JPH0272334A

JPH0272334A - 光二次高調波発生素子

Info

Publication number: JPH0272334A
Application number: JP22370888A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takamura; 高村　孝士
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1988-09-07
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1990-03-12

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］本発明は短波長光源としての光二次高調波発生素子に関
する。

〔従来の技術］従来、光二次高調波発生素子（以下ＳＨＧ発生素子と略
称する。）としては、ニオブ酸リチウムなど大きな光二
次高調波発生係数（以下ＳＨＧ発生係数と略称する。）
を有する材料に半導体レーザなどの高密度光源からの光
を入射し、光二次高調波（以下ＳＨＧと略称する。）を
取り出す素子が知られていた。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来のＳＨＧ発生素子を用いて、第３図
のように半導体レーザ３０１を光学系３０２により集光
し、ＳＨＧ発生素子３０３により光二次高調波（以下Ｓ
ＨＧと略称する。）を発生させ、フィルタ３０４により
５ｔ（Ｇのみを取り出す装置を作ると、ＳＨＧ発生素子
表面で入射レーザ光が４０％近く反射されるため、ＳＨ
Ｇ発生素子への実効入射光量が低下してしまう。

また、ＳＨＧ発生素子からのＳＨＧ出力は出力側のみな
らず入力側にも対称に出力されるため。

出力は本来の１／２になってしまう。

そこで本発明は従来のこのような問題点を解決するため
、光学的結合効率が高くかつ変換効率の高いＳＨＧ発生
素子を得ることを目的としている。

［課題を解決するための手段］上記問題点を解決するため、本発明のＳＨＧ発生素子は
、ＳＨＧ発生に関与する非線形性を有する材料または超
格子構造を用いて等価的にＳＨＧ発生に関与する非線形
性を生じさせた材料を用いたＳＨＧ発生素子において、
前記ＳＨＧ発生素子の光出射部に入射光の基本波に対し
ては高反射率を有しかっＳＨＧに対しては低反射率を有
する単層膜もしくは多層膜を形成すること、または前記
５）ＩＧ発生装置の光入射部に前記入射光の光基本波に
対しては低反射率を有しかつＳＨＧに対しては高反射率
を有する単層膜もしくは多層膜を形成することを特徴と
する。

［実　施　例］以下に本発明の実施例を図面にもとすいて説明する。

（実施例−１）本発明の第１の実施例としてバルク型ＳＨＧ発生素子に
ついて述べる。

第１図は発振波長１１０６０ｎのＹＡＧレーザを入力光
とし、５３０ｎｍのＳＨＧを得るＳＨＧ発生素子である
。

第１図において、誘電体多層膜１０１はアルミナとアモ
ルファスシリコンを、屈折率による光波長短縮率を考慮
し、ともに波長５３０ｎｍの光に対して光学的厚さが１
／４波長となるように電子ビーム蒸着法により製造した
ものである。

膜厚はアルミナが８０ＯＡ、アモルファスシリコンが３
９ＯＡであり、５組分積層して製造したものである。

この誘電体多層膜１０１は波長１１０６０ｎの光に対し
ては光学的厚さが１／８波長となるが、９０％以上の透
過率が得られた。また、波長５３０ｎｍの光に対しては
光学的厚さが１／４波長となり、９０％以上の反射率が
得られた。

また、誘電体多層膜１０３はアルミナとアモルファスシ
リコンを波長１１０６０ｎの光に対して光学的厚さが１
／４波長となるように、やはり電子ビーム蒸着法により
製造したものである。

膜厚はアルミナが１５９０Ａ、アモルファスジノコンが
７６ＯＡであり、５組分積層して製造したものである。

この誘電体多層膜１０３は波長１１０６０ｎの光に対し
ては光学的厚さが１／４波長となり、９０％以上の反射
率が得られた。

また、波長５３０ｎｍのＳＨＧに対しては光学的厚さが
１／２波長となり、９０％以上の透過率が得られた。

また、ニオブ酸リチウム結晶１０２は厚さ７゜５ｍｍの
ものを用いた。

本発明のＳＨＧ発生素子を実際に用いて、ＳＨＧの変換
効率を測定すると、素子温度−１℃、ＹＡＧレーザの平
均出力０．５Ｗにおいて、平均値で４４％の変換効率を
得ることができた。

