JP2685969B2 - 第２高調波発生装置 - Google Patents
第２高調波発生装置Info
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
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- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、レーザを基本波光源とする第２高調波発
生装置に関する。
生装置に関する。
（従来の技術） この種の第２高調波発生装置は光源からの出射光の波
長を1/2に変換して短波長化を図る装置である。この種
の装置に使用される第２高調波発生素子（SHG素子とも
いう）の一例が文献I:「エレクトロニクス レターズ
（Electronics Letters）,vol.25,（1989）,PP.731−73
2」に開示されている。
長を1/2に変換して短波長化を図る装置である。この種
の装置に使用される第２高調波発生素子（SHG素子とも
いう）の一例が文献I:「エレクトロニクス レターズ
（Electronics Letters）,vol.25,（1989）,PP.731−73
2」に開示されている。
以下、第２図を参照しながらこのSHG素子の動作原理
（擬位相整合法）を説明する。第２図はこの原理の概念
を説明するための模式図である。
（擬位相整合法）を説明する。第２図はこの原理の概念
を説明するための模式図である。
このSHG素子では、LiNbO3基板10の＋Ｃ面にTi（チタ
ン）を周期的（周期 ∧に熱拡散（拡散温度：約1100
℃；拡散時間：約１時間）してドメイン反転構造12が形
成してある。また、このドメイン反転の格子状構造12に
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14が形成してある。
ン）を周期的（周期 ∧に熱拡散（拡散温度：約1100
℃；拡散時間：約１時間）してドメイン反転構造12が形
成してある。また、このドメイン反転の格子状構造12に
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14が形成してある。
このSHG素子に第２図に示すように基本波（角振動数
ω；波長λ（ω））が左側から光導波路14に入射し、あ
るｍ次（ｍ＝0,1,2…）の伝播モード（伝播横モード）
で光導波路14中を実効屈折率Nm（ω）で伝播する。周知
の通り、この伝播の間に第２高調波（角振動数２ω；波
長λ（２ω））が発生する。すなわち、基本波ωのエネ
ルギーの一部が第２高調波２ωに移る。
ω；波長λ（ω））が左側から光導波路14に入射し、あ
るｍ次（ｍ＝0,1,2…）の伝播モード（伝播横モード）
で光導波路14中を実効屈折率Nm（ω）で伝播する。周知
の通り、この伝播の間に第２高調波（角振動数２ω；波
長λ（２ω））が発生する。すなわち、基本波ωのエネ
ルギーの一部が第２高調波２ωに移る。
今、仮りにドメイン反転領域が形成されていないとす
ると、次式で与えられるコヒーレンス長lcだけ基本波が
光導波路14中を伝播すると、基本波からの第２高調波へ
のエネルギーの変換量が最大となる。
ると、次式で与えられるコヒーレンス長lcだけ基本波が
光導波路14中を伝播すると、基本波からの第２高調波へ
のエネルギーの変換量が最大となる。
ただし、Nn（２ω）は第２高調波のｎ次の伝播モード
に対する実効屈折率、Nm（ω）は基本波のｍ次の伝播モ
ードに対する実効屈折率である。
に対する実効屈折率、Nm（ω）は基本波のｍ次の伝播モ
ードに対する実効屈折率である。
以下、説明を簡単にするために、光導波路14中を基本
波も第２高調波も０次モード（基本モード）で伝播する
場合を例にして説明する（すなわちｍ＝ｎ＝０）。
波も第２高調波も０次モード（基本モード）で伝播する
場合を例にして説明する（すなわちｍ＝ｎ＝０）。
ここでコヒーレンス長lcは、基本波の波長λ（ω）や
光導波路の寸法に依存するが、λ（ω）＝830nmとし、
光導波路の厚さ＝ｄ＝１μｍ程度とした場合、1.7μｍ
程度であるといわれている。尚、この値の根拠は、LiNb
O3の波長0.83μｍの光に対する屈折率n(830)は2.300、
0.415μｍの光に対する屈折率n(415)は2.419程度であり
No（ω）としてn(830)の値を用いおよびNo（２ω）とし
てn(415)の値を用いてコヒーレント長lcを計算しても真
の値とあまり大きくは異ならないであろうという仮定に
基づいている。
