JPH02250043A - 光波長変換素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、基本波をその１／２の波長の第２高調波に変
換する光波長変換素子、特に詳細には有機非線形光学材
料を用いた光波長変換素子に関するものである。

（従来の技術） 従来より、非線形光学材料による第２高調波発生を利用
して、レーザー光を波長変換（短波長化）する試みが種
々なされている。このようにして波長変換を行なう光波
長変換素子として具体的には、例えば「光エレクトロニ
クスの基礎ＪＡ、ＹＡＲＩＶ著、多田邦雄、神谷武志訳
（丸善株式会社）のｐ２００〜２０４に示されるような
バルク結晶型のものがよく知られている。ところがこの
光波長変換素子は、位相整合条件を満たすために結晶の
複屈折を利用するので、非線形性が大きくても複屈折性
が無い材料あるいは小さい材料は利用できない、という
問題があった。

上記のような問題を解決できる光波長変換素子として、
いわゆるファイバー型のものが提案されている。この光
波長変換素子は、クラッド内に非線形光学材料からなる
コアが充てんされた光ファイバーであり、応用物理学会
懇話会微小光学研究クループ機関誌ＶＯＬ、３．Ｎａ３
．ｐ２８〜Ｂ２にはその一例が示されている。このファ
イバー型の光波長変換素子は、基本波と第２高調波との
間の位相整合をとることも容易であるので、最近ではこ
のファイバー型光波長変換素子についての研究が盛んに
なされている。また、例えば本出願人による特願昭６１
−１５９２９２号、同６１−１５９２９３号明細書に示
されるように、クラッド層となる２枚の基板の間に非線
形光学材料からなる光導波路を形成した先導波路型の光
波長変換素子も知られている。この先導波路型の光波長
変換素子も、上述のような特長を有している。

ところで、近時、これらファイバー型、光導波路型の光
波長変換素子において、非線形光学材料として単結晶の
有機非線形光学材料を用いる提案が種々なされている。

この有機非線形光学材料は、無機材料に比べて非線形光
学定数が極めて大きいので、この有機非線形光学材料を
用いれば高い波長変換効率を得ることが可能となるので
ある。この有機非線形光学材料としては、例えば特開昭
６０−２５０３３４号及び”Ｎｏｎ１ｌｎｅｒ　０ｐｔ
ｉｃａｌＰ　ｒｏｐｅｒｔｌｅｓ　ｏ（’　　Ｏｒｇａ
ｎｉｃ　ａｎｄ　　Ｐ　ｏｌｙｍｅｒｉｃ　　Ｍａｔｅ
ｒｔａｌｓ’Ａｃｓ　　ＳＹＭＰＯ８ＩＵＭ　　５ＥＲ
ＩＥＳ　　２２３．　Ｄａｖｌｄ　　Ｊ、　Ｗｉｌｌｉ
ａｍｓ編（Ａｓｅｒｉｅａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　５ｏ
ｃｉｅｔｙ、　　１９８３年刊）、「有機非線形光学材
料」加藤政雄、中西へ部監修（シー・エム・シー社、１
９８５年刊）等に示されるＭＮＡ　（２−メチル−４−
ニトロアニリン）、ｍＮＡ　（メタニトロアニリン）　
、ＰＯＭ　（３−メチル−４−二トロビリジン−１−オ
キサイド）、尿素、さらには本出願人による特願昭６１
−５３８８４号明細書に示される３、５−ジメチル−１
−（４−ニトロフェニル）ピラゾール、３．５−ジメチ
ル−１−（４−ニトロフェニル）−１，２゜４−トリア
ゾール、２−エチル−１−（４−ニトロフェニル）イミ
ダゾール、１−（４−ニトロフェニル）ビロール、２−
ジメチルアミノ１−５ニトロアセトアニリド、５−ニト
ロ−２１ｘ’Ｏ’Ｊジノアセトアニリド、３−メチル−
４−二トロピリジンーＮ−オキシド等が挙げられる。例
えばＭＮＡは、無機非線形光学材料であるＬｉＮｂＯ３
に比べると２０００倍程度高い波長変換効率を有するの
で、この有機非線形光学材料を用いて光波長変換素子を
形成すれば、−船釣な小型かつ低コストの半導体レーザ
ーからの赤外レーザー光を基本波として第２高調波を発
生させることにより、青領域の短波長レーザー光を得る
ことも可能となる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上述の有機非線形光学材料によって光ファイ
バーのコア、あるいは光導波路を構成して得られたファ
イバー型あるいは先導波路型の光波長変換素子にあって
は、従来、波長変換効率および基本波の入射結合効率が
時間経過にともなって著しく悪化する、という問題が認
められていた。

すなわち、光波長変換素子を構成する有機非線形光学材
料は、その端面において周囲の空気等の雰囲気と接する
ので、この部分から昇華して単結晶部分が短くなり、あ
るいは変成して単結晶でなくなってしまって上述の問題
を招くのである。

そこで本発明は、上記の問題を解決しうる光波長変換素
子を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明の光波
長変換素子は、先に述べたような有機非線形光学材料を
用いたファイバー型あるいは光導波路型の光波長変換素
子において、有機非線形光学材料の端面を含む素子端面
に、該端面と周囲雰囲気とを遮断する遮断層が設けられ
たことを特徴とするものである。

上記のような遮断層が設けられていれば、有機非線形光
学材料の端面は空気等の雰囲気と直接接しなくなるので
、前述した昇華あるいは変成が防止される。

また第２高調波が出射する素子端面の遮断層を、第２高
調波を透過させる一方基本波を吸収するフィルター層と
しておけば、従来第２高調波と基本波とを分離させるた
めに光波長変換素子と別途設けられていたフィルターが
不要となり、光波長変換デバイスの小型化が達成される
ので好ましい。

また上記遮断層は、−船釣な塗布層とする他、素子端部
に嵌合固定されたキャップ状構造物としても構わない。

このようなキャップ状構造物からなる遮断層は、剥離の
問題が無いから端面と周囲雰囲気との遮断がより確実に
なる、作成が容易である、素子保持部分として活用でき
る等の点で有利である。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

〈第１実施例〉 第１図および第２図は本発明の第１実施例による光波長
変換素子１０を示すものである。この光波長変換素子１
０は、クラッド１２の中心の中空部分内に、非線形光学
材料からなるコア１１が充てんされた光ファイバーであ
る。上記非線形光学材料としては、前述したように波長
変換効率が高い有機非線形光学材料が用いられる。本例
では特にＭＮＡによってコアＵを形成している。そして
このＭＮＡからなるコア１１の端面を含む素子端面１０
ａ、１０ｂ上には、それぞれ遮断層１３ａ、　１３ｂが
形成されている。

ここで、−例としてコアｌｌを上述のＭＮＡ、クラッド
１２をパイレックスガラス、遮断層１３ａ、１３ｂをポ
リトリフルオロイソプロピルメタクリレートから形成す
る場合について、この光波長変換素子１０の製造方法を
説明する。まずクラッド１２となる中空のガラスファイ
バー１２’　が用意される。このガラスファイバー１２
°は一例として、外径が１００μｍ程度で、中空部の径
が２〜１０μｍ程度のものである。そして第３図に示す
ように、炉内等においてＭ　Ｎ　Ａ　１１’　を融液状
態に保ち、この融液内にガラ、スフアイバー１２°の一
端部を浸入させる。すると毛細管現象により、融液状態
のＭＮＡｌｌｏがガラスファイバー１２′　の中空部内
に進入する。なお該融液の温度は、Ｍ　Ｎ　Ａ　１１’
　の分解を防止するため、その融点（１３２℃）よりも
僅かに高い温度とする。その後ガラスファイバー１２°
を急冷させると、中空部に進入していたＭ　Ｎ　Ａ　１
１’が多結晶化する。

なお、さらに好ましくはこの光ファイバー１２゜を、Ｍ
　Ｎ　Ａ　１１’の融点より高い温度に保たれた炉内か
ら、該融点より低い温度に保たれた炉外に徐々に引き出
すことにより、溶融状態のＭＮＡＩＩ’を炉外への引出
し部分から単結晶化させる。それにより、極めて長い単
結晶状態で結晶方位も一定に揃ったコア１１が形成され
、光波長変換素子１０を十分に長くすることができる。

周知のようにこの種の光波長変換素子の波長変換効率は
素子の長さに比例するので、光波長変換素子は長いほど
実用的価値が高くなる。

以上述べたようにしてコア１１が充てんされた後、適宜
両端が切断されたガラスファイバー１２′　の両端面に
は、ポリトリフルオロイソプロピルメタクリレートが塗
布されて遮断層１３ａ、　１３ｂが形成される。この遮
断層１３ａ、１３ｂの形成は、例えば２０ｇのポリトリ
フルオロイソブロビルメタクリレ−トをメチルエチルケ
トン１ｚに溶解して塗布液を調製し、この液中にファイ
バー両端部を浸漬後、乾燥するという工程によって行な
われる。それにより第１図および第２図に示すような光
波長変換素子１０が得られる。なお遮断層１３ａ、１３
ｂは例えば厚さ１μｍ程度に形成される。

上記光波長変換素子１０は第２図図示のようにして使用
される。すなわち基本波１５は、素子ＩＯの入射端面１
０ａからコア１１内に入射される。基本波発生手段とし
ては例えばＱスイッチＹＡＧレーザー（波長：　１０１
０６０ｎ！８が用いられ、対物レンズ１７で集光したレ
ーザー光（基本波）　１５を遮断層１８ａ越しにコア部
の素子端面１０ａに照射することにより、該レーザー光
１５を光波長変換素子１０内に入射させる。この基本波
１５は、コア１１を構成するＭＮＡにより、波長が１／
２の第２高調波１５″に変換される。この第２高調波１
５′　はクラッド１２の外表面の間で全反射を繰り返し
て素子１０内を進行する。位相整合は例えば、基本波１
５のコア部での導波モードと、第２高調波１５’　のク
ラッド部への放射モードとの間で行なわれる（いわゆる
チェレンコフ放射の場合）。

光波長変換素子ｌＯの出射端面ｔｏｂからは、上記第２
高調波１５°を含むビーム１５”が出射する。この出射
ビーム１５”は、遮断層１３ｂを透過して素子外に出射
し、図示しないフィルターに通され、第２高調波１５°
のみが取り出されて利用される。

ここでコア１１、クラッド１２、遮断層１３ａ、　１３
ｂをそれぞれ構成するＭＮＡ、パイレックスガラス、ポ
リトリフルオロイソプロピルメタクリレートの各屈折率
ｎｌ　、ｎ２　、ｎ３について説明する。例えば前述の
波長１１０６０ｎのＹＡＧレーザーに対する各屈折率は
以下の通りである。

ｎｌ　　　　　１．４９６ ｎ２　　　１，４６４ ｎ３　　　　１．４１ （ここでｒＪ−１，４９６の値は実効的な屈折率である
。）このように、コア１１およびクラッド１２の材料よ
りも低屈折率の材料で遮断層１３ａを形成しておけば、
遮断層１３ａを設けない場合に比べて基本波１５の素子
端面における反射が減少し、基本波１５の入射効率が高
められる。

そして上述のような遮断層１３ａおよび１３ｂが設けら
れていれば、有機材料であるＭＮＡからなるコア１１が
空気等の雰囲気に直接接しなくなるので、このコア１１
の昇華および変成が防止される。以下、この昇華および
変成防止の効果を具体的に説明する。

以上述べた本実施例の光波長変換素子１０と、遮断層１
３ａ、　１３ｂを形成しない点以外はこの実施例の光波
長変換素子１０と全く同様に形成した光波長変換素子と
を、温度２５℃、湿度１０％の空気中に２週間放置した
後、コア１１の端面の変化を調べた。

遮断層１３ａ、　１３ｂを形成していない光波長変換素
子においては、コア端面から１０μｍの長さの範囲に昇
華あるいは変成が認められたが、遮断層１３ａ１１８ｂ
を設けた本実施例の光波長変換素子１０１；おいては、
変化が全く認められなかった。

