JPH0458232A - 光波長変換素子 - Google Patents
光波長変換素子Info
- Publication number
- JPH0458232A JPH0458232A JP16846490A JP16846490A JPH0458232A JP H0458232 A JPH0458232 A JP H0458232A JP 16846490 A JP16846490 A JP 16846490A JP 16846490 A JP16846490 A JP 16846490A JP H0458232 A JPH0458232 A JP H0458232A
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- JP
- Japan
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- waveguide
- fundamental wave
- waves
- wavelength conversion
- harmonic
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- Pending
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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。
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、リング共振器型の導波路構造をもつ高効率の
光波長変換素子に関するものである。
光波長変換素子に関するものである。
［従来の技術］
従来、バルクの非線形光学結晶を用いた波長変換におけ
る高効率化の１つの方法として、第２図（ａ） 、 （
ｂ）のように、ミラー１４．１５．１７．１８゜１９．
２０を用いて構成された共振器の中に非線形光学結晶１
３．１６を置いたものが知られている。
る高効率化の１つの方法として、第２図（ａ） 、 （
ｂ）のように、ミラー１４．１５．１７．１８゜１９．
２０を用いて構成された共振器の中に非線形光学結晶１
３．１６を置いたものが知られている。
どちらの場合も、基本波を共振により高パワーとするこ
とで変換効率の向上を実現したもので（ａ）はファブリ
ペロ−型、（ｂ）はリング型である。
とで変換効率の向上を実現したもので（ａ）はファブリ
ペロ−型、（ｂ）はリング型である。
いずれも導波モードが共振を起こすには、その光路長ｋ
ｌ（ｋ：波数、１：ラウンドトリップ）が２１の整数倍
である必要があり、従来方法ではその加工精度あるいは
温調により共振状態を得ていた。
ｌ（ｋ：波数、１：ラウンドトリップ）が２１の整数倍
である必要があり、従来方法ではその加工精度あるいは
温調により共振状態を得ていた。
一方、他の高効率変換の方法として、第３図に示すよう
な導波路型のものがある。導波路型の素子２１では、−
船釣に高パワー密度、長い相互作用長といった特徴があ
るため、同じ伝搬長に対してバルクより高効率の波長変
換が期待できる。また、これをさらにバルクと同様、導
波路２２の両端に反射ミラー２３．２４をコーティング
により作成し、ファブリベロー型共振器構造とする提案
もなされている。
な導波路型のものがある。導波路型の素子２１では、−
船釣に高パワー密度、長い相互作用長といった特徴があ
るため、同じ伝搬長に対してバルクより高効率の波長変
換が期待できる。また、これをさらにバルクと同様、導
波路２２の両端に反射ミラー２３．２４をコーティング
により作成し、ファブリベロー型共振器構造とする提案
もなされている。
［発明の解決しようとする課題］
本発明は導波路を用いてリング共振器を構成することに
より、基本波を増倍し、高変換効率を実現することを目
的としている。
より、基本波を増倍し、高変換効率を実現することを目
的としている。
また、共振器構造の導波路での第２高調波発生において
は、２つの条件を同時に満たす必要がある。すなわち、
１つは第２高調波と基本波との位相整合であり、もう１
つは基本波が共振するための光路長ｋｌ＝ ２ ｎπ（
ｎ：整数）という条件である。共振状態を結晶の加工に
より実現するのは、加工誤差のために困難である。また
、これを温調によって補うことは可能であるが、逆に波
長変換のための位相整合条件がずれてしまい、出力が低
下するという問題があげられる。従って本素子の場合に
は、位相整合条件に影響を与えずして、共振状態を微調
することを目的としている。
は、２つの条件を同時に満たす必要がある。すなわち、
１つは第２高調波と基本波との位相整合であり、もう１
つは基本波が共振するための光路長ｋｌ＝ ２ ｎπ（
ｎ：整数）という条件である。共振状態を結晶の加工に