また、同じ光学系を用いて、ニオブ酸リチウム結晶を用
いてＳＨＧを発生させると最大でも２５％の変換効率し
か得ることができなかった。

（実施例−２）本発明の第２の実施例として薄膜状に形成されたＳＨＧ
発生素子について述べる。

第２図はニオブ酸リチウム基板２０１にチタンを拡散し
光導波路２０４を形成した後、誘電体多層膜２０２．２
０３を形成したものである。

誘電体多層膜２０２，２０３の構成は実施例−１と同様
であるが、８６０ｎｍの波長域に対応するように膜厚を
変更している。

また、先導波路２０４は厚み０．４μｍ、幅２μｍ、長
さ２０ｍｍとした。

また、光源は発振波長８６０ｎｍのＡ１ＧａＡｓ系半導
体レーザを用い、レンズを用いて光学的に結合した。

変換効率は入射光量４０ｍｗで３．２％が得られた。こ
れは通常用いられている薄膜導波路型ＳＨＧ発生素子と
しては非常に高効率なものである。

なお、実施例−１，２ではニオブ酸リチウムを用いたＳ
ＨＧ発生素子について述べたが、これはもちろんＫＤＰ
やＫＤ”　ＰやＡＤＰやＢ　ｅ　Ｓ　Ｏ４・４Ｈ，０な
どの塩結晶やＧａＡｓやＺｎ５ｅなどのＩＩＩ　−Ｖ族
化合物半導体やＩＩ　−Ｖｌ族化合物半導体やその混晶
及び超格子や、そのアモルファスや多結晶などのものを
用いてももちろんよい、また、その他の半導体を用いて
ももちろんよい。

また、有機物などの材料を用いてももちろんよい。

また、多層膜材料もアルミナやアモルファスシリコンに
限定することなく、Ｓｉｎ、やＴ　ｉ　ＯｘやＩＴＯや
、Ａｆ２やＡｇやＡｕなどの金属や、ＧａＡｓやＺｎ５
ｅなどの半導体結晶やその混晶及び超格子及びアモルフ
ァス及び多結晶体でもよい。

また有機材料を用いてももちろんよい。

〔発明の効果〕

本発明の光二次高調波発生素子は以下に示すような効果
を有する。

（ｉｌｓＨＧ発生用の励起光源が有効に結合し、表面の
反射損失が通常の４０％程度から１０％以下に減少する
ため、実効的な励起光量が増加するためＳＨＧ発生効率
も増加し、半導体レーザなどの低パワーの光源でも十分
な励起が行なえる。

（ｉｉ）　Ｓ　ＨＧ光出射側では基本波を反射するため
、素子内部での光密度が上昇し、ＳＨＧ発生効率が増加
する。

ｆｉｉｉｉ　　Ｓ　ＨＧ成分は励起光入射側では高反射
率を持ちかつ出射側では低反射率を持つため、素子内部
で発生したＳＨＧ成分はすべて出射側に出力されるので
、高出力のＳＨＧが得られる。

（１ｖ）低パワーの励起でも十分なＳＨＧ出力が得られ
るため、ＳＨＧ発生素子端面にかかる負荷が少なくなり
長寿命かつ安定な動作が得られる。

［ｖｌ電子ビーム蒸着などの簡易な方法で製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例−１を説明するための光二次高
調波発生素子の断面図。第２図は本発明の実施例−２を説明するための光二次高
調波発生素子の断面図。第３図は従来技術の問題点を説明するための光二次高調
波発生装置の説明図。１０１　・１０２　　・誘電体多層膜ニオブ酸リチウム結晶誘電体多層膜ニオブ酸リチウム基板誘電体多層膜誘電体多層膜光導波路半導体レーザ光学系ＳＨＧ発生素子フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

　光二次高調波発生に関与する非線形性を有する材料ま
たは超格子構造を用いて等価的に光二次高調波発生に関
与する非線形性を生じさせた材料を用いた光二次高調波
発生素子において、前記光二次高調波発生素子の光出射
部に入射光の光基本波に対しては高反射率を有しかつ光
二次高調波に対しては低反射率を有する単層膜もしくは
多層膜を形成すること、または前記光二次高調波発生装
置の光入射部に前記入射光の光基本波に対しては低反射
率を有しかつ光二次高調波に対しては高反射率を有する
単層膜もしくは多層膜を形成することを特徴とする光二
次高調波発生素子。