光導波路の寸法に依存するが、λ（ω）＝830nmとし、
光導波路の厚さ＝ｄ＝１μｍ程度とした場合、1.7μｍ
程度であるといわれている。尚、この値の根拠は、LiNb
O3の波長0.83μｍの光に対する屈折率n(830)は2.300、
0.415μｍの光に対する屈折率n(415)は2.419程度であり
No（ω）としてn(830)の値を用いおよびNo（２ω）とし
てn(415)の値を用いてコヒーレント長lcを計算しても真
の値とあまり大きくは異ならないであろうという仮定に
基づいている。
このコヒーレント長lcが1.7μｍということは、基本
波が光導波路14中を1.7μｍ進めば第２高調波の強度は
最大となり、それからさらに1.7μｍ進めば第２高調波
の強度は０となることを意味する。言い換えると、コヒ
ーレンス長lcが無限大でなく有限な値であるということ
は、基本波と第２高調波の位相整合が完全にはとれてい
ないことを意味し、また、コヒーレンス長lc以上に長い
距離にわたり、導波路中を基本波が伝播しても第２高調
波の強度はある一定値以上の大きさにならないことを示
している。この位相不整合Δｋは、 で与えられる。
波が光導波路14中を1.7μｍ進めば第２高調波の強度は
最大となり、それからさらに1.7μｍ進めば第２高調波
の強度は０となることを意味する。言い換えると、コヒ
ーレンス長lcが無限大でなく有限な値であるということ
は、基本波と第２高調波の位相整合が完全にはとれてい
ないことを意味し、また、コヒーレンス長lc以上に長い
距離にわたり、導波路中を基本波が伝播しても第２高調
波の強度はある一定値以上の大きさにならないことを示
している。この位相不整合Δｋは、 で与えられる。
そこで、第２図に示すように、コヒーレント長lc毎に
ドメイン反転領域12を設けて周期∧（＝2lc）の、ドメ
イン反転領域12の格子状構造を形成して位相不整合Δｋ
を補完し、よって基本波の伝播距離のほぼ２乗に比例し
た強度の第２高調波が取り出されるようにしている。
ドメイン反転領域12を設けて周期∧（＝2lc）の、ドメ
イン反転領域12の格子状構造を形成して位相不整合Δｋ
を補完し、よって基本波の伝播距離のほぼ２乗に比例し
た強度の第２高調波が取り出されるようにしている。
ところで、この位相不整合Δｋを完全に補完するため
の条件は、 Ｎ（２ω）−Ｎ（ω）−λ（２ω）／∧＝０ …（２） である。（例えば文献II:「オプティクス コミュニケ
ーションズ（Optics Communications）vol.6,（1972）,
PP.301−304」参照。特に、この文献中（12）式がこれ
に当たる）。厳密な位相整合（Δｋ＝Ｎ（２ω）−Ｎ
（ω）＝０が取れない場合でも周期的ドメイン反転構造
を（２）式を満足するように形成すれば、基本波の伝播
距離、従って、SHG素子の長さＬの２乗に比例する第２
高調波を取り出すことができる。
の条件は、 Ｎ（２ω）−Ｎ（ω）−λ（２ω）／∧＝０ …（２） である。（例えば文献II:「オプティクス コミュニケ
ーションズ（Optics Communications）vol.6,（1972）,
PP.301−304」参照。特に、この文献中（12）式がこれ
に当たる）。厳密な位相整合（Δｋ＝Ｎ（２ω）−Ｎ
（ω）＝０が取れない場合でも周期的ドメイン反転構造
を（２）式を満足するように形成すれば、基本波の伝播
距離、従って、SHG素子の長さＬの２乗に比例する第２
高調波を取り出すことができる。
しかしながら、（２）式で与えられる条件は次の２点
において技術的に満足させることが難しい。
において技術的に満足させることが難しい。
実効屈折率Ｎ（２ω）およびＮ（ω）が光導波路の寸
法に依存し、ここで必要とされる寸法精度は現在の技術
では十分には達成できないこと、および 周期の∧の寸法精度も、上記と同様、十分には得ら
れないこと。
法に依存し、ここで必要とされる寸法精度は現在の技術
では十分には達成できないこと、および 周期の∧の寸法精度も、上記と同様、十分には得ら
れないこと。
そこで、前掲した文献Ｉの論文では、基本波光源とし
て波長を可変できるダイ（dye）（色素）レーザを用
い、（２）式の条件を満足させ、変換効率を大きくする
方式を取っている。
て波長を可変できるダイ（dye）（色素）レーザを用
い、（２）式の条件を満足させ、変換効率を大きくする
方式を取っている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、基本波光源としてダイ・レーザを用い
ると、第２高調波発生装置全体が大型化してしまうこ
と、および、すでに気体レーザ等で単波長レーザ光が得
