本発明は上記した構成によって、ＳＨＧ素子の導波路と
集光されたレーザー光の位置をＳＨ強度が最大になるよ
う相対的に微動させることによりＳＨ光の出力を常に最
大にすることができる。

実施例以下本発明の一実施例の光波長変換装置について、図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の光波長変換装置の構成
を示す図である。同図において第７図と同一物には同一
番号を付し説明を省略する。同図６ヘーノにおいて、１１は半導体レーザーチップ、１２゛はＰｉ
Ｎフォトダイオード（以下ＰＤと略す）、１３は半導体
レーザーチップ１１を支持するステム、１４はケース、
１６はガラス窓、１６はリード端子である。そして、半
導体レーザーチップ１１、ＰｉＮフォトダイオード１２
、ステム１３、ケース１４およびガラス窓１５で半導体
レーザー５を構成している。１７はｘ、ｙ、ｚの３軸に
微動可能なピエゾステージである。ここでｘ、ｙ、ｚ軸
は第１固有に示すように光軸方向が２軸、ｚ軸に垂直な
平面で上下方向をｙ軸、同平面で左右方向をＸ軸とする
。ここで半導体レーザー５、コリメートレンズ６、フォ
ーカスレンズ７およびピエゾステージ１了は本体（図示
せず）に固定されている。

次に第１図及び第２図を用いてその動作を説明する。第
２図は第１の実施例においてＸ軸方向にピエゾステージ
１７を微動させた時のＳＨ光の強度（イ）とＰＤの光電
流（ロ）を示したものである。

ＳＨＧ素子４の光導波路２と集光されたレーザー光８が
焦点があって、しかも位置合せが最も正６へ一／しく行なわれていると、ＳＨＨＯ２強度は最大で第２図
Ｐ点となる。その位置からＸ軸方向にＳＨＧ素子を動か
すとＳＨ光は減少して第２図の（イ）の特性を示す。こ
こでＰＤの電流波形も第２図（１０）に示す如く、ＳＨ
光２１と同じ変化をすることが確認できた。これは、レ
ーザー光８がＳＨＧ素子４の光入射部３で反射して半導
体レーザーチップ１１を通過してＰＤｌ　２に到達した
ものである。同様にして、ｙ軸方向、Ｚ軸方向にピエゾ
ステージを微動した時にも、第２図に示したと同じ、Ｓ
Ｈ光とＰＤ倍信号得られた。従って、ＳＨＨＯ２強度が
最大になっているかどうかはＰＤ１２の電流波形をモニ
ターすればよいことがわかった。

次に第３図は、ピエゾステージの微動方向をどのように
決定するかの説明図である。

同図において、１９は４分割されたフォトセンサーで、
第１図では図示してないがＳＨＧ素子４と一体的にピエ
ゾステージ１７に取付けである。

第３図（ａ）はフォトセンサ１９を１次元１８の側から
見た図であシ、２０はフォトセンサ１９上の−了ヘーノ次光の位置を示す。１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは
それぞれ４分割されたセンサーを示す。第３図（ｂ）〜
（ｄ）はフォトセンサ１９上の一次光の位置とピエゾス
テージ１７の微動方向の説明図である。前述の如く、光
導波路２の幅は１〜２μｍと狭いが、光導波路２を通過
した一次光は広がるのでフォトセンサ１９上では一次光
は十分に大きな寸法となる。初期の組立の段階で、ＳＨ
ＨＯ２強度が最大になった時に、第３図（ａ）の４つの
センサ１９ａ。

１９ｂ、１９Ｃ２１９ｄの光出力が等しくなるようフォ
トセンサ１９の位置を調節し固定する。温度変化等の原
因で集光されたレーザー光８とＳＨＧ素子４の導波路３
とが位置ズレを生じた時には、光導波路２を通過した一
次光１８はフォトセンサ１９の上で第３図（１））〜（
ｄ）の如くなる。第３図（］））の状態すなわちセンサ
１９ｃ、１９ｄの信号出力が等しく、センサ１９ａ、１
９ｂの出力が零の場合は、Ｘ方向にピエゾステージを動
かせばよい。同様に第３図（Ｃ）の状態ではＸ方向にピ
エゾステージを動かせばよい。また第３図（ｄ）の状態
すなわちセンサ１９ｂのみに信号出力があって、他は零
の場合には、ｘｒ　７の両方向に同時に動かすことも可
能である。このように、フォトセンサ１９の信号出力に
よってピエゾステージの微動方向を一義的に定めること
ができる。

実施例では温度変化による位置ズレはＺ軸方向に最も大
きいので、まず、Ｚ軸方向にピエゾステージ１７を微動
してＰＤｌ２の出力が最大になった時に２軸の微動を停
止し、次にフォトセンサ１９の出力信号によって、ｘ、
ｙ軸方向にピエゾステージ１７を微動し、ＰＤｌ２の出
力がさらに最大と々る点まで移動させた。

このようにＰＤｌ　２の信号を常時モニターして、変化
があった時にピエゾステージ１了を微動して、ＰＤｌ　
２の信号出力を常に一定に保つことにより、ＳＨＨＯ２
出力を常時一定に保つことが可能となる。

次に第２の実施例について、第４図を参照しながら説明
する。同図において、第１図と同じ番号を付与したもの
は同じものを示している。第１図９ヘー。

の構成と異なるのはｘｒ　’ｌ　＋　ｚ３軸微動のピエ
ゾステージ１了をフォーカスレンズ了に設けた点である
。本発明の目的はＳＨＧ素子４の光入射部３上の光導波
路２に、集光された半導体レーザー光８を位置合せする
ことにあるから、ＳＨＧ素子４、半導体レーザー５、コ
リメークレンズ６を固定しておいて、フォーカスレンズ
了のみを微動しても、第１の実施例と全く同じ機能が果
せることは容易に理解できる。

第５図は第３の実施例であり、第１の実施例と異々る点
は、第１図のｘ、ｙ、ｚの３軸ピエゾステージ１７を２
軸１７ａ、ｘ＋Ｙ軸１７ｂの２つに分割して、フォーカ
スレンズ了を２軸ステージ１７ａに、ＳＨＧ素子４をｘ
、ｙ軸ステージ１７ｂに載置したことである。これも第
２の実施例と同様、第１の実施例と全く同じ機能が果せ
ることは容易に理解できる。

第６図は第４の実施例であり、第１の実施例と異なる点
はコリメートレンズ６を使用せずにフォーカスレンズ了
だけを使用している点である。よ１０ベー。

り大きな光量をより小さく集光するためにはコリメート
レンズとフォーカスレンズヲ使うことが良い結果が得ら
れるが、小さく集光するだけであれば、フォーカスレン
ズ了だけでも十分である。

なお、第１の実施例で、ＳＨＧ素子４をピエゾステージ
１７に載置したが、ＳＨＧ素子４を固定して、半導体レ
ーザー５、コリメートレンズ６、フォーカスレンズ７を
ピエゾステージ１７に載置しても同じ機能が果せる。

また第２の実施例において、フォーカスレンズ了をピエ
ゾステージ１７に載置したが、フォーカスレンズ７を固
定して半導体レーザー５とコリメートレンズ６とをピエ
ゾステージ１７に載置しても同じ機能が果せる。

また第３の実施例で、ＳＨＧ素子４を固定とし、半導体
レーザー５とコリメートレンズ６とをＸ。

ｙ微動のピエゾステージ１７ｂに載置しても良い。

以上の実施例では微動手段として、ピエゾステージを用
いたが、他の手段、例えばボイスコイルあるいはパルス
モータ−と送りねじ等を使用する１１べ一−ノ゛ことも可能である。

また、微動の方向を決める手段として、実施例では４分
割されたフォトセンサ−１９を使用したが、例えば第２
図に示したようにＰＤ信号出力２２が増加する方向へ微
動ステージを移動させるというアルゴリズムで処理する
ことも可能である。

また実施例では第二高調波についてのみ述べたが、それ
に限定するものでなく、例えば第３高調波、第４高調波
についても同様に適用できるものである。

発明の効果以上のように本発明は半導体レーザーとその光を集光す
る手段とＳＨＧ素子のうちの少なくとも一つを微動させ
る手段と、微動方向を決める手段と、ＳＨ光の光強度を
モニターする手段とからなる光波長変換装置であり、温
度変化や振動の加わる環境で使用した時にも常に一定の
ＳＨ光出ツＪを取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における光波長変換装置
の構成図、第２図は同ＳＨ光強度の特性図、第３図は同
センサにおける１次光の位置を示した説明図、第４図は
本発明の第２の実施例の光波長変換装置の構成図、第６
図は本発明の第３の実施例の光波長変換装置の構成図、
第６図は本発明の第４の実施例の光波長変換装置の構成
図、第７図は従来の光波長変換装置の構成図、第８図は
同要部断面図である。４・・・・・・光波長変換素子、５・・・・・・半導体
レーザー、６・・・・・・：ｆｆ！１メ−）レンズ、７
・・・・・フォーカスレンズ、９・・・・・高調波、１
１・・・・・・半導体レーザーチップ、１２・・・・・
ＰｉＮフォトダイオード、１８・・・・・・−次光、１
９・・・・・・フォトセンサ。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名法　
　　　　　　　　　　　　　派磐　　　　　　　　　　　　尺

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体レーザー光をコリメートレンズ及び又はフ
ォーカスレンズを介して光波長変換素子の光導波路に導
入し、半導体レーザーの高調波を取り出す装置において
、半導体レーザーとフォーカスレンズ及び又はコリメー
トレンズ、フォーカスレンズ、光導波路形光波長変換素
子のうち、少なくとも一つを微動させる手段と高周波の
光強度をモニターする手段とを備えてなる光波長変換装
置。
（２）高調波の光強度をモニターする手段として、半導
体レーザーの光強度モニター用ＰＩＮフォトダイオード
の出力信号を利用することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の光波長変換装置。
（３）光導波路形光波長変換素子の光導波路を通過した
一次光を４分割された光センサーで受光することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光波長変換装置。