JPH0682859A - 波長変換装置 - Google Patents
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- JPH0682859A JPH0682859A JP23706692A JP23706692A JPH0682859A JP H0682859 A JPH0682859 A JP H0682859A JP 23706692 A JP23706692 A JP 23706692A JP 23706692 A JP23706692 A JP 23706692A JP H0682859 A JPH0682859 A JP H0682859A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非線形光学材料を用いてより短い基本波を第
２高調波に変換する波長変換装置を提供することを目的
とする。 【構成】 非線形光学結晶材料からなる基板１内に、第
１、第２イオン注入層３、４を互いに離間して設け、該
離間部を導波層２とし、この導波層２の一方の端面から
基本波を入射し、この導波層２の他方の端面から第２高
調波を発生させる構成とする。
２高調波に変換する波長変換装置を提供することを目的
とする。 【構成】 非線形光学結晶材料からなる基板１内に、第
１、第２イオン注入層３、４を互いに離間して設け、該
離間部を導波層２とし、この導波層２の一方の端面から
基本波を入射し、この導波層２の他方の端面から第２高
調波を発生させる構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光の波長を短波長に変換
する波長変換装置に関する。
する波長変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報の高密度化が活発になってお
り、光情報機器に用いる光をより短波長化する研究が活
発に行われている。そして、この他にも医療や化学産業
など種々の分野においても短波長コヒーレント光が必要
となっている。
り、光情報機器に用いる光をより短波長化する研究が活
発に行われている。そして、この他にも医療や化学産業
など種々の分野においても短波長コヒーレント光が必要
となっている。
【０００３】短波長コヒーレント光を得る方法として、
非線形光学材料を用いて第２高調波を発生させる波長変
換装置が活発に研究されている。
非線形光学材料を用いて第２高調波を発生させる波長変
換装置が活発に研究されている。
【０００４】特に、イオン注入によって形成した光導波
路をもつ波長変換装置は、その製造の容易さから注目さ
れている。図４は斯る波長変換装置を示す断面図であ
る。
路をもつ波長変換装置は、その製造の容易さから注目さ
れている。図４は斯る波長変換装置を示す断面図であ
る。
【０００５】図４中、２１は非線形光学結晶ＫＮｂＯ3
（ニオブ酸カリウム）からなり、基板表面に対して垂直
方向がｂ軸方向となっているｂ軸配向基板である。２２
は前記基板２１内にＨｅ+（ヘリウムの一価正イオン）
が注入されて形成されたイオン注入層で、該イオン注入
層２２はイオン注入によって結晶性が崩されてアモルフ
ァスに近い状態である。
（ニオブ酸カリウム）からなり、基板表面に対して垂直
方向がｂ軸方向となっているｂ軸配向基板である。２２
は前記基板２１内にＨｅ+（ヘリウムの一価正イオン）
が注入されて形成されたイオン注入層で、該イオン注入
層２２はイオン注入によって結晶性が崩されてアモルフ
ァスに近い状態である。
【０００６】図５に図４中破線Ａ−Ｄに沿った屈折率分
布を示すように前記イオン注入層２２は該イオン注入層
２２が形成されていない基板２１の部分に比べて低屈折
率となっている。従って、前記基板２１のうちイオン注
入層２２よりも上部領域は、クラッド層となる空気層２
３と該イオン注入層２２の２つの低屈折率層に挟まれ、
導波層２４となる。
布を示すように前記イオン注入層２２は該イオン注入層
２２が形成されていない基板２１の部分に比べて低屈折
率となっている。従って、前記基板２１のうちイオン注
入層２２よりも上部領域は、クラッド層となる空気層２
３と該イオン注入層２２の２つの低屈折率層に挟まれ、
導波層２４となる。
【０００７】ところで、前記導波層２４は第２高調波発
生（ＳＨＧ）機能をもつために、該導波層２４に入射さ
