JPH06118465A - チェレンコフ放射型第２高調波発生素子 - Google Patents
チェレンコフ放射型第２高調波発生素子Info
- Publication number
- JPH06118465A JPH06118465A JP26731692A JP26731692A JPH06118465A JP H06118465 A JPH06118465 A JP H06118465A JP 26731692 A JP26731692 A JP 26731692A JP 26731692 A JP26731692 A JP 26731692A JP H06118465 A JPH06118465 A JP H06118465A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- zero
- conversion efficiency
- waveguide
- polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 変換効率を上げると共に、高効率で放射され
る第２高調波光の整形が容易なチェレンコフ放射型第２
高調波発生素子を実現する。 【構成】 導波路コア部材料の異常分散特性を利用また
は制御して、基本波に対する屈折率と第２高調波に対す
る屈折率との差を零または零に近づけることにより、変
換効率を上げるようにしてなる素子。コア部になる領域
の断面形状を円弧状または半円状となるようにエッチン
グなどによって取り除いた基板上に、ドープトポリマー
をスピンコートして配向処理を施した２つの基板を互い
に前記コア部が一致するように貼り合わせて、または前
記２つの基板の内の一方を平坦な基板として貼り合わせ
て形成することにより、前記コア部をポールドポリマー
で構成する。
る第２高調波光の整形が容易なチェレンコフ放射型第２
高調波発生素子を実現する。 【構成】 導波路コア部材料の異常分散特性を利用また
は制御して、基本波に対する屈折率と第２高調波に対す
る屈折率との差を零または零に近づけることにより、変
換効率を上げるようにしてなる素子。コア部になる領域
の断面形状を円弧状または半円状となるようにエッチン
グなどによって取り除いた基板上に、ドープトポリマー
をスピンコートして配向処理を施した２つの基板を互い
に前記コア部が一致するように貼り合わせて、または前
記２つの基板の内の一方を平坦な基板として貼り合わせ
て形成することにより、前記コア部をポールドポリマー
で構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チェレンコフ放射型第
２高調波発生（以下、単にＣＳＨＧという）素子の変換
効率の改善に関する。
２高調波発生（以下、単にＣＳＨＧという）素子の変換
効率の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、第２高調波発生（以下、単に
ＳＨＧという）素子としては種々のものが実用化されて
きており、大別すると、バルク（結晶）型と導波路型と
がある。導波路型のものの中でも、ＣＳＨＧ素子は、位
相整合条件が緩く、作製し易いという特徴を持っている
が、その反面、ＣＳＨＧ素子の変換効率は、他の導波路
型の素子に比べて原理的には低かった。この要因として
は、コア部に用いる非線形材料の異常分散特性があっ
た。
ＳＨＧという）素子としては種々のものが実用化されて
きており、大別すると、バルク（結晶）型と導波路型と
がある。導波路型のものの中でも、ＣＳＨＧ素子は、位
相整合条件が緩く、作製し易いという特徴を持っている
が、その反面、ＣＳＨＧ素子の変換効率は、他の導波路
型の素子に比べて原理的には低かった。この要因として
は、コア部に用いる非線形材料の異常分散特性があっ
た。
【０００３】一方、キャピラリ中に有機非線形結晶を成
長させたＳＨＧ素子は、変換効率も高く、また、放射さ
れる第２高調波（以下、単にＳＨという）光の対称性が
良く、ビームの整形性に優れているが、その素子の作製
は困難であった。
長させたＳＨＧ素子は、変換効率も高く、また、放射さ
れる第２高調波（以下、単にＳＨという）光の対称性が
良く、ビームの整形性に優れているが、その素子の作製
は困難であった。
