JPH07122809A - 光第２高調波発生装置 - Google Patents
光第２高調波発生装置Info
- Publication number
- JPH07122809A JPH07122809A JP27085293A JP27085293A JPH07122809A JP H07122809 A JPH07122809 A JP H07122809A JP 27085293 A JP27085293 A JP 27085293A JP 27085293 A JP27085293 A JP 27085293A JP H07122809 A JPH07122809 A JP H07122809A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refractive index
- lambda
- harmonic
- qpm
- fundamental wave
- 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.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 28
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ブラッグ反射条件を緩和した擬似位相整合光
第２高調波発生装置を提供すること。 【構成】 この実施例では、ｑ＝４として、ＱＰＭ条
件を満足する分極反転構造の１周期は、１つの分極反転
領域（長さｌ）と１つの非分極反転領域（長さｌ）とか
ら構成された長さ２ｌ（＝Λ）のままであが、一方、ブ
ラッグ反射構造としての１周期はそれぞれ４つずつの分
極反転領域および非分極反転領域から構成される長さ２
×（４ｌ）＝４Λであり、いわゆる超格子構造となって
いる。従って、この実施例ではＱＰＭ条件の４周期がＤ
ＢＲ条件の１周期を満足するようになっている。
第２高調波発生装置を提供すること。 【構成】 この実施例では、ｑ＝４として、ＱＰＭ条
件を満足する分極反転構造の１周期は、１つの分極反転
領域（長さｌ）と１つの非分極反転領域（長さｌ）とか
ら構成された長さ２ｌ（＝Λ）のままであが、一方、ブ
ラッグ反射構造としての１周期はそれぞれ４つずつの分
極反転領域および非分極反転領域から構成される長さ２
×（４ｌ）＝４Λであり、いわゆる超格子構造となって
いる。従って、この実施例ではＱＰＭ条件の４周期がＤ
ＢＲ条件の１周期を満足するようになっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザ（以
下、ＬＤとも称する）を基本波光源とする光第２高調波
発生（以下、ＳＨＧとも称する）装置に関する。
下、ＬＤとも称する）を基本波光源とする光第２高調波
発生（以下、ＳＨＧとも称する）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、特に光ディスクメモリの高密度化
や画像処理技術の分野で、小型な光源であるＬＤの波長
を短波長化する技術が強く求められている。ＬＤの波長
を１／２に短波長化する技術として、従来、様々なＳＨ
Ｇ方法およびそれを実現するための装置が提案されてい
る。その中でも、この出願に係る発明者は特願平３−５
１９３０号において、ＬＤの発振波長をＳＨＧ素子から
の帰還によって擬似位相整合（以下、ＱＰＭとも称す
る）条件を満足する波長で安定的に規定する方法を提案
している。以下、この方法を自己擬似位相整合法または
Ｓ−ＱＰＭ法と称する。
や画像処理技術の分野で、小型な光源であるＬＤの波長
を短波長化する技術が強く求められている。ＬＤの波長
を１／２に短波長化する技術として、従来、様々なＳＨ
Ｇ方法およびそれを実現するための装置が提案されてい
る。その中でも、この出願に係る発明者は特願平３−５
１９３０号において、ＬＤの発振波長をＳＨＧ素子から
の帰還によって擬似位相整合（以下、ＱＰＭとも称す
る）条件を満足する波長で安定的に規定する方法を提案
している。以下、この方法を自己擬似位相整合法または
Ｓ−ＱＰＭ法と称する。
【０００３】以下、この出願に係る発明の理解を容易に
するために、図面を参照して、このＳ−ＱＰＭ法を実現
するためのＳ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置（自己擬似位相整合
光第２高調波発生装置）について簡単に説明する。図４
は、Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置の説明に供する概略図であ
る。
するために、図面を参照して、このＳ−ＱＰＭ法を実現
するためのＳ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置（自己擬似位相整合
光第２高調波発生装置）について簡単に説明する。図４
は、Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置の説明に供する概略図であ
る。