れる基本波２６と該導波層２４内で発生して出力される
第２高調波２７の位相整合が行えるように、即ち基本波
２６と第２高調波２７に対する導波層２４の実効屈折率
が等しくなるように該導波層２４の層厚が最適化されて
いる。
生（ＳＨＧ）機能をもつために、該導波層２４に入射さ
れる基本波２６と該導波層２４内で発生して出力される
第２高調波２７の位相整合が行えるように、即ち基本波
２６と第２高調波２７に対する導波層２４の実効屈折率
が等しくなるように該導波層２４の層厚が最適化されて
いる。
【０００８】以下、この場合の位相整合について更に詳
しく説明する。
しく説明する。
【０００９】図６に示すように、前記導波層２４、及び
イオン注入が行われていない非線形光学結晶ＫＮｂＯ3
は、ａ軸方向、ｂ軸方向、及びｃ軸方向に対してそれぞ
れ主屈折率ｎa（ｄ）を示す破線、主屈折率ｎb（ｄ）を
示す破線、主屈折率ｎc（ｄ）を示す破線で表される波
長分散特性Ａ、及び主屈折率ｎaを示す実線、主屈折率
ｎbを示す実線、主屈折率ｎcを示す実線で表される波長
分散特性Ｂを持つ。前記波長分散特性Ａで示される各主
屈折率は、イオン注入時のイオン通過による結晶性のわ
ずかな低下により、波長分散特性Ｂの対応する各主屈折
率に比べてわずかに異なった値となる。
イオン注入が行われていない非線形光学結晶ＫＮｂＯ3
は、ａ軸方向、ｂ軸方向、及びｃ軸方向に対してそれぞ
れ主屈折率ｎa（ｄ）を示す破線、主屈折率ｎb（ｄ）を
示す破線、主屈折率ｎc（ｄ）を示す破線で表される波
長分散特性Ａ、及び主屈折率ｎaを示す実線、主屈折率
ｎbを示す実線、主屈折率ｎcを示す実線で表される波長
分散特性Ｂを持つ。前記波長分散特性Ａで示される各主
屈折率は、イオン注入時のイオン通過による結晶性のわ
ずかな低下により、波長分散特性Ｂの対応する各主屈折
率に比べてわずかに異なった値となる。
【００１０】この図６で示されるように、前記導波層２
４はある波長λに対する主屈折率ｎ b（ｄ）の値と該波
長の半分である波長λ／２に対する主屈折率ｎc（ｄ）
の値が等しくなる値λ＝λcを持つ。尚、前記イオン注
入が行われていない非線形光学結晶ＫＮｂＯ3は、ある
波長λに対する主屈折率ｎbの値と該波長の半分である
波長λ／２に対する主屈折率ｎcの値が等しくなる値λ
＝λc0を持つ。
４はある波長λに対する主屈折率ｎ b（ｄ）の値と該波
長の半分である波長λ／２に対する主屈折率ｎc（ｄ）
の値が等しくなる値λ＝λcを持つ。尚、前記イオン注
入が行われていない非線形光学結晶ＫＮｂＯ3は、ある
波長λに対する主屈折率ｎbの値と該波長の半分である
波長λ／２に対する主屈折率ｎcの値が等しくなる値λ
＝λc0を持つ。
【００１１】又、図７に示すように、イオン注入層２２
はａ軸方向、ｂ軸方向、及びｃ軸方向に対してそれぞれ
主屈折率ｎa（ｉ）を示す破線、主屈折率ｎb（ｉ）を示
す破線、主屈折率ｎc（ｉ）を示す破線で表される波長
分散特性Ｃをもつ。尚、図中、波長分散特性Ｂは前記図
６と同じものである。前記波長分散特性Ｃで示される各
主屈折率は、イオン注入による結晶性の低下により、波
長分散特性Ｂの対応する各主屈折率に比べていずれも略
同じ割合で、且つ図６の波長分散特性Ａの変化量の絶対
値に比べて、即ち導波層２４における変化量の絶対値よ
りも大きく減少する。この図７で示されるように、前記
イオン注入層２２はある波長λに対する主屈折率ｎ
b（ｉ）の値と該波長の半分である波長λ／２に対する
主屈折率ｎc（ｉ）の値が等しくなる値λ＝λcs（λcs
＜λc）を持つ。
はａ軸方向、ｂ軸方向、及びｃ軸方向に対してそれぞれ
主屈折率ｎa（ｉ）を示す破線、主屈折率ｎb（ｉ）を示
す破線、主屈折率ｎc（ｉ）を示す破線で表される波長
分散特性Ｃをもつ。尚、図中、波長分散特性Ｂは前記図
６と同じものである。前記波長分散特性Ｃで示される各
主屈折率は、イオン注入による結晶性の低下により、波
長分散特性Ｂの対応する各主屈折率に比べていずれも略
同じ割合で、且つ図６の波長分散特性Ａの変化量の絶対
値に比べて、即ち導波層２４における変化量の絶対値よ
りも大きく減少する。この図７で示されるように、前記
イオン注入層２２はある波長λに対する主屈折率ｎ
b（ｉ）の値と該波長の半分である波長λ／２に対する
主屈折率ｎc（ｉ）の値が等しくなる値λ＝λcs（λcs
＜λc）を持つ。
【００１２】前記λcよりも長波長のＴＭモードの基本