より実現するのは、加工誤差のために困難である。また
、これを温調によって補うことは可能であるが、逆に波
長変換のための位相整合条件がずれてしまい、出力が低
下するという問題があげられる。従って本素子の場合に
は、位相整合条件に影響を与えずして、共振状態を微調
することを目的としている。
［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、非線形光学結晶よりなる基板上に、第２高調波を発
生し導波する第１の導波路と、該第１の導波路の基本波
入射端と第２高調波出射端にその端部が接合された基本
波帰還用の第２の導波路とが形成され、基本波のリング
共振器構造を有し、該第２の導波路に沿って電極対を設
けたことを特徴とする光波長変換素子、及び、該導波路
の基本波入射端面には基本波に対する反射膜が形成され
、第２高調波の出射端面には基本波に対しては反射膜で
第２高調波に対しては透過膜である光学膜が形成され、
該第２の導波路は１ケ所以上の基本波反射面を有し、該
基本波反射面には基本波に対する全反射膜が形成されて
なり、該第１の導波路と第２の導波路の基本波入射端面
における交叉角をθとしたとき、基本波の入射角を９０
°−θ／２とした前項記載の光波長変換素子を提供する
ものである。
り、非線形光学結晶よりなる基板上に、第２高調波を発
生し導波する第１の導波路と、該第１の導波路の基本波
入射端と第２高調波出射端にその端部が接合された基本
波帰還用の第２の導波路とが形成され、基本波のリング
共振器構造を有し、該第２の導波路に沿って電極対を設
けたことを特徴とする光波長変換素子、及び、該導波路
の基本波入射端面には基本波に対する反射膜が形成され
、第２高調波の出射端面には基本波に対しては反射膜で
第２高調波に対しては透過膜である光学膜が形成され、
該第２の導波路は１ケ所以上の基本波反射面を有し、該
基本波反射面には基本波に対する全反射膜が形成されて
なり、該第１の導波路と第２の導波路の基本波入射端面
における交叉角をθとしたとき、基本波の入射角を９０
°−θ／２とした前項記載の光波長変換素子を提供する
ものである。
第１図は本発明の基本的構成を示したものである。１は
ＬｉＮｂ０．等の非線形光学結晶基板、２はＴｉ拡散等
により形成された波長変換部の第１の導波路で、３は帰
還部の第２の導波路、４は基本波に対する反射ミラー
５は基本波に対して反射、高調波に対して透過のミラー
、そして６は基本波に対する全反射ミラーである。
ＬｉＮｂ０．等の非線形光学結晶基板、２はＴｉ拡散等
により形成された波長変換部の第１の導波路で、３は帰
還部の第２の導波路、４は基本波に対する反射ミラー
５は基本波に対して反射、高調波に対して透過のミラー
、そして６は基本波に対する全反射ミラーである。
また基本波はレンズによりミラー４側から入力する。ま
た、入出力端は図のように傾斜をつけて切断することが
望ましい。ここで、２の導波路は基本波と高調波の位相
整合をとることが可能で、そのとき逆に導波路３ではそ
の条件が不満足である必要がある。但し、いずれも基本
波に対しシングルモードであることが好ましい。
た、入出力端は図のように傾斜をつけて切断することが
望ましい。ここで、２の導波路は基本波と高調波の位相
整合をとることが可能で、そのとき逆に導波路３ではそ
の条件が不満足である必要がある。但し、いずれも基本
波に対しシングルモードであることが好ましい。
ミラー４．５はその性質上、誘電体の蒸着による作製が
実際的で、４のミラーの反射率はその共振器内部のパワ
ーが最大になるように設定する。一方、５のミラーは基
本波を全反射、高調波を全透過させるバンドパスフィル
ターにすることが望ましい。ミラー６については、基本
波を全反射させれば良いため、誘電体による干渉膜でも
良いが、Ａ１． Ａｕ、 Ｃｕ、 Ｒｈ、 Ｐｔ等の金
属でも良く、また、基板上に穴を掘ることにより作製す
る埋め込み形でも可能である。さらに、１周してきた基
本波の位相が２πの整数倍になるよう全体の光路長を設
定するが、加工誤差のため精密に２ｎ−Ｌとするのは困
難であり、この誤差を第２の導波路３に沿って設けたＡ
１等のブレーナ電極対３０に入力した電界によって生ず
る電気光学効果により補正する。
実際的で、４のミラーの反射率はその共振器内部のパワ
ーが最大になるように設定する。一方、５のミラーは基
本波を全反射、高調波を全透過させるバンドパスフィル
ターにすることが望ましい。ミラー６については、基本
波を全反射させれば良いため、誘電体による干渉膜でも
良いが、Ａ１． Ａｕ、 Ｃｕ、 Ｒｈ、 Ｐｔ等の金
属でも良く、また、基板上に穴を掘ることにより作製す
る埋め込み形でも可能である。さらに、１周してきた基
本波の位相が２πの整数倍になるよう全体の光路長を設
定するが、加工誤差のため精密に２ｎ−Ｌとするのは困
難であり、この誤差を第２の導波路３に沿って設けたＡ
１等のブレーナ電極対３０に入力した電界によって生ず
る電気光学効果により補正する。
第２の導波路３は１ケ所以上の基本波反射面を有しても
よいが、反射回数が多（なると損失が大きくなるので好
ましくない。非線形光学結晶基板１の主表面形状は第１
図に示すような６角形形状であってもよいが、基本波入
射端面と第２高調波出射端面をそのまま延長したような
台形形状であってもよい。また、基本波の入射角は、第
１図に示すように第１の導波路２と第２の導波路３との
基本波入射端面における交叉角をθとすると９０°−θ
／２とするのが好ましい。
よいが、反射回数が多（なると損失が大きくなるので好
ましくない。非線形光学結晶基板１の主表面形状は第１
図に示すような６角形形状であってもよいが、基本波入
射端面と第２高調波出射端面をそのまま延長したような
台形形状であってもよい。また、基本波の入射角は、第
１図に示すように第１の導波路２と第２の導波路３との
基本波入射端面における交叉角をθとすると９０°−θ
／２とするのが好ましい。
［作用］
本発明において、リング共振器構造と導波路構造を同時
に実現することにより、基本波のパワー密度を向上させ
ること、および波長変換作用を１方向のみにもたせるこ
とによって、効率的に波長変換が行なわれる。
に実現することにより、基本波のパワー密度を向上させ
ること、および波長変換作用を１方向のみにもたせるこ
とによって、効率的に波長変換が行なわれる。
リング共振器の中で、基本波が共振するためには、光が
１周する間の損失が小さいことの他に、波の位相変化が
光路１に対してに１＝２ｎπの条件を満たさなければな
らない。２πの位相変化は約士数μｍの伝搬で起きるの
で、作製誤差によりこれがずれてしまう可能性がある。
１周する間の損失が小さいことの他に、波の位相変化が
光路１に対してに１＝２ｎπの条件を満たさなければな
らない。２πの位相変化は約士数μｍの伝搬で起きるの
で、作製誤差によりこれがずれてしまう可能性がある。
そこで、第１図の場合、Ａ１電極３０に電圧（数Ｖ）を
かけることにより、導波路中にＺ方向の電界が発生し、
電気光学効果により、光波の位相を変化させることがで
きる。そして、基本波の入射端で新たに入射してくる基
本波との位相差を合わせることができる。
かけることにより、導波路中にＺ方向の電界が発生し、
電気光学効果により、光波の位相を変化させることがで
きる。そして、基本波の入射端で新たに入射してくる基
本波との位相差を合わせることができる。
本発明の場合には、波長変換部、すなわち位相整合に対
して何ら影響を与えることがない。
して何ら影響を与えることがない。
［実施例］
基板１はｙ−ｃｕｔのＭｇ０５％ドープのＬｉＮｂＯ５
で第１の導波路２はχ伝搬となっている。ここで、ＴＭ
ｏ。−４ＴＥ、。′ωの波長変換ができるよう導波路が
作製されている。第１．２の導波路２．３は幅１０μｍ
のＴｉをＥＢ蒸着により ６８０人蒸看蒸着１０５０℃
、ｗｅｔ Ｏｘ雰囲気で２５時間拡散した。波長変換部
の長さは１５ ａｍで帰還部９と３０＠で交わっている
。入出力面を１５°にカットした後、それぞれの反射面
３つを研磨し、そこにミラーを蒸着した。４は基本波に
対して８５％の反射率、出力側５は基本波に対して９９
％、高調波に対して１％の反射率の多層膜、６は基本波
を全反射するＡＩであるが基板界面で全反射するように
してもよい。
で第１の導波路２はχ伝搬となっている。ここで、ＴＭ
ｏ。−４ＴＥ、。′ωの波長変換ができるよう導波路が
作製されている。第１．２の導波路２．３は幅１０μｍ
のＴｉをＥＢ蒸着により ６８０人蒸看蒸着１０５０℃
、ｗｅｔ Ｏｘ雰囲気で２５時間拡散した。波長変換部
の長さは１５ ａｍで帰還部９と３０＠で交わっている
。入出力面を１５°にカットした後、それぞれの反射面
３つを研磨し、そこにミラーを蒸着した。４は基本波に
対して８５％の反射率、出力側５は基本波に対して９９
％、高調波に対して１％の反射率の多層膜、６は基本波
を全反射するＡＩであるが基板界面で全反射するように
してもよい。
第２の導波路３に沿ってＡＩのブレーナ電極対３０が設
けてあり、Ｚ方向に電界を生じるようになっている。
けてあり、Ｚ方向に電界を生じるようになっている。
第１図の素子において、λ１．． ＝ ８３０ｎｍの光
１０ｍＷ入射に対して電圧ゼロの場合、高調波出力５０
■Ｗであったが、電圧を３．２Ｖを印加したときに最大
となり、出力２０μ胃となった。これより基本波のパワ
ーが内部で２０倍になったことがわかる。
１０ｍＷ入射に対して電圧ゼロの場合、高調波出力５０
■Ｗであったが、電圧を３．２Ｖを印加したときに最大
となり、出力２０μ胃となった。これより基本波のパワ
ーが内部で２０倍になったことがわかる。
［発明の効果］
本発明は、導波路型であることおよびリング共振器型で
あることから、低入力パワーでも共振器内部でのパワー
密度を高（することができるので、高効率に第２高調波
発生が行なえる。
あることから、低入力パワーでも共振器内部でのパワー
密度を高（することができるので、高効率に第２高調波
発生が行なえる。
また、ファブリベロー型と違って容易に出力光が１方向
へ出射される。
へ出射される。
本発明は、作製誤差により位相差が合わないことによる
共振条件のずれを、波長変換の位相整合条件と独立に調
整することができる。また、ブレーナ電極を用いること
ができるため、大きな電気光学定数が適用できるように
その構成を決定することができ、印加電圧も数ｖ程度で
よい。さらに、印加電圧の大きさにより高調波の変調も
可能である。
共振条件のずれを、波長変換の位相整合条件と独立に調
整することができる。また、ブレーナ電極を用いること
ができるため、大きな電気光学定数が適用できるように
その構成を決定することができ、印加電圧も数ｖ程度で
よい。さらに、印加電圧の大きさにより高調波の変調も
可能である。
第１図は本発明の実施例の基本構成の平面図で、第２．
３図は従来例である。 １・・・非線形光学結晶基板 ２・・・第１の導波路 ３・・・第２の導波路 ３０・・・ブレーナ電極 第 図 （をン 第 図 ２ダ 第 図
３図は従来例である。 １・・・非線形光学結晶基板 ２・・・第１の導波路 ３・・・第２の導波路 ３０・・・ブレーナ電極 第 図 （をン 第 図 ２ダ 第 図
Claims (2)
- （１）非線形光学結晶よりなる基板上に、第２高調波を
発生し導波する第１の導波路と、該第１の導波路の基本
波入射端と第２高調波出射端にその端部が接合された基
本波帰還用の第２の導波路とが形成され、基本波のリン
グ共振器構造を有し、該第２の導波路に沿って電極対を
設けたことを特徴とする光波長変換素子。 - （２）該導波路の基本波入射端面には基本波に対する反
射膜が形成され、第２高調波の出射端面には基本波に対
しては反射膜で第２高調波に対しては透過膜である光学
膜が形成され、該第２の導波路は１ヶ所以上の基本波反
射面を有し、該基本波反射面には基本波に対する全反射
膜が形成されてなり、該第１の導波路と第２の導波路の
基本波入射端面における 交叉角をθとしたとき、基本波の入射角を ９０゜−θ／２とした請求項１記載の光波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16846490A JPH0458232A (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 光波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16846490A JPH0458232A (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 光波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0458232A true JPH0458232A (ja) | 1992-02-25 |
Family
ID=15868599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16846490A Pending JPH0458232A (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 光波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0458232A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04107535A (ja) * | 1990-08-29 | 1992-04-09 | Tokin Corp | 光高調波発生装置 |
| JP2018194710A (ja) * | 2017-05-18 | 2018-12-06 | 日本電信電話株式会社 | 波長変換デバイス |
-
1990
- 1990-06-28 JP JP16846490A patent/JPH0458232A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04107535A (ja) * | 1990-08-29 | 1992-04-09 | Tokin Corp | 光高調波発生装置 |
| JP2018194710A (ja) * | 2017-05-18 | 2018-12-06 | 日本電信電話株式会社 | 波長変換デバイス |
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