【０００４】このＳ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置を構成する素
子は、非線形光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 基板１０とそ
の表面に形成した光導波路１２とを具えており、この光
導波路１２中に周期的に分極反転領域１４が形成されて
いる。これら分極反転領域１４は、光導波路１２の残部
（非分極反転領域）１６よりは屈折率が僅かに高いの
で、光導波路１２全体を見ると、光導波方向に沿って回
折格子を形成しているとみなすことができる。従って、
これら分極反転領域１４および非分極反転領域１６が周
期的屈折率分布構造を形成することになる。
子は、非線形光学結晶であるＬｉＮｂＯ3 基板１０とそ
の表面に形成した光導波路１２とを具えており、この光
導波路１２中に周期的に分極反転領域１４が形成されて
いる。これら分極反転領域１４は、光導波路１２の残部
（非分極反転領域）１６よりは屈折率が僅かに高いの
で、光導波路１２全体を見ると、光導波方向に沿って回
折格子を形成しているとみなすことができる。従って、
これら分極反転領域１４および非分極反転領域１６が周
期的屈折率分布構造を形成することになる。
【０００５】ここで、半導体レーザ（ＬＤ）と素子とで
外部光共振器を形成するように構成すれば、周期的屈折
率分布構造からの光帰還によってＬＤの安定したレーザ
発振を起こすことができる。
外部光共振器を形成するように構成すれば、周期的屈折
率分布構造からの光帰還によってＬＤの安定したレーザ
発振を起こすことができる。
【０００６】そして、Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置の素子で
は、光導波路１２中の屈折率の変化する周期Λ、即ち、
分極反転領域の形成周期Λが、ＱＰＭ条件を示す下記の
（１）式と、ブラッグ反射（ＤＢＲ）条件を示す下記の
（３）式とを同時に満足するように設定された周期的屈
折率分布構造を設けている。
は、光導波路１２中の屈折率の変化する周期Λ、即ち、
分極反転領域の形成周期Λが、ＱＰＭ条件を示す下記の
（１）式と、ブラッグ反射（ＤＢＲ）条件を示す下記の
（３）式とを同時に満足するように設定された周期的屈
折率分布構造を設けている。
【０００７】 ｌ＝（２ｓ−１）・［４｛Ｎ（λ／２）−Ｎ（λ）｝］・・・・・・・（１） ｌ＝ｐ・λ／｛４Ｎ（λ）｝・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３） 但し、ｌは分極反転領域および非分極反転領域の光の伝
播方向に沿ったそれぞれの寸法（ｌ＝Λ／２）を示し、
ｓ、ｐはそれぞれ自然数を示し、Ｎ（λ／２）およびＮ
（λ）は、それぞれ第２高調波および基本波に対する分
極反転領域の実効屈折率を示している。
播方向に沿ったそれぞれの寸法（ｌ＝Λ／２）を示し、
ｓ、ｐはそれぞれ自然数を示し、Ｎ（λ／２）およびＮ
（λ）は、それぞれ第２高調波および基本波に対する分
極反転領域の実効屈折率を示している。
【０００８】素子をこのような構成としておけば、周期
的屈折率分布構造からＬＤへの帰還光が多くなる。この
ため、この帰還光によってレーザ発振が起こり、さら
に、ＱＰＭ条件が満足される。その結果、コヒーレント
長毎に第２高調波の光強度が増大し、さらに、この第２
高調波の光（２ω）は屈折率分布構造を通過していくの
でＱＰＭ素子から高出力で出射されることになる。
的屈折率分布構造からＬＤへの帰還光が多くなる。この
ため、この帰還光によってレーザ発振が起こり、さら
に、ＱＰＭ条件が満足される。その結果、コヒーレント
長毎に第２高調波の光強度が増大し、さらに、この第２
高調波の光（２ω）は屈折率分布構造を通過していくの
でＱＰＭ素子から高出力で出射されることになる。
【０００９】このように、ＳーＱＰＭ ＳＨＧ装置にお
いては、理論的には高いＳＨＧ効率の達成が可能とな
る。
いては、理論的には高いＳＨＧ効率の達成が可能とな
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置においては、上述の（１）式お
よび（２）式を同時に正確に満足させることは、困難で
ある。これは、ＱＰＭ条件およびＤＢＲ条件を満足させ
るために、屈折率分布構造の周期の寸法に高い精度が要
求されるためである。この精度に対して、従来のフォト
リソグラフィの技術によって作製できる周期の精度には
限度（せいぜいサブマイクロメートル程度）があり、ま
た、作製したＳＨＧ装置自身の寸法が温度変化によって
変化してしまうという問題があった。
Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置においては、上述の（１）式お
よび（２）式を同時に正確に満足させることは、困難で
ある。これは、ＱＰＭ条件およびＤＢＲ条件を満足させ
るために、屈折率分布構造の周期の寸法に高い精度が要
求されるためである。この精度に対して、従来のフォト
リソグラフィの技術によって作製できる周期の精度には