波を導波層２４内にａ軸方向に伝播させる場合に、該導
波層２４の層厚を最適化して位相整合させ、ＴＥモード
の第２高調波を発生させることができる。
波を導波層２４内にａ軸方向に伝播させる場合に、該導
波層２４の層厚を最適化して位相整合させ、ＴＥモード
の第２高調波を発生させることができる。
【００１３】この位相整合が可能なことは、図８に示す
前記波長変換装置におけるλcよりも長波長の基本波と
その高調波のモード分散特性から説明できる。図中、横
軸は導波層２４の層厚、縦軸は実効屈折率を表してお
り、曲線ＳwはＴＭモードの基本波の分散特性、Ｓ2wは
ＴＥモードの第２高調波の分散曲線である。
前記波長変換装置におけるλcよりも長波長の基本波と
その高調波のモード分散特性から説明できる。図中、横
軸は導波層２４の層厚、縦軸は実効屈折率を表してお
り、曲線ＳwはＴＭモードの基本波の分散特性、Ｓ2wは
ＴＥモードの第２高調波の分散曲線である。
【００１４】即ち、一般にモード分散曲線Ｓw、Ｓ
2wは、それぞれ導波層２４におけるイオン注入層２２近
傍の所定層厚ｔbw、ｔc2w（カットオフ層厚）での実効
屈折率ｎb w（ｉ）、ｎc2w（ｉ）は、それぞれイオン注
入層２２の基本波に対する主屈折率ｎb（ｉ）、第２高
調波に対する主屈折率ｎc（ｉ）に等しく、導波層２４
の層厚が大きくなるにしたがって実効屈折率ｎbw（ｄ）
（＝導波層２４の基本波に対する主屈折率ｎ
b（ｄ））、実効屈折率ｎc2w（ｄ）（＝ 第２高調波に
対する主屈折率ｎc（ｄ））に漸近的に近づいていく。
2wは、それぞれ導波層２４におけるイオン注入層２２近
傍の所定層厚ｔbw、ｔc2w（カットオフ層厚）での実効
屈折率ｎb w（ｉ）、ｎc2w（ｉ）は、それぞれイオン注
入層２２の基本波に対する主屈折率ｎb（ｉ）、第２高
調波に対する主屈折率ｎc（ｉ）に等しく、導波層２４
の層厚が大きくなるにしたがって実効屈折率ｎbw（ｄ）
（＝導波層２４の基本波に対する主屈折率ｎ
b（ｄ））、実効屈折率ｎc2w（ｄ）（＝ 第２高調波に
対する主屈折率ｎc（ｄ））に漸近的に近づいていく。
【００１５】ところで、非線形光学結晶ＫＮｂＯ3にお
いて、ＴＭモードの基本波がλcよりも長波長λlの場
合、図６の波長分散特性Ａから判るように、基本波の波
長がλl−λc増加するのに対するｎb（ｄ）の減少より
も、高調波の波長のλl／２−λc／２増加するのに対す
るｎc（ｄ）の減少の方が大きいので、導波層の層厚が
無限大における基本波に対するｂ軸方向の主屈折率ｎbw
（ｄ）＞導波層の層厚が無限大における第２高調波に対
するｃ軸方向の主屈折率ｎc2w（ｄ）の関係が成り立つ
ことが判る。更に、導波層に隣接する２つ層の屈折率が
互いに異なる非対称導波層においては、導波層内での光
の波長が短い程、カットオフ層厚が小さくなり、モード
分散曲線の立ち上がり急峻となるので、高調波に対する
カットオフ層厚ｔc2w＜基本波に対するカットオフ層厚
ｔbwの関係が成り立つ。この結果、図８中に示すよう
に、基本波の分散曲線Ｓwと高調波Ｓ2wは、ある層厚ｔ
pmにおいて交差することになる。従って、この層厚ｔpm
になるようにイオン注入層２２の深さ位置を選択するこ
とにより位相整合が行えるのである。
いて、ＴＭモードの基本波がλcよりも長波長λlの場
合、図６の波長分散特性Ａから判るように、基本波の波
長がλl−λc増加するのに対するｎb（ｄ）の減少より
も、高調波の波長のλl／２−λc／２増加するのに対す
るｎc（ｄ）の減少の方が大きいので、導波層の層厚が
無限大における基本波に対するｂ軸方向の主屈折率ｎbw
（ｄ）＞導波層の層厚が無限大における第２高調波に対
するｃ軸方向の主屈折率ｎc2w（ｄ）の関係が成り立つ
ことが判る。更に、導波層に隣接する２つ層の屈折率が
互いに異なる非対称導波層においては、導波層内での光
の波長が短い程、カットオフ層厚が小さくなり、モード
分散曲線の立ち上がり急峻となるので、高調波に対する
カットオフ層厚ｔc2w＜基本波に対するカットオフ層厚
ｔbwの関係が成り立つ。この結果、図８中に示すよう
に、基本波の分散曲線Ｓwと高調波Ｓ2wは、ある層厚ｔ
pmにおいて交差することになる。従って、この層厚ｔpm
になるようにイオン注入層２２の深さ位置を選択するこ
とにより位相整合が行えるのである。
【００１６】しかしながら、斯る波長変換装置では、基
本波がλcよりも短波長の場合は、ｎbw（ｄ）＜ｎ
c2w（ｄ）の関係となるので、位相整合が行えず、より
短い波長の光を得られないといった問題があった。特
に、前記波長λcはイオン注入ドーズ量の増加とともに
λc0＝０．８６μｍ（イオン注入しないＫＮｂＯ3の場
合）より大きくなるため（例えばドーズ量が１×１０16
ｉｏｎ／ｃｍ2の場合は約１μｍ）、波長λc0に近い波
長をもつ基本波を第２高調波に変換することが困難であ
った。
本波がλcよりも短波長の場合は、ｎbw（ｄ）＜ｎ
c2w（ｄ）の関係となるので、位相整合が行えず、より
短い波長の光を得られないといった問題があった。特
に、前記波長λcはイオン注入ドーズ量の増加とともに
λc0＝０．８６μｍ（イオン注入しないＫＮｂＯ3の場
合）より大きくなるため（例えばドーズ量が１×１０16
ｉｏｎ／ｃｍ2の場合は約１μｍ）、波長λc0に近い波
長をもつ基本波を第２高調波に変換することが困難であ
った。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
鑑み成されたものであり、波長λc0に近い波長をもつ基
本波を第２高調波に変換することが可能な波長変換装置
を提供することを目的とする。
鑑み成されたものであり、波長λc0に近い波長をもつ基
本波を第２高調波に変換することが可能な波長変換装置
を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の波長変換装置
は、非線形光学材料内に２つのイオン注入層を互いに離
間して設け、該２つのイオン注入層間を導波層とし、該
導波層の一方の端面から基本波を入射し、この導波層の
他方の端面から第２高調波を発生させることを特徴とす
る。
は、非線形光学材料内に２つのイオン注入層を互いに離
間して設け、該２つのイオン注入層間を導波層とし、該
導波層の一方の端面から基本波を入射し、この導波層の
他方の端面から第２高調波を発生させることを特徴とす
る。
【００１９】
【作用】２つのイオン注入層間に挟まれた領域を導波層
とする構造にする場合、該導波層に隣接する層、即ち２
つのイオン注入層の屈折率が等しい対称導波路とするこ
と、即ち基本波及び高調波の両方のカットオフ層厚を０
μｍにすることが可能であるので、より短い波長の基本
波を用いても位相整合が可能となる。
とする構造にする場合、該導波層に隣接する層、即ち２
つのイオン注入層の屈折率が等しい対称導波路とするこ
と、即ち基本波及び高調波の両方のカットオフ層厚を０
μｍにすることが可能であるので、より短い波長の基本
波を用いても位相整合が可能となる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明に係る一実施例の波長変換装置
について図を参照しつつ説明する。図１はこの波長変換
装置の断面図、図２は図１中の破線Ｅ−Ｈに沿った方向
の屈折率分布を示す図である。尚、従来例と同一部分及
び対応する部分には同一符号を付す。
について図を参照しつつ説明する。図１はこの波長変換
装置の断面図、図２は図１中の破線Ｅ−Ｈに沿った方向
の屈折率分布を示す図である。尚、従来例と同一部分及
び対応する部分には同一符号を付す。
【００２１】図１中、１は非線形光学結晶ＫＮｂＯ
3（ニオブ酸カリウム）からなり、基板表面に対して垂
直方向がｂ軸方向となっているｂ軸配向基板で、表主面
は（０１０）面である。２は前記基板１内にＨｅ+（ヘ
リウムの一価正イオン）が注入されて形成された第１イ
オン注入層３と、該基板１内に第１イオン注入層３に離
間して上方に同様にＨｅ+が注入されて形成された、該
第１イオン注入層３と屈折率が略等しい望ましくは等し
い第２イオン注入層４が作成されることにより、該イオ
ン注入層３、４間に形成された導波層である。
3（ニオブ酸カリウム）からなり、基板表面に対して垂
直方向がｂ軸方向となっているｂ軸配向基板で、表主面
は（０１０）面である。２は前記基板１内にＨｅ+（ヘ
リウムの一価正イオン）が注入されて形成された第１イ
オン注入層３と、該基板１内に第１イオン注入層３に離
間して上方に同様にＨｅ+が注入されて形成された、該
第１イオン注入層３と屈折率が略等しい望ましくは等し
い第２イオン注入層４が作成されることにより、該イオ
ン注入層３、４間に形成された導波層である。
【００２２】ここで、図２に図１中破線Ｅ−Ｈに沿った