【０００４】また、ポールドポリマー（非線形光学効果
の大きな低分子を高分子中にドープし、配向処理を行っ
たもの）は、キャピラリ中に充填することは容易で、機
械的に安定であるが、この形での配向処理は難しかっ
た。
の大きな低分子を高分子中にドープし、配向処理を行っ
たもの）は、キャピラリ中に充填することは容易で、機
械的に安定であるが、この形での配向処理は難しかっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の課題を踏まえてなされたものであり、その目的は、
ＣＳＨＧ素子において、導波路コア部材料の異常分散特
性を利用し、基本波およびＳＨ波に対する屈折率の差を
零または零に近づけることにより、変換効率を上げるよ
うにしたものであり、また、導波路コア部材料として効
果的に配向されたポールドポリマーを用いることによ
り、高効率で放射されるＳＨ光の整形が容易なＣＳＨＧ
素子を提供するものである。
術の課題を踏まえてなされたものであり、その目的は、
ＣＳＨＧ素子において、導波路コア部材料の異常分散特
性を利用し、基本波およびＳＨ波に対する屈折率の差を
零または零に近づけることにより、変換効率を上げるよ
うにしたものであり、また、導波路コア部材料として効
果的に配向されたポールドポリマーを用いることによ
り、高効率で放射されるＳＨ光の整形が容易なＣＳＨＧ
素子を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、導波路コア部材料の異常分散特性を
利用または制御して、基本波に対する屈折率と第２高調
波に対する屈折率との差を零または零に近づけることに
より、変換効率を上げるようにしたことを特徴とするも
のである。また、コア部になる領域の断面形状を円弧状
または半円状となるようにエッチングなどによって取り
除いた基板上に、ドープトポリマーをスピンコートして
配向処理を施した２つの基板を互いに前記コア部が一致
するように貼り合わせて、または前記２つの基板の内の
一方を平坦な基板として貼り合わせて形成することによ
り、前記コア部がポールドポリマーで構成したことを特
徴とするものである。
の本発明の構成は、導波路コア部材料の異常分散特性を
利用または制御して、基本波に対する屈折率と第２高調
波に対する屈折率との差を零または零に近づけることに
より、変換効率を上げるようにしたことを特徴とするも
のである。また、コア部になる領域の断面形状を円弧状
または半円状となるようにエッチングなどによって取り
除いた基板上に、ドープトポリマーをスピンコートして
配向処理を施した２つの基板を互いに前記コア部が一致
するように貼り合わせて、または前記２つの基板の内の
一方を平坦な基板として貼り合わせて形成することによ
り、前記コア部がポールドポリマーで構成したことを特
徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明によれば、導波路コア部材料の異常分散
特性を利用して変換効率を上げると共に、導波路型の利
点とポールドポリマーであることの利点を兼ね備えたＣ
ＳＨＧ素子を形成できる。
特性を利用して変換効率を上げると共に、導波路型の利
点とポールドポリマーであることの利点を兼ね備えたＣ
ＳＨＧ素子を形成できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。最
初に、導波路コア部の屈折率ｎf1（基本波），ｎh1（Ｓ
Ｈ波）とＣＳＨＧ素子の変換効率との関係について説明
する。ＣＳＨＧ素子とは、図１に示す２次元導波路にお
いて、基本波モードが波数ベクトルＫf で伝搬する時、
角度θの方向（基板側）にＳＨ波が放射される現象であ
る。この時、次式が成り立つ。 Ｎf ＝ｎh2ｃｏｓθ ただし、Ｎf ：基本波の等価屈折率 ｎh2：ＳＨ波に対する基板の屈折率 である。
初に、導波路コア部の屈折率ｎf1（基本波），ｎh1（Ｓ
Ｈ波）とＣＳＨＧ素子の変換効率との関係について説明
する。ＣＳＨＧ素子とは、図１に示す２次元導波路にお
いて、基本波モードが波数ベクトルＫf で伝搬する時、
角度θの方向（基板側）にＳＨ波が放射される現象であ
る。この時、次式が成り立つ。 Ｎf ＝ｎh2ｃｏｓθ ただし、Ｎf ：基本波の等価屈折率 ｎh2：ＳＨ波に対する基板の屈折率 である。