限度（せいぜいサブマイクロメートル程度）があり、ま
た、作製したＳＨＧ装置自身の寸法が温度変化によって
変化してしまうという問題があった。
【００１１】ここで、図２に、要求される精度の一例と
して、周期的屈折率分布構造の周期の寸法とＱＰＭ素子
の変換効率との関係の計算結果を示す。図２のグラフの
横軸は、周期的屈折率分布構造としての周期的分極反転
構造の周期を表し、縦軸は、ＳＨＧ変換効率を光第２高
調波強度（ＳＨ）の相対値で表している。計算にあたっ
ては、基本は光の波長が１．３２７μｍ、コヒーレンス
長６．５μｍ、雰囲気温度３００Ｋ、素子長２ｍｍ（約
３００周期に相当）として計算した。図２のグラフから
ＱＰＭ条件を満足させるために要求される精度の一つの
目安である半値幅が約３９ｎｍであることがわかる。こ
の半値幅がＱＰＭとしての周期の寸法の精度の許容度の
目安となる。
して、周期的屈折率分布構造の周期の寸法とＱＰＭ素子
の変換効率との関係の計算結果を示す。図２のグラフの
横軸は、周期的屈折率分布構造としての周期的分極反転
構造の周期を表し、縦軸は、ＳＨＧ変換効率を光第２高
調波強度（ＳＨ）の相対値で表している。計算にあたっ
ては、基本は光の波長が１．３２７μｍ、コヒーレンス
長６．５μｍ、雰囲気温度３００Ｋ、素子長２ｍｍ（約
３００周期に相当）として計算した。図２のグラフから
ＱＰＭ条件を満足させるために要求される精度の一つの
目安である半値幅が約３９ｎｍであることがわかる。こ
の半値幅がＱＰＭとしての周期の寸法の精度の許容度の
目安となる。
【００１２】次に、図３に周期の寸法とＤＢＲの反射率
との関係の計算結果を示す。図３のグラフの横軸は分極
反転構造の周期を表し、縦軸はＤＢＲの反射率を表して
いる。図３からＤＢＲ条件を満足させるために要求され
る精度の一つの目安である半値幅が約０．５６ｎｍであ
ることがわかる。この半値幅がＤＢＲとしての周期の寸
法に要求される精度、すなわち許容度の目安となる。こ
の計算例では、ＤＢＲ条件の許容度はＱＰＭ条件の許容
度の約１／７０である。
との関係の計算結果を示す。図３のグラフの横軸は分極
反転構造の周期を表し、縦軸はＤＢＲの反射率を表して
いる。図３からＤＢＲ条件を満足させるために要求され
る精度の一つの目安である半値幅が約０．５６ｎｍであ
ることがわかる。この半値幅がＤＢＲとしての周期の寸
法に要求される精度、すなわち許容度の目安となる。こ
の計算例では、ＤＢＲ条件の許容度はＱＰＭ条件の許容
度の約１／７０である。
【００１３】図２および図３にそれぞれ示した半値幅は
一例にすぎないが、ＱＰＭ条件を満たすために要求され
る精度に比べて、ＤＢＲ条件を満足するために要求され
る精度がはるかに高いこと、すなわち許容度がはるかに
小さいことがわかる。従って、Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置
において、ＳＨＧ効率はＱＰＭ条件よりもＤＢＲ条件の
許容度に依存することがわかる。
一例にすぎないが、ＱＰＭ条件を満たすために要求され
る精度に比べて、ＤＢＲ条件を満足するために要求され
る精度がはるかに高いこと、すなわち許容度がはるかに
小さいことがわかる。従って、Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置
において、ＳＨＧ効率はＱＰＭ条件よりもＤＢＲ条件の
許容度に依存することがわかる。
【００１４】一方、上記Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧを実現する
ための条件を満足させるために、温度制御といった微調
整技術を用いて結晶の屈折率を調整することも考えられ
る。しかし、これら温度制御等のための構成を含めると
Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置の微調整が技術的に煩雑になる
だけでなく、装置の生産コストの上昇を招くことにな
る。Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置を実用化する上では、生産
コストを低くすることが重要である。
ための条件を満足させるために、温度制御といった微調
整技術を用いて結晶の屈折率を調整することも考えられ
る。しかし、これら温度制御等のための構成を含めると
Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置の微調整が技術的に煩雑になる
だけでなく、装置の生産コストの上昇を招くことにな
る。Ｓ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置を実用化する上では、生産
コストを低くすることが重要である。
【００１５】従って、この発明の目的は、ＤＢＲ条件を
緩和したＳ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置を提供することにあ
る。