屈折率分布を示すように、前記導波層２は前記第１、第
２イオン注入層３、４はイオン注入によって結晶性が崩
されてアモルファスに近い状態で、前記基板１自体の屈
折率よりも低屈折率となっており、しかも第１、第２イ
オン注入層３、４が等しい屈折率をもつので、所謂対称
導波路となる。
屈折率分布を示すように、前記導波層２は前記第１、第
２イオン注入層３、４はイオン注入によって結晶性が崩
されてアモルファスに近い状態で、前記基板１自体の屈
折率よりも低屈折率となっており、しかも第１、第２イ
オン注入層３、４が等しい屈折率をもつので、所謂対称
導波路となる。
【００２３】前記第１、第２イオン注入層３、４は、異
なる注入エネルギで２回イオン注入することにより、即
ち本実施例ではそれぞれれ注入エネルギ４８５KeVと２
２０KeVで基板１に注入して形成した。ここで、第１、
第２イオン注入層３、４の深さ制御は上記注入エネルギ
により制御されており、また第１、第２イオン注入層
３、４の屈折率を等しくするために、該イオン注入層
３、４のドーズ量を同じにした。尚、両イオン注入条件
は、注入オフ角度（ｂ軸方向に対する角度）が７°、ド
ーズ量が１×１０16ｉｏｎ／cm2である。
なる注入エネルギで２回イオン注入することにより、即
ち本実施例ではそれぞれれ注入エネルギ４８５KeVと２
２０KeVで基板１に注入して形成した。ここで、第１、
第２イオン注入層３、４の深さ制御は上記注入エネルギ
により制御されており、また第１、第２イオン注入層
３、４の屈折率を等しくするために、該イオン注入層
３、４のドーズ量を同じにした。尚、両イオン注入条件
は、注入オフ角度（ｂ軸方向に対する角度）が７°、ド
ーズ量が１×１０16ｉｏｎ／cm2である。
【００２４】斯る注入条件で作成した波長変換装置にお
いて、第１、第２イオン注入層３、４は深さがそれぞれ
０．５μｍ、１．１μｍであり、第１、第２イオン注入
層３、４の主屈折率ｎa（ｉ），ｎb（ｉ）は共に約７％
減、また主屈折率ｎc（ｉ）は約９％減であった。ま
た、導波層２は実効層厚が約０．２μｍであり、その主
屈折率ｎa（ｄ）、ｎb（ｄ）は約１％減、主屈折率ｎc
（ｄ）は約１％増であった。
いて、第１、第２イオン注入層３、４は深さがそれぞれ
０．５μｍ、１．１μｍであり、第１、第２イオン注入
層３、４の主屈折率ｎa（ｉ），ｎb（ｉ）は共に約７％
減、また主屈折率ｎc（ｉ）は約９％減であった。ま
た、導波層２は実効層厚が約０．２μｍであり、その主
屈折率ｎa（ｄ）、ｎb（ｄ）は約１％減、主屈折率ｎc
（ｄ）は約１％増であった。
【００２５】斯る波長変換装置において、半導体レーザ
装置から出力した出力１００ｍＷ、室温発振波長λm＝
０．８８μｍのＴＭモードの光（基本波）２６を導波層
２の該導波層２のａ軸方向に沿って一方の端面から入射
した場合、該半導体レーザ装置の温度を変化させて該光
の波長を微調節することにより、この導波層２の他方の
端面から出力した出力０．２ｍＷ、波長０．４４１μｍ
のコヒーレントな第２高調波２７が観測できた。
装置から出力した出力１００ｍＷ、室温発振波長λm＝
０．８８μｍのＴＭモードの光（基本波）２６を導波層
２の該導波層２のａ軸方向に沿って一方の端面から入射
した場合、該半導体レーザ装置の温度を変化させて該光
の波長を微調節することにより、この導波層２の他方の
端面から出力した出力０．２ｍＷ、波長０．４４１μｍ
のコヒーレントな第２高調波２７が観測できた。
【００２６】このように、前記λc0＝０．８６μｍによ
り近い波長λm＝０．８８μｍの光においても、第２高
調波が発生できた理由を図３を用いて説明する。
り近い波長λm＝０．８８μｍの光においても、第２高
調波が発生できた理由を図３を用いて説明する。
【００２７】λcより短い波長の基本波λmを第２高調波
に変換する場合、図６から判るように導波層２の実効屈
折率ｎbw（ｄ）、ｎc2w（ｄ）には、ｎbw（ｄ）＜ｎc2w
（ｄ）の関係となるが、上述のように導波層を挟む２つ
の層の屈折率が等しい対称導波路では、基本波と第２高
調波に対するカットオフ層厚がともに０μｍとなり、更
に基本波の波長λmがλcsより大きいので、図７から判
るようにカットオフ層厚での実効屈折率ｎbw（ｉ）、ｎ
c2w（ｉ）には、ｎbw（ｉ）＞ｎc2w（ｉ）の関係が成り
立つ。従って、上述のように位相整合できるのは、分散
曲線を示す図３から判るようにＴＭモードの基本波の分
散曲線ＣwとＴＥモードの第２高調波の分散曲線Ｃ2wは
ある層厚ｔpm´において交差するためである。
に変換する場合、図６から判るように導波層２の実効屈
折率ｎbw（ｄ）、ｎc2w（ｄ）には、ｎbw（ｄ）＜ｎc2w
（ｄ）の関係となるが、上述のように導波層を挟む２つ
の層の屈折率が等しい対称導波路では、基本波と第２高
調波に対するカットオフ層厚がともに０μｍとなり、更
に基本波の波長λmがλcsより大きいので、図７から判
るようにカットオフ層厚での実効屈折率ｎbw（ｉ）、ｎ
c2w（ｉ）には、ｎbw（ｉ）＞ｎc2w（ｉ）の関係が成り
立つ。従って、上述のように位相整合できるのは、分散
曲線を示す図３から判るようにＴＭモードの基本波の分
散曲線ＣwとＴＥモードの第２高調波の分散曲線Ｃ2wは
ある層厚ｔpm´において交差するためである。
【００２８】尚、上記実施例ではＫＮｂＯ3のｂ軸配向
基板を用いたが、ＫＮｂＯ3のｃ軸配向基板を用いても
よく、この場合は基本波としてＴＥモードのコヒーレン
ト光を用いることにより、ＴＭモードの短波長でコヒー
レントな第２高調波が取り出せる。
基板を用いたが、ＫＮｂＯ3のｃ軸配向基板を用いても
よく、この場合は基本波としてＴＥモードのコヒーレン
ト光を用いることにより、ＴＭモードの短波長でコヒー
レントな第２高調波が取り出せる。
【００２９】また、非線形光学結晶として、ＫＮｂＯ3
に限定されず、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4、チタン
酸りん酸カリウム）やＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウ
ム）等をはじめ他の非線形光学結晶も適宜利用できる。
に限定されず、例えばＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ4、チタン
酸りん酸カリウム）やＬｉＮｂＯ3（ニオブ酸リチウ
ム）等をはじめ他の非線形光学結晶も適宜利用できる。
【００３０】更に、イオン注入層を形成するためには、
Ｈｅ+以外の他のイオンを適宜利用できる。
Ｈｅ+以外の他のイオンを適宜利用できる。
【００３１】上述のように、非線形光学材料内に２つの
イオン注入層を互いに離間して設け、該２つのイオン注
入層間を導波層とし、該導波層を用いて基本波から第２
高調波を発生させることにより、該導波層に隣接する
層、即ち２つのイオン注入層の屈折率が等しい対称導波
路とすることが可能である。この結果、基本波及び高調
波の両方のカットオフ層厚を０μｍにすることができる
ので、従来の単一のイオン注入層をもつ波長変換装置に
比べて短い、即ち非線形光学結晶のもつλc0に近い値の
波長の基本波を第２高調波に変換できる。
イオン注入層を互いに離間して設け、該２つのイオン注
入層間を導波層とし、該導波層を用いて基本波から第２
高調波を発生させることにより、該導波層に隣接する
層、即ち２つのイオン注入層の屈折率が等しい対称導波
路とすることが可能である。この結果、基本波及び高調
波の両方のカットオフ層厚を０μｍにすることができる
ので、従来の単一のイオン注入層をもつ波長変換装置に
比べて短い、即ち非線形光学結晶のもつλc0に近い値の
波長の基本波を第２高調波に変換できる。
【００３２】また、斯る構造では、２つのイオン注入層
が導波層を挟む低屈折率層となるので、従来例の構造の
ように導波層上部のクラッド層、即ち外部雰囲気（空気
や窒素ガス）に依存しない。従って、本発明の装置は該
外部雰囲気に拘らず同一の形状及び寸法で利用できる。
が導波層を挟む低屈折率層となるので、従来例の構造の
ように導波層上部のクラッド層、即ち外部雰囲気（空気
や窒素ガス）に依存しない。従って、本発明の装置は該
外部雰囲気に拘らず同一の形状及び寸法で利用できる。
【００３３】
【発明の効果】本発明の波長変換装置は、２つのイオン
注入層間に挟まれた領域を導波層とする構造なので、該
導波層に隣接する層、即ち２つのイオン注入層の屈折率
が等しい対称導波路とすることが可能である。従って、
従来の単一イオン注入層から形成される波長変換装置に
比べてより短い波長の基本波も第２高調波に変換でき
る。
注入層間に挟まれた領域を導波層とする構造なので、該
導波層に隣接する層、即ち２つのイオン注入層の屈折率
が等しい対称導波路とすることが可能である。従って、
従来の単一イオン注入層から形成される波長変換装置に
比べてより短い波長の基本波も第２高調波に変換でき
る。
【図１】本発明の実施例に係る波長変換装置の断面図で
ある。
ある。
【図２】上記図１中の破線Ｅ−Ｈに沿った屈折率分布を
示す図である。
示す図である。
【図３】上記実施例の波長変換装置の波長分散特性図で
ある。
ある。
【図４】従来例の波長変換装置の断面図である。
【図５】上記図４の破線Ａ−Ｄに沿った屈折率分布を示
す図である。
す図である。
【図６】イオン注入により作成された導波層の波長分散
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図７】イオン注入層の波長分散特性を示す図である。
【図８】上記従来例の波長変換装置の波長分散特性を示
す図である。
す図である。
１ 基板（非線形光学材料） ２ 導波層 ３ 第１イオン注入層 ４ 第２イオン注入層 ２６ 基本波 ２７ 第２高調波
フロントページの続き (72)発明者 野中 英幸 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 非線形光学材料内に２つのイオン注入層
を互いに離間して設け、該２つのイオン注入層間を導波
層とし、該導波層の一方の端面から基本波を入射し、こ
の導波層の他方の端面から第２高調波を発生させること
を特徴とする波長変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23706692A JPH0682859A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 波長変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23706692A JPH0682859A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 波長変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0682859A true JPH0682859A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=17009918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23706692A Pending JPH0682859A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 波長変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682859A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7865524B2 (en) | 2002-05-31 | 2011-01-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of capturing scene and recorder with means of performing this method |
| JP2025160148A (ja) * | 2024-04-09 | 2025-10-22 | 山東師範大学 | 自己集光効果を有する非線形光導波路の製造方法 |
-
1992
- 1992-09-04 JP JP23706692A patent/JPH0682859A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7865524B2 (en) | 2002-05-31 | 2011-01-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of capturing scene and recorder with means of performing this method |
| JP2025160148A (ja) * | 2024-04-09 | 2025-10-22 | 山東師範大学 | 自己集光効果を有する非線形光導波路の製造方法 |
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