JPH0481725A - 波長変換装置 - Google Patents
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- JPH0481725A JPH0481725A JP2196618A JP19661890A JPH0481725A JP H0481725 A JPH0481725 A JP H0481725A JP 2196618 A JP2196618 A JP 2196618A JP 19661890 A JP19661890 A JP 19661890A JP H0481725 A JPH0481725 A JP H0481725A
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- 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
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/3558—Poled materials, e.g. with periodic poling; Fabrication of domain inverted structures, e.g. for quasi-phase-matching [QPM]
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- 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
- G02F1/3775—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure with a periodic structure, e.g. domain inversion, for quasi-phase-matching [QPM]
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- 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
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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ζよ コヒーレント光源を応用した 光情報処鳳
光応用計測制御分野に使用される波長変換装置に関す
るものであも 従来の技術 従来の波長変換装置としては たとえζ瓜 緑色光源の
２次高調波を出力するものとして第１３図に示すものか
あ４５′は基板 ６”は非線形物質からなる導波廠 ７
′は非線形物質からなりかつ非線形分極が導波路の非線
形分極に対して反転している部へ ８′はコヒーレント
光源としての波長１．０６μｍのＹＡＧレーザ、 ９′
はＹＡＧレーザの光をの光導波路６゛に入力する集光光
学系であム その作製方法はスパッタリング及びフォト
リソグラフィ法、によりＴｉストライプを形成した後１
０００℃でＴｉを拡散し分極反転グレーテイング層７゛
を形成すも つぎにプロトン交換導波路を形成するため
アルミで導波路マスクを形成した喪 ３００℃の安息香
酸中で熱処理した後マスクを除去し アニーリングを行
１．Ｘ、導波路６を形成すも この様な方法で形成した
分極反転グレーティングにより、非線形物質からなる導
波路内に周期的に非線形分極の異なる層を形成し 第２
高調波の位相を整合させ、高効率の波長変換装置を構成
できも 発明が解決しようとする課題 上記のような構成の波長変換装置で（よ 非線形分極の
反転した層（以下分極反転層と呼ぶ）をＴｉ拡散で形成
しているため拡散が深さ方向と同時に横方向も起こム
このため波長０６８μｍの基本モード［導波路を伝搬す
る光は導波路幅が波長オーダーの幅になると、モードと
いう形で離散的に存在すム 導波モードの存在し得る数
は導波路幅に比例して増加し 最小の伝搬モードを基本
モード（０次モード）と呼び、その次は順番に １次、
２次 ３次モードと呼水 導波路深さ方向にも同様に
導波路深さに比例して、導波モードが存在する万丈 こ
こでは 導波モードを導波路幅方向に限定すム ］と高
調波（波長０．４μｍ）の基本モード間での結合に必要
な周期３μｍの分極反転層を形成よ かつ導波路に対し
て充分深い反転層（深さ１μｍ以上）を形成するのはで
困難であった 従って、波長変換素子の変換効率を上げ
るのが難しいという問題があった さらに分極反転の周
期が短いた八 周期構造依存するによる波長特色 温度
特性は出力の半値全幅で±ＩＡ、±０゜１℃と安定性が
悪かった 本発明（瓜 分極反転層の形成を容易にし 波長変換効
率が高く、かつ波長依存法 温度依存性に優れた安定性
の高い波長変換装置を提供することを目的とすａ 課題を解決するための手段 本発明は以上の点に鑑へ 非線形物質からなる光導波路
内に非線形分極の反転した周期構造を作製し かつ基本
モードの基本波（以下Ｐω−とする）と高次モードの第
二高調波（以下波長Ｐ２ω−Ｎ〉０とする）において疑
似位相がとれるように周期構造を進行方向にＮ＋１分割
し周期構造の周期を半周期ずらす構造によって、ＰＯ２
とＰ２Ｏ３において効率よく疑似位相をとＬＰω書とＰ
２Ｏ３はＮを選択することによりＰＯ２とＰ２ωＩに比
較して伝搬速度差を大幅に低減することが可能になり、
これによって分極反転層の周期がより大きくなａすなわ
板 基板とコヒーレント光源と前記基板上に形成した非
線形物質からなる２つ以上の光導波路と前記光導波路の
端面に形成した前記コヒーレント光源を前記光導波路に
人力する入射部と前記光導波路のもう一方の端面に形成
した出射部と前記光導波路内に形成した非線形分極が前
記光導波路の非線形分極に対し反転している非線形物質
からなりかつ周期構造を持つ部分とを備え前記光導波路
が互いに隣接しており、かつ前記光導波路内に形成した
非線形分極の反転した周期構造の周期が隣接しあう導波
路どうし互いに半周期異なっている波長変換部を備えた
ことを特徴とした波長変換装置であム また基板とコヒーレント光源と前記基板表面に形成した
非線形物質からなる２つ以上の光導波路と前記光導波路
の端面に形成した前記コヒーレント光源を前記光導波路
に人力する入射部と前記光導波路のもう一方の端面に形
成した出射部とを備え前記光導波路が隣接しており、か
つ隣接する光導波路の非線形分極がお互いに反転してい
ることを特徴とする波長変換装置であａ 作用 本発明は前述した基板とコヒーレント光源と前記基板上
に形成した非線形物質からなる２つ以上の光導波路と前
記光導波路の端面に形成した前記コヒーレント光源を前
記光導波路に入力する入射部と前記光導波路のもう一方
の端面に形成した出射部と前記光導波路内に形成した非
線形分極が前記光導波路の非線形分極に対し反転してい
る非線形物質からなりかつ周期構造を持つ部分とを備え
前記光導波路が互いに隣接しており、かつ前記光導波路
内に形成した非線形分極の反転した周期構造の周期が隣
接しあう導波路どうし互いに半周期異なっている波長変
換部を備えたことを特徴とした波長変換装置の動作原理
について説明すも 第２図はＰＯ２の光をＰ２Ｏ３の光
に波長変換する波長変換素子の場合である。導波路内に
非線形分極の反転層が存在しない場合第２図に示すごと
く、ＰＯ２とＰ２Ｏ３の電界分布の重なりは導波路幅方
向については存在せず、従って電界分布の重なりによっ
て発生するＰ２Ｏ３は存在しなし−次に第３図で導波路
の幅方向を二分割し左右の非線形分極を反転させた場合
を考えも この時Ｐω１とＰ２Ｏ３は導波路の幅方向で
は電界分布の重なりは最大になゑところが導波路を進に
従いＰＯ２とＰ２Ｏ３の伝搬速度の差より位相が逆転す
へ これを繰り返すことによりＰ２Ｏ３の出力は図に示
すようＣ二 伝搬長りに対しフリンジの形で現れＰω９
→Ｐ２ω１の高効率変換は不可能であム 第４図ではさ
らにＰＯ２とＰ２Ｏ３の伝搬定数の差に比例して、分極
反転の周期構造をとった形である。この時電界分布の重
なりは導波路幅方向に対して最大になり、かつ伝搬方向
に対してもＰω−とＰ２Ｏ３の位相関係が逆転するとこ
ろで非線形分極の方向も反転するため常に位相整合がと
れたかたちになり （疑似位相整合という）、Ｐ２Ｏ３
の出力は導波路伝搬長しに対し二乗の関係で増加しＰＯ
２−Ｐ２Ｏ３の高効率変換が可能とな４ さらにＰω膠
とＰ２Ｏ３の間で疑似位相をとろうとすると、第５図の
様な形になる力ｔＰω１とＰ２Ｏ３の伝搬定数の差が大
きいため分極反転の周期が非常に小さくなり（Ｐωの波
長０．８μｍのとき周期約３μｍ）高い作製精度が必要
となり、安定性も低くなる。しかし第５図の形でＰＯ２
とＰ２Ｏ３の間で疑似位相整合をとると伝搬定数差が減
少し作製が容易でかス 素子の安定性も向上する。
光応用計測制御分野に使用される波長変換装置に関す
るものであも 従来の技術 従来の波長変換装置としては たとえζ瓜 緑色光源の
２次高調波を出力するものとして第１３図に示すものか
あ４５′は基板 ６”は非線形物質からなる導波廠 ７
′は非線形物質からなりかつ非線形分極が導波路の非線
形分極に対して反転している部へ ８′はコヒーレント
光源としての波長１．０６μｍのＹＡＧレーザ、 ９′
はＹＡＧレーザの光をの光導波路６゛に入力する集光光
学系であム その作製方法はスパッタリング及びフォト
リソグラフィ法、によりＴｉストライプを形成した後１
０００℃でＴｉを拡散し分極反転グレーテイング層７゛
を形成すも つぎにプロトン交換導波路を形成するため
アルミで導波路マスクを形成した喪 ３００℃の安息香
酸中で熱処理した後マスクを除去し アニーリングを行
１．Ｘ、導波路６を形成すも この様な方法で形成した
分極反転グレーティングにより、非線形物質からなる導
波路内に周期的に非線形分極の異なる層を形成し 第２
高調波の位相を整合させ、高効率の波長変換装置を構成
できも 発明が解決しようとする課題 上記のような構成の波長変換装置で（よ 非線形分極の
反転した層（以下分極反転層と呼ぶ）をＴｉ拡散で形成
しているため拡散が深さ方向と同時に横方向も起こム
このため波長０６８μｍの基本モード［導波路を伝搬す
る光は導波路幅が波長オーダーの幅になると、モードと
いう形で離散的に存在すム 導波モードの存在し得る数
は導波路幅に比例して増加し 最小の伝搬モードを基本
モード（０次モード）と呼び、その次は順番に １次、
２次 ３次モードと呼水 導波路深さ方向にも同様に
導波路深さに比例して、導波モードが存在する万丈 こ
こでは 導波モードを導波路幅方向に限定すム ］と高
調波（波長０．４μｍ）の基本モード間での結合に必要
な周期３μｍの分極反転層を形成よ かつ導波路に対し
て充分深い反転層（深さ１μｍ以上）を形成するのはで
困難であった 従って、波長変換素子の変換効率を上げ
るのが難しいという問題があった さらに分極反転の周
期が短いた八 周期構造依存するによる波長特色 温度
特性は出力の半値全幅で±ＩＡ、±０゜１℃と安定性が
悪かった 本発明（瓜 分極反転層の形成を容易にし 波長変換効
率が高く、かつ波長依存法 温度依存性に優れた安定性
の高い波長変換装置を提供することを目的とすａ 課題を解決するための手段 本発明は以上の点に鑑へ 非線形物質からなる光導波路
内に非線形分極の反転した周期構造を作製し かつ基本
モードの基本波（以下Ｐω−とする）と高次モードの第
二高調波（以下波長Ｐ２ω−Ｎ〉０とする）において疑
似位相がとれるように周期構造を進行方向にＮ＋１分割
し周期構造の周期を半周期ずらす構造によって、ＰＯ２
とＰ２Ｏ３において効率よく疑似位相をとＬＰω書とＰ
２Ｏ３はＮを選択することによりＰＯ２とＰ２ωＩに比
較して伝搬速度差を大幅に低減することが可能になり、
これによって分極反転層の周期がより大きくなａすなわ
板 基板とコヒーレント光源と前記基板上に形成した非
線形物質からなる２つ以上の光導波路と前記光導波路の
端面に形成した前記コヒーレント光源を前記光導波路に
人力する入射部と前記光導波路のもう一方の端面に形成
した出射部と前記光導波路内に形成した非線形分極が前
記光導波路の非線形分極に対し反転している非線形物質
からなりかつ周期構造を持つ部分とを備え前記光導波路
が互いに隣接しており、かつ前記光導波路内に形成した
非線形分極の反転した周期構造の周期が隣接しあう導波
路どうし互いに半周期異なっている波長変換部を備えた
ことを特徴とした波長変換装置であム また基板とコヒーレント光源と前記基板表面に形成した
非線形物質からなる２つ以上の光導波路と前記光導波路
の端面に形成した前記コヒーレント光源を前記光導波路
に人力する入射部と前記光導波路のもう一方の端面に形
成した出射部とを備え前記光導波路が隣接しており、か
つ隣接する光導波路の非線形分極がお互いに反転してい
ることを特徴とする波長変換装置であａ 作用 本発明は前述した基板とコヒーレント光源と前記基板上
に形成した非線形物質からなる２つ以上の光導波路と前
記光導波路の端面に形成した前記コヒーレント光源を前
記光導波路に入力する入射部と前記光導波路のもう一方
の端面に形成した出射部と前記光導波路内に形成した非
線形分極が前記光導波路の非線形分極に対し反転してい
る非線形物質からなりかつ周期構造を持つ部分とを備え
前記光導波路が互いに隣接しており、かつ前記光導波路
内に形成した非線形分極の反転した周期構造の周期が隣
接しあう導波路どうし互いに半周期異なっている波長変
換部を備えたことを特徴とした波長変換装置の動作原理
について説明すも 第２図はＰＯ２の光をＰ２Ｏ３の光
に波長変換する波長変換素子の場合である。導波路内に
非線形分極の反転層が存在しない場合第２図に示すごと
く、ＰＯ２とＰ２Ｏ３の電界分布の重なりは導波路幅方
向については存在せず、従って電界分布の重なりによっ
て発生するＰ２Ｏ３は存在しなし−次に第３図で導波路
の幅方向を二分割し左右の非線形分極を反転させた場合
を考えも この時Ｐω１とＰ２Ｏ３は導波路の幅方向で
は電界分布の重なりは最大になゑところが導波路を進に
