JPH04107432A - 光波長変換装置 - Google Patents
光波長変換装置Info
- Publication number
- JPH04107432A JPH04107432A JP2224361A JP22436190A JPH04107432A JP H04107432 A JPH04107432 A JP H04107432A JP 2224361 A JP2224361 A JP 2224361A JP 22436190 A JP22436190 A JP 22436190A JP H04107432 A JPH04107432 A JP H04107432A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waveguide
- substrate
- output
- waveguides
- harmonic
- Prior art date
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S5/0092—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for nonlinear frequency conversion, e.g. second harmonic generation [SHG] or sum- or difference-frequency generation outside the laser cavity
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
- H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4068—Edge-emitting structures with lateral coupling by axially offset or by merging waveguides, e.g. Y-couplers
Landscapes
- 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、短波長の小型レーザ光源を提供するための半
導体レーザを用いた波長変換装置に関するものである。
導体レーザを用いた波長変換装置に関するものである。
［従来の技術］
ｆｊＮｂｏ３結晶基板の表面にイオン交換処理をしてＨ
゛とＬｉ“とを置換することにより、異常光屈折率が約
０．１３増加する。そのため、これを利用して通常のフ
ォトリソグラフィ技術により横幅数ｕｍ、厚さ０．３〜
１μｍ程度の３次元光導波路を作製し光波長変換装置と
することができる。第５図と第６図はその従来例であり
、Ｚ−ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ３基板２４の表面に直線型光
導波路２５が形成され、その端面に半導体レーザ２７が
光学的に結合しており、基板２４の内部に第２次高調波
２９が放射されるものである。この第２次高調波発生は
チェレンコフ放射と呼ばれ、基本波の導波モードが第２
次高調波の基板放射モードとの間での位相整合をとるも
ので、固有のヂエレンコフ角αで放射される。ここで、
２６はＳｉＯ２膜等のバッファ層である。
゛とＬｉ“とを置換することにより、異常光屈折率が約
０．１３増加する。そのため、これを利用して通常のフ
ォトリソグラフィ技術により横幅数ｕｍ、厚さ０．３〜
１μｍ程度の３次元光導波路を作製し光波長変換装置と
することができる。第５図と第６図はその従来例であり
、Ｚ−ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ３基板２４の表面に直線型光
導波路２５が形成され、その端面に半導体レーザ２７が
光学的に結合しており、基板２４の内部に第２次高調波
２９が放射されるものである。この第２次高調波発生は
チェレンコフ放射と呼ばれ、基本波の導波モードが第２
次高調波の基板放射モードとの間での位相整合をとるも
ので、固有のヂエレンコフ角αで放射される。ここで、
２６はＳｉＯ２膜等のバッファ層である。
この方法は、位相整合が導波路深さで制御できること、
微妙な温度制御が不要という利点があり、レンズ結合に
よって導波路への入力がＣＷ発振でＰ＋＝４０ｍＷ、第
２高調波出力ｐ２−０．４＋ｎＷ、変換効率Ｐ２／Ｐ、
＝ １％という報告がある。半導体レーザ２７と導波路
２５どの結合効率Ｐ、／Ｐ０〜５０％である。
微妙な温度制御が不要という利点があり、レンズ結合に
よって導波路への入力がＣＷ発振でＰ＋＝４０ｍＷ、第
２高調波出力ｐ２−０．４＋ｎＷ、変換効率Ｐ２／Ｐ、
＝ １％という報告がある。半導体レーザ２７と導波路
２５どの結合効率Ｐ、／Ｐ０〜５０％である。
［発明の解決しようとする課題］
実用レベルには出力Ｐ２が数ｍＷ必要と思われるが、そ
れには変換効率、結合効率、半導体レーザの出力パワー
の向上が必要である。変換効率を構造的に上げることお
よび結合効率を改善することのみで、出力Ｐ、を数倍に
することは困ＩｎＩＣである。一方、変換効率は導波路
への人力Ｐ１の２乗に比例するため、半導体レーザの出
力Ｐ。を高くすることが考えられる。しかし、半導体レ
ーザもＰ。＝ １００ｍＷ級になると、発光端が幅広く
なったり、アレイになったりするために、半導体レーザ
と導波路との直接結合が困難になること、また、放射特
性（ファーフィールドパターン）や発振モードも複雑に
なるために、結合効率が悪くなることがある。そのため
、半導体レーザの出力を２倍のものに換えても、導波路
への入力Ｐ、が２倍になるとは限らず、第２高調波出力
の最高値には限界がある。
れには変換効率、結合効率、半導体レーザの出力パワー
の向上が必要である。変換効率を構造的に上げることお
よび結合効率を改善することのみで、出力Ｐ、を数倍に
することは困ＩｎＩＣである。一方、変換効率は導波路
への人力Ｐ１の２乗に比例するため、半導体レーザの出
力Ｐ。を高くすることが考えられる。しかし、半導体レ
ーザもＰ。＝ １００ｍＷ級になると、発光端が幅広く
なったり、アレイになったりするために、半導体レーザ
と導波路との直接結合が困難になること、また、放射特
性（ファーフィールドパターン）や発振モードも複雑に
なるために、結合効率が悪くなることがある。そのため
、半導体レーザの出力を２倍のものに換えても、導波路
への入力Ｐ、が２倍になるとは限らず、第２高調波出力
の最高値には限界がある。
［課題を解決するだめの手段］
本発明は、前述の問題点を解決ずべ（なされたものであ
り、非線形光学効果を有する基板と、該基板表面の一端
においては複数に分岐され他端においては１本に収束さ
れるよう形成された導波路と、複数に分岐された導波路
の表面上に設けられた基本波の位相変調手段と、複数に
分岐された導波路の端面に設けられた複数の基本波発生
用の光源とを有することを特徴とした光波長変換装置を
提供するものである。
り、非線形光学効果を有する基板と、該基板表面の一端
においては複数に分岐され他端においては１本に収束さ
れるよう形成された導波路と、複数に分岐された導波路
の表面上に設けられた基本波の位相変調手段と、複数に
分岐された導波路の端面に設けられた複数の基本波発生
用の光源とを有することを特徴とした光波長変換装置を
提供するものである。
本発明において、非線形光学効果を有する基板の材料と
してはＬｉＮｂ０． ＬｉＴａＯ３，ＫＮｂＯ３゜ＫＴ
Ｐ （ＫＴｉＯＰＯ＋）等の結晶が使用でき、導波路の
分岐数は２以上の複数であればよい。位相変調手段とし
ては、電気光学効果により基板材料の屈折率を変化させ
つるような手段であればよく、ブレーナ電極、櫛型電極
等の電極に電圧を入力するような手段が用いられる。
してはＬｉＮｂ０． ＬｉＴａＯ３，ＫＮｂＯ３゜ＫＴ
Ｐ （ＫＴｉＯＰＯ＋）等の結晶が使用でき、導波路の
分岐数は２以上の複数であればよい。位相変調手段とし
ては、電気光学効果により基板材料の屈折率を変化させ
つるような手段であればよく、ブレーナ電極、櫛型電極
等の電極に電圧を入力するような手段が用いられる。
第１図において、非線形光学結晶の基板１の」二に、単
一モードのＹ字形導波路２が形成されている。両端面は
光学研磨されており、片側の端面３，４には発振波長が
同じである半導体レーザ５，６が直接結合されている。
一モードのＹ字形導波路２が形成されている。両端面は
光学研磨されており、片側の端面３，４には発振波長が
同じである半導体レーザ５，６が直接結合されている。
そして２本の導波路が平行している位相変調部７には、
位相変調手段としてブレーナ電極１０が導波路の上に形
成され、いわゆるブユッシュブル動作を行うようになっ
ている。
位相変調手段としてブレーナ電極１０が導波路の上に形
成され、いわゆるブユッシュブル動作を行うようになっ
ている。
光は、それぞれ位相変調部７への印加電圧■によって＋
△ｎ、−△ｎの屈折率変化に伴う位相変調を受け、位相
差ゼロとなる。これらの光はＹ分岐によって］つの直線
導波路中へ伝搬し重ね合わされて、２倍の出力２Ｐ、が
導波する。
△ｎ、−△ｎの屈折率変化に伴う位相変調を受け、位相
差ゼロとなる。これらの光はＹ分岐によって］つの直線
導波路中へ伝搬し重ね合わされて、２倍の出力２Ｐ、が
導波する。
ここで、チェレンコフ放射により第２高調波が発生し、
端面９°より放射される。ここで、第１図で入力Ｐ１に
対して出力がＰ２とすると、第１図の場合、入力２Ｐ、
に対して出力４Ｐ２が得られる。先のように１つの半導
体レーザの入力がＰ ＋ ＝ ４０ｍＷとすると、出力
は１．６ｍＷということになる。
端面９°より放射される。ここで、第１図で入力Ｐ１に
対して出力がＰ２とすると、第１図の場合、入力２Ｐ、
に対して出力４Ｐ２が得られる。先のように１つの半導
体レーザの入力がＰ ＋ ＝ ４０ｍＷとすると、出力
は１．６ｍＷということになる。
［作用］
２つの半導体レーザ５，６は同波長λ１及び同出力Ｐ。
で発振するように自動パワー制御（ＡＰＣ）動作で連続
発振している。導波路３．４に結合した光パワーＰ、は
、位相変調部７を通り、Ｙ分岐部８で合波させられる。
発振している。導波路３．４に結合した光パワーＰ、は
、位相変調部７を通り、Ｙ分岐部８で合波させられる。
それぞれの光は、位相変調部７を通過する際に、電極１
０への印加電圧■によって、電気光学効果を介して＋Δ
ψ、−△ψの位相変調を受ける。ここで、両者の位相差
２△ψがＯとなるように電圧■を調整すれば、Ｙ分岐部
８で合波された光は２ｈとなる。したがって、直線部９
を伝搬する光パワーも２Ｐ、となる。この直線部を光が
伝搬する際にチェンコフ放射により第２高調波１１が発
生し、反対側の端面９゛より出射する。半導体レーザ１
個の場合の導波路への結合人力Ｐ１で、第２高調波出力
Ｐ２に対して、この場合の入力は２ｈとなるので、４Ｐ
、の第２高調波出力が得られる。
０への印加電圧■によって、電気光学効果を介して＋Δ
ψ、−△ψの位相変調を受ける。ここで、両者の位相差
２△ψがＯとなるように電圧■を調整すれば、Ｙ分岐部
８で合波された光は２ｈとなる。したがって、直線部９
を伝搬する光パワーも２Ｐ、となる。この直線部を光が
伝搬する際にチェンコフ放射により第２高調波１１が発
生し、反対側の端面９゛より出射する。半導体レーザ１
個の場合の導波路への結合人力Ｐ１で、第２高調波出力
Ｐ２に対して、この場合の入力は２ｈとなるので、４Ｐ
、の第２高調波出力が得られる。
また、電圧■を適当に変化させることによリ、出力光を
強度変調させることもできる。
強度変調させることもできる。
［実施例コ
第２図に本発明の実施例を示す。
２Ｑｘ３Ｘ２ｍｍのＺ−ｃｕｔ ＬｉＮｂＯ３基板１２
上にＴａをマスクとしてビロリン酸中に２３０℃、９ｍ
１ｎ浸漬することにより、７字形のプロトン変換光導波
路１３を形成した。その幅は３μｍ、深さは０．４μｍ
であり、分岐部１７は分岐角４°のテーパ部付きＹ字形
導波路で、その分岐間隔は４００μｍである。また、位
相変調部１６は１０ｍｍ、電極１５の長さ８ｍｍ、直線
部６ｍｍとした。さらに、第３図に示すように半導体レ
ーザ１４側端面近傍２ｍｍは、最大深さ３μｍのテーバ
導波路とし、両者の結合効率を向上させた。その表面に
は、バッファ層として５１０２膜１９を蒸着し、位相変
調部１６にはその上にＡ１電極１５を作成した。
上にＴａをマスクとしてビロリン酸中に２３０℃、９ｍ
１ｎ浸漬することにより、７字形のプロトン変換光導波
路１３を形成した。その幅は３μｍ、深さは０．４μｍ
であり、分岐部１７は分岐角４°のテーパ部付きＹ字形
導波路で、その分岐間隔は４００μｍである。また、位
相変調部１６は１０ｍｍ、電極１５の長さ８ｍｍ、直線
部６ｍｍとした。さらに、第３図に示すように半導体レ
ーザ１４側端面近傍２ｍｍは、最大深さ３μｍのテーバ
導波路とし、両者の結合効率を向上させた。その表面に
は、バッファ層として５１０２膜１９を蒸着し、位相変
調部１６にはその上にＡ１電極１５を作成した。
半導体レーザ１４はん、−０８４μｍの単一モード発振
のもので、導波路１３にほぼ接触したよろな形で取り付
けられているが、導波路］３にはＴＭモード波を励振す
るために、半導体レーザデツプの発光面とＩ、１Ｎｂｏ
３基板１２とは直交した関係になっている。
のもので、導波路１３にほぼ接触したよろな形で取り付
けられているが、導波路］３にはＴＭモード波を励振す
るために、半導体レーザデツプの発光面とＩ、１Ｎｂｏ
３基板１２とは直交した関係になっている。
本構成により、１．、ｊ、Ｎｂ０ａ基板１２内より、第
２高調波（ん２＝０．４２μｍ）が放射される。
２高調波（ん２＝０．４２μｍ）が放射される。
Ｙ分岐部はそこでの損失を最低にする構造が望ましく、
半導体レーザの間隔が広い場合には曲線状のＳ字形導波
路で構成したＹ分岐なども有効となる。
半導体レーザの間隔が広い場合には曲線状のＳ字形導波
路で構成したＹ分岐なども有効となる。
［発明の効果］
本発明は、Ｙ分岐導波路を用いて、２つの光源である半
導体レーザ光を合波することにより第２高調波発生（Ｓ
ＨＧ）のための入力光強度を上げ、第２高調波の出力を
大きくするものである。
導体レーザ光を合波することにより第２高調波発生（Ｓ
ＨＧ）のための入力光強度を上げ、第２高調波の出力を
大きくするものである。
本発明を用いることにより、マルチモードのため取り扱
いが難しく、高価な高出力半導体レーザを用いずとも、
その出力が約半分以下の半導体レーザ２つで同等あるい
はそれ以上の第２高調波出力が得られるものである。
いが難しく、高価な高出力半導体レーザを用いずとも、
その出力が約半分以下の半導体レーザ２つで同等あるい
はそれ以上の第２高調波出力が得られるものである。
また、第４図のように、３ストライブなどの高出力半導
体レーザ２３に対しても、Ｙ分岐２２の分離間隔をその
レーザの出射口と同じにすることにより、本発明と同様
の作用により、レンズによる結合により導波路への結合
度を大きくすることができる。
体レーザ２３に対しても、Ｙ分岐２２の分離間隔をその
レーザの出射口と同じにすることにより、本発明と同様
の作用により、レンズによる結合により導波路への結合
度を大きくすることができる。
第１図と第２図は本発明装置の斜視図であり、第３図は
その側断面図であり、第４図は他の実施例の斜視図であ
り、第５図及び第６図は従来例の側面図と平面図である
。 １・・・基板 ２・・・Ｙ字形導波路 １０・・・プレーナ電極、 ５．６・・・半導体レーザ 第３図 第４図
その側断面図であり、第４図は他の実施例の斜視図であ
り、第５図及び第６図は従来例の側面図と平面図である
。 １・・・基板 ２・・・Ｙ字形導波路 １０・・・プレーナ電極、 ５．６・・・半導体レーザ 第３図 第４図
Claims (1)
- １、非線形光学効果を有する基板と、該基板表面の一端
においては複数に分岐され他端においては１本に収束さ
れるよう形成された導波路と、複数に分岐された導波路
の表面上に設けられた基本波の位相変調手段と、複数に
分岐された導波路の端面に設けられた複数の基本波発生
用の光源とを有することを特徴とした光波長変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224361A JPH04107432A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 光波長変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2224361A JPH04107432A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 光波長変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107432A true JPH04107432A (ja) | 1992-04-08 |
Family
ID=16812557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2224361A Pending JPH04107432A (ja) | 1990-08-28 | 1990-08-28 | 光波長変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04107432A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100703525B1 (ko) * | 2005-12-19 | 2007-04-03 | 삼성전자주식회사 | 파장 변환 광원 |
| US10641216B2 (en) | 2017-12-28 | 2020-05-05 | Hyundai Kefico Corporation | Structure for preventing freezing of blow-by gas in intake manifold |
-
1990
- 1990-08-28 JP JP2224361A patent/JPH04107432A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100703525B1 (ko) * | 2005-12-19 | 2007-04-03 | 삼성전자주식회사 | 파장 변환 광원 |
| US10641216B2 (en) | 2017-12-28 | 2020-05-05 | Hyundai Kefico Corporation | Structure for preventing freezing of blow-by gas in intake manifold |
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