られる現在、ダイ・レーザを基本波光源として用いる第
２高調波装置は実用的価格がほとんどない。
ると、第２高調波発生装置全体が大型化してしまうこ
と、および、すでに気体レーザ等で単波長レーザ光が得
られる現在、ダイ・レーザを基本波光源として用いる第
２高調波装置は実用的価格がほとんどない。
そこで、この出願の発明者は、種々の研究および実験
を行なったところ、ダイ・レーザを用いる代わりにこれ
よりもはるかにコンパクトな半導体レーザ（以下、単に
LDと略記する）を基本波光源として用い、この発振波長
を可変にする技術を取り入れることにより、実用的な第
２高調波発生装置を構成することが出来ることを発見し
た。
を行なったところ、ダイ・レーザを用いる代わりにこれ
よりもはるかにコンパクトな半導体レーザ（以下、単に
LDと略記する）を基本波光源として用い、この発振波長
を可変にする技術を取り入れることにより、実用的な第
２高調波発生装置を構成することが出来ることを発見し
た。
そこで、この発明の目的は、LDを基本波光源にして第
２高調波発生素子を用いた、高出力の短波長のレーザ光
を出力でき、コンパクトな第２高調波発生装置を提供す
ることにある。
２高調波発生素子を用いた、高出力の短波長のレーザ光
を出力でき、コンパクトな第２高調波発生装置を提供す
ることにある。
（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、 半導体レーザを基本波光源とする第２高調波発生装置
であって、 両端面を低反射端面とした半導体レーザチップと、 該半導体レーザチップの両低反射端面の近傍にそれぞ
れ光ファイバ端を配して両低反射端面間を光学的に結合
するための光ファイバと、 前記半導体レーザチップの一方の低反射端面と前記光
ファイバの光ファイバ端との間に設けられた第２高調波
発生素子と、 前記光ファイバの中間に設けられた波長選択するため
の光学手段と を具えており、 前記光学手段は、その配置角度を調整することによ
り、前記第２高調波発生素子の位相整合条件を満足させ
る発振波長で前記レーザ発振を行わせるための基本波を
選択する手段としたこと を特徴とする。
であって、 両端面を低反射端面とした半導体レーザチップと、 該半導体レーザチップの両低反射端面の近傍にそれぞ
れ光ファイバ端を配して両低反射端面間を光学的に結合
するための光ファイバと、 前記半導体レーザチップの一方の低反射端面と前記光
ファイバの光ファイバ端との間に設けられた第２高調波
発生素子と、 前記光ファイバの中間に設けられた波長選択するため
の光学手段と を具えており、 前記光学手段は、その配置角度を調整することによ
り、前記第２高調波発生素子の位相整合条件を満足させ
る発振波長で前記レーザ発振を行わせるための基本波を
選択する手段としたこと を特徴とする。
この発明の実施に当たり、好ましくは、光学手段は回
折格子またたプリズムとするのが良い。
折格子またたプリズムとするのが良い。
（作用） この発明の第２高調波発生装置は、半導体レーザを基
本波光源としている。そして、半導体レーザ（LD）チッ
プの両出射端面を低反射端面とし、光ファイバを用いて
両出射端面間を光学的に結合する（光ファイバ結合法）
ことにより、LDチップ、第２高調波発生素子、波長選択
するための光学手段および光ファイバで、外部共振器と
してのループ共振器を構成しており、光学手段で選択さ
れた発振波長でレーザ発振する。LDチップの一方の低反
射端面と光ファイバ端との間に第２高調波発生素子（SH
G素子）を配設してあるので、レーザ発振光がSHG素子内
を伝播し、その間に第２高調波に変換され、この第２高
調波のレーザ光が光学手段を経て出力する。
本波光源としている。そして、半導体レーザ（LD）チッ
プの両出射端面を低反射端面とし、光ファイバを用いて
両出射端面間を光学的に結合する（光ファイバ結合法）
ことにより、LDチップ、第２高調波発生素子、波長選択
するための光学手段および光ファイバで、外部共振器と
してのループ共振器を構成しており、光学手段で選択さ
れた発振波長でレーザ発振する。LDチップの一方の低反
射端面と光ファイバ端との間に第２高調波発生素子（SH
G素子）を配設してあるので、レーザ発振光がSHG素子内
を伝播し、その間に第２高調波に変換され、この第２高
調波のレーザ光が光学手段を経て出力する。
（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の実施例につき説明
する。尚、図面は、この発明が理解出来る程度に各構成
