JPH03189631A - 光導波路装置 - Google Patents
光導波路装置Info
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- JPH03189631A JPH03189631A JP2321381A JP32138190A JPH03189631A JP H03189631 A JPH03189631 A JP H03189631A JP 2321381 A JP2321381 A JP 2321381A JP 32138190 A JP32138190 A JP 32138190A JP H03189631 A JPH03189631 A JP H03189631A
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- G—PHYSICS
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- 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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
-
- 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
- G02F1/3544—Particular phase matching techniques
- G02F1/3546—Active phase matching, e.g. by electro- or thermo-optic tuning
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (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。
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、装置の入力端に受光された所定の基本周波数
の光エネルギーをその高調波周波数の光エネルギーに変
換し装置の出力端から放射する光導波路装置に関するも
のである。
の光エネルギーをその高調波周波数の光エネルギーに変
換し装置の出力端から放射する光導波路装置に関するも
のである。
（従来の技術）
今日、コンパクトディスクのような光デイジタルデータ
記憶装置がディジタル化したビデオ、オーディオ及びコ
ンピュータデータの記憶のような多くの用途に一般に使
われている。これらのデータは半導体レーザダイオード
により発生される光によりこのようなディスクに書き込
み、読み出すのが代表的である。現在入手し得る半導体
レーザダイオードにより発生される光は一般に電磁周波
数スペクトルの下端域（即ち赤又は赤外領域）内ち位置
する。光学的記憶データを読み書きするためにもっと高
い周波数の光（即ち電磁スペクトルの青領域の光）を用
いると記憶密度の大きな増大が得られる。
記憶装置がディジタル化したビデオ、オーディオ及びコ
ンピュータデータの記憶のような多くの用途に一般に使
われている。これらのデータは半導体レーザダイオード
により発生される光によりこのようなディスクに書き込
み、読み出すのが代表的である。現在入手し得る半導体
レーザダイオードにより発生される光は一般に電磁周波
数スペクトルの下端域（即ち赤又は赤外領域）内ち位置
する。光学的記憶データを読み書きするためにもっと高
い周波数の光（即ち電磁スペクトルの青領域の光）を用
いると記憶密度の大きな増大が得られる。
しかし、あいにく実用的な高周波数半導体レーザは入手
し得ない。唯一の青発光レーザは大きなガスレーザであ
り、小形で安価な光記憶読取／書込装置に用いるのに適
さない。
し得ない。唯一の青発光レーザは大きなガスレーザであ
り、小形で安価な光記憶読取／書込装置に用いるのに適
さない。
青光をコンパクトに発生させる１つの方法は容易に入手
し得る半導体レーザダイオードにより発生される赤外光
を青光に変換することである。青放射の周波数は赤外放
射の周波数の２倍である。
し得る半導体レーザダイオードにより発生される赤外光
を青光に変換することである。青放射の周波数は赤外放
射の周波数の２倍である。
これがため、赤外光の周波数を２倍化し得る装置は極め
て高い商品価値を有する。
て高い商品価値を有する。
周波数２倍化を達成し得るいくつかの非線形光装置が既
知である。これらの２倍化装置は基本周波数の第２高調
波の発生により周波数２倍化を達成するように構成した
非線形結晶のバルク材料又はスタックを含むものが代表
的である。
知である。これらの２倍化装置は基本周波数の第２高調
波の発生により周波数２倍化を達成するように構成した
非線形結晶のバルク材料又はスタックを含むものが代表
的である。
特に有効な２倍化装置は非線形光導波路である。
基本周波数の光波が導波路を伝播する間に非線形光効果
によって第２高調波周波数の光波が発生せしめられる。
によって第２高調波周波数の光波が発生せしめられる。
このような光導波路は、基本波と２倍波が導波路のそれ
ぞれの部分を伝播する際に両波が互いに整合した位相状
態にほぼ維持される場合にのみ周波数２倍化を有効に実
行する。両波が同相状態に維持されない場合には妨害作
用によって第２高調波が減衰せしめられる。
ぞれの部分を伝播する際に両波が互いに整合した位相状
態にほぼ維持される場合にのみ周波数２倍化を有効に実
行する。両波が同相状態に維持されない場合には妨害作
用によって第２高調波が減衰せしめられる。
精密な位相整合に必要とされる精密な寸法及び物理的特
性を有する導波路２倍器を製造することは極めて難しい
。更に、固定の特性を有する導波路２倍器は動作の効率
に影響を与える周囲状態の変化に応答し得ない。例えば
、温度の変化は２倍器に用いる材料の屈折率に影響を与
える。これがため、製造公差や周囲状態の変化を考慮し
て能動的に調整し得る導波路２倍器を提供することが望
まれている。
性を有する導波路２倍器を製造することは極めて難しい
。更に、固定の特性を有する導波路２倍器は動作の効率
に影響を与える周囲状態の変化に応答し得ない。例えば
、温度の変化は２倍器に用いる材料の屈折率に影響を与
える。これがため、製造公差や周囲状態の変化を考慮し
て能動的に調整し得る導波路２倍器を提供することが望
まれている。
（発明が解決しようとする課題）
導波路の能動的位相整合法のいくつかの提案が、例えば
米国特許第４．４２７．２６０号及びｒＡｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」、 ３４（１）、
１９７９年１月１日、の論文（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆ
ｉｅｌｄ Ｔｕｎｉｎｇ ｏｆ Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒ
ｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｔｈｒｅ
ｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ＬｉＮｂ０ａＯｐｔｉｃ
ａｌ ＷａｖｅｇｕｉｄｅＪに行われている。これらの
提案のねらいは導波路を構成する材料を電子光学的に調
整することにより位相整合を達成することにある。しか
し、これらの提案された電子光学調整法は導波路の屈折
率の比較的小さな変化を達成し得るのみであり、従って
位相整合の比較的小さな変化を達成し得るのみである。
米国特許第４．４２７．２６０号及びｒＡｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」、 ３４（１）、
１９７９年１月１日、の論文（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆ
ｉｅｌｄ Ｔｕｎｉｎｇ ｏｆ Ｓｅｃｏｎｄ−Ｈａｒ
ｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｔｈｒｅ
ｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ＬｉＮｂ０ａＯｐｔｉｃ
ａｌ ＷａｖｅｇｕｉｄｅＪに行われている。これらの
提案のねらいは導波路を構成する材料を電子光学的に調
整することにより位相整合を達成することにある。しか
し、これらの提案された電子光学調整法は導波路の屈折
率の比較的小さな変化を達成し得るのみであり、従って
位相整合の比較的小さな変化を達成し得るのみである。
本発明の目的は基本光波と内部発生された高調波光波と
を広範囲の寸法及び物理的変化に亘って能動的に位相整
合させることができる先導波路装置を提供することにあ
る。
を広範囲の寸法及び物理的変化に亘って能動的に位相整
合させることができる先導波路装置を提供することにあ
る。
（課題を解決するための手段）
本発明は、装置の入力端に受信された所定の基本周波数
の光エネルギーをその高調波周波数の光エネルギーに変
換し装置の出力端から放射する光導波路装置において、 ａ、前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る非線形材料を含む第１先導波路と、 ｂ、前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る材料を含む第２光導波路とを具え、 前記第１及び第２導波路を、それらの光透過材料の表面
がこれら表面の間に所定の公称寸法を有する結合ギャッ
プを形成するよう互いに対向配置し、且つ 前記第１及び第２導波路の少なくとも一方に前記ギャッ
プ寸法を調整する力を加えるための表面を設け、前記ギ
ャップ寸法の調整により装置の実効屈折率を調整するよ
うにしたことを特徴とする。
の光エネルギーをその高調波周波数の光エネルギーに変
換し装置の出力端から放射する光導波路装置において、 ａ、前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る非線形材料を含む第１先導波路と、 ｂ、前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る材料を含む第２光導波路とを具え、 前記第１及び第２導波路を、それらの光透過材料の表面