緩和したＳ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置を提供することにあ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の光第２高調波発生装置によれば、基本波
光源としての半導体レーザ（ＬＤ）と、擬似位相整合第
２高調波発生素子（ＱＰＭ ＳＨＧ素子）とを具え、Ｌ
ＤとＱＰＭ ＳＨＧ素子とを、ＬＤがＱＰＭ ＳＨＧ素
子からの帰還光を利用してレーザ発振するように、光結
合させてあり、ＱＰＭ ＳＨＧ素子は基本波の伝搬方向
に沿って周期的屈折率分構造を具えてなる光第２高調波
発生装置において、周期的屈折率分布構造は、光の伝播
する方向に沿って屈折率が変化する周期ｌが下記（１）
式および（２）式を同時に満足するように構成されてな
ることを特徴とする。
め、この発明の光第２高調波発生装置によれば、基本波
光源としての半導体レーザ（ＬＤ）と、擬似位相整合第
２高調波発生素子（ＱＰＭ ＳＨＧ素子）とを具え、Ｌ
ＤとＱＰＭ ＳＨＧ素子とを、ＬＤがＱＰＭ ＳＨＧ素
子からの帰還光を利用してレーザ発振するように、光結
合させてあり、ＱＰＭ ＳＨＧ素子は基本波の伝搬方向
に沿って周期的屈折率分構造を具えてなる光第２高調波
発生装置において、周期的屈折率分布構造は、光の伝播
する方向に沿って屈折率が変化する周期ｌが下記（１）
式および（２）式を同時に満足するように構成されてな
ることを特徴とする。
【００１７】 ｌ＝（２ｓ−１）・λ／［４｛Ｎ（λ／２）−Ｎ（λ）｝］・・・・・（１） ｌ＝（ｐ’／ｑ）・λ／｛４Ｎ（λ）｝・・・・・・・・・・・・・・（２） 但し、ｓおよびｐ’はそれぞれ自然数、ｑは２以上の自
然数を示し、λは基本波の波長を示し、Ｎ（λ／２）お
よびＮ（λ）はそれぞれ第２高調波および基本波に対す
る周期的屈折率分布構造の実効屈折率を示す。
然数を示し、λは基本波の波長を示し、Ｎ（λ／２）お
よびＮ（λ）はそれぞれ第２高調波および基本波に対す
る周期的屈折率分布構造の実効屈折率を示す。
【００１８】
【作用】この発明の光第２高調波発生装置によれば、自
己擬似位相整合光第２高調波発生（Ｓ−ＱＰＭ ＳＨ
Ｇ）装置において、ＱＰＭ ＳＨＧ素子の周期的屈折率
分布構造は、光の伝播する方向に沿って屈折率が変化す
る周期ｌが下記（１）式および（２）式を同時に満足す
るように構成してある。
己擬似位相整合光第２高調波発生（Ｓ−ＱＰＭ ＳＨ
Ｇ）装置において、ＱＰＭ ＳＨＧ素子の周期的屈折率
分布構造は、光の伝播する方向に沿って屈折率が変化す
る周期ｌが下記（１）式および（２）式を同時に満足す
るように構成してある。
【００１９】 ｌ＝（２ｓ−１）・λ／［４｛Ｎ（λ／２）−Ｎ（λ）｝］・・・・・（１） ｌ＝（ｐ’／ｑ）・λ／｛４Ｎ（λ）｝・・・・・・・・・・・・・・（２） （但し、ｓおよびｐ’はそれぞれ自然数、ｑは２以上の
自然数を示し、λは基本波の波長を示し、Ｎ（λ／２）
およびＮ（λ）はそれぞれ第２高調波および基本波に対
する周期的屈折率分布構造の実効屈折率を示す。） このように構成すると、ＤＢＲ条件を満足する周期的分
極反転構造は超周期構造となるので、ＤＢＲ条件を緩和
することができる。その結果、ＳＨＧ効率の高いＳ−Ｑ
ＰＭ ＳＨＧ装置を従来よりも容易に得ることができ
る。
自然数を示し、λは基本波の波長を示し、Ｎ（λ／２）
およびＮ（λ）はそれぞれ第２高調波および基本波に対
する周期的屈折率分布構造の実効屈折率を示す。） このように構成すると、ＤＢＲ条件を満足する周期的分
極反転構造は超周期構造となるので、ＤＢＲ条件を緩和
することができる。その結果、ＳＨＧ効率の高いＳ−Ｑ
ＰＭ ＳＨＧ装置を従来よりも容易に得ることができ
る。
【００２０】以下、上述した（２）式を満足する自然数
ｐ’、ｑを設定できることを、パラメータＭを導入して
説明する。素子長をＬとしたときの全素子長にわたる分
極反転構造の中の周期の数をＭとすると、Ｍは下記の式
（４）で表される。
ｐ’、ｑを設定できることを、パラメータＭを導入して
説明する。素子長をＬとしたときの全素子長にわたる分
極反転構造の中の周期の数をＭとすると、Ｍは下記の式
（４）で表される。
【００２１】 Ｍ＝ｐＬ／ｌ＝Ｌ／｛λ／（４Ｎ（λ））｝・・・・・・・・・・・・（４） ところで、Ｍはブラッグ反射構造の周期の数でもある。
さらに、ブラッグ反射条件（ＤＢＲ条件）の許容範囲の
目安となる半値幅は、このＭの値にほぼ反比例すること
が知られている。従って、ブラック反射条件の半値幅を
広くするためには、このＭを小さくすれば良い。（４）
式中のｌは、ＱＰＭ条件を満足させるための必要条件で
あるからｌの値そのものを変えることはできない。そこ
で、ＤＢＲ条件を上述した（３）式から下記の（２）式
に示すように変える。
さらに、ブラッグ反射条件（ＤＢＲ条件）の許容範囲の
目安となる半値幅は、このＭの値にほぼ反比例すること
が知られている。従って、ブラック反射条件の半値幅を
広くするためには、このＭを小さくすれば良い。（４）
式中のｌは、ＱＰＭ条件を満足させるための必要条件で
あるからｌの値そのものを変えることはできない。そこ
で、ＤＢＲ条件を上述した（３）式から下記の（２）式