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。
する。尚、図面は、この発明が理解出来る程度に各構成
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。
第１図を用いてこの発明の装置の実施例を説明する。
先ず、この装置では半導体レーザを基本波光源として用
いる。この半導体レーザ（LD）のチップ50の活性領域51
の両出射端面を低反射コーティング（ARコーティングと
いう）を行なって低反射端面52および54とし、このLDチ
ップ単体ではレーザ発振しないようにしている。この低
反射端面の反射率は最大でも10-4程度とし、より高出力
を得るためには、それに応じて10-4以下の反射率とする
のが良い。
先ず、この装置では半導体レーザを基本波光源として用
いる。この半導体レーザ（LD）のチップ50の活性領域51
の両出射端面を低反射コーティング（ARコーティングと
いう）を行なって低反射端面52および54とし、このLDチ
ップ単体ではレーザ発振しないようにしている。この低
反射端面の反射率は最大でも10-4程度とし、より高出力
を得るためには、それに応じて10-4以下の反射率とする
のが良い。
また、LDチップ50の両低反射端面52および54の近傍に
それぞれ光ファイバ端を配した光ファイバ56、62を設け
てある。これら光ファイバ56、62により、LDチップ50の
両低反射端面52および54間を光学的に結合する。
それぞれ光ファイバ端を配した光ファイバ56、62を設け
てある。これら光ファイバ56、62により、LDチップ50の
両低反射端面52および54間を光学的に結合する。
また、LDチップ50の一方の低反射端面54と光ファイバ
56のファイバ端との間に、第２高調波発生素子32を配設
する。
56のファイバ端との間に、第２高調波発生素子32を配設
する。
また、光ファイバのループの途中、この実施例では光
ファイバ56と62との間に発振波長の選択を行なうための
光学手段40を配置する。この実施例では、この光学手段
40を光学素子である回折格子としている。
ファイバ56と62との間に発振波長の選択を行なうための
光学手段40を配置する。この実施例では、この光学手段
40を光学素子である回折格子としている。
尚、この実施例では、これら光ファイバ56および62に
は、光学手段すなわち回折格子40側のファイバ端にグレ
ーデッドインデックスレンズ（GRINレンズ）58および60
をそれぞれ設けてある。また、LDチップ50の一方の低反
射端面54側からの出射光をレンズ28、30で導波路型SHG
素子32の光導波路34に入射させるとき、光導波路34に入
射する光はTMモード（光の電場ベクトルが図面の紙面に
垂直方向に振動しているモード）であるので、所要に応
じて結合率を上げるため、好ましくは、1/2波長板36で
光の電場の振動面を90°回転させておくのが良い。この
ようにすることで光導波路34に入射する基本波レーザ光
のエネルギーを大きくできる。
は、光学手段すなわち回折格子40側のファイバ端にグレ
ーデッドインデックスレンズ（GRINレンズ）58および60
をそれぞれ設けてある。また、LDチップ50の一方の低反
射端面54側からの出射光をレンズ28、30で導波路型SHG
素子32の光導波路34に入射させるとき、光導波路34に入
射する光はTMモード（光の電場ベクトルが図面の紙面に
垂直方向に振動しているモード）であるので、所要に応
じて結合率を上げるため、好ましくは、1/2波長板36で
光の電場の振動面を90°回転させておくのが良い。この
ようにすることで光導波路34に入射する基本波レーザ光
のエネルギーを大きくできる。
LDチップ50からの出射光はレンズ28、1/2波長板36、
レンズ30を通過してSHG素子32に入射する。このSHG素子
32からの出射光はレンズ38を通過して光ファイバ例えば
偏光面保存ファイバ56に入射する。ファイば56を伝播し
た光はグレーデッドインデックスレンズ（GRINレンズ）
58で平行光となり、回折格子40で波長選択をうけ、再度
GRINレンズ60を通してファイバ62に戻り、レンズ64およ
び66を介して、LDチップ50に戻る構成となっている。
尚、この実施例では、LDチップ50と、SHG素子32と、レ
ンズ28、30、38、64および66と、1/2波長板36を以って
第２高調波発生ユニット70を構成している。そして、第
２高調波発生ユニット70と、回折格子40と、光ファイバ
56、62とで主としてループ共振器を構成している。
レンズ30を通過してSHG素子32に入射する。このSHG素子