従いＰＯ２とＰ２Ｏ３の伝搬速度の差より位相が逆転す
へ これを繰り返すことによりＰ２Ｏ３の出力は図に示
すようＣ二 伝搬長りに対しフリンジの形で現れＰω９
→Ｐ２ω１の高効率変換は不可能であム 第４図ではさ
らにＰＯ２とＰ２Ｏ３の伝搬定数の差に比例して、分極
反転の周期構造をとった形である。この時電界分布の重
なりは導波路幅方向に対して最大になり、かつ伝搬方向
に対してもＰω−とＰ２Ｏ３の位相関係が逆転するとこ
ろで非線形分極の方向も反転するため常に位相整合がと
れたかたちになり （疑似位相整合という）、Ｐ２Ｏ３
の出力は導波路伝搬長しに対し二乗の関係で増加しＰＯ
２−Ｐ２Ｏ３の高効率変換が可能とな４ さらにＰω膠
とＰ２Ｏ３の間で疑似位相をとろうとすると、第５図の
様な形になる力ｔＰω１とＰ２Ｏ３の伝搬定数の差が大
きいため分極反転の周期が非常に小さくなり（Ｐωの波
長０．８μｍのとき周期約３μｍ）高い作製精度が必要
となり、安定性も低くなる。しかし第５図の形でＰＯ２
とＰ２Ｏ３の間で疑似位相整合をとると伝搬定数差が減
少し作製が容易でかス 素子の安定性も向上する。
また前述した基板とコヒーレント光源と前記基板表面に
形成した非線形物質からなる２つ以上の光導波路と前記
光導波路の端面に形成した前記コヒーレント光源を前記
光導波路に入力する入射部と前記光導波路のもう一方の
端面に形成した出射部とを備え前記光導波路が隣接して
おり、かつ隣接する光導波路の非線形分極がお互いに反
転していることを特徴とする波長変換装置の動作原理に
ついて第４図で説明す、ＬＰ０１をＰ２Ｏ３に変換する
場合 Ｐω−とＰ２Ｏ３は一般的に伝搬定数が異なるた
め位相整合がとれず第７図のように導波路伝搬長に対し
てフリンジの形で現れ高効率変換は不可能であム しか
り、、ＰＯ２とＰ２Ｏ３においては温度制御によって、
伝搬定数を等しくし位相整合をとることが可能であゑ
そこでＰＯ２とＰ２Ｏ３の場合について第８図で説明す
、ＬＰ０１をＰ２Ｏ３に変換する場合について述べる。
形成した非線形物質からなる２つ以上の光導波路と前記
光導波路の端面に形成した前記コヒーレント光源を前記
光導波路に入力する入射部と前記光導波路のもう一方の
端面に形成した出射部とを備え前記光導波路が隣接して
おり、かつ隣接する光導波路の非線形分極がお互いに反
転していることを特徴とする波長変換装置の動作原理に
ついて第４図で説明す、ＬＰ０１をＰ２Ｏ３に変換する
場合 Ｐω−とＰ２Ｏ３は一般的に伝搬定数が異なるた
め位相整合がとれず第７図のように導波路伝搬長に対し
てフリンジの形で現れ高効率変換は不可能であム しか
り、、ＰＯ２とＰ２Ｏ３においては温度制御によって、
伝搬定数を等しくし位相整合をとることが可能であゑ
そこでＰＯ２とＰ２Ｏ３の場合について第８図で説明す
、ＬＰ０１をＰ２Ｏ３に変換する場合について述べる。
ＰＯ２とＰ２Ｏ３の間で温度制御により伝搬定数を一致
させると位相が整合しＰω１→Ｐ２ω２への変換が起こ
る。しかし変換の効率はＰω−とＰ２Ｏ３の電界分布の
重なりに比例するため高い変換効率は不可能であａ そ
こで導波路幅方向に導波路内の非線形分極を反転させて
ＰＯ２とＰ２Ｏ３の電界分布の重なりを大きくしたのが
第９図の場合である。Ｐω”七Ｐ２ω２の電界の方向が
逆転するのに整合して導波路内の分極を逆転させ、ＰＯ
２とＰ２ω２電界の重なりを最大にしである。これによ
ってＰω１→Ｐ２ω２への高効率の変換が可能であも また前述した短波長レーザ光源について説明すも 前述
した波長変換素子は高効率で光の波長を半分に変換する
ことが可能であム この素子と半導体レーザなどの小型
のコヒーレント光源を組み合わせ一体モジュール化する
と非常に小型でかつ安定な短波長レーザ光源を実現でき
も 実施例 （実施例１） 第１図は第１の実施例における波長変換素子の構成を示
すもので基板と前記基板上に形成した非線形物質からな
る２つ以上の光導波路と前記光導波路内に形成した非線
形分極か前記光導波路の非線形分極に対し反転している
非線形物質からなりかつ周期構造を持つ部分とを備え前
記光導波路が互いに隣接しており、かつ前記の光導波路
内に形成した非線形分極の反転した周期構造の周期が隣
接しあう導波路どうし互いに半周期異なっていることを
特徴とした波長変換素子である。
させると位相が整合しＰω１→Ｐ２ω２への変換が起こ
る。しかし変換の効率はＰω−とＰ２Ｏ３の電界分布の
重なりに比例するため高い変換効率は不可能であａ そ
こで導波路幅方向に導波路内の非線形分極を反転させて
ＰＯ２とＰ２Ｏ３の電界分布の重なりを大きくしたのが
第９図の場合である。Ｐω”七Ｐ２ω２の電界の方向が
逆転するのに整合して導波路内の分極を逆転させ、ＰＯ
２とＰ２ω２電界の重なりを最大にしである。これによ
ってＰω１→Ｐ２ω２への高効率の変換が可能であも また前述した短波長レーザ光源について説明すも 前述
した波長変換素子は高効率で光の波長を半分に変換する
ことが可能であム この素子と半導体レーザなどの小型
のコヒーレント光源を組み合わせ一体モジュール化する
と非常に小型でかつ安定な短波長レーザ光源を実現でき
も 実施例 （実施例１） 第１図は第１の実施例における波長変換素子の構成を示
すもので基板と前記基板上に形成した非線形物質からな
る２つ以上の光導波路と前記光導波路内に形成した非線
形分極か前記光導波路の非線形分極に対し反転している
非線形物質からなりかつ周期構造を持つ部分とを備え前
記光導波路が互いに隣接しており、かつ前記の光導波路
内に形成した非線形分極の反転した周期構造の周期が隣
接しあう導波路どうし互いに半周期異なっていることを
特徴とした波長変換素子である。
第１図において０はコヒーレント光淑 １はＬＩＮｂＯ
ａ基楓 ２は１のＬｉＮｂＯ３基板上に形成した第１の
プロトン交換導波路 ３は１のＬｉＮｂ０ａ基板上に形
成した第２のプロトン交換導波豚 ４はプロトン交換導
波路２内にＴ１拡散で形成した非線形分極の反転したＮ
、５はプロトン交換導波路３内にＴｉ拡散で形成した非
線形分極の反転した恩 ６は研磨して作製した入射部で
あム 作製方法は洗浄した後ＬｉＮｂＯ５基板上にスパ
ッタリング及びフォトリソグラフィ法により周期３μｍ
幅０．４μｍグレーティング長１ｍｍのＴ１ストライブ
を形成した後１０００℃で８時間Ｔｉを拡散Ｌ 幅１μ
ｍ深さ１μｍのＴｉ拡散層を作製し九 Ｔｉ拡散層はＬ
ｉＮｂＯ３基板の非線形分極に対して分極が反転してい
も つぎにプロトン交換導波路２，３を形成するためＴ
ａ２Ｑｓで導波路マスクを形成した後、２３０℃のど口
燐酸中で熱処理した後マスクを除去し アニーリングを
行（＼ 幅４μｍ深さ０．５μｍの導波路を形成する導
波路は基板の非線形分極を保っていも こうして非線形
物質からなる導波路に導波路の非線形分極に対して分極
が反転した非線形物質からなる分極反転グレーティング
を形成できも改番ミ 作製した波長変換素子の動作原
理について説明すも 第２〜第５図はＰＯ２の光をＰ２
Ｏ３に変換する場合であ４ 導波路内に非線形分極の反
転層が存在しない場合、第２図に示すごとくＰＯ２とＰ
２Ｏ３の電界分布の重なりは導波路幅方向については存
在せず、従って電界分布の重なりによって発生するＰ２
Ｏ３は存在しな鶏 次に第３図で導波路の幅方向を二分
割し左右の非線形分極を反転させた場合を考えも この
時Ｐω０とＰ２Ｏ３は導波路の幅方向では電界分布の重
なりは最大にな４ところが導波路を進に従いＰωｅとＰ
２Ｏ３の伝搬速度の差より位相が逆転す黴 これを繰り
返すことによりＰ２Ｏ３の出力は図に示すように 伝搬
長りに対しフリンジの形で現れＰω＠−４Ｐ２ω１の高
効率変換は不可能であ４ 第４図ではさらにＰω“とＰ
２Ｏ３の伝搬定数の差に比例して、分極反転の周期構造
をとった形であム この時電界分布の重なりは導波路幅
方向に対して最大になり、かつ伝搬方向に対してもＰω
“とＰ２Ｏ３の位相関係が逆転するところで非線形分極
の方向も反転するため常に位相整合がとれたかたちにな
り（疑似位相整合という）、Ｐ２Ｏ３の出力は導波路伝
搬長りに対し二乗の関係で増加しＰＯ２−Ｐ２Ｏ３の高
効率変換が可能とな４ 作製した素子に波長０．８μｍｌｏｍＷの半導体レーザ
の光を励起して励起光の第２高調波である波長０゜４μ
ｍの光を発生させ九 発生した第２高調波は５ｎＷで変
換効率は１０％／Ｗ−ｃｍ２であム 従来の導波路上に
分極反転グレーティングを形成した波長変換素子の変換
効率１よ ２．４％／ Ｗ−ｃｍ２であり、非常に高い
変換効率を得られ九 つぎに作製した波長変換素子の波
長依存性を測定した半導体レーザの波長を温度により０
．８μｍから０．８１μｍまでチューニングした その
結果半値全幅で０．００１μｍとなり従来の分極反転グ
レーティングにより形成した波長変換素子の半値全幅０
．００吋μｍに対し１桁安定性が向上した また温度特
性も±５℃の変化に対しＳＨＧ出力変動は１０％以下で
あり高い安定し性を有していることがわかっ九 な耘 本実引金では非線形物質からなる基板としてＬｉ
ＮｂＯ５を用いた万丈 他にＭｇＯをドーピングしたＬ
ｉＮｂＯ５、ＬｉＴａ０＊ 、 ＫＮｂＯｓ 、 ＫＴ
Ｐなどの強誘電体、 ＭＮＡなどの有機物、 ＺｎＳな
どの化合物半導体など非線形性の高い物質であれば 基
板として用いることができも な耘 本実引金では導波路内に分極反転層を形成した万
丈 分極反転層の代わりにＴｉなどの金属マスクを用い
てＳＬなどのイオンを導波路内に注入することにより導
波路内に線形物質の層を周期的に形成して波長変換素子
を作製しても本実流会の波長変換素子の約半分の変換効
率の波長変換素子が作製できも な抵 本実流会ではＴｉ拡散により分極反転層を形成し
た力＜、ＳｉＯ２、Ｔａ２０Ｇ膜などの誘電体膜をＬｉ
Ｎｂｏａ 、 ＬｉＴａ０ａ 、 ＫＮｂＯ３，ＫＴＰ
などの強誘電体結晶上に堆積し急激な温度変化を加える
ことにより、分極反転層を形成できも （実施例２） 第６図は第２の実施例における波長変換素子（Ｎ＝２の
場合）の構成を示すもので基板と前記基板表面に形成し
た非線形物質からなる２つ以上の光導波路とを備え前記
光導波路が隣接しており、かつ隣接する光導波路の非線
形分極がお互いに反転していることを特徴とする波長変
換素子である。
ａ基楓 ２は１のＬｉＮｂＯ３基板上に形成した第１の
プロトン交換導波路 ３は１のＬｉＮｂ０ａ基板上に形
成した第２のプロトン交換導波豚 ４はプロトン交換導
波路２内にＴ１拡散で形成した非線形分極の反転したＮ
、５はプロトン交換導波路３内にＴｉ拡散で形成した非
線形分極の反転した恩 ６は研磨して作製した入射部で
あム 作製方法は洗浄した後ＬｉＮｂＯ５基板上にスパ
ッタリング及びフォトリソグラフィ法により周期３μｍ
幅０．４μｍグレーティング長１ｍｍのＴ１ストライブ
を形成した後１０００℃で８時間Ｔｉを拡散Ｌ 幅１μ
ｍ深さ１μｍのＴｉ拡散層を作製し九 Ｔｉ拡散層はＬ
ｉＮｂＯ３基板の非線形分極に対して分極が反転してい
も つぎにプロトン交換導波路２，３を形成するためＴ
ａ２Ｑｓで導波路マスクを形成した後、２３０℃のど口
燐酸中で熱処理した後マスクを除去し アニーリングを
行（＼ 幅４μｍ深さ０．５μｍの導波路を形成する導
波路は基板の非線形分極を保っていも こうして非線形
物質からなる導波路に導波路の非線形分極に対して分極
が反転した非線形物質からなる分極反転グレーティング
を形成できも改番ミ 作製した波長変換素子の動作原
理について説明すも 第２〜第５図はＰＯ２の光をＰ２
Ｏ３に変換する場合であ４ 導波路内に非線形分極の反
転層が存在しない場合、第２図に示すごとくＰＯ２とＰ
２Ｏ３の電界分布の重なりは導波路幅方向については存
在せず、従って電界分布の重なりによって発生するＰ２
Ｏ３は存在しな鶏 次に第３図で導波路の幅方向を二分
割し左右の非線形分極を反転させた場合を考えも この
時Ｐω０とＰ２Ｏ３は導波路の幅方向では電界分布の重
なりは最大にな４ところが導波路を進に従いＰωｅとＰ
２Ｏ３の伝搬速度の差より位相が逆転す黴 これを繰り
返すことによりＰ２Ｏ３の出力は図に示すように 伝搬
長りに対しフリンジの形で現れＰω＠−４Ｐ２ω１の高
効率変換は不可能であ４ 第４図ではさらにＰω“とＰ
２Ｏ３の伝搬定数の差に比例して、分極反転の周期構造
をとった形であム この時電界分布の重なりは導波路幅
方向に対して最大になり、かつ伝搬方向に対してもＰω
“とＰ２Ｏ３の位相関係が逆転するところで非線形分極
の方向も反転するため常に位相整合がとれたかたちにな
り（疑似位相整合という）、Ｐ２Ｏ３の出力は導波路伝
搬長りに対し二乗の関係で増加しＰＯ２−Ｐ２Ｏ３の高
効率変換が可能とな４ 作製した素子に波長０．８μｍｌｏｍＷの半導体レーザ
の光を励起して励起光の第２高調波である波長０゜４μ
ｍの光を発生させ九 発生した第２高調波は５ｎＷで変
換効率は１０％／Ｗ−ｃｍ２であム 従来の導波路上に
分極反転グレーティングを形成した波長変換素子の変換
効率１よ ２．４％／ Ｗ−ｃｍ２であり、非常に高い
変換効率を得られ九 つぎに作製した波長変換素子の波
長依存性を測定した半導体レーザの波長を温度により０
．８μｍから０．８１μｍまでチューニングした その
結果半値全幅で０．００１μｍとなり従来の分極反転グ
レーティングにより形成した波長変換素子の半値全幅０
．００吋μｍに対し１桁安定性が向上した また温度特
性も±５℃の変化に対しＳＨＧ出力変動は１０％以下で
あり高い安定し性を有していることがわかっ九 な耘 本実引金では非線形物質からなる基板としてＬｉ
ＮｂＯ５を用いた万丈 他にＭｇＯをドーピングしたＬ
ｉＮｂＯ５、ＬｉＴａ０＊ 、 ＫＮｂＯｓ 、 ＫＴ
Ｐなどの強誘電体、 ＭＮＡなどの有機物、 ＺｎＳな
どの化合物半導体など非線形性の高い物質であれば 基
板として用いることができも な耘 本実引金では導波路内に分極反転層を形成した万
丈 分極反転層の代わりにＴｉなどの金属マスクを用い
てＳＬなどのイオンを導波路内に注入することにより導
波路内に線形物質の層を周期的に形成して波長変換素子
を作製しても本実流会の波長変換素子の約半分の変換効
率の波長変換素子が作製できも な抵 本実流会ではＴｉ拡散により分極反転層を形成し
た力＜、ＳｉＯ２、Ｔａ２０Ｇ膜などの誘電体膜をＬｉ
Ｎｂｏａ 、 ＬｉＴａ０ａ 、 ＫＮｂＯ３，ＫＴＰ
などの強誘電体結晶上に堆積し急激な温度変化を加える
ことにより、分極反転層を形成できも （実施例２） 第６図は第２の実施例における波長変換素子（Ｎ＝２の
場合）の構成を示すもので基板と前記基板表面に形成し
た非線形物質からなる２つ以上の光導波路とを備え前記
光導波路が隣接しており、かつ隣接する光導波路の非線
形分極がお互いに反転していることを特徴とする波長変
換素子である。
第６図において７はＬｉＮｂＯ５基板、８は７のＬｉＮ
ｂＯ３基板上に形成した第１のプロトン交換導波路 ９
は７のＬｉＮｂＯ３基板上に形成した第２のプロトン交
換導波敢 １０はプロトン交換導波路内にＴｉを拡散し
導波路内の非線形分極かの導波路８、９内の非線形分
極に対し反転している導波路１１は研磨して作製した入
射部である。作製方法（よ洗浄した後ＬｉＮｂＯ５基板
上にスパッタリング及びフォトリソグラフィ法により幅
０．４μｍグレーティング長１ｍｍのＴ１ストライブを
形成した後１０００℃で８時間Ｔｉを拡散し 幅１．５
μｍ深さ１μｍのＴ１拡散層を作製し？＝Ｔｉ拡散層は
ＬｉＮｂＯ３基板の非線形分極に対して分極が反転して
いも つぎにプロトン交換導波路を形成するためＴａ２
０５でＴｉ拡散層を中心に幅５μｍの導波路マスクを形
成した後、２３０℃のピロ燐酸中で熱処理した後、３５
０℃で１時間アニーリングを行（（幅４μｍ深さ０．５
μｍの導波路を形成する導波路は基板の非線形分極を保
っていも こうして非線形物質からなる導波路に導波路
の非線形分極に対して分極が反転した非線形物質からな
る分極層を形成できる。
ｂＯ３基板上に形成した第１のプロトン交換導波路 ９
は７のＬｉＮｂＯ３基板上に形成した第２のプロトン交
換導波敢 １０はプロトン交換導波路内にＴｉを拡散し
導波路内の非線形分極かの導波路８、９内の非線形分
極に対し反転している導波路１１は研磨して作製した入
射部である。作製方法（よ洗浄した後ＬｉＮｂＯ５基板
上にスパッタリング及びフォトリソグラフィ法により幅
０．４μｍグレーティング長１ｍｍのＴ１ストライブを
形成した後１０００℃で８時間Ｔｉを拡散し 幅１．５
μｍ深さ１μｍのＴ１拡散層を作製し？＝Ｔｉ拡散層は
ＬｉＮｂＯ３基板の非線形分極に対して分極が反転して
いも つぎにプロトン交換導波路を形成するためＴａ２
０５でＴｉ拡散層を中心に幅５μｍの導波路マスクを形
成した後、２３０℃のピロ燐酸中で熱処理した後、３５
０℃で１時間アニーリングを行（（幅４μｍ深さ０．５
μｍの導波路を形成する導波路は基板の非線形分極を保
っていも こうして非線形物質からなる導波路に導波路
の非線形分極に対して分極が反転した非線形物質からな
る分極層を形成できる。
つぎに波長変換素子の動作原理について第７〜９図で説
明する。Ｐω“をＰ２Ｏ−に変換する場合Ｐω１とＰ２
Ｏ３は一般的に伝搬定数が異なるため位相整合がとれず
第７図のように導波路伝搬長に対してフリンジの形で現
れ高効率変換は不可能である。
明する。Ｐω“をＰ２Ｏ−に変換する場合Ｐω１とＰ２
Ｏ３は一般的に伝搬定数が異なるため位相整合がとれず
第７図のように導波路伝搬長に対してフリンジの形で現
れ高効率変換は不可能である。
しかり、ＰωｌとＰ２Ｏ３においては温度制御によって
、伝搬定数を等しくし位相整合をとることが可能であゑ
そこでＰＯ２とＰ２Ｏ３の場合について第８図で説明
す４ ＰＯ２とＰ２Ｏ３の間で温度制御により伝搬定数
を一致させると位相が整合しＰＯ２−Ｐ２Ｏ３への変換
が起こａ しかし変換の効率はＰＯ２とＰ２Ｏ３の電界
分布の重なりに比例するため高い変換効率は不可能であ
ム そこで導波路幅方向に導波路内の非線形分極を反転
させてＰωＩとＰ２Ｏ３の電界分布の重なりを大きくし
たのが第９図の場合であ４Ｐω１とＰ２Ｏ３の電界の分
布にあわせ、互いの電界分布が反転するところで、導波
路内の非線形分極を反転させＰＯ２とＰ２Ｏ３の電界分
布の重なり春最大にしてあも これによってＰＯ２−Ｐ
２Ｏ３への高校率の変換が可能であａ 作製した素子に波長０．８μｍｌｏｍＷの半導体レーザ
の光を励起して励起光の第２高調波である波長０゜４μ
ｍ の光を発生させた 波長変換素子はベルチェ素子に
より温度制御しＰＯ２とＰ２Ｏ３の位相速度は３０±４
℃で等しくなり、位相整合条件が成立したこの時発生し
た第２高調波は６ｎＷで変換効率は１１％／Ｗ−ｃｍ２
であも 従来の導波路上に分極反転グレーティングを形
成した波長変換素子の変換効率（表２、４Ｘ／ Ｗ−ｃ
ｍ２であり、非常に高い変換効率を得られた また 分
極反転のグレーティングに比べ導波ロスが５ｄＢ／ｃｍ
から１ｄＢ／ａｍに低減できな つぎに作製した波長変
換素子の波長依存性を測定した半導体レーザの波長を温
度により０．８μｍから０．８１μｍまでチューニング
した その結果半値全幅で０．００１μｍとなり従来の
分極反転グレーティングにより形成した波長変換素子の
半値全幅０゜０００１μｍに対し１桁安定性が向上した
また温度特性も±５℃の変化に対しＳＨＧ出力変動は
１０％以下であり高い安定し性を有していることがわか
った な耘 本実流会では非線形物質からなる基板としてＬｉ
ＮｂＯ５を用いた戟 他にＭｇＯをドーピングしたＬｉ
ＮｂＯ５、ＬｉＴａＯ３，ＫＮｂＯ＊ 、 ＫＴＰなど
の強誘電体、ＭＮＡなどの有機物、 ＺｎＳなどの化合
物半導体など非線形性の高い物質であれば 基板として
用いることができる。
、伝搬定数を等しくし位相整合をとることが可能であゑ
そこでＰＯ２とＰ２Ｏ３の場合について第８図で説明
す４ ＰＯ２とＰ２Ｏ３の間で温度制御により伝搬定数
を一致させると位相が整合しＰＯ２−Ｐ２Ｏ３への変換
が起こａ しかし変換の効率はＰＯ２とＰ２Ｏ３の電界
分布の重なりに比例するため高い変換効率は不可能であ
ム そこで導波路幅方向に導波路内の非線形分極を反転
させてＰωＩとＰ２Ｏ３の電界分布の重なりを大きくし
たのが第９図の場合であ４Ｐω１とＰ２Ｏ３の電界の分
布にあわせ、互いの電界分布が反転するところで、導波
路内の非線形分極を反転させＰＯ２とＰ２Ｏ３の電界分
布の重なり春最大にしてあも これによってＰＯ２−Ｐ
２Ｏ３への高校率の変換が可能であａ 作製した素子に波長０．８μｍｌｏｍＷの半導体レーザ
の光を励起して励起光の第２高調波である波長０゜４μ
ｍ の光を発生させた 波長変換素子はベルチェ素子に
より温度制御しＰＯ２とＰ２Ｏ３の位相速度は３０±４
℃で等しくなり、位相整合条件が成立したこの時発生し
た第２高調波は６ｎＷで変換効率は１１％／Ｗ−ｃｍ２
であも 従来の導波路上に分極反転グレーティングを形
成した波長変換素子の変換効率（表２、４Ｘ／ Ｗ−ｃ
ｍ２であり、非常に高い変換効率を得られた また 分
極反転のグレーティングに比べ導波ロスが５ｄＢ／ｃｍ
から１ｄＢ／ａｍに低減できな つぎに作製した波長変
換素子の波長依存性を測定した半導体レーザの波長を温
度により０．８μｍから０．８１μｍまでチューニング
した その結果半値全幅で０．００１μｍとなり従来の
分極反転グレーティングにより形成した波長変換素子の
半値全幅０゜０００１μｍに対し１桁安定性が向上した
また温度特性も±５℃の変化に対しＳＨＧ出力変動は
１０％以下であり高い安定し性を有していることがわか
った な耘 本実流会では非線形物質からなる基板としてＬｉ
ＮｂＯ５を用いた戟 他にＭｇＯをドーピングしたＬｉ
ＮｂＯ５、ＬｉＴａＯ３，ＫＮｂＯ＊ 、 ＫＴＰなど
の強誘電体、ＭＮＡなどの有機物、 ＺｎＳなどの化合
物半導体など非線形性の高い物質であれば 基板として
用いることができる。
な耘 この実引金では導波路内に分極反転層を形成した
万丈 分極反転層の代わりにＴｉなどの金属マスクを用
いてＳｉなどのイオンを導波路内に注入することにより
導波路内に線形物質の層を周期的に形成して波長変換素
子を作製しても本実流会の波長変換素子の約半分の変換
効率の波長変換素子が作製できる。
万丈 分極反転層の代わりにＴｉなどの金属マスクを用
いてＳｉなどのイオンを導波路内に注入することにより
導波路内に線形物質の層を周期的に形成して波長変換素
子を作製しても本実流会の波長変換素子の約半分の変換
効率の波長変換素子が作製できる。
な耘 本実流会ではＴｉ拡散により分極反転層を形成し
た力＜、 ＳｉＯ２、Ｔａ２０１ｉ膜などの誘電体膜
をＬｉＮｂｏｓ 、 ＬｉＴａＯ５、ＫＮｂＯｓ 、
ＫＴＰなどの強誘電体結晶上に堆積し急激な温度変化を
加えることにより、分極反転層を形成できも （実施例３） 第１０図は第３の実施例における波長変換素子の構成を
示すもので実施例１の波長変換素子と導波モード結合器
を備えたことを特徴とする波長変換装置である。第１０
図において、 １はＬｉＮｂＯ５基板、 ２は１のＬｉ
ＮｂＯ３基板上に形成した第１のプロトン交換導波ｊ！
＆３は１のＬｉＮｂＯ５基板上に形成した第２のプロト
ン交換導波区 ４は２のプロトン交換導波路内にＴ１拡
散で形成した非線形分極の反転した恩 ５は３のプロト
ン交換導波路内にＴｉ拡散で形成した非線形分極の反転
した慰 ６は研磨して作製した入射服 １２は導波モー
ド結合器である。導波モード結合器はテーパ状のプロト
ン交換導波路と、導波路の屈折率を変えべ 導波路上の
装荷部よりなる。つぎにこの波長変換素子の動作原理に
ついて述べも 実施例１に示したように 波長変換素子
は高効率で光の波長を半分に変換すも しかし 出射す
るＰ２Ｏ３の第二高調波は高次モードであり、そのまま
では集光特性が悪１、Ｘ、そこで導波モード結合器によ
り導波路内でＰ２Ｏ３−Ｐ２ω１変換を行い集光特性に
優れた波長変換素子を形成す４ 作製した波長変換素子
は導波モード変換素子のロス０．５ｄＢ、 波長０．
８μｍ１０ｍＷの半導体レーザの光を励起して励起光の
第２高調波である波長０．４μｍの光を発生させた こ
の時発生した第２高調波は４．５ｎＷで変換効率は９．
５％／Ｗｃｍ２であり非常に高い変換効率を得られた
さらにＮＡｏ、 ６のレンズで集光したとこへ 集光ス
ポット径は集光限界の１１０％の０，４５μｍまで集光
可能であり、非常に優れた集光特性が得られ九 （実施例４） 第１１図は第４の実施例における波長変換素子の構成を
示すもので実引金１の波長変換素子と導波モード結合器
を備えたことを特徴とする波長変換装置であム 第１１
図において、 １はＬｉＮｂＯ５基板 ２は１のＬｉＮ
ｂ０ａ基板上に形成した第１のプロトン交換導波跋 ３
は１のＬｉＮｂＯ３基板上に形成した第２のプロトン交
換導波区 ４は２のプロトン交換導波路内にＴｉ拡散で
形成した非線形分極の反転した［５は３のプロトン交換
導波路内にＴｉ拡散で形成した非線形分極の反転した凰
６は研磨して作製した入射服 １３はアルミ電極であ
も 作製した波長変換素子の電極間に５Ｖ、ＩＭＨｚの
交流電圧を印加したところ電気光学効果による屈折率変
化により出力光はＩＭＨｚで変調され 消光比は２０ｄ
Ｂであっ九 以上の結果 小の短波レーザ光源を高速で
変調することが可能になった（実施例５） 第１２図は第５の実施例における波長変換装置の構成を
示すものでコヒーレント光源と基板と前記基板上に形成
した非線形物質からなる第一の光導波路と前記光導波路
内に形成した非線形分極が前記光導波路の非線形分極に
対し反転している非線形物質からなり、かつ周期構造を
持つ部分と前記基板上に形成した非線形物質からなる２
つ以上の光導波路と前記光導波路内に形成した非線形分
極が前記光導波路の非線形分極に対し反転している非線
形物質からなり、かつ第一の光導波路に形成した周期構
造と等しい周期構造を持つ部分とを備え前記の光導波路
がお互いに隣接しており、かつ前記の光導波路内に形成
した非線形分極の反転した周期構造の周期が隣りあう導
波路に対し半周期異なっていることを特徴とした波長変
換素子と前記コヒーレント光源からの光を前記波長変換
素子に励起する集光光学系を備えたことを特徴とする波
長変換装置あム 第１２図において１はＬｉＮｂＯ３基板、 ２は１のＬ
ｉＮｂ０ａ基板上に形成した第１のプロトン交換導波路
３は１のＬｉＮｂＯ５基板上に形成した第２のプロトン
交換導波廠 ４は２のプロトン交換導波路内にＴｌ拡散
で形成した非線形分極の反転した慰 ５は３のプロトン
交換導波路内にＴ１拡散で形成した非線形分極の反転し
た胤 ６は研磨して作製した入射ＩＬ １５は波長０
．８μｍの半導体レーザである。
た力＜、 ＳｉＯ２、Ｔａ２０１ｉ膜などの誘電体膜
をＬｉＮｂｏｓ 、 ＬｉＴａＯ５、ＫＮｂＯｓ 、
ＫＴＰなどの強誘電体結晶上に堆積し急激な温度変化を
加えることにより、分極反転層を形成できも （実施例３） 第１０図は第３の実施例における波長変換素子の構成を
示すもので実施例１の波長変換素子と導波モード結合器
を備えたことを特徴とする波長変換装置である。第１０
図において、 １はＬｉＮｂＯ５基板、 ２は１のＬｉ
ＮｂＯ３基板上に形成した第１のプロトン交換導波ｊ！
＆３は１のＬｉＮｂＯ５基板上に形成した第２のプロト
ン交換導波区 ４は２のプロトン交換導波路内にＴ１拡
散で形成した非線形分極の反転した恩 ５は３のプロト
ン交換導波路内にＴｉ拡散で形成した非線形分極の反転
した慰 ６は研磨して作製した入射服 １２は導波モー
ド結合器である。導波モード結合器はテーパ状のプロト
ン交換導波路と、導波路の屈折率を変えべ 導波路上の
装荷部よりなる。つぎにこの波長変換素子の動作原理に
ついて述べも 実施例１に示したように 波長変換素子
は高効率で光の波長を半分に変換すも しかし 出射す
るＰ２Ｏ３の第二高調波は高次モードであり、そのまま
では集光特性が悪１、Ｘ、そこで導波モード結合器によ
り導波路内でＰ２Ｏ３−Ｐ２ω１変換を行い集光特性に
優れた波長変換素子を形成す４ 作製した波長変換素子
は導波モード変換素子のロス０．５ｄＢ、 波長０．
８μｍ１０ｍＷの半導体レーザの光を励起して励起光の
第２高調波である波長０．４μｍの光を発生させた こ
の時発生した第２高調波は４．５ｎＷで変換効率は９．
５％／Ｗｃｍ２であり非常に高い変換効率を得られた
さらにＮＡｏ、 ６のレンズで集光したとこへ 集光ス
ポット径は集光限界の１１０％の０，４５μｍまで集光
可能であり、非常に優れた集光特性が得られ九 （実施例４） 第１１図は第４の実施例における波長変換素子の構成を
示すもので実引金１の波長変換素子と導波モード結合器
を備えたことを特徴とする波長変換装置であム 第１１
図において、 １はＬｉＮｂＯ５基板 ２は１のＬｉＮ
ｂ０ａ基板上に形成した第１のプロトン交換導波跋 ３
は１のＬｉＮｂＯ３基板上に形成した第２のプロトン交
換導波区 ４は２のプロトン交換導波路内にＴｉ拡散で
形成した非線形分極の反転した［５は３のプロトン交換
導波路内にＴｉ拡散で形成した非線形分極の反転した凰
６は研磨して作製した入射服 １３はアルミ電極であ
も 作製した波長変換素子の電極間に５Ｖ、ＩＭＨｚの
交流電圧を印加したところ電気光学効果による屈折率変
化により出力光はＩＭＨｚで変調され 消光比は２０ｄ
Ｂであっ九 以上の結果 小の短波レーザ光源を高速で
変調することが可能になった（実施例５） 第１２図は第５の実施例における波長変換装置の構成を
示すものでコヒーレント光源と基板と前記基板上に形成
した非線形物質からなる第一の光導波路と前記光導波路
内に形成した非線形分極が前記光導波路の非線形分極に
対し反転している非線形物質からなり、かつ周期構造を
持つ部分と前記基板上に形成した非線形物質からなる２
つ以上の光導波路と前記光導波路内に形成した非線形分
極が前記光導波路の非線形分極に対し反転している非線
形物質からなり、かつ第一の光導波路に形成した周期構
造と等しい周期構造を持つ部分とを備え前記の光導波路
がお互いに隣接しており、かつ前記の光導波路内に形成
した非線形分極の反転した周期構造の周期が隣りあう導
波路に対し半周期異なっていることを特徴とした波長変
換素子と前記コヒーレント光源からの光を前記波長変換
素子に励起する集光光学系を備えたことを特徴とする波
長変換装置あム 第１２図において１はＬｉＮｂＯ３基板、 ２は１のＬ
ｉＮｂ０ａ基板上に形成した第１のプロトン交換導波路
３は１のＬｉＮｂＯ５基板上に形成した第２のプロトン
交換導波廠 ４は２のプロトン交換導波路内にＴｌ拡散
で形成した非線形分極の反転した慰 ５は３のプロトン
交換導波路内にＴ１拡散で形成した非線形分極の反転し
た胤 ６は研磨して作製した入射ＩＬ １５は波長０
．８μｍの半導体レーザである。
実施例１で作製した波長変換素子と半導体レーザをモジ
ュール化して、 １４Ｘ１４Ｘ２８ｍｒｎの短波長レー
ザ光源を構成し九 半導体レーザの出力は４０ｍＷであ
り、５ｍＷの第２高調波出力が得られたこれにより小型
で光出力の短波長レーザ光源を構成できた 発明の詳細 な説明したように基板とコヒーレント光源と前記基板上
に形成した非線形物質からなる２つ以上の光導波路と前
記光導波路の端面に形成した前記コヒーレント光源を前
記光導波路に入力する入射部と前記光導波路のもう一方
の端面に形成した出射部と前記光導波路内に形成した非
線形分極か前記光導波路の非線形分極に対し反転してい
る非線形物質からなりかつ周期構造を持つ部分とを備え
前記光導波路が互いに隣接しており、かつ前記光導波路
内に形成した非線形分極の反転した周期構造の周期が隣
接しあう導波路どうし互いに半周期異なっている波長変
換部を備えたことを特徴とした波長変換装置により分極
反転の周期を長くでき、これにより分極反転層の作製が
容易になる。
ュール化して、 １４Ｘ１４Ｘ２８ｍｒｎの短波長レー
ザ光源を構成し九 半導体レーザの出力は４０ｍＷであ
り、５ｍＷの第２高調波出力が得られたこれにより小型
で光出力の短波長レーザ光源を構成できた 発明の詳細 な説明したように基板とコヒーレント光源と前記基板上
に形成した非線形物質からなる２つ以上の光導波路と前
記光導波路の端面に形成した前記コヒーレント光源を前
記光導波路に入力する入射部と前記光導波路のもう一方
の端面に形成した出射部と前記光導波路内に形成した非
線形分極か前記光導波路の非線形分極に対し反転してい
る非線形物質からなりかつ周期構造を持つ部分とを備え
前記光導波路が互いに隣接しており、かつ前記光導波路
内に形成した非線形分極の反転した周期構造の周期が隣
接しあう導波路どうし互いに半周期異なっている波長変
換部を備えたことを特徴とした波長変換装置により分極
反転の周期を長くでき、これにより分極反転層の作製が
容易になる。
さらに波長変換装置の温度変（Ｌ 波長変動に対する
安定性が増加し 高出力で安定な波長変換装置を形成で
き、その実用効果は犬きｌ、％また 基板とコヒーレン
ト光源と前記基板表面に形成した非線形物質からなる２
つ以上の光導波路と前記光導波路の端面に形成した前記
コヒーレント光源を前記光導波路に入力する入射部と前
記光導波路のもう一方の端面に形成した出射部とを備え
前記光導波路が隣接しており、かつ隣接する光導波路の
非線形分極がお互いに反転していることを特徴とする波
長変換装置によって導波路内で基本波と第二高調波の位
相整合が可能となり、低ロスで高効率の波長変換装置が
形成できる。さらに 周期構造をとらないた取 作製が
容易で、かつ安定性の高い波長変換装置を形成でき、そ
の実用効果は太き（−
安定性が増加し 高出力で安定な波長変換装置を形成で
き、その実用効果は犬きｌ、％また 基板とコヒーレン
ト光源と前記基板表面に形成した非線形物質からなる２
つ以上の光導波路と前記光導波路の端面に形成した前記
コヒーレント光源を前記光導波路に入力する入射部と前
記光導波路のもう一方の端面に形成した出射部とを備え
前記光導波路が隣接しており、かつ隣接する光導波路の
非線形分極がお互いに反転していることを特徴とする波
長変換装置によって導波路内で基本波と第二高調波の位
相整合が可能となり、低ロスで高効率の波長変換装置が
形成できる。さらに 周期構造をとらないた取 作製が
容易で、かつ安定性の高い波長変換装置を形成でき、そ
の実用効果は太き（−
・分極反転層 ５・・・分極反転慝
入射服 ７・・・ＬｉＮｂＯ３基板、 ８・・・９・
・光導波路 １０・・・光導波路・・入射ｉ １２・
・・導波モード結合態・・・アルミ電Ｋ １４・・・
集光光学慕・コヒーレント光渫 代理人の氏名 弁理士 粟野 重孝 ６ ・ 光導波路 ほか１名 実施例の波長変換装置の原理医 第６図は本発明の原理
医 第１０図は本発明第３の実施例における波長変換装
置の構成斜視皿 第１１図は本発明第４の実施例におけ
る波長変換装置の構成斜視母第１２図は本発明第５の実
施例における波長変換装置の構成斜視医 第１３図は従
来の波長変換素子の基本構成図であム ０・・・コヒーレント先爪 １・・・ＬｉＮｂＯ３基板
、 ２・・・光導波路 ３・・・光導波路 ４・デ乙導
二、支３各ぐ勺・二ｂ１する再製１巳、−トのπ塾勿キ
ヒプ０重な・ノ＝ ７ｔａ２ ？ｒＬｏＬＸ ＝７７？ユχ ４ｉ子ｊＩ′云１柴長じ第と高調１反Ｐ？・′め聞イ伝
（ｂ） ｚＴ７ 講こ攻Ｊ各イ云角９長し 第 ２ 図 ＱＯ−ろ′ウヘ０変４突（寸」ト及転、暑弓→し）光１
１皮路因におけｌ、皮モードの電１矩ヒぐの重−５呻←
ｊ斥ξフＸち−イデシ１？ぷしＩ蝙之しヒｖ１２高ηら
：Ｆ’！、’ＦｚツｐシＡイ愚ｉ、牛 溝］皮浄１玉搬長し 需 □□□ ピｔｕ’−ＰｚＷ’への変換 光（灰了シ圏にお＋ｊる導ｊ反七−Ｆの堀野分市ヒ’ｔ
ｔｎ４’ｔす導：皮路枯搬長ヒＣ高調亙七１の聞イ茶堺
：Ｌ路イ云搬長し 第 図 第７図 ピノー円Ｊへのｔ乗 １−ＬＥ＄＜’１ｍ＆ ４２ ’ｆｋ ’ＦＡ：Ｉｉ−
（Ｐｚ−’） のＭＩイ否。 今 勝；反藁谷、４云糊喝良し 竺 図 ビＷ’−Ｐ’１ｕｔ２へ０変プ突（勿灰反ｉぞ、し）（
ＩＺ） ２ｗ２ 導；皮嬰＄イ云嘴突長し 第 ９ 図 ビｗ’−，Ｐ２；へＧ１撓け’Ｍｔ ［４！ ’）↓）
１呪了ｊ１°云ゴ俊長ニ 箔１ １図 Ｘ基天 箒Ｉ ２コ
・光導波路 １０・・・光導波路・・入射ｉ １２・
・・導波モード結合態・・・アルミ電Ｋ １４・・・
集光光学慕・コヒーレント光渫 代理人の氏名 弁理士 粟野 重孝 ６ ・ 光導波路 ほか１名 実施例の波長変換装置の原理医 第６図は本発明の原理
医 第１０図は本発明第３の実施例における波長変換装
置の構成斜視皿 第１１図は本発明第４の実施例におけ
る波長変換装置の構成斜視母第１２図は本発明第５の実
施例における波長変換装置の構成斜視医 第１３図は従
来の波長変換素子の基本構成図であム ０・・・コヒーレント先爪 １・・・ＬｉＮｂＯ３基板
、 ２・・・光導波路 ３・・・光導波路 ４・デ乙導
二、支３各ぐ勺・二ｂ１する再製１巳、−トのπ塾勿キ
ヒプ０重な・ノ＝ ７ｔａ２ ？ｒＬｏＬＸ ＝７７？ユχ ４ｉ子ｊＩ′云１柴長じ第と高調１反Ｐ？・′め聞イ伝
（ｂ） ｚＴ７ 講こ攻Ｊ各イ云角９長し 第 ２ 図 ＱＯ−ろ′ウヘ０変４突（寸」ト及転、暑弓→し）光１
１皮路因におけｌ、皮モードの電１矩ヒぐの重−５呻←
ｊ斥ξフＸち−イデシ１？ぷしＩ蝙之しヒｖ１２高ηら
：Ｆ’！、’ＦｚツｐシＡイ愚ｉ、牛 溝］皮浄１玉搬長し 需 □□□ ピｔｕ’−ＰｚＷ’への変換 光（灰了シ圏にお＋ｊる導ｊ反七−Ｆの堀野分市ヒ’ｔ
ｔｎ４’ｔす導：皮路枯搬長ヒＣ高調亙七１の聞イ茶堺
：Ｌ路イ云搬長し 第 図 第７図 ピノー円Ｊへのｔ乗 １−ＬＥ＄＜’１ｍ＆ ４２ ’ｆｋ ’ＦＡ：Ｉｉ−
（Ｐｚ−’） のＭＩイ否。 今 勝；反藁谷、４云糊喝良し 竺 図 ビＷ’−Ｐ’１ｕｔ２へ０変プ突（勿灰反ｉぞ、し）（
ＩＺ） ２ｗ２ 導；皮嬰＄イ云嘴突長し 第 ９ 図 ビｗ’−，Ｐ２；へＧ１撓け’Ｍｔ ［４！ ’）↓）
１呪了ｊ１°云ゴ俊長ニ 箔１ １図 Ｘ基天 箒Ｉ ２コ
Claims (5)
- （１）基板とコヒーレント光源と前記基板上に形成した
非線形物質からなる２つ以上の光導波路と前記光導波路
の端面に形成した前記コヒーレント光源を前記光導波路
に入力する入射部と前記光導波路のもう一方の端面に形
成した出射部と前記光導波路内に形成した非線形分極が
前記光導波路の非線形分極に対し反転している非線形物
質からなりかつ周期、構造を持つ部分とを備え、前記光
導波路が互いに隣接しており、かつ前記光導波路内に形
成した非線形分極の反転した周期構造の周期が隣接しあ
う導波路どうし互いに半周期異なっている波長変換部を
備えたことを特徴とした波長変換装置。 - （２）基板とコヒーレント光源と前記基板表面に形成し
た非線形物質からなる２つ以上の光導波路と前記光導波
路の端面に形成した前記コヒーレント光源を前記光導波
路に入力する入射部と前記光導波路のもう一方の端面に
形成した出射部とを備え、前記光導波路が隣接しており
、かつ隣接する光導波路の非線形分極がお互いに反転し
ていることを特徴とする波長変換装置。 - （３）光導波路の出射部に導波モード結合器を備えたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
波長変換装置。 - （４）光導波路上に電極を備えたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項又は第２項記載の波長変換装置。 - （５）半導体レーザと特許請求の範囲第１項又は第２項
記載の波長変換装置とを備え前記半導体レーザの発光部
と前記波長変換素子の入射部を直接接続したことを特徴
とする波長変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196618A JPH0481725A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 波長変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196618A JPH0481725A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 波長変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0481725A true JPH0481725A (ja) | 1992-03-16 |
Family
ID=16360752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2196618A Pending JPH0481725A (ja) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | 波長変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0481725A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100721318B1 (ko) * | 2005-12-30 | 2007-05-25 | 전자부품연구원 | 유사위상정합 도파관의 제조방법 |
| US10551645B2 (en) | 2017-05-15 | 2020-02-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Waveguide element, light-emitting device, and method for manufacturing waveguide element |
-
1990
- 1990-07-24 JP JP2196618A patent/JPH0481725A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100721318B1 (ko) * | 2005-12-30 | 2007-05-25 | 전자부품연구원 | 유사위상정합 도파관의 제조방법 |
| US10551645B2 (en) | 2017-05-15 | 2020-02-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Waveguide element, light-emitting device, and method for manufacturing waveguide element |
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