【０００９】次に、ＣＳＨＧ素子の変換効率ηは、基本
波がＴＭ，ＴＥモードの場合にそれぞれ次式で表すこと
ができる。 ＴＭ：η＝（２／ｃε0）・｛√（ｎh2 2−Ｎf 2）／ｎh2 2｝・（Ｎf／ｎf1）4 ・（｜Ｃ0 TM｜2／ｔeff 2）・（Ｌ／Ｗ）・ｄeff 2・Ｐf ＴＥ：η＝８ｃμ0・｛√（ｎh2 2−Ｎf 2）／ｎh2 2｝ ・（｜Ｃ0 TE｜2／ｔeff 2）・（Ｌ／Ｗ）・ｄeff 2・Ｐf ただし、ｃ ：光速 ε0 ：真空の誘電率 μ0 ：真空の透磁率 ｔeff ：等価導波路厚 Ｌ ：素子長 Ｗ ：実効的な導波路幅 ｄeff ：実効的な非線形光学定数 Ｐf ：導波路に結合している基本波パワー である。さらに、Ｃ0 TM ，Ｃ0 TM は導波路のパラメータ
（コア屈折率ｎf1，ｎh1、基板の屈折率ｎf2，ｎh2、ク
ラッドの屈折率ｎf3，ｎh3、導波路厚ｔ）で決まる定数
であり、両方の定数とも、次の関係がある。 Ｃ0 TM ∝１／（ｎh1−ｎf1） Ｃ0 TE ∝１／（ｎh1−ｎf1） つまり、ＣＳＨＧ素子の変換効率ηは、 η∝｛１／（ｎh1−ｎf1）｝2 ─ となる。したがって、変換効率ηを大きくするために
は、導波路コアの基本波に対する屈折率ｎf1とＳＨ波に
対する屈折率ｎh1とを一致させれば良い。
波がＴＭ，ＴＥモードの場合にそれぞれ次式で表すこと
ができる。 ＴＭ：η＝（２／ｃε0）・｛√（ｎh2 2−Ｎf 2）／ｎh2 2｝・（Ｎf／ｎf1）4 ・（｜Ｃ0 TM｜2／ｔeff 2）・（Ｌ／Ｗ）・ｄeff 2・Ｐf ＴＥ：η＝８ｃμ0・｛√（ｎh2 2−Ｎf 2）／ｎh2 2｝ ・（｜Ｃ0 TE｜2／ｔeff 2）・（Ｌ／Ｗ）・ｄeff 2・Ｐf ただし、ｃ ：光速 ε0 ：真空の誘電率 μ0 ：真空の透磁率 ｔeff ：等価導波路厚 Ｌ ：素子長 Ｗ ：実効的な導波路幅 ｄeff ：実効的な非線形光学定数 Ｐf ：導波路に結合している基本波パワー である。さらに、Ｃ0 TM ，Ｃ0 TM は導波路のパラメータ
（コア屈折率ｎf1，ｎh1、基板の屈折率ｎf2，ｎh2、ク
ラッドの屈折率ｎf3，ｎh3、導波路厚ｔ）で決まる定数
であり、両方の定数とも、次の関係がある。 Ｃ0 TM ∝１／（ｎh1−ｎf1） Ｃ0 TE ∝１／（ｎh1−ｎf1） つまり、ＣＳＨＧ素子の変換効率ηは、 η∝｛１／（ｎh1−ｎf1）｝2 ─ となる。したがって、変換効率ηを大きくするために
は、導波路コアの基本波に対する屈折率ｎf1とＳＨ波に
対する屈折率ｎh1とを一致させれば良い。
【００１０】この導波路コアの基本波に対する屈折率ｎ
f1とＳＨ波に対する屈折率ｎh1とを一致させるための方
法としては、図２のコア部材料の分散特性図に示すよう
に、近赤外から可視域の正常分散の領域においては、屈
折率の大小は、 ｎh1＞ｎf1 となるが、λ／２とλの間の領域に、吸収領域があれ
ば、そこで異常分散を示す領域が現れ、 ｎh1≒ｎf1 とできる可能性がある。特に、ポールドポリマーでは、
ドープする非線形低分子によって、その吸収波長，吸光
度（吸収係数）を任意に制御することができるので、上
記条件にできる可能性は大きい。なお、ｎh1−ｎf1＝０
とできなくとも、ｎh1−ｎf1を１桁小さくすることは、
非線形光学定数ｄeff を１桁大きくすることに対応し
て、その効果は大きくなる。
f1とＳＨ波に対する屈折率ｎh1とを一致させるための方
法としては、図２のコア部材料の分散特性図に示すよう
に、近赤外から可視域の正常分散の領域においては、屈
折率の大小は、 ｎh1＞ｎf1 となるが、λ／２とλの間の領域に、吸収領域があれ
ば、そこで異常分散を示す領域が現れ、 ｎh1≒ｎf1 とできる可能性がある。特に、ポールドポリマーでは、
ドープする非線形低分子によって、その吸収波長，吸光
度（吸収係数）を任意に制御することができるので、上
記条件にできる可能性は大きい。なお、ｎh1−ｎf1＝０
とできなくとも、ｎh1−ｎf1を１桁小さくすることは、
非線形光学定数ｄeff を１桁大きくすることに対応し
て、その効果は大きくなる。
【００１１】この上記説明は、２次元導波路の場合につ
いて示したが、３次元（チャネル）導波路或いは円形
（ファイバ形）導波路のＣＳＨＧ素子についても同様で
ある。
いて示したが、３次元（チャネル）導波路或いは円形
（ファイバ形）導波路のＣＳＨＧ素子についても同様で
ある。
【００１２】このように、導波路コア部材料の異常分散
特性を利用または制御して、基本波に対する屈折率とＳ
Ｈ波に対する屈折率との差を零または零に近づけること
により、ＣＳＨＧ素子の変換効率を上げることができ
る。
特性を利用または制御して、基本波に対する屈折率とＳ
Ｈ波に対する屈折率との差を零または零に近づけること
により、ＣＳＨＧ素子の変換効率を上げることができ
る。
【００１３】次に、導波路型のＳＨＧ素子において、 ・ドープトポリマー（非線形低分子を高分子中に分散或
いは高分子の側鎖に付加した高分子材料）を充填したも
の、 ・外形が円柱のキャピラリ中にドープトポリマーを充填
したもの、 ・外径が基板状（角柱）のキャピラリ中にドープトポリ
マーを充填したもの は何れも、配向処理が難しいか、或いは配向度が弱かっ
た。
いは高分子の側鎖に付加した高分子材料）を充填したも
の、 ・外形が円柱のキャピラリ中にドープトポリマーを充填
したもの、 ・外径が基板状（角柱）のキャピラリ中にドープトポリ
マーを充填したもの は何れも、配向処理が難しいか、或いは配向度が弱かっ
た。
【００１４】そこで、本発明では、配向度を強めるため
に、図３に示すような工程で形成している。 （イ）基板にコアの領域となる溝をエッチングなどによ
って円弧状または半円状に形成する。 （ロ）溝加工を施した側の全表面にドープトポリマーを
塗布し、配向処理を行う。なお、このように、基板表面
全域をドープトポリマーが覆っていると、非常に強く配
向される。 （ハ）上記（イ），（ロ）により形成した２つの基板を
互いにコア部が一致するように貼り合わせて形成する。
なお、基板の溝加工されていない部分の有機膜は薄く、
導波路には影響を与えない。
に、図３に示すような工程で形成している。 （イ）基板にコアの領域となる溝をエッチングなどによ
って円弧状または半円状に形成する。 （ロ）溝加工を施した側の全表面にドープトポリマーを
塗布し、配向処理を行う。なお、このように、基板表面
全域をドープトポリマーが覆っていると、非常に強く配
向される。 （ハ）上記（イ），（ロ）により形成した２つの基板を
互いにコア部が一致するように貼り合わせて形成する。
なお、基板の溝加工されていない部分の有機膜は薄く、
導波路には影響を与えない。
【００１５】このようにして形成されると、強く配向さ
れたポールドポリマーをコアに持ったＣＳＨＧ素子が形
成されるので、このタイプの一般的な利点である、 ・基本波の閉じ込めが良く（つまりパワー密度が大き
い）、変換効率が上がる。 ・導波路の対称性が良く、出射されるＳＨ光のビームの
整形が容易である。さらに、この２点に加え、ポールド
ポリマーであることの利点である、 ・作製し易く、安定である。 ・材料の分散ｎh1−ｎf1（ｎf1，ｎh1：基本波およびＳ
Ｈ波に対するポールドポリマーの屈折率）が有機結晶に
比べて小さく、よりいっそうの高効率化（ＣＳＨＧ素子
の変換効率ηは、前記式となる）が可能である。
れたポールドポリマーをコアに持ったＣＳＨＧ素子が形
成されるので、このタイプの一般的な利点である、 ・基本波の閉じ込めが良く（つまりパワー密度が大き
い）、変換効率が上がる。 ・導波路の対称性が良く、出射されるＳＨ光のビームの
整形が容易である。さらに、この２点に加え、ポールド
ポリマーであることの利点である、 ・作製し易く、安定である。 ・材料の分散ｎh1−ｎf1（ｎf1，ｎh1：基本波およびＳ
Ｈ波に対するポールドポリマーの屈折率）が有機結晶に
比べて小さく、よりいっそうの高効率化（ＣＳＨＧ素子
の変換効率ηは、前記式となる）が可能である。
【００１６】なお、上記実施例では、貼り合わせる２つ
の基板の両方にコアとなる領域が溝加工されているが、
図３（ニ）に示すように、一方の基板は平坦であっても
良く、同様の効果を得ることができる。
の基板の両方にコアとなる領域が溝加工されているが、
図３（ニ）に示すように、一方の基板は平坦であっても
良く、同様の効果を得ることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上、実施例と共に具体的に説明したよ
うに、本発明によれば、導波路コア部材料の異常分散特
性を利用し、基本波およびＳＨ波に対する屈折率の差を
零または零に近づけることにより、変換効率を上げるこ
とができると共に、導波路コア部材料として効果的に配
向されたポールドポリマーを用いることにより、高効率
で放射されるＳＨ光の整形が容易なＣＳＨＧ素子を実現
できる。
うに、本発明によれば、導波路コア部材料の異常分散特
性を利用し、基本波およびＳＨ波に対する屈折率の差を
零または零に近づけることにより、変換効率を上げるこ
とができると共に、導波路コア部材料として効果的に配
向されたポールドポリマーを用いることにより、高効率
で放射されるＳＨ光の整形が容易なＣＳＨＧ素子を実現
できる。
【図１】２次元導波路におけるＣＳＨＧ素子を示す図で
ある。
ある。
【図２】コア部材料の分散特性を示す図である。
【図３】本発明のＣＳＨＧ素子の形成工程を示す図であ
る。
る。
Claims (2)
- 【請求項１】 導波路コア部材料の異常分散特性を利用
または制御して、基本波に対する屈折率と第２高調波に
対する屈折率との差を零または零に近づけることによ
り、変換効率を上げるようにしたことを特徴とするチェ
レンコフ放射型第２高調波発生素子。 - 【請求項２】 コア部になる領域の断面形状を円弧状ま
たは半円状となるようにエッチングなどによって取り除
いた基板上に、ドープトポリマーをスピンコートして配
向処理を施した２つの基板を互いに前記コア部が一致す
るように貼り合わせて、または前記２つの基板の内の一
方を平坦な基板として貼り合わせて形成することによ
り、前記コア部がポールドポリマーで構成したことを特
徴とする請求項１記載のチェレンコフ放射型第２高調波
発生素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26731692A JPH06118465A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | チェレンコフ放射型第２高調波発生素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26731692A JPH06118465A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | チェレンコフ放射型第２高調波発生素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06118465A true JPH06118465A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17443130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26731692A Pending JPH06118465A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | チェレンコフ放射型第２高調波発生素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06118465A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0933656A3 (en) * | 1998-02-02 | 2000-02-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide component and a method of producing the same |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP26731692A patent/JPH06118465A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0933656A3 (en) * | 1998-02-02 | 2000-02-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide component and a method of producing the same |
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