に示すように変える。
【００２２】 ｌ＝（ｐ’／ｑ）・λ｛４Ｎ（λ）｝・・・・・・・・・・・・・・・（２） この場合、実効的なブラッグ反射構造の周期の数Ｍ’は
下記に（５）式で示すようにＭの１／ｑ倍となる。これ
に伴い、ブラッグ反射条件の半値幅はほぼｑ倍となる。
その結果、ＤＢＲ条件がｑ倍に緩和されることなる。
下記に（５）式で示すようにＭの１／ｑ倍となる。これ
に伴い、ブラッグ反射条件の半値幅はほぼｑ倍となる。
その結果、ＤＢＲ条件がｑ倍に緩和されることなる。
【００２３】 Ｍ’＝Ｍ／ｑ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５） 従って、（１）式と（２）式とを同時に満足させるよう
に分極反転構造を設けた場合、ＱＰＭ条件を満足する分
極反転構造の１周期は、１つの分極反転領域（長さｌ）
と１つの非分極反転領域（長さｌ）とから構成された長
さ２ｌのままであるが、一方、ブラッグ反射構造として
１周期は、それぞれｑ個ずつの分極反転領域および非分
極反転領域から構成される長さ２（ｑｌ）のいわゆる超
格子構造（１つの周期的構造の中に複数の周期的構造を
見てとれる構造）となっている。即ち、このＳーＱＰＭ
ＳＨＧ装置では、上述の（５）式を反映して、ＱＰＭ
条件のｑ周期がＤＢＲ条件の１周期を満足することにな
る。
に分極反転構造を設けた場合、ＱＰＭ条件を満足する分
極反転構造の１周期は、１つの分極反転領域（長さｌ）
と１つの非分極反転領域（長さｌ）とから構成された長
さ２ｌのままであるが、一方、ブラッグ反射構造として
１周期は、それぞれｑ個ずつの分極反転領域および非分
極反転領域から構成される長さ２（ｑｌ）のいわゆる超
格子構造（１つの周期的構造の中に複数の周期的構造を
見てとれる構造）となっている。即ち、このＳーＱＰＭ
ＳＨＧ装置では、上述の（５）式を反映して、ＱＰＭ
条件のｑ周期がＤＢＲ条件の１周期を満足することにな
る。
【００２４】次に、上述した（１）式と（２）式を同時
に満足させることができる整数ｑが存在することを示
す。ここでは、煩雑を避けるためｓ＝１の場合について
説明する。ｓ≠１の場合も同様にｑの存在を証明するこ
とができる。ｑ＝１の場合、即ち、従来のＳ−ＱＰＭ
ＳＨＧ装置においては、基本波のある波長λ-1＜λ’＜
λ+1において、λ’が上述した（１）式と（３）式とを
同時に満たす。
に満足させることができる整数ｑが存在することを示
す。ここでは、煩雑を避けるためｓ＝１の場合について
説明する。ｓ≠１の場合も同様にｑの存在を証明するこ
とができる。ｑ＝１の場合、即ち、従来のＳ−ＱＰＭ
ＳＨＧ装置においては、基本波のある波長λ-1＜λ’＜
λ+1において、λ’が上述した（１）式と（３）式とを
同時に満たす。
【００２５】 ｌ＝λ-1／［４｛Ｎ（λ-1／２）｝］＝（ｐ−１）λ-1／｛４Ｎ（λ-1）｝ ＝λ’／［４｛Ｎ（λ’／２）｝］＝ ｐλ’／｛４Ｎ（λ’）｝ ＝λ+1／［４｛Ｎ（λ+1／２）｝］＝（ｐ＋１）λ+1／｛４Ｎ（λ+1）｝ ここで、ｑ≧２なる自然数に対して、下記の（６）式を
満たす自然数ｐ’が存在することを証明する。
満たす自然数ｐ’が存在することを証明する。
【００２６】 ｐ−１＜ｐ’／ｑ＜ｐ＋１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６） 即ち、各辺をｑ倍して ｐｑ−ｑ＜ｐ’＜ｐｑ＋ｑ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７） を満たす自然数のｐ’が存在することを示せば良い。
【００２７】ところで、（７）式のｐｑ−ｑからｐｑ＋
ｑまでの間には２ｑ−１個の自然数が存在する。よっ
て、（７）式を満たすｐ’が存在することがわかる。従
って、（２）式を満足する様な自然数ｐ’、ｑを設定で
きることがわかる。
ｑまでの間には２ｑ−１個の自然数が存在する。よっ
て、（７）式を満たすｐ’が存在することがわかる。従
って、（２）式を満足する様な自然数ｐ’、ｑを設定で
きることがわかる。
【００２８】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の光第２高
調波発生装置の実施例について説明する。尚、以下に参
照する図は、この発明が理解できる程度に、各構成成分
の大きさ、形状および配置関係を概略的に示してあるに
すぎない。従って、この発明は、図示例に限定されるも
のでないことは明らかである。
調波発生装置の実施例について説明する。尚、以下に参
照する図は、この発明が理解できる程度に、各構成成分
の大きさ、形状および配置関係を概略的に示してあるに
すぎない。従って、この発明は、図示例に限定されるも
のでないことは明らかである。
【００２９】図１は、この発明の光第２高調波発生装置
の実施例の説明に供する説明図であり、装置を構成する
ＱＰＭ ＳＨＧ素子の斜視図である。この実施例では、
ｑ＝４としたときの構造を示している。
の実施例の説明に供する説明図であり、装置を構成する
ＱＰＭ ＳＨＧ素子の斜視図である。この実施例では、
ｑ＝４としたときの構造を示している。
【００３０】この発明の光第２高調波発生装置は、基本
波光源としての半導体レーザ（図示せず）と、擬似位相
整合第２高調波発生素子（ＱＰＭ ＳＨＧ素子）とを具
えており、ＬＤとＱＰＭ ＳＨＧ素子とを、ＬＤがＱＰ
Ｍ ＳＨＧ素子からの帰還光を利用してレーザ発振する
ように、光結合させてある。ＱＰＭ ＳＨＧ素子は基本
波の伝搬方向に沿って周期的屈折率分構造を具えてい
る。
波光源としての半導体レーザ（図示せず）と、擬似位相
整合第２高調波発生素子（ＱＰＭ ＳＨＧ素子）とを具
えており、ＬＤとＱＰＭ ＳＨＧ素子とを、ＬＤがＱＰ
Ｍ ＳＨＧ素子からの帰還光を利用してレーザ発振する
ように、光結合させてある。ＱＰＭ ＳＨＧ素子は基本
波の伝搬方向に沿って周期的屈折率分構造を具えてい
る。
【００３１】このため、この実施例の光第２高調波発生
装置では、ＱＰＭ ＳＨＧ素子（以下、単に素子とも称
する）として、ＬｉＮｂＯ3 基板２０の＋Ｃ面にＴｉ
（チタン）を周期的（周期Λ＝２ｌ）に拡散させて分極
反転領域２２を形成した周期的分極反転構造を具えてい
る。また、この周期的分極反転構造と直交するように、
プロトン交換法（Ｌｉ+ −Ｈ+ 交換法）により、光導波
路２４が形成してある。
装置では、ＱＰＭ ＳＨＧ素子（以下、単に素子とも称
する）として、ＬｉＮｂＯ3 基板２０の＋Ｃ面にＴｉ
（チタン）を周期的（周期Λ＝２ｌ）に拡散させて分極
反転領域２２を形成した周期的分極反転構造を具えてい
る。また、この周期的分極反転構造と直交するように、
プロトン交換法（Ｌｉ+ −Ｈ+ 交換法）により、光導波
路２４が形成してある。
【００３２】この光導波路２２に沿った周期的屈折率分
布構造である周期的分極反転構造は、光の伝播する方向
に沿って屈折率が変化する周期ｌが下記（１）式および
（２）式を同時に満足するように構成されている。
布構造である周期的分極反転構造は、光の伝播する方向
に沿って屈折率が変化する周期ｌが下記（１）式および
（２）式を同時に満足するように構成されている。
【００３３】 ｌ＝（２ｓ−１）・λ／［４｛Ｎ（λ／２）−Ｎ（λ）｝］・・・・・（１） ｌ＝（ｐ’／ｑ）・λ／｛４Ｎ（λ）｝・・・・・・・・・・・・・・（２） 但し、ｓおよびｐ’はそれぞれ自然数を示し、ｑは２以
上の自然数を示し、λは基本波の波長を示し、Ｎ（λ／
２）およびＮ（λ）はそれぞれ第２高調波および基本波
に対する周期的屈折率分布構造の実効屈折率を示す。
上の自然数を示し、λは基本波の波長を示し、Ｎ（λ／
２）およびＮ（λ）はそれぞれ第２高調波および基本波
に対する周期的屈折率分布構造の実効屈折率を示す。
【００３４】この実施例では、ｑ＝４として、ＱＰＭ条
件を満足する分極反転構造の１周期は、１つの分極反転
領域（長さｌ）と１つの非分極反転領域（長さｌ）とか
ら構成された長さ２ｌ（＝Λ）のままであが、一方、ブ
ラッグ反射構造としての１周期はそれぞれ４つずつの分
極反転領域および非分極反転領域から構成される長さ２
×（４ｌ）＝４Λであり、いわゆる超格子構造となって
いる。従って、この実施例ではＱＰＭ条件の４周期がＤ
ＢＲ条件の１周期を満足するようになっている。このた
め、ＤＢＲ条件を満足するために要求される精度の許容
度は、ｑ＝１とした場合の４倍に緩和されることにな
る。
件を満足する分極反転構造の１周期は、１つの分極反転
領域（長さｌ）と１つの非分極反転領域（長さｌ）とか
ら構成された長さ２ｌ（＝Λ）のままであが、一方、ブ
ラッグ反射構造としての１周期はそれぞれ４つずつの分
極反転領域および非分極反転領域から構成される長さ２
×（４ｌ）＝４Λであり、いわゆる超格子構造となって
いる。従って、この実施例ではＱＰＭ条件の４周期がＤ
ＢＲ条件の１周期を満足するようになっている。このた
め、ＤＢＲ条件を満足するために要求される精度の許容
度は、ｑ＝１とした場合の４倍に緩和されることにな
る。
【００３５】上述した実施例では、この発明を特定の材
料を使用し、特定の条件で形成した場合について説明し
たが、この発明は、多くの変更および変形を行うことが
できる。例えば、上述した実施例では、ＬｉＮｂＯ3 基
板２０を用いたが、この発明では、例えばＫＴｉＯＰＯ
4 （ＫＴＰ）基板２６を用いることもできる。また、上
述した実施例では、分極反転構造と直交する光導波路２
４を形成したが、この発明では、図５に示すように、基
板に、基板よりも屈折率の高い高屈折率領域２２を周期
的に分布させ、この分布に沿って基本波を伝播させる構
造を有するＱＰＭ ＳＨＧ素子としても良い。
料を使用し、特定の条件で形成した場合について説明し
たが、この発明は、多くの変更および変形を行うことが
できる。例えば、上述した実施例では、ＬｉＮｂＯ3 基
板２０を用いたが、この発明では、例えばＫＴｉＯＰＯ
4 （ＫＴＰ）基板２６を用いることもできる。また、上
述した実施例では、分極反転構造と直交する光導波路２
４を形成したが、この発明では、図５に示すように、基
板に、基板よりも屈折率の高い高屈折率領域２２を周期
的に分布させ、この分布に沿って基本波を伝播させる構
造を有するＱＰＭ ＳＨＧ素子としても良い。
【００３６】
【発明の効果】この発明の光第２高調波発生装置によれ
ば、ＤＢＲ条件を満足する周期的分極反転構造を超周期
構造としたので、ＤＢＲ条件を緩和することができる。
その結果、ＳＨＧ効率の高いＳ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置を
従来よりも容易に得ることができる。
ば、ＤＢＲ条件を満足する周期的分極反転構造を超周期
構造としたので、ＤＢＲ条件を緩和することができる。
その結果、ＳＨＧ効率の高いＳ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置を
従来よりも容易に得ることができる。
【図１】この発明のＳ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置のＱＰＭ
ＳＨＧ素子の説明に供する斜視図である。
ＳＨＧ素子の説明に供する斜視図である。
【図２】周期的屈折率分布構造の周期とＱＰＭの変換効
率との関係の計算結果を示すグラフである。
率との関係の計算結果を示すグラフである。
【図３】周期的屈折率分布構造の周期とＤＢＲの反射率
との関係の計算結果を示すグラフである。
との関係の計算結果を示すグラフである。
【図４】従来のＳ−ＱＰＭ ＳＨＧ装置のＱＰＭ ＳＨ
Ｇ素子の説明に供する概略図である。
Ｇ素子の説明に供する概略図である。
【図５】ＫＴＰ基板を用いた従来のＱＰＭ ＳＨＧ素子
の変形例の説明に供する斜視図である。
の変形例の説明に供する斜視図である。
１０：ＬｉＮｂＯ3 基板 １２：光導波路 １４：分極反転領域 １６：非分極反転領域 ２０：ＬｉＮｂＯ3 基板 ２２：分極反転領域（高屈折率領域） ２４：光導波路 ２６：ＫＴＰ基板
Claims (1)
- 【請求項１】 基本波光源としての半導体レーザと、擬
似位相整合第２高調波発生素子とを具え、 前記半導体レーザと前記擬似位相整合第２高調波発生素
子とを、前記半導体レーザが前記擬似位相整合第２高調
波発生素子からの帰還光を利用してレーザ発振するよう
に、光結合させてあり、 前記擬似位相整合第２高調波発生素子は基本波の伝搬方
向に沿って周期的屈折率分布構造を具えてなる光第２高
調波発生装置において、 前記周期的屈折率分布構造は、光の伝播する方向に沿っ
て屈折率が変化する周期ｌが下記（１）式および（２）
式を同時に満足するように構成されてなることを特徴と
する光第２高調波発生装置。 ｌ＝（２ｓ−１）・λ／［４｛Ｎ（λ／２）−Ｎ（λ）｝］・・・・・（１） ｌ＝（ｐ’／ｑ）・λ／｛４Ｎ（λ）｝・・・・・・・・・・・・・・（２） 但し、ｓおよびｐ’はそれぞれ自然数、ｑは２以上の自
然数を示し、λは基本波の波長を示し、Ｎ（λ／２）お
よびＮ（λ）はそれぞれ第２高調波および基本波に対す
る前記周期的屈折率分布構造の実効屈折率を示す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5270852A JP3004850B2 (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | 光第２高調波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5270852A JP3004850B2 (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | 光第２高調波発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07122809A true JPH07122809A (ja) | 1995-05-12 |
| JP3004850B2 JP3004850B2 (ja) | 2000-01-31 |
Family
ID=17491885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5270852A Expired - Fee Related JP3004850B2 (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | 光第２高調波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3004850B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004063809A1 (ja) * | 2003-01-16 | 2004-07-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装置 |
| WO2014208533A1 (ja) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 日本碍子株式会社 | ボリューム・ホログラム・グレーティング素子、光源デバイスおよび接続構造 |
-
1993
- 1993-10-28 JP JP5270852A patent/JP3004850B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004063809A1 (ja) * | 2003-01-16 | 2004-07-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装置 |
| JP2004219845A (ja) * | 2003-01-16 | 2004-08-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光導波路デバイスならびにそれを用いたコヒーレント光源およびそれを備えた光学装置 |
| EP1586940A4 (en) * | 2003-01-16 | 2007-03-14 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | OPTICAL WAVE GUIDE, THAT USING COHERENT LIGHT SOURCE AND OPTICAL DEVICE THEREFOR |
| US7236674B2 (en) | 2003-01-16 | 2007-06-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide device, coherent light source using the same and optical apparatus having the same |
| CN100409098C (zh) * | 2003-01-16 | 2008-08-06 | 松下电器产业株式会社 | 光学波导设备、采用它的相干光源和具有它的光学装置 |
| WO2014208533A1 (ja) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | 日本碍子株式会社 | ボリューム・ホログラム・グレーティング素子、光源デバイスおよび接続構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3004850B2 (ja) | 2000-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0485187A2 (en) | Second harmonic generator using a laser as a fundamental wave source | |
| JPH07507882A (ja) | 広い位相整合領域を有する空洞内高調波副共振器 | |
| JPH0669582A (ja) | 短波長光源 | |
| JP2011520149A (ja) | 波長変換効率を安定させる波長変換装置、レーザ及び方法 | |
| JP2685969B2 (ja) | 第２高調波発生装置 | |
| JPH05333395A (ja) | 光波長変換装置 | |
| JP3084960B2 (ja) | 回折格子およびその作製法および第２高調波発生装置 | |
| JPH0792513A (ja) | 波長変換素子及びその使用方法 | |
| US6904066B2 (en) | Optical parametric oscillator with distributed feedback grating or distributing Bragg reflector | |
| JP2542444B2 (ja) | レ―ザ光発振装置 | |
| JP2000321610A (ja) | 光波長変換素子並びにそれを使用したコヒーレント光発生装置及び光情報処理装置 | |
| JP3004850B2 (ja) | 光第２高調波発生装置 | |
| JPH06194708A (ja) | Ｓｈｇ素子、ｓｈｇ装置およびｓｈｇ素子の実効屈折率決定方法 | |
| JPH0933962A (ja) | 波長変換装置および波長変換方法 | |
| JP2643735B2 (ja) | 波長変換素子 | |
| JPH05341344A (ja) | 波長変換素子 | |
| JPH05249518A (ja) | 波長変換素子 | |
| JPH0566440A (ja) | レーザ光源 | |
| JPH06273816A (ja) | 光導波路型第二高調波発生素子 | |
| JPH06265951A (ja) | 光波長変換装置 | |
| JPH0593931A (ja) | 波長変換素子および短波長レーザ光源 | |
| JP2004020571A (ja) | 波長変換装置 | |
| JP2906615B2 (ja) | 導波路型波長変換素子 | |
| JP2666540B2 (ja) | 導波路型波長変換素子 | |
| JPH04340525A (ja) | 波長変換素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991109 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |