JPH01312529A - 非線形光学素子 - Google Patents

非線形光学素子

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JPH01312529A
JPH01312529A JP63145142A JP14514288A JPH01312529A JP H01312529 A JPH01312529 A JP H01312529A JP 63145142 A JP63145142 A JP 63145142A JP 14514288 A JP14514288 A JP 14514288A JP H01312529 A JPH01312529 A JP H01312529A
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JP
Japan
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nonlinear optical
lens
optical element
light
resonator
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JP63145142A
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English (en)
Inventor
Kiminori Mizuuchi
公典 水内
Tetsuo Yanai
哲夫 谷内
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
    • 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
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3542—Multipass arrangements, i.e. arrangements to make light pass multiple times through the same element, e.g. using an enhancement cavity

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

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、レーザを応用した通信、光情報処理、光加工
及び光応用計測制御分野に使用する非線形光学素子に関
するものである。
従来の技術 従来゛の非線形光学素子としては、例えば、シーテ゛−
1tネ°−ス°、 夕°プリュー、 ジュー、 コス°
ロフスキー、 アント° アール、 エル、 バイヤー
  nlフフシュント tコント° ハーモニック シ
゛エネレーションオブ ア ダイオード°−ネ°ンブト
 シータ゛フ゛リュー ニオブ: ワイエーシ。
−レー号゛ ニージンク゛ アン エクスクーナリー 
レソ゛、ナンド キャビティー”。
オーイー エルI−4スイー’  88.  Oンアン
t゛ルス、  10−17.  シ′ヤニュアリー、1
988.  へ’ −ハ゛−898−18(C,D、N
abors、W、J、Kozlovsky、and  
R,L、Byer、’Efflc1ent  5eco
nd  harmonic  generatlon 
 of  a  dlode−pomped  cm 
 Nd:YAGlaser  using  an  
externally  resonant  cav
lty″、0−E  LASE’88.Los  An
geles、10−17  Jan、1988.pap
er898−18)がある。第7図はこの従来の非線形
光学素子の基本的構成図を示すものであり、21はコヒ
ーレント光源、22は集光光学系、25は非線形光学結
晶、23.24は反射膜、26は結晶上面、27は光路
である。
以上のように構成された従来の発光素子においては、゛
コヒーレント光源21から出射された光は集光光学系2
2によって集光され反射膜23を透過して反射膜24に
達する、反射膜24によって反射された光は結晶上面2
6で全反射して反射膜23に達し、再び反射膜24に向
、かう。以上の行程を繰り返すことにより光を共振させ
る。共振器内で反射膜23から反射膜24に向かう光路
においてだけ基本波と第2高調波の位相整合がとれるよ
うに結晶方向を制御すると、この部分でのみ第2高調波
が発生し、高効率で第2高調波を発生する共振器型の非
線形光学素子となる。
発明が解決しようとする課題 上記のような構成では、前進波と後進波とが非対称の光
路をとって共振するため複雑でかつ、精度の高い研磨加
工が必要である。また基本波と第2高調波の位相整合を
とるために光源の波長、結晶の温度を制御する必要があ
り安定性に欠ける。
さらにバルク構造のため小型化に限界がある。
本発明は以上の点に鑑み複雑で高い精度の研磨加工を必
要としない構造で、かつ小型Φ安定な非線形光学素子を
提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 2つの反射鏡からなる共振器と前記共振器内に置かれた
非線形光学物質からなるレンズと前記共振器に光を励起
する集光光学系とコヒーレント光源を備えたことを特徴
とする非線形光学素子である。ま、た非線形光学効果を
もつ基板と前記基板」二に作製したスラブ導波路と前記
スラブ導波路上に形成したレンズと前記スラブ導波路の
両端に形成した反射膜と前記スラブ導波路に光を励起す
る集光光学系とコヒーレント光源とを備えたことを特徴
とする非線形光学素子である。
作用 本発、明は前述した構成により、コヒーレント光源から
出射した光を2つの反射鏡と非線形光学物質からなるレ
ンズを用いて、前進波は集光する光、後進波は1度発散
してレンズにより再び集光する光として共振させる。第
2高調波はエネルギー密度の高い前進波によってのみ発
生する。以上の構成をとると、2つの反射鏡と非線形光
学物質からなるレンズによって第2高調波発生用共振器
を構成でき複雑で高い精度の研磨加工を必要とせず非線
形光学素子を作製できる。
また非線形光学物質からなる基板上に形成したスラブ導
波路上に2つの反射膜とレンズを作製することにより、
基本波と第2高調波の位相整合をとる必要がなくなり非
線形光学素子は安定に動作する。さらに導波路上に2つ
の反射膜とレンズを作製することにより非線形光学素子
の小型化を図れる。
実施例 (実施例1) 第1図は、第1の実施例における非線形光学素子の構成
図を示すもので、2つの反射鏡からなる共振器と前記共
振器内に置かれた非線形光学物質からなるレンズと前記
共振器に光を励起する集光光学系とコヒーレント光源を
備えた非線形光学素子である。第1図において1は波長
1.064umのNd:YAGレーザ、2は集光光学系
、3,4は波長1.084umの光に対して透過率0.
3%、波長0.532umの光に対しては透過率90%
の誘電体反射鏡、5は非線形光学物質であるKTP結晶
により作製したレンズである。
以上のように構成された第1の実施例の非線形光学素子
について、以下その動作を説明する。波長1 、(H4
umのNd:YAGレーザ1から出射した光は、集光光
学系2によって集光され、誘電体反射鏡3を透過して前
進波は集光する光、後進波は1度発散してレンズ5によ
り集光する光となって誘電体反射鏡4によって反射され
再び前進波となる。以上の行程を繰り返すことにより光
は共振する。光の共振条件は2つの反射鏡とレンズの位
置を調整することにより行う。波長0.532%mの第
2高調波はエネルギー密度の高い前進波によってレンズ
部分発生し誘電体反射鏡4を透過する。第2高調波の変
換効率は、入射光強度40r*Wに対して60%であっ
た。
以上のように本実施例によれば、コヒーレント光源と集
光光学系と非線形光学物質からなるレンズと2つの反射
鏡によって、高い精度の研磨加工を必要としない構成で
共振器型の非線形光学素子が構成できた。
第2図は、本発明筒2の実施例を示す非線形光学素子の
構成図である。同図において1は波長1゜084%mの
Nd : YAGレーザ、2は集光光学系、3.4は波
長!、H4umの光に対して透過率0.397f1、波
長06532uI11の光に対しては透過率80%の誘
電体反射鏡で、以上は、第1図の構成と同様のものであ
る。第1の構成と異なるのは、非線形光学効果物質より
成るレンズのかわりにレンズ6.8と非線形光学結晶 
−であるKTP結晶7を用いた点である。
前記のよう構成された第2の実施例の非線形光学素子に
ついて以下その動作を説明する。反射鏡3.4の間にレ
ンズ6.8と非線形光学物質7を用いる°ことにより非
線形光学素子を形成した。第2高調波の変換効率は、入
射光強度40mWに対して30%であった。
以上のように構成された本実施例によれば、非線形光学
物質に複雑な加工を加え、ることなしに非線形光学素子
を形成できた。
第3図は、本発明筒2の実施例を示す非線形光学素子の
構成図である。同図において1は波長1゜H4umのN
d : YAGレーザ、2は集光光学系、5は非線形光
学物質であるKTP結晶からなるレンズで以上は第1図
の構成と同様のものである。第1の構成と異なるのは、
3.4の反射鏡のかわりに波長1.0B4umの光に対
して0.3%、波長0.532%mの光に対して゛は9
0%の透過率をもつ凹型の誘電体反射鏡9と凸型の誘電
体反射鏡10を用いた点である。
前記のよう構成された第2の実施例の非線形光学素子に
ついて以下その動作を説明する。2つの凹型と凸型の反
射鏡を用いることにより共振器長を短くできた。
以上のように本実施例によれば、共振器長を短くするこ
とで非線形光学素子の小型化を図ることができた。
なお、第1の実施例においてレンズはKTP結晶で作製
したがレンズは他の非線形物質で作製してもよい。
(実施例2) 第41図は、第4の実施例における非線形光学素子の構
成図を示すもので、非線形光学効果をもつ基板と前記基
板上に作製したスラブ導波路と前記スラブ導波路上に形
成したレンズと前記スラブ導波路の両端に形成した反射
膜と前記スラブ導波路に光を励起する集光光学系とコヒ
ーレント光源とを備えた小型、安定な非線形光学素子で
ある。第4図において11は波長Q、84ua+の半導
体レーザ、12は集光光学系、13.14は波長0.8
4%mの光に対して透過率0.3%波長0.42%mの
光に対しては透過率 90%の誘電体反射膜、15はT
lO2膜で形成したレンズ、16は非線形光学物、質で
あるLINbOs基板、17はプロトン交換スラブ導波
路である。
以上のように構成された本実施例の非線形光学素子につ
いて、以下その動作を説明する。波長0゜84%mの半
導体レーザ11から出射した光は、集光光学系12によ
って集光し、反射膜13を透過する。前進波は集光する
光、後進波は1度発散してレンズ15により集光する光
となって反射膜14によって反射され再び前進波となる
。
以上の行程を繰り返すことにより光は共振する。
光の共振条件は両端面とレンズの位置により調整する。
波長0,42%mの第2高調波はエネルギー密度の高い
前進波によってのみ発生し、反射膜14を透過する。第
2高調波の変換効率は、入射光強度40mWに対して5
1%であった。また温度変化10〜50℃に対・する出
力光強度の変化は、8%以下、波長0.84υmの半導
体レーザ11の波長変動±20nmに対してして出力光
強度の変化は10%以下であった。
以上のように本実施例によれば、コヒーレント光源と集
光光学系と非線形光学物質からなる基板と前記基板上に
作製したスラブ導波路と前記スラブ導波路上に形成した
レンズと前記スラブ導波路の両端゛に形成した反射膜に
よって、複雑で高い精度の結晶加工を必要としない構成
で共振器型の非線形光学素子が構成できた。また導波路
構造にすることにより非線形光学素子を小型化できた。
さらに導波路構造にすることにより非線形光学素子光波
の位相整合をとる必要がなくなり素子は安定に動作した
。
第5図は、本発明第5の実施例を示す非線形光学素子の
構成図である。同図において11は波長0.84u++
+の半導体レーザ、12は集光光学系、13.14は波
長0.84umの光に対して透過率0.3%波長0.4
2u11の光に対しては透過率90%の誘電体膜、17
はプロトン交換導波路で以上は第4図の構成と同様のも
のである。第4の構成と異なるのは、16の非線形光学
物質からなる基板のかわりに光学物質であるLINbO
s基板を用い、15のレンズのかわりに非線形光学物質
MNAからなる薄膜でレンズ18を形成した点である。
前記のよう構成された第5の実施例の非線形光学素子に
ついて以下その動作を説明する。スラブ導波路を伝搬す
る前進波は非線形光学物質からなるレンズ18の部分で
第2高調波を発生する。MNAは薄膜形成技術によって
加工がおこなえるため容易に薄膜レンズが作製できた。
以上にのように本実施例によれば、薄膜形成技術により
容易に非線形光学素子を作製できた。
第6図は、本発明第6の実施例を示す非線形光学素子の
構成図である。同図において11は波長0.84umの
半導体レーザ、12は集光光学系、13.14は波長0
.84un+の光に対して透過率0.3%波長0.42
u++の光に対しては透過率90%の誘電体反射膜、1
5はTlO2膜で形成したレンズ、17はプロトン交換
スラブ導波路で以上は第4図の構成と同様のものである
。第4の構成と異なるのは、16の非線形光学物質から
なる基板の両端を凹型と凸型に研磨したことである。
前記のよう構成された第6の実施例の非線形光学素子に
ついて以下その動作を説明する。基板の両端を凹型と凸
型に研磨すると共振器長を短くできた。
以上のように本実施例によれば、非線形光学素子の小型
化を図ることができる。
なお、第4の実施例において基板はLINbOsとした
が、基板は他の非線形結晶でもよい。
なお、第4の実施例においてレンズは、グレーティング
レンズでもよい。
なお、第4の実施例においてレンズは、導波路上に作製
したがレンズは導波路内部、または導波路下部に作製し
でもよい。
発明の詳細 な説明したように、2つの反射鏡からなる共振器と前記
共振器内に置かれた非線形光学物質からなる・レンズと
前記共振器に光を励起する集光光学系とコヒーレント光
源を備えたことにより複雑で高い精度の研磨加工を必要
としない構造の非線形光学素子が作製できるため、その
実用効果を大きい。
また非線形光学効果をもつ基板と前記基板上に作製した
スラブ導波路と前記スラブ導波路上に形成したレンズと
前記スラブ導波路の両端に形成した反射膜と前記スラブ
導波路に光を励起するコヒーレント光源と集光光学系と
を備えたことにより、複雑で高い精度の研磨加工を必要
としない構造を有する共振器型の第2高調波発生、素子
が作製でき、しかも、素子は、小型で安定な動作を行う
ため、その実用効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における非線形光学素子の第1の実施例
の構成図、第2図は本発明の他の実施例の同素子の構成
図、第3図は本発明の他の実施例の同素子の構成図、第
4図は本発明における非線形光学素子の第4の実施例の
構成図、第5図は本発明の他の実施例の同素子の構成図
、第6図は本発明の他の実施例の同素子の構成図、第7
図は従来の非線形光学素子の基本構成図である。 lee・コヒーレント光源、211・・集光光学系、3
・O・反射鏡、4・・φ反射鏡、5・φ・非線形光学物
質からなるレンズ、6・・・コヒーレント光源、11・
・・集光光、学系、12・・・集光光学系、13・・・
反射膜、14・・・反射[,15・・壷レンズ、16・
・・非線形光学物質からなる基板、17・・・スラブ導
波路。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ばか1名第4図 第5図 第 6 図 Jり 第7図

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2つの反射鏡からなる共振器と、前記共振器内に
    置かれた非線形光学物質からなるレンズと、前記共振器
    に光を励起する集光光学系と、コヒーレント光源を備え
    たことを特徴とする非線形光学素子。
  2. (2)2つのレンズと非線形光学結晶を備えたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の非線形光学素子。
  3. (3)凹型の反射鏡と凸型の反射鏡を備えたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の非線形光学素子。
  4. (4)非線形光学効果をもつ基板と、前記基板上に作製
    したスラブ導波路と前記スラブ導波路上に形成したレン
    ズと、前記スラブ導波路の両端に形成した反射膜と前記
    スラブ導波路に光を励起する集光光学系と、コヒーレン
    ト光源とを備えたことを特徴とする非線形光学素子。
  5. (5)光学物質からなる基板と、前記基板上に形成した
    スラブ導波路と、前記スラブ導波路上に形成した非線形
    光学物質からなるレンズを備えたことを特徴とする特許
    請求の範囲第4項記載の非線形光学素子。
  6. (6)非線形光学物質からなる基板の両端面を片側は凹
    型に、片側は凸型に研磨することを特徴とする特許請求
    の範囲第4項記載の非線形光学素子。
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Cited By (5)

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