32からの出射光はレンズ38を通過して光ファイバ例えば
偏光面保存ファイバ56に入射する。ファイば56を伝播し
た光はグレーデッドインデックスレンズ（GRINレンズ）
58で平行光となり、回折格子40で波長選択をうけ、再度
GRINレンズ60を通してファイバ62に戻り、レンズ64およ
び66を介して、LDチップ50に戻る構成となっている。
尚、この実施例では、LDチップ50と、SHG素子32と、レ
ンズ28、30、38、64および66と、1/2波長板36を以って
第２高調波発生ユニット70を構成している。そして、第
２高調波発生ユニット70と、回折格子40と、光ファイバ
56、62とで主としてループ共振器を構成している。
この実施例の構成で、基本光はこのようにループ光導
波路を通ってLDチップ50に戻るため、これによって帰還
構造が構成されレーザ発振が起きる。
波路を通ってLDチップ50に戻るため、これによって帰還
構造が構成されレーザ発振が起きる。
今、回折格子40の格子定数をｄ、回折角をθとして dsinθ＝λ（ω） …（３） なる条件を満足するように、図に示すとおり回折格子40
を配置すれば、基本波の波長λ（ω）がLD50の発振波長
として決定する。このことから、配置角度θを調整する
ことにより、LD50の発振波長λ（ω）を変えて擬位相整
合条件（２）式を完全に満足させることが可能となる。
なぜならば、基本波と第２高調波の実効屈折率Ｎ（２
ω）およびＮ（ω）は、基本波の波長λ（ω）の関数で
あるからであり、一方、発振縦モード間隔は、ほぼ0.00
1nm程度となり、回折格子40による発振波長の調整は事
実上連続的にできるからである（尚、通常のLDではこの
モード間隔が0.3nm程度であり、温度等で発振モードを
制御しても必要な発振波長を選べない可能性が高い。） 以上、説明したように、回折角θを調整して第２高調
波が最大に取り出せるように、従って、第２高調波変換
効率が最大となる波長を選択して、この波長のレーザ光
を基本波とすることができる。
を配置すれば、基本波の波長λ（ω）がLD50の発振波長
として決定する。このことから、配置角度θを調整する
ことにより、LD50の発振波長λ（ω）を変えて擬位相整
合条件（２）式を完全に満足させることが可能となる。
なぜならば、基本波と第２高調波の実効屈折率Ｎ（２
ω）およびＮ（ω）は、基本波の波長λ（ω）の関数で
あるからであり、一方、発振縦モード間隔は、ほぼ0.00
1nm程度となり、回折格子40による発振波長の調整は事
実上連続的にできるからである（尚、通常のLDではこの
モード間隔が0.3nm程度であり、温度等で発振モードを
制御しても必要な発振波長を選べない可能性が高い。） 以上、説明したように、回折角θを調整して第２高調
波が最大に取り出せるように、従って、第２高調波変換
効率が最大となる波長を選択して、この波長のレーザ光
を基本波とすることができる。
ここで、回折角θの調整で発振波長のコントロール可
能な範囲はLD活性領域51の利得領域であり、これは100n
m以上である。この範囲において（２）式の擬位相整合
条件を満足するようにSHG素子32を設計、製作すること
は現在の技術をもってしても容易である。
能な範囲はLD活性領域51の利得領域であり、これは100n
m以上である。この範囲において（２）式の擬位相整合
条件を満足するようにSHG素子32を設計、製作すること
は現在の技術をもってしても容易である。
この実施例の第２高調波発生装置によれば、第２高調
波の出力は、光ファイバ62の中途に設けた方向性結合器
72から取り出せる。このとき、長波長カットフィルタを
通せば、第２高調波のみ取り出せる。この装置によれ
ば、第２高調波が光ファイバ62から取り出せるので、多
くの応用において大変使いやすい。
波の出力は、光ファイバ62の中途に設けた方向性結合器
72から取り出せる。このとき、長波長カットフィルタを
通せば、第２高調波のみ取り出せる。この装置によれ
ば、第２高調波が光ファイバ62から取り出せるので、多
くの応用において大変使いやすい。
また、回折格子40の波長選択性は強いので、この装置
の基本波のスペクトル半値幅は1nm以下と非常にせまく
でき、それだけSHG変換効率の向上に寄与する。
の基本波のスペクトル半値幅は1nm以下と非常にせまく
でき、それだけSHG変換効率の向上に寄与する。
この発明は、上述した実施例のみに限定されるもので
はなく、多くの変形または変更に行ない得ること明らか
である。
はなく、多くの変形または変更に行ない得ること明らか
である。
例えば、上述した実施例では、波長選択の光学手段と
して回折格子を用いたが、この回折格子の代わりにプリ
ズム80を用いても同様であることはいうまでもない。
して回折格子を用いたが、この回折格子の代わりにプリ
ズム80を用いても同様であることはいうまでもない。
第３図にこのプリズムを用いた場合の例を、波長選択
性を有する部分についてのみ示し説明する。
性を有する部分についてのみ示し説明する。
プリズムの場合、基本波のレーザ光（λ（ω））と第
２高調波（λ（２ω））の方向を完全に分離でき、プリ
ズム80で分離した基本波のレーザ光（λ（ω））と第２
高調波（λ（２ω））とを、それぞれの光ファイバ62お
よび88に、それぞれ導入すれば良い。尚、86はGRINレン
ズである。
２高調波（λ（２ω））の方向を完全に分離でき、プリ
ズム80で分離した基本波のレーザ光（λ（ω））と第２
高調波（λ（２ω））とを、それぞれの光ファイバ62お
よび88に、それぞれ導入すれば良い。尚、86はGRINレン
ズである。
このように、プリズムを用いて波長選択を行なう場合
には、波長選択性は回折格子に比べて弱いので、基本波
の発振光の波長半値幅が広くなり、この分だけSHG変換
効率は小さくなる。
には、波長選択性は回折格子に比べて弱いので、基本波
の発振光の波長半値幅が広くなり、この分だけSHG変換
効率は小さくなる。
また、場合によっては、光学手段を回折格子およびプ
リズム以外の光学素子とすることもできる。
リズム以外の光学素子とすることもできる。
さらに、上述した実施例では、SHG素子として擬位相
整合法を用いたもののみについて説明したが、基本波レ
ーザ光の波長を変化させることで位相整合条件を満たす
ようにでき、SHG変換効率を高められる性質の素子に対
して等しく利用できる技術であることは言うまでもな
い。そして、このSHG素子を形成する結晶として、LN（L
iNbO3）、KTP（KTiOPO4）、その他の任意好適な材料の
結晶を用いることができる。
整合法を用いたもののみについて説明したが、基本波レ
ーザ光の波長を変化させることで位相整合条件を満たす
ようにでき、SHG変換効率を高められる性質の素子に対
して等しく利用できる技術であることは言うまでもな
い。そして、このSHG素子を形成する結晶として、LN（L
iNbO3）、KTP（KTiOPO4）、その他の任意好適な材料の
結晶を用いることができる。
上述したこの発明の第２高調波発生装置の特長を要約
すると次の通りとなる。
すると次の通りとなる。
半導体レーザ（LD）チップの両端面を低反射コーティ
ングにより低反射端面とし、 LDチップのレーザ光の出射端近傍に光ファイバ端を配
し、 LDチップの一方の端面とこの光ファイバ端との間に上
記第２高調波発生素子を配置し、 光ファイバの中間に波長選択できる光学手段として回
折格子およびプリズム等といったいずれかの光学素子を
配置して、この光学素子により波長選択を行なうように
構成したこと 上記第２高調波発生素子として、擬位相整合法に基づ
いた素子を利用した構成としたこと。
ングにより低反射端面とし、 LDチップのレーザ光の出射端近傍に光ファイバ端を配
し、 LDチップの一方の端面とこの光ファイバ端との間に上
記第２高調波発生素子を配置し、 光ファイバの中間に波長選択できる光学手段として回
折格子およびプリズム等といったいずれかの光学素子を
配置して、この光学素子により波長選択を行なうように
構成したこと 上記第２高調波発生素子として、擬位相整合法に基づ
いた素子を利用した構成としたこと。
（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の第２
高調波発生装置によれば、半導体レーザ（LD）の発振光
の波長をSHG素子の位相整合条件に合致するように変え
られる技術を用いている。従って、SHG素子の設計、製
造段階での寸法等の精度不足を、基本波光の波長を変え
ることで補完できる。
高調波発生装置によれば、半導体レーザ（LD）の発振光
の波長をSHG素子の位相整合条件に合致するように変え
られる技術を用いている。従って、SHG素子の設計、製
造段階での寸法等の精度不足を、基本波光の波長を変え
ることで補完できる。
また、半導体レーザ（LD）を基本波光源としているの
で、ダイ・レーザを基本光源に用いる場合とは異なり、
高出力の第２高調波の発生が可能な小型でコンパクトの
第２高調波発生装置を提供できる。
で、ダイ・レーザを基本光源に用いる場合とは異なり、
高出力の第２高調波の発生が可能な小型でコンパクトの
第２高調波発生装置を提供できる。
従って、この発明の第２高調波発生装置は、波長が短
く、高出力の光を必要とする光学分野、例えば、光記
録、干渉計、分析、その他の分野に使用して特に好適で
ある。
く、高出力の光を必要とする光学分野、例えば、光記
録、干渉計、分析、その他の分野に使用して特に好適で
ある。
第１図は、この発明の第２高調波発生装置の実施例（光
ファイバ結合法）の説明に供する概略図、 第２図は、従来およびこの発明の説明に供する、擬位相
整合法による第２高調波発生素子の概念図、 第３図は、この発明の変形例の説明に供する概略図であ
る。 28、30、38、64、66…レンズ、32…第２高調波発生素子
（SHG素子）、34…光導波路、35…ドメイン反転領域、3
6…1/2波長板、40…光学手段（回折格子）、50…LDまた
はLDチップ、51…活性領域、52、54…低反射端面、56、
62、88…光ファイバ、58、60、86…GRINレンズ、70…第
２高調波発生ユニット、72…方向性結合器、80…光学手
段（プリズム）。
ファイバ結合法）の説明に供する概略図、 第２図は、従来およびこの発明の説明に供する、擬位相
整合法による第２高調波発生素子の概念図、 第３図は、この発明の変形例の説明に供する概略図であ
る。 28、30、38、64、66…レンズ、32…第２高調波発生素子
（SHG素子）、34…光導波路、35…ドメイン反転領域、3
6…1/2波長板、40…光学手段（回折格子）、50…LDまた
はLDチップ、51…活性領域、52、54…低反射端面、56、
62、88…光ファイバ、58、60、86…GRINレンズ、70…第
２高調波発生ユニット、72…方向性結合器、80…光学手
段（プリズム）。
Claims (3)
- 【請求項１】半導体レーザを基本波光源とする第２高調
波発生装置であって、 両端面を低反射端面とした半導体レーザチップと、 該半導体レーザチップの両低反射端面の近傍にそれぞれ
光ファイバ端を配して両低反射端面間を光学的に結合す
るための光ファイバと、 前記半導体レーザチップの一方の低反射端面と前記光フ
ァイバの光ファイバ端との間に設けられた第２高調波発
生素子と、 前記光ファイバの中間に設けられた光学手段と を具えており、 前記光学手段は、その配置角度を調整することにより、
前記第２高調波発生素子の位相整合条件を満足させる発
振波長で前記レーザ発振を行わせるための基本波を選択
する手段としたこと を特徴とする第２高調波発生装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の第２高調波発生装置にお
いて、前記光学手段を回折格子としたことを特徴とする
第２高調波発生装置。 - 【請求項３】請求項１に記載の第２高調波発生装置にお
いて、前記光学手段をプリズムとしたことを特徴とする
第２高調波発生装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2227187A JP2685969B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 第２高調波発生装置 |
| US07/750,637 US5233620A (en) | 1990-08-29 | 1991-08-27 | Second-harmonic generating apparatus |
| EP91307935A EP0473441B1 (en) | 1990-08-29 | 1991-08-29 | Harmonic generating apparatus |
| DE69109582T DE69109582T2 (de) | 1990-08-29 | 1991-08-29 | Vorrichtung zur Erzeugung von Oberwellen. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2227187A JP2685969B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 第２高調波発生装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04107536A JPH04107536A (ja) | 1992-04-09 |
| JP2685969B2 true JP2685969B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=16856856
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2227187A Expired - Fee Related JP2685969B2 (ja) | 1990-08-29 | 1990-08-29 | 第２高調波発生装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
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| EP (1) | EP0473441B1 (ja) |
| JP (1) | JP2685969B2 (ja) |
| DE (1) | DE69109582T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5301059A (en) * | 1992-03-03 | 1994-04-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Short-wavelength light generating apparatus |
| JP3052651B2 (ja) * | 1992-06-17 | 2000-06-19 | 松下電器産業株式会社 | 短波長光源 |
| JP3084960B2 (ja) * | 1992-09-22 | 2000-09-04 | 松下電器産業株式会社 | 回折格子およびその作製法および第２高調波発生装置 |
| US5408110A (en) * | 1993-06-28 | 1995-04-18 | National Research Council Of Canada | Second-harmonic generation in semiconductor heterostructures |
| FR2725081B1 (fr) * | 1994-09-23 | 1996-11-15 | Thomson Csf | Source optique compacte, basee sur le doublage de frequence d'un laser et auto-stabilisee par depeuplement de la pompe |
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| JP4371144B2 (ja) | 2007-02-06 | 2009-11-25 | セイコーエプソン株式会社 | 光源装置、画像表示装置、モニタ装置 |
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| DE9102316U1 (de) * | 1990-03-15 | 1991-05-16 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften eV, 3400 Göttingen | Mit Frequenzverdopplung arbeitender durch einen externen Resonator stabilisierter Halbleiterlaser |
-
1990
- 1990-08-29 JP JP2227187A patent/JP2685969B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-08-27 US US07/750,637 patent/US5233620A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-29 EP EP91307935A patent/EP0473441B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-29 DE DE69109582T patent/DE69109582T2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04107536A (ja) | 1992-04-09 |
| EP0473441A2 (en) | 1992-03-04 |
| DE69109582T2 (de) | 1996-02-01 |
| DE69109582D1 (de) | 1995-06-14 |
| EP0473441A3 (en) | 1992-09-30 |
| EP0473441B1 (en) | 1995-05-10 |
| US5233620A (en) | 1993-08-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |