JPH04240832A - 第2高調波発生装置およびピックアップ - Google Patents

第2高調波発生装置およびピックアップ

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JPH04240832A
JPH04240832A JP3025559A JP2555991A JPH04240832A JP H04240832 A JPH04240832 A JP H04240832A JP 3025559 A JP3025559 A JP 3025559A JP 2555991 A JP2555991 A JP 2555991A JP H04240832 A JPH04240832 A JP H04240832A
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JP
Japan
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light
crystal
harmonic
electric field
axis
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Withdrawn
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JP3025559A
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English (en)
Inventor
Yuzuru Tanabe
譲 田辺
Tadanori Senoo
妹尾 忠則
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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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】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、基本波の共振器構造を
有し第2高調波の出力を変調可能とした非線形光学材料
を用いた第2高調波発生装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来の外部発振器を用いた第2高調波発
生装置を図3に示す。 【0003】1は基本波発生用の半導体レーザ(LD)
であり、8はコリメート用のレンズ、3は基本波(以下
ω光とする)を共振させる外部共振器用のミラー、8A
は外部共振器内の共振モードと入射ビームとを整合させ
るモード整合用のレンズ、4はKNbO3 結晶等の非
線形光学材料、5は第2高調波(以下2ω光とする)を
透過させω光を反射するダイクロイックミラー、2はL
D1へのω光帰還により発振周波数をロックするための
ミラーを設けたPZT素子である。6はダイクロイック
ミラーにより反射されたω光を検出するフォトダイオー
ド(PD)であり、7はPD6の検出信号に基づいてP
ZT素子2を駆動しそれに設けられたミラーの角度を調
整するコントローラである。 【0004】 【発明の解決しようとする課題】従来、前述のような第
2高調波発生装置においては、ω光と2ω光との非線形
光学材料内での位相を整合させること、即ち非線形光学
材料内でのω光と2ω光の屈折率n(ω)とn(2ω)
を整合させることが、第2高調波の発光強度を高めるう
えで重要である。 【0005】従来、このような位相整合を合わせるため
に、非線形光学材料をペルチェ素子等によって位相整合
のとれる一定温度に保持している。温度制御の精度は±
0.1 ℃以下が必要であり、小さな温度変動により2
ω光の発生が停止するため、通常は常に精度よく位相整
合のとれる温度に合わせてある。また、2ω光の発光強
度を、ω光の光源である半導体レーザ等の出力を変調し
て調整する方法もあるが、この方法では外部共振器から
のω光帰還による半導体レーザの発振周波数の安定化(
ロッキング)が容易に不安定化してしまい、2ω光の発
生ができなくなっていた。 【0006】また、KNbO3 結晶等のある特定の結
晶軸方向から電界を印加して2ω光の発光強度を変調す
る方法も提案されているが変調度が数%以下と低く、よ
り高効率例えば78%の変調度を得ようとすれば約13
0V程度の非常に高い電圧を印加する必要があった。 【0007】さらに、KNbO3 結晶の場合青色光(
〜430nm)の発生は容易であったが、緑色光(〜5
30nm)の発生は位相整合条件の関係上困難であった
。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、基本波発生用の光源
と、基本波を共振せしめる共振器を備え第2高調波を発
生する非線形光学材料とを有する第2高調波発生装置に
おいて、該非線形光学材料はLiNbO3 結晶であり
、該LiNbO3 結晶には電界を印加するための電極
が設けられていることを特徴とする第2高調波発生装置
を提供するものである。 【0009】本発明の実施例の図1に基づいて説明する
。また、装置全体の構成は図3のものと同じである。 電界印加用の電極9が設けられた非線形光学材料のLi
NbO3 結晶4A等が、3角リングの外部共振器内部
のω光の光軸上に配置される。LiNbO3 結晶4A
は予めペルチェ素子により位相整合がとれる温度に保持
されており、電極9に印加される電界により2ω光の発
光強度を変調する。この時、ω光入射用の共振ミラー3
はω光の光軸に対して傾けられており、ω光の反射光が
光源であるLD1へ戻らないようにしている。また、L
D1の周波数の安定化は外部共振器内部で発生した微弱
な散乱光をLD1へ戻すことにより行なっている。 【0010】外部共振器は、3角形、4角形以上の多角
形等用いられるが、ミラーが多すぎると損失が多く光軸
調整も困難となり部品点数も多くなるので、3角形が好
ましい。また、外部共振器を用いない構成、即ち非線形
光学材料内においてω光が3角リング状等に共振するよ
うなモノリシック型の共振器構造としてもよい。 【0011】非線形光学材料としては、MgOをドープ
したMgO:LiNbO3 結晶も好ましく使用できる
。 光源としては、各種固体、気体レーザ等も使用できるが
、コンパクト化、軽量化の点でLDが好ましい。LDの
中でもInGaAs/GaAs系の歪超格子レーザある
いはInGaAsP/InP系レーザが、2ω光として
緑色光を発生するためのω光の波長(1〜1.2μm)
を有している点で好ましい。 【0012】また、予め非線形光学材料を位相整合がと
れる温度に保持しておかずに、これを直流電圧(バイア
ス)により位相整合がとれるようにしておいて、その点
を中心にして電界を変化させて変調することもできる。 【0013】LiNbO3 結晶の回転対称軸をc軸、
c軸以外の互いに直交する2軸をa、b軸とすると、a
b面内は異方性がないので、光の伝播方向はab面内に
とればよい。図2に示すように、仮に光の伝播方向をb
軸にとった場合、ω光の偏光方向はa軸に一致し2ω光
の偏光方向はc軸に一致する。 【0014】 【作用】LiNbO3 結晶は、波長1056nmで室
温付近でノンクリティカルな位相整合をする。このとき
、光伝播方向をb軸、ω光の偏光方向をa軸、2ω光の
偏光方向をc軸とするとn(ω)=n(2ω)となる。 【0015】c軸方向に電界をかけると、電界による屈
折率変化のようすは以下の屈折率楕円体の式で表される
。 【0016】 【数1】(1/n12+r13 E3)x22+( 1
/n32+r33 E3)x32=1 【0017】数
1において、n1は電界がない時のa軸上での屈折率、
n3は電界がない時のc軸上での屈折率、E3はc軸方
向の電場(V/m)を表し、r13、r33 はそれぞ
れc軸方向に電界を印加したときのa軸方向での電気光
学定数(m/V)、c軸方向に電界を印加したときのc
軸方向での電気光学定数を表し、x2 、x3はb軸、
c軸上の座標を表す。 【0018】ここで、r13 =8.6×10−12 
、r33 =30.8×10−12 である。c軸方向
の基本波の屈折率をnc (ω)のように表すと、nc
 (2ω)はnc (ω)に比例していると考えられる
。c軸方向に電界をかけたとき、na (ω)に対して
nc (ω)は4倍程度変化するためna (ω)=n
c (ω)の位相整合関係がこわれ、緑色光出力が変化
する。 【0019】 【実施例】本発明の実施例を以下に示す。非線形光学材
料以外の基本構成は図3のものと同じである。 【0020】単一縦、横モードの歪超格子半導体レーザ
(LD)1の波長約1056nm出力約20mWのω光
を、コリメータ用のレンズ8により平行光としミラーを
設けたPZT素子2により反射して、外部共振器内の共
振モードと入射ビームを整合させるためのモード整合用
のレンズ8Aを介して、3つのミラー3で構成される3
角リング型外部共振器に入射させる。このとき入射側ミ
ラー3で直接反射される光は入射光軸とずれているため
、LD1には戻らない。 【0021】外部共振器内では、図中時計回り方向に共
振し、ω光のパワーは増倍される。そのω光は、共振光
軸上ビームウエスト位置に配置した非線形光学結晶のL
iNbO3 結晶4A(長さ3×幅3×高さ5mm)に
より2ω光(λ=430nm)に変換される。このとき
、LiNbO3 結晶4Aはω光と2ω光が位相整合す
るようにペルチェ素子により27℃に保持され、ω光は
LiNbO3 結晶4Aのa軸と平行な偏光方向で入射
させており、2ω光はそれと直行するc軸方向に平行な
偏光方向で出射される。 【0022】このとき、LiNbO3 結晶4A表面の
電極9からc軸方向にシンセサイザとアンプを用いて、
ピーク  ツー  ピークで100V、100Hzの交
流電圧を印加したところ、波長約528nm(緑色光)
で出力10μWの2ω光の出力が変調度約20%で変調
された。 【0023】LD1の周波数安定化の方法として、ここ
では光帰還法を用いている。すなわち、3角リング型外
部共振器において、共振器内部の散乱による微弱な逆方
向進行波(図中反時計回り)を30〜50dB程度LD
1に注入することにより周波数安定をはかっている。外
部共振器は狭帯域フィルタとして機能し、LD1の発振
周波数は共振器の共振周波数に自動的に引き込まれ安定
となる(ロックされる)。 【0024】この際、光帰還と外部共振器の系の安定化
をはかるため、PZT素子2を用いて反射光の自動位相
調整を行っている。 【0025】すなわち、ダイクロイックミラ−5(ω光
反射、2ω光透過)により反射させたω光をフォトダイ
オード(PD)6によりモニターし最大となるようにコ
ントローラ7によりPZT素子2を制御している。この
ロッキングはLiNbO3 結晶4Aに電界をかけても
ほとんど変わらず保持された。 【0026】また、本発明の帰還法は、散乱による戻り
光と入射光とは同軸であるので、光軸調整しなくてもよ
いという利点がある。 【0027】また、このような第2高調波発生装置を光
ディスク、光磁気ディスク等の光記録媒体のピックアッ
プのデータ検出光源として用いれば、高密度のデータの
読み取りが可能となる。 【0028】 【発明の効果】本発明は、非線形光学結晶のLiNbO
3 結晶に設けられた電極に電界を印加することによっ
て、その位相整合を調整して第2高調波出力を大きく変
調できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のLiNbO3 結晶の側面図
【図2】LiNbO3 結晶中での基本波と第2高調波
の伝搬状態を示す説明図
【図3】従来例のブロック図
【符号の説明】
4A・・・LiNbO3 結晶 9・・・・電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基本波発生用の光源と、基本波を共振せし
    める共振器を備え第2高調波を発生する非線形光学材料
    とを有する第2高調波発生装置において、該非線形光学
    材料はLiNbO3 結晶であり、該LiNbO3 結
    晶には電界を印加するための電極が設けられていること
    を特徴とする第2高調波発生装置。
  2. 【請求項2】電界がLiNbO3 結晶のc軸方向に対
    して印加されるよう電極が設けられている請求項1の第
    2高調波発生装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2の第2高調波発生装置を
    記録された情報の検出光源として用いた光記録媒体のピ
    ックアップ。
JP3025559A 1991-01-25 1991-01-25 第2高調波発生装置およびピックアップ Withdrawn JPH04240832A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030097331A (ko) * 2002-06-20 2003-12-31 삼성전자주식회사 광픽업
CN106681080A (zh) * 2016-09-05 2017-05-17 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种利用电光效应实现相位匹配的方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030097331A (ko) * 2002-06-20 2003-12-31 삼성전자주식회사 광픽업
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Effective date: 19980514