JPH0227325A - 光波長変換装置 - Google Patents

光波長変換装置

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JPH0227325A
JPH0227325A JP63177813A JP17781388A JPH0227325A JP H0227325 A JPH0227325 A JP H0227325A JP 63177813 A JP63177813 A JP 63177813A JP 17781388 A JP17781388 A JP 17781388A JP H0227325 A JPH0227325 A JP H0227325A
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JP
Japan
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light
lens
optical
wavelength conversion
conical
Prior art date
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Pending
Application number
JP63177813A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Mizuguchi
水口 信一
Tatsuo Ito
達男 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Priority to US07/347,817 priority patent/US5005938A/en
Priority to KR1019890006031A priority patent/KR930011823B1/ko
Publication of JPH0227325A publication Critical patent/JPH0227325A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ー光を用いて光メモリー装置やレ
ーザープリンタ等に利用され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%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、第9図は従来の光波長変換装置を示す
もので、1は非線型光学結晶基板、2は非線型光学結晶
基板1に設けられた光導波路、3は光入射部である。4
は光波長変換素子(以下SHG素子と記す)で非線型光
学結晶基板1および光導波路2より構成される。また5
は半導体レーザー、eはコリメートレンズ、7はフォー
カスレンズであり、半導体レーザー6の光をコリメート
レンズ6、フォーカスレンズ7によシ集光した光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
効果によシ波長変換された第二高調波(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。
ここでSHHO2、いわゆるチェレンコフ放射光と呼ば
れ、第9図に示すような三日月形状の拡散光1oとなる
。このSHHO2、第9図に示すように導波路2とy方
向に角Aをなして出射し、また!方向に角Bの拡がりを
有している。なお、三日月光の厚さ方向には、はぼ平行
光となっている。
しかしながら、このような拡散光10のままのSHHO
2は使いにくいため、従来は第1o図に示す光束整形手
段全付加することにより、平行光を得ていた。
第10図で、12.14はシリンドリカル凸レンズ、1
3はシリンドリカル凹レンズである。
以下その動作について説明する。まず囚示しないSHG
素子から出たSHHO2、シリンドリカル凸レンズ12
で第9図に示す。第10図X方向の拡がりをコリメート
し、光束15となる。次にシリンドリカル凹レンズ13
により、三日月光の厚さ方向を拡大してY方向の拡散光
束16を得る。
次にシリンドリカル凸レンズ14により、Y方向の拡が
9をコリメートして、平行光17を得る。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、ンリンドリカル
レンズ3枚を必要とすることやシリンドリカル凸レンズ
12,14で平行光金得ようとすると、それぞれの焦点
距離を調節する必要がある。
さらに上記構成は、本来、点光源の場合に有効で、チェ
レンコフ放射光のような導波路の長さが光源となってい
るような線状光源に対しては近似的にしか有効でないと
いう課題を有していた。
本発明は上記課題に鑑み、導波路型SHG素子により得
られるチェレンコフ放射光をより平行性の優れた平行光
にし、かつ従来よりもコンパクトで低価格な光束整形手
段を備えた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、半導体レーザーの光を集光し、SH
G素子に設けられた光導波路に入射する手段と、SHG
素子の出射端において、0M記先光導波路同軸に設けら
れた円錐状レンズとからなる光束整形手段を備えたもの
である。
作   用 本発明は上記した構成によって、三日月状のチェレンコ
フ放射光をリング状の平行光として取り出すことができ
る。
実施例 本発明の具体的実施例について説明する前に、その−船
釣な動作原理について詳細に説明する。
第6図、第6図に於いて、9は三日月形のSH光(チェ
レンコフコーン)、21は円錐状レンズでちって、SH
HO2円錐状レンズ21の回転対称軸は一致させである
。以上のように構成された光束整形手段について、その
動作を説明する。第5図に於いて、角aはチェレンコフ
放射角であり、チェレンコフ放射のメカニズムにより決
まる定数である。角βは円錐状レンズ21の底面に入射
するチェレンコフ放射光9の入射角、角γはこれに対応
する出射角、角δは円錐状レンズ21の側面への入射角
、角εはこれに対応する出射角、角4は円錐状レンズ2
1の側面で屈折したチェレンコフ放射光と側面とのなす
角、そして角(は円錐状レンズ21の頂角の半角である
ここで、チェレンコフ放射光の伝わる媒質を空気中でそ
の屈折率を1、円錐状Vンズ21の屈折率をnとすると
、第6図と簡単な幾何の定理と、屈折の法則とから、 α−β Slnβ=nsin7 n Sinδ=SlnE ε+ζ=− これらの式を円錐状レンズ21から出たSH光11が、
円錐状レンズ21の回転対称軸に平行になるという条件
、即ち γ+δ=ε ζ=η という条件式の下で、αとηについて解くと、となる。
従って、頂角2αのチェレンコフコーンが与えられた時
、(1)式の関係を満たすnとηが存在すれば、第5図
に於いて、チェレンコフ放射光9はすべて、円錐状レン
ズ21の回転対称軸に平行となり、結果、第6図中の図
形を回転対称軸の周りに回転させて得られる第6図の立
体構造に於いても、すべてのチェレンコフ放射光は回転
対称軸に平行、即ち平行光となる。nとηの例としては
、我々の実験の場合、ニオブ酸リチウム(L z Nb
O5)基板表面に形成した導波路に波長860 nmの
レーザ光を入射さセた場合、αとして、63°の放射角
となる。この時、例えば硝材LaK14(n=1,71
6at波長=430nm)  を用いるとη−33°が
得られる。さて、ここで得られた平行光はリング状の平
行光であるので、従来例のように、光束径を拡大・縮小
するには、球面凹凸レンズの対を共焦点位置にセットし
て、その光軸を第6図の円錐状レンズ21の回転対称軸
に一致させれば良い。
以上のように、チェレンコフコーンの頂角と硝材の屈折
率より決まる頂角をもつ円錐状レンズの回転対称軸をチ
ェレンコフコーンの回転対称軸に一致させて設けること
により、チェレンコフ放射光を平行光化することができ
る。
以下本発明の一実施例における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の実施例を示すものである。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。
まず、円錐状レンズ41をSHG素子4に設けられた光
導波路2と中心軸を合わせて設けることによって、SH
G素子4と同軸方向にSH光31が得られる。
ここで円錐状レンズ41に円筒部42を設けたのは、図
示しない筐体に半導体レーザー6やレンズ6.7と共に
円錐状レンズ41を組み立てる際に光軸中心を一致させ
るアライメントが容易に行えるようにしたものである。
次に第2の実施例について第2図を参照して説明する。
第7図と同一物には同一番号を付し説明を省略する。4
3は円錐状中心軸を通る断面で切断し平面を構成した円
錐状レンズであり、44はSHG素子4と共に、円錐状
レンズ43を固着する基板であυ、ガラス、セラミック
、金属など材質は任意で、表面が平河でおればよい。
基板44にSHG素子4の光導波路面を接着し、先導波
路2と円錐状レンズ43の光軸を合致させる。第5図か
らも明らかなように円錐状レンズは中心軸を通る断面で
2分された一方で十分機能を果すことができ、SH光3
1を得ることができる。
第2の実施例では、円錐状レンズ43が光軸を通る断面
で切断されているために、SHG素子4の光導波路2と
のアライメントが容易になるという効果がある。さらに
SHG素子4と円錐状レンズ43が一体的に固着される
ため、温度、振動等による光軸の狂いが少ないという効
果もある。
第3図は第3の実施例の構成図である。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。本実
施例においては、円錐状レンズ45はSHG素子4の出
力端に光学的に透明な接着剤により固着してあり、平行
光46が得られる。
これによって、光波長変換装置が、よシ小径化できると
いう効果が生まれる。さらに第2の実施例と同様、温度
、振動等による光軸の狂いが少なくなるという効果もあ
る。
第4図は第4の実施例を示した構成図である。
同図において第7図と同一物には同一の番号を付し説明
を省略する。本実施例においては、SHG素子4の先端
47を半円錐状に成形して、円錐状レンズを一体化した
ものであシ、平行光4日を得ることができる。この円錐
状は、作用の説明の項で述べたと同じ考え方により、詳
しい計算は省略するが、チェレンコフコーンの頂角を2
α、光束整形部47の頂角を2θとすると、光学結晶の
屈折率をnとして、 なる関係が成立する時、導波路2を回転対称軸として発
生するチェレンコフコーンは、平行光として外部に出て
くる。
以上のように、光束整形部47を光学結晶基板1から削
り出すことにより、回転対称軸の位置合わせ調整の必要
がなくなり、又、部品点数を減らし、さらに第2〜第3
の実施例と同様の温度、振動に対する効果を得ることが
出来る。
なお第1の実施例で、円錐状レンズ41に円筒部42を
設けたが、他の光軸合わせの手段を用いることによって
、円筒部分がなくとも構わない。
又、円錐の頂角等、実際に光の通らない部分は切断され
た形であっても何ら支障ない。
また第2の実施例で、円錐状レンズ43を中心軸を通る
平面で切断したが、必らずしも中心軸を通らなくとも、
中心軸を平行な平面であっても構わない。
またすべての実施例では半導体レーザーの光を集光し、
光導波路に入射するためにコリメートレンズとフォーカ
スレンズを用いたが、必うスシモ2個でなくとも、従来
知られているように一個のレンズで集光と導波路への導
入を行わすことも可能である。又、以上の説明では平行
光を得ることを目的として説明したが、チェレンコフ放
射光が通過する回転対称面とチェレンコフ放射光のなす
角を変化させることによって、チェレンコフ放射光を収
束又は拡散させることも可能である。また第4の実施例
では、導波路2は光学結晶1の表面に形成されるとした
が、内部にあっても構°わない。
その場合、光束整形部47は半円錐状ではなく、円錐状
になる。
発明の効果 以上のように本発明は半導体レーザーと、半導体レーザ
ーの光を集光し、SHG素子に設けられた光導波路に入
射する手段と、SHG素子の出射端において、前記光導
波路を同軸に設けられた円錐状レンズを設けることによ
り、導波路型SHG素子から出射される三日月状の拡散
光を、導波路と同軸でかつ平行光もしくは収束光や拡散
光に整形することができる。又、平行光を得るために従
来例では3ケのシリンドリカルレンズが必要であっれも
のが一個の円錐状レンズで済むために小形。
低価格化が実現でき、さらに光軸調整も容易になるとい
う効果も有する。
【図面の簡単な説明】
W、1図は本発明の第1の実施例の光波長変換装置の構
成図、第2図は本発明の第2の実施例の構成図、第3図
は本究明の第3の実施例の構成図、第4図は本発明の第
4の実施例の構成図、第5図。 第6図は円錐状レンズの動作を説明する説明図、第7図
は従来例の光波長変換装置の構成図、第8図は導波路型
SHG素子の断面図、第9図は導波路型SHG素子がら
のSH光の形状の説明図1第10図は従来の平行光を得
るための構成図である。 1・・・・・・非線型光学結晶基板、2・・・・・・光
導波路、4・・・・・・SHG素子、5・・・・・・半
導体レーザー、6・・・・・・コリメートレンズ、7・
・・・・・フォーカスレンズ、41.43,45.47
・・・・・・円錐状レンズ。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名第1
図 2−  九専濱か +イーーー円9丁」欠し、ス 乙 第 4 図 手 第 図 第 因 第 図 第 図 第 図 連

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体レーザーと、その光を集光し波長変換素子に設け
    られた光導波路に導入する手段と、波長変換素子の出射
    端部において、前記光導波路と同軸に設けられた円錐状
    レンズとからなる光波長変換装置。
JP63177813A 1988-05-06 1988-07-15 光波長変換装置 Pending JPH0227325A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63177813A JPH0227325A (ja) 1988-07-15 1988-07-15 光波長変換装置
US07/347,817 US5005938A (en) 1988-05-06 1989-05-04 Optical wavelength convertical apparatus
KR1019890006031A KR930011823B1 (ko) 1988-05-06 1989-05-04 광파장 변환장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63177813A JPH0227325A (ja) 1988-07-15 1988-07-15 光波長変換装置

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JP63177813A Pending JPH0227325A (ja) 1988-05-06 1988-07-15 光波長変換装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0281035A (ja) * 1988-09-19 1990-03-22 Hitachi Ltd 第2高調波発生装置
US5520534A (en) * 1992-12-25 1996-05-28 Kawasaki Seitetsu Kabushiki Kaisha Heating apparatus including plurality of regenerative burner units and operating method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01287531A (ja) * 1988-05-14 1989-11-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 光源装置

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