がこれら表面の間に所定の公称寸法を有する結合ギャッ
プを形成するよう互いに対向配置し、且つ 前記第１及び第２導波路の少なくとも一方に前記ギャッ
プ寸法を調整する力を加えるための表面を設け、前記ギ
ャップ寸法の調整により装置の実効屈折率を調整するよ
うにしたことを特徴とする。
結合ギャップの所定の公称寸法は、装置が最適な機械的
及び物理的仕様に精密に製造され、予め決められた環境
状態で動作する場合に最大の変換効率を生ずる装置の実
効屈折率が得られるように選択する。このような精密な
構造及びこのような予め決められた動作状態は一般に得
られないため、導波路の少なくとも一方にギャップ寸法
を調整する力を印加し得る表面を設ける。ギャップ寸法
を調整することにより装置の実効屈折率を能動的に調整
して最適仕様及び予め決められた動作状態からの偏差に
もかかわらず最大の変換効率を得ることができる。
及び物理的仕様に精密に製造され、予め決められた環境
状態で動作する場合に最大の変換効率を生ずる装置の実
効屈折率が得られるように選択する。このような精密な
構造及びこのような予め決められた動作状態は一般に得
られないため、導波路の少なくとも一方にギャップ寸法
を調整する力を印加し得る表面を設ける。ギャップ寸法
を調整することにより装置の実効屈折率を能動的に調整
して最適仕様及び予め決められた動作状態からの偏差に
もかかわらず最大の変換効率を得ることができる。
本発明の好適例では、前記ギャップを互いに対向する光
透過材料の層の表面で限界し、これら層の一方は変換の
ために装置の入力端に供給される光エネルギーのビーム
の幅にほぼ等しい幅にする。
透過材料の層の表面で限界し、これら層の一方は変換の
ために装置の入力端に供給される光エネルギーのビーム
の幅にほぼ等しい幅にする。
このように一方の光透過材料層の幅を制限すると、ビー
ムが装置内を出力端へ伝播するにつれてビームの幅が制
限される。このことは装置の出力端から出る高調波周波
数の光放射の集束を容易にし、集束の必要がないように
することさえ可能にする。
ムが装置内を出力端へ伝播するにつれてビームの幅が制
限される。このことは装置の出力端から出る高調波周波
数の光放射の集束を容易にし、集束の必要がないように
することさえ可能にする。
（実施例）
第１図は基本周波数の光エネルギーをその高調波周波数
の光エネルギーに変換する本発明による可調整ギャップ
光導波路装置ｌＯを示す。後述する特定の材料及び寸法
の場合にこの装置は約８００〜８５０ナノメートルの波
長域の波長を有する赤外光ビームの周波数を有効に２倍
化するよう動作する。
の光エネルギーに変換する本発明による可調整ギャップ
光導波路装置ｌＯを示す。後述する特定の材料及び寸法
の場合にこの装置は約８００〜８５０ナノメートルの波
長域の波長を有する赤外光ビームの周波数を有効に２倍
化するよう動作する。
これがため、この装置は赤外放射を青放射に有効に変換
する。
する。
装置１０は第１及び第２光導波路を結合して形成する。
第１導波路は低屈折率を有する単結晶材料の基板１２と
、この基板上に例えば拡散技術により形成した高屈折率
を有する単結晶材料の層１４とを具える。この実施例で
は基板１２はチタン酸リン酸カリウム（ＫＴｉＯＰＯ４
）（以後“ＫＴＰ”と称す）で構成する。この基板は赤
外波長で約１．７５の屈折率を有すると共に代表的には
２００μｍ ＝ １ ｍｍの厚さを有する。この厚さは
臨界的でなく、主としてこの装置の所望の長さの関数と
する。層１４は拡散のような方法でチタンが注入された
材料Ｋｘ−ＴＩ＋ −ｘ Ｔ１０ＰＯ４を形成するＫＴ
Ｐで構成する。この層は赤外波長で約１．９５のピーク
屈折率を有すると共に１〜５μｍの厚さを有する。選択
する厚さは基本波の波長の関数とする。
、この基板上に例えば拡散技術により形成した高屈折率
を有する単結晶材料の層１４とを具える。この実施例で
は基板１２はチタン酸リン酸カリウム（ＫＴｉＯＰＯ４
）（以後“ＫＴＰ”と称す）で構成する。この基板は赤
外波長で約１．７５の屈折率を有すると共に代表的には
２００μｍ ＝ １ ｍｍの厚さを有する。この厚さは
臨界的でなく、主としてこの装置の所望の長さの関数と
する。層１４は拡散のような方法でチタンが注入された
材料Ｋｘ−ＴＩ＋ −ｘ Ｔ１０ＰＯ４を形成するＫＴ
Ｐで構成する。この層は赤外波長で約１．９５のピーク
屈折率を有すると共に１〜５μｍの厚さを有する。選択
する厚さは基本波の波長の関数とする。
第２導波路は基板１２及び層１４とそれぞれほぼ同一の
基板１２′及び堆積層１４＝を具える。第１及び第２導
波路をスペーサ１６及び１６′により離間させ、層１４
．１４−の外表面がギャップ１８をはさんで互いに対面
するようにする。後述する理由のために、スペーサは層
１４．１４＝の表面と化学的に反応しない剛性材料又は
比較的可撓性の材料とする。好適な剛性材料の例は金、
銀、ガラス又は銅である。
基板１２′及び堆積層１４＝を具える。第１及び第２導
波路をスペーサ１６及び１６′により離間させ、層１４
．１４−の外表面がギャップ１８をはさんで互いに対面
するようにする。後述する理由のために、スペーサは層
１４．１４＝の表面と化学的に反応しない剛性材料又は
比較的可撓性の材料とする。好適な剛性材料の例は金、
銀、ガラス又は銅である。
これらの導波路は第５図につき後述するような外力印加
手段により互いに対し挾持する。
手段により互いに対し挾持する。
ギャップ１８は大気に開口させて装置の構造を簡単にし
てもよい。或いは又、ギャップ１８を閉じて排気し、或
いは不活性ガスのような異なる流体を充填してもよく、
また圧縮可能な固体材料を充填してもよい。装置の変換
効率を最大にするために、ギャップ内に充填する物質は
層１４．１４−の屈折率より小さい屈折率を有するもの
とするのが好ましい。このようにするとこれら高調波周
波数発生層１４．１４−内の光波の伝播が促進される。
てもよい。或いは又、ギャップ１８を閉じて排気し、或
いは不活性ガスのような異なる流体を充填してもよく、
また圧縮可能な固体材料を充填してもよい。装置の変換
効率を最大にするために、ギャップ内に充填する物質は
層１４．１４−の屈折率より小さい屈折率を有するもの
とするのが好ましい。このようにするとこれら高調波周
波数発生層１４．１４−内の光波の伝播が促進される。
同一の理由のために基板１２．１２＝もこれら層が支持
する層１４、１４”の屈折率より低い屈折率を有するも
のとする必要がある。
する層１４、１４”の屈折率より低い屈折率を有するも
のとする必要がある。
眉１４．．１４−の少なくとも片方又は基板１２．１２
−の少なくとも片方をその中を伝播する基本周波数の光
波と相互作用して高調波周波数の光波を発生する非線形
偏光材料にすればよい。しかし、最大変換効率を達成す
るには層１４．１４−の両方及び／又は基板１２．１２
−の両方をこのような非線形偏光材料にすることができ
る。
−の少なくとも片方をその中を伝播する基本周波数の光
波と相互作用して高調波周波数の光波を発生する非線形
偏光材料にすればよい。しかし、最大変換効率を達成す
るには層１４．１４−の両方及び／又は基板１２．１２
−の両方をこのような非線形偏光材料にすることができ
る。
この導波路装置内を伝播する光エネルギーは層１４、１
４−内に集中しようとする。これはこれら層のために選
択した材料が最高の屈折率を有しているためである。こ
れら層の厚さは所望の波長の伝播及び位相整合を促進す
ると共に伝播モードも決定するよう選択する。
４−内に集中しようとする。これはこれら層のために選
択した材料が最高の屈折率を有しているためである。こ
れら層の厚さは所望の波長の伝播及び位相整合を促進す
ると共に伝播モードも決定するよう選択する。
この導波路装置の実効屈折率は導波層の合成厚さと装置
を伝播する光エネルギーの波長の双方の関数である。注
目の特定の波長に対し、この屈折率をギャップ寸法ｄを
変化させることにより変化させることができる。これは
、例えば基板１２．１２−の一方に可変の力を加えるこ
とにより行うことができる。第１図に示す実施例では、
この目的のために基板１２を剛性表面（図示せず）上に
支持し、基板１２−の外表面の中心線に沿って力を加え
る。
を伝播する光エネルギーの波長の双方の関数である。注
目の特定の波長に対し、この屈折率をギャップ寸法ｄを
変化させることにより変化させることができる。これは
、例えば基板１２．１２−の一方に可変の力を加えるこ
とにより行うことができる。第１図に示す実施例では、
この目的のために基板１２を剛性表面（図示せず）上に
支持し、基板１２−の外表面の中心線に沿って力を加え
る。
スペーサ１６．１６′が剛性材料の場合には、この力に
よって基板１２′及び層１４′が下方に僅かに湾曲し、
ギャップ寸法ｄの変化が生ずる。このような湾曲は基板
の幅に比較してかなり小さく、装置の動作に悪影響を与
えない。しかし、必要に応じ、スペーサを圧縮可能な材
料にすると共に基板１２−をたわまないように十分に厚
くすることにより層１４及び１４′の対向表面をほぼ平
行に保つようにすることもできる。
よって基板１２′及び層１４′が下方に僅かに湾曲し、
ギャップ寸法ｄの変化が生ずる。このような湾曲は基板
の幅に比較してかなり小さく、装置の動作に悪影響を与
えない。しかし、必要に応じ、スペーサを圧縮可能な材
料にすると共に基板１２−をたわまないように十分に厚
くすることにより層１４及び１４′の対向表面をほぼ平
行に保つようにすることもできる。
第２図はギャップ１８を空気で満たした装置ｌＯのギャ
ップ寸法ｄ（オングストローム単位）に対する実効屈折
率（計算値）の変化を表わす曲線を示す。ギャップ寸法
が零から増大するにつれて基本周波数の赤外放射波（ω
・ω。）に対する実効屈折率が減少すると共に第２高調
波の青放射波（ω・２ω。）に対する実効屈折率が増大
する。両曲線の交点のギャップ寸法ｄ０では実効屈折率
が基本波と第２高調波の両波に対し同一になり、このギ
ャップ寸法において両波が導波路装置内を同相で伝播す
る。両曲線が交差する位置及び従って寸法ｄ０の正確な
寸法は装置ＩＯを構成する材料の正確、な厚さ及び物理
的特性に依存する。交点の位置は材料の温度変化、特に
ギャップ内に使用し得る流体材料に対する温度変化にも
幾分依存する。本発明によれば２個の導波路を互い押圧
する力を調整することによりギャップ寸法ｄ０を交点が
生ずる正確な値に調整することができる。
ップ寸法ｄ（オングストローム単位）に対する実効屈折
率（計算値）の変化を表わす曲線を示す。ギャップ寸法
が零から増大するにつれて基本周波数の赤外放射波（ω
・ω。）に対する実効屈折率が減少すると共に第２高調
波の青放射波（ω・２ω。）に対する実効屈折率が増大
する。両曲線の交点のギャップ寸法ｄ０では実効屈折率
が基本波と第２高調波の両波に対し同一になり、このギ
ャップ寸法において両波が導波路装置内を同相で伝播す
る。両曲線が交差する位置及び従って寸法ｄ０の正確な
寸法は装置ＩＯを構成する材料の正確、な厚さ及び物理
的特性に依存する。交点の位置は材料の温度変化、特に
ギャップ内に使用し得る流体材料に対する温度変化にも
幾分依存する。本発明によれば２個の導波路を互い押圧
する力を調整することによりギャップ寸法ｄ０を交点が
生ずる正確な値に調整することができる。
第３図は光放射ビームが装置の入力端に、第１図に破線
の円２０で示す位置に供給されたときの動作を示すもの
である。このビームは代表的には赤外放射を発生する砒
化ガリウムレーザのような半導体レーザにより発生され
、入力端に集束されるか、光ファイバにより入力端に供
給される。
の円２０で示す位置に供給されたときの動作を示すもの
である。このビームは代表的には赤外放射を発生する砒
化ガリウムレーザのような半導体レーザにより発生され
、入力端に集束されるか、光ファイバにより入力端に供
給される。
ＫＴＰ材料の導波路装置内における第２高調波の発生に
関与する主放射はＴＥ、及びＴＭ、モードの組合せで伝
播する。これは他の材料及び導波路では異なることもあ
る。第３図の中央の正規化曲線はこれらのモードに対す
る、装置内を伝播する基本周波数放射の電界強度（Ｅ”
）及び第２高調波周波数放射の電界強度（Ｅ”）を表わ
す。図の両側には装置１０の中心部の断面と装置のそれ
ぞれの材料の屈折率ｎの分布を示しである。この図から
明らかなように、基本周波数放射はギャップ１８及び層
１４．１４＝の近くに集中されると共に第２高調波周波
数放射は第２高調波の発生が生ずる非線形層１４゜１４
”内に集中される。
関与する主放射はＴＥ、及びＴＭ、モードの組合せで伝
播する。これは他の材料及び導波路では異なることもあ
る。第３図の中央の正規化曲線はこれらのモードに対す
る、装置内を伝播する基本周波数放射の電界強度（Ｅ”
）及び第２高調波周波数放射の電界強度（Ｅ”）を表わ
す。図の両側には装置１０の中心部の断面と装置のそれ
ぞれの材料の屈折率ｎの分布を示しである。この図から
明らかなように、基本周波数放射はギャップ１８及び層
１４．１４＝の近くに集中されると共に第２高調波周波
数放射は第２高調波の発生が生ずる非線形層１４゜１４
”内に集中される。
第１図には示してないが、装置１０の入力端の位置２０
に供給された光ビームは装置１０内を伝播するにつれて
拡がる傾向がある。このようなビームの拡がりが不所望
な用途においては、第４図の実施例を用いることができ
る。第４図は本発明導波路装置の第２の実施例４０を示
し、層１４′とスペーサ１６．１６−の構成を除いて装
置ｌＯにほぼ同一である。
に供給された光ビームは装置１０内を伝播するにつれて
拡がる傾向がある。このようなビームの拡がりが不所望
な用途においては、第４図の実施例を用いることができ
る。第４図は本発明導波路装置の第２の実施例４０を示
し、層１４′とスペーサ１６．１６−の構成を除いて装
置ｌＯにほぼ同一である。
本例装置４０では、層１４′の幅を位置２０に供給され
る光放射の幅にほぼ等しい幅に狭める。層１４′を幅狭
にするだけでビームは装置内を伝播するにつれて破線の
円２０で囲んだ区域にほぼ閉じ込められる。同一のギャ
ップ寸法ｄを得るためにスペーサ１６、１６＝の厚さを
大きくして層１２′まで延在させる。
る光放射の幅にほぼ等しい幅に狭める。層１４′を幅狭
にするだけでビームは装置内を伝播するにつれて破線の
円２０で囲んだ区域にほぼ閉じ込められる。同一のギャ
ップ寸法ｄを得るためにスペーサ１６、１６＝の厚さを
大きくして層１２′まで延在させる。
第５図は本発明導波路装置の第３の実施例５０と、ギャ
ップ寸法ｄを調整する手段の一例とを示す図である。本
例装置５０は、スペーサ１６．１６−を除去しその代わ
りに基板１２”に側壁延長部を一体に形成する点を除い
て装置４０とほぼ同一である。これらの側壁延長部は基
板１２＝に溝１９をエツチングして形成し、この溝は層
１４＝の厚さとギャップ寸法ｄの双方を得るのに十分な
深さにする。この構成の基板１２′は導波路装置の構成
を簡単にするのみならず第１及び第２導波路の結合を容
易する。基板１２′及び層１４はほぼ同一の材料である
ため、だれらは清浄環境内でそれらの接触表面にてファ
ンデルワールス力により接着することができる。
ップ寸法ｄを調整する手段の一例とを示す図である。本
例装置５０は、スペーサ１６．１６−を除去しその代わ
りに基板１２”に側壁延長部を一体に形成する点を除い
て装置４０とほぼ同一である。これらの側壁延長部は基
板１２＝に溝１９をエツチングして形成し、この溝は層
１４＝の厚さとギャップ寸法ｄの双方を得るのに十分な
深さにする。この構成の基板１２′は導波路装置の構成
を簡単にするのみならず第１及び第２導波路の結合を容
易する。基板１２′及び層１４はほぼ同一の材料である
ため、だれらは清浄環境内でそれらの接触表面にてファ
ンデルワールス力により接着することができる。
ギャップ寸法調整用の力Ｆは装置５０が支持された剛性
表面６４に固定されたハウジング６２内に配置された圧
電変換器６０により導波路装置に供給する。
表面６４に固定されたハウジング６２内に配置された圧
電変換器６０により導波路装置に供給する。
圧電変換器６０は長さ方向に延在する剛性突条により基
板１２−の長さ方向中心線上に力Ｆを加える。
板１２−の長さ方向中心線上に力Ｆを加える。
この力はこの変換器に供給する制御電圧を変えることに
より電気的に調整することができる。
より電気的に調整することができる。
本発明を特定の実施例につき説明したが、これらの実施
例は単なる例示であって、本発明の範囲内において多く
の変形や変更が可能である。例えば、ギャップ寸法調整
用の力は両導波路の外表面にキャパシタの極板として作
用する導電層を被覆することにより発生させることがで
きる。両極板上の反対極性の電荷の量を調整することに
より両極板間の吸引力を調整することができる。
例は単なる例示であって、本発明の範囲内において多く
の変形や変更が可能である。例えば、ギャップ寸法調整
用の力は両導波路の外表面にキャパシタの極板として作
用する導電層を被覆することにより発生させることがで
きる。両極板上の反対極性の電荷の量を調整することに
より両極板間の吸引力を調整することができる。
層１４．１４＝は上述した材料とは異なる材料、例えば
基板１２．１２＝上に蒸着した硫化亜鉛にすることもで
きる。基板１２．１２＝及び層１４．１４’に選択する
材料に応じて異なるモードを用いることもできる。
基板１２．１２＝上に蒸着した硫化亜鉛にすることもで
きる。基板１２．１２＝及び層１４．１４’に選択する
材料に応じて異なるモードを用いることもできる。
更に、ギャップ調整はそれぞれ異なる周波数を有する３
個以上の導波モードの非線形相互作用（又は混合作用）
における位相整合に用いることもできる。
個以上の導波モードの非線形相互作用（又は混合作用）
における位相整合に用いることもできる。
第１図は本発明光導波路装置の第１の実施例の斜視図、
第２図はギャップ寸法の変化に対する第１図の光導波路
装置の実効屈折率の変化を示すグラフ、第３図は第１図
の光導波路装置の伝播特性を示すグラフ、 第４図は本発明光導波路装置の第２の実施例の正面図、 第５図は本発明光導波路装置の第３の実施例の正面図で
ある。 １２、１４・・・第１光導波路 １２＝、 １４＝・・・第２光導波路 １２、１２′・・・基板 １４、１４−・・・高調波発生層 １６、１６＝・・・スペーサ １８・・・ギャップ ｄ・・・ギャップ寸法 Ｆ・・・ギャップ寸法調整用力 ■−−−一一一一一
装置の実効屈折率の変化を示すグラフ、第３図は第１図
の光導波路装置の伝播特性を示すグラフ、 第４図は本発明光導波路装置の第２の実施例の正面図、 第５図は本発明光導波路装置の第３の実施例の正面図で
ある。 １２、１４・・・第１光導波路 １２＝、 １４＝・・・第２光導波路 １２、１２′・・・基板 １４、１４−・・・高調波発生層 １６、１６＝・・・スペーサ １８・・・ギャップ ｄ・・・ギャップ寸法 Ｆ・・・ギャップ寸法調整用力 ■−−−一一一一一
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、装置の入力端に受信された所定の基本周波数の光エ
ネルギーをその高調波周波数の光エネルギーに変換し装
置の出力端から放射する光導波路装置において、 ａ、前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る非線形材料を含む第１光導波路と、 ｂ、前記基本周波数及び高調波周波数の光エネルギーを
透過し得る材料を含む第２光導波路とを具え、 前記第１及び第２導波路を、それらの光透 過材料の表面がこれら表面の間に所定の公称寸法を有す
る結合ギャップを形成するよう互いに対向配置し、且つ 前記第１及び第２導波路の少なくとも一方 に前記ギャップ寸法を調整する力を加えるための表面を
設け、前記ギャップ寸法の調整により装置の実効屈折率
を調整するようにしたことを特徴とする光導波路装置。 ２、前記第１及び第２導波路は前記基本周波数及び高調
波周波数の光エネルギーに対し透過性の材料の第１及び
第２の層をそれぞれ支持する第１及び第２の基板を具え
ることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３、前記第１及び第２の層の少なくとも一方は装置の入
力端に受信された基本周波数の光エネルギーを第２高調
波周波数の光エネルギーに変換する非線形材料を含むこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の装置。 ４、前記第１及び第２の層の各々はそれぞれの支持基板
の屈折率より高い屈折率を有することを特徴とする請求
項２記載の装置。 ５、前記ギャップは前記基本周波数及び高調波周波数の
光エネルギーを透過し得る流体を含んでいることを特徴
とする請求項１〜４の何れかに記載の装置。 ６、前記ギャップは前記基本周波数及び高調波周波数の
光エネルギーを透過し得る圧縮可能な固体を含んでいる
ことを特徴とする請求項１〜４の何れにか記載の装置。 ７、前記第１及び第２の層の各々は光エネルギーがこれ
ら層を透過する方向と直交する方向に予め決められた幅
を有し、これら層の少なくとも一方の幅は装置の入力端
に供給される光ビームの予め決められた幅に略々等しく
したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の装
置。 ８、前記ギャップは前記第１及び第２導波路を離間させ
る間隔部材により形成したことを特徴とする請求項１〜
７の何れかに記載の装置。 ９、前記ギャップは前記第１及び第２導波路の少なくと
も一方に形成した溝により形成したことを特徴とする請
求項１〜６の何れかに記載の装置。 １０、基本周波数は赤外光スペクトル内にあり、高調波
周波数は青光スペクトル内にあることを特徴とする請求
項１〜９の何れかに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/445,075 US4974923A (en) | 1989-11-30 | 1989-11-30 | Gap tuned optical waveguide device |
| US445075 | 1989-11-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03189631A true JPH03189631A (ja) | 1991-08-19 |
| JPH0623819B2 JPH0623819B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=23767514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2321381A Expired - Lifetime JPH0623819B2 (ja) | 1989-11-30 | 1990-11-27 | 光導波路装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4974923A (ja) |
| EP (1) | EP0430361A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0623819B2 (ja) |
| KR (1) | KR910010209A (ja) |
| CN (1) | CN1052380A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5091983A (en) * | 1987-06-04 | 1992-02-25 | Walter Lukosz | Optical modulation apparatus and measurement method |
| TW238438B (ja) * | 1992-08-13 | 1995-01-11 | Philips Electronics Nv | |
| US6944361B2 (en) | 2001-04-13 | 2005-09-13 | Gazillion Bits, Inc. | Electrically controllable integrated optical cross-connect |
| US7649918B2 (en) * | 2007-10-30 | 2010-01-19 | Corning Incorporated | Multi-component wavelength conversion devices and lasers incorporating the same |
| JP6062496B1 (ja) * | 2015-06-26 | 2017-01-18 | 株式会社フジクラ | 光導波路素子 |
| CN105044905B (zh) * | 2015-08-28 | 2017-08-25 | 北京工业大学 | 用于产生高次谐波的平面波导装置及安装方法 |
| US10908438B1 (en) | 2015-10-12 | 2021-02-02 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Electroabsorption optical modulator |
| US10908440B1 (en) | 2015-10-12 | 2021-02-02 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Methods of epsilon-near-zero optical modulation |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2193990B1 (ja) * | 1972-07-25 | 1976-01-16 | Thomson Csf Fr | |
| US3822927A (en) * | 1972-11-16 | 1974-07-09 | Perkin Elmer Corp | Phase matched optical wave generator for integrated optical circuits |
| FR2471617A1 (fr) * | 1979-12-14 | 1981-06-19 | Thomson Csf | Dispositif optique non lineaire a guide d'onde composite et source de rayonnement utilisant un tel dispositif |
| US4360247A (en) * | 1981-01-19 | 1982-11-23 | Gould Inc. | Evanescent fiber optic pressure sensor apparatus |
| US4453802A (en) * | 1981-10-26 | 1984-06-12 | Hughes Aircraft Company | Evanescent-wave coupling device |
| JPS61290426A (ja) * | 1985-06-18 | 1986-12-20 | Sharp Corp | 高調波発生器 |
| US4717230A (en) * | 1985-06-28 | 1988-01-05 | Amp Incorporated | Optical eraser and node switch for an optical network |
| US4859876A (en) * | 1985-09-16 | 1989-08-22 | AT&T Bell Laboratories American Telephone and Telegraph Company | Nonlinear optical materials and devices |
| GB2187566A (en) * | 1986-03-07 | 1987-09-09 | Philips Electronic Associated | Device for doubling the frequency of electromagnetic radiation |
| US4763019A (en) * | 1986-09-09 | 1988-08-09 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Apparatus comprising harmonic generation means |
| JPS6490427A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-06 | Sharp Kk | Light wavelength converter |
| US4865406A (en) * | 1988-11-09 | 1989-09-12 | Hoechst Celanese Corp. | Frequency doubling polymeric waveguide |
-
1989
- 1989-11-30 US US07/445,075 patent/US4974923A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-11-23 EP EP90203096A patent/EP0430361A1/en not_active Withdrawn
- 1990-11-27 JP JP2321381A patent/JPH0623819B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-11-27 CN CN90109620A patent/CN1052380A/zh active Pending
- 1990-11-29 KR KR1019900019440A patent/KR910010209A/ko not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0623819B2 (ja) | 1994-03-30 |
| EP0430361A1 (en) | 1991-06-05 |
| US4974923A (en) | 1990-12-04 |
| KR910010209A (ko) | 1991-06-29 |
| CN1052380A (zh) | 1991-06-19 |
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