またコアを前述の３，５−ジメチル−１−（４ニトロフ
エニル）ピラゾールから形成した光波長変換素子、３，
５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）−１，２，
４−）リアゾールから形成した光波長変換素子について
も上記と同じ温度、湿度条件の下で、遮断層による昇華
あるいは変成防止の効果を調べた。その結果、前者にお
いて遮断層を設けないものはコア端面から４０μｍの長
さの範囲に昇華あるいは変成が認められたのに対し、遮
断層を設けたものにおいては変化が全く認められなかっ
た。また後者において遮断層を設けないものはコア端面
から２０μｍの長さの範囲に昇華あるいは変成が認めら
れたのに対し、遮断層を設けたものにおいては変化が全
く認められなかった。

く第２実施例〉 次に本発明の第２実施例について説明する。この第２実
施例の光波長変換素子は、第１．２図で説明した遮断層
１３ａ、１３ｂの材料が第１実施例におけるものと異な
っているだけで、その他は第１実施例の光波長変換素子
ｌＯと同様に形成される。

したがって以下、第１．２図に付した番号を流用して説
明を行なう。本実施例において遮断層１３ａ１ｌ３ｂは
、トリフロロエチルアクリル酸ポリマーから形成される
。具体的にこの遮断層１３ａＳ１８ｂの形成は、例えば
メチルエチルケトン１９Ｊに２０ｇのトリフロロエチル
アクリル酸ポリマーを溶解し、特に第２高調波出射側の
遮断層１３ｂ用には下式で示される色素１ｇも溶解して
塗布液を調製し、これらの液をファイバー両端面に塗布
後、乾燥するという工程によって行なわれる。それによ
り第１図および第２図に示すような光波長変換素子１０
が得られる。なお遮断層１３ａ、１３ｂは例えば厚さ数
μｍ〜数１０μｍ程度に形成される。

このようにして形成された第２実施例の光波長変換素子
も、第１実施例の光波長変換素子ｌＯと同様、第２図図
示のようにして使用される。すなわち、光波長変換素子
の出射端面１（ｌｂからは、第２高調波１５′　と基本
波１５とが混合したビーム１５”が出射する。この出射
ビーム１５”は、遮断層１３ｂを透過して素子外に出射
する。ここで、この遮断層１３ｂに含まれている前述の
色素の分子吸光係数εは、波長１１０６０ｎの基本波１
５に対して１５０００、波長５３０ｎｍの第２高調波１
５’　に対して１５００である。したがってこの遮断層
１３ｂは、基本波１５はほとんど吸収する一方、第２高
調波１５゜は良好に透過させるフィルターとして作用し
、数層１３ｂにより第２高調波１５′のみが取り出され
て利用される。

ここでコア１１．クラッド１２、遮断層１３ａ、　１３
ｂをそれぞれ構成するＭＮＡ、パイレックスガラス、ト
リフロロエチルアクリル酸ポリマーの各屈折率ｎｌ　、
ｎＺ　ｓ　ｎ３について説明する。例えば前述の波長１
１０６０ｎのＹＡＧレーザーに対する各屈折率は以下の
通りである。

ｎｌ　　　　ｉ、　４９６ ｎ２　　１．４６４ ｎ３　　　１．４０７ （ここでｎｌ−１，４９６の値は実効的な屈折率である
。）この場合も、コア１１およびクラッド１２の材料よ
りも低屈折率の材料で遮断層１３ａが形成されているか
ら、遮断層１３ａを設けない場合に比べて基本波１５の
素子端面における反射が減少し、基本波１５の入射効率
が高められる。

そしてこの場合も、遮断層１３ａおよびｔａｂが設けら
れていることにより、有機材料であるＭＮＡからなるコ
ア１１が空気等の雰囲気に直接接しなくなるので、この
コア１１の昇華および変成が防止される。以下、この昇
華および変成防止の効果を具体的に説明する。

以上述べた第２実施例の光波長変換素子と、遮断層１３
ａ、　１３ｂを形成しない意思外はこの実施例の光波長
変換素子と全く同様に形成した光波長変換素子とを、温
度２５℃、湿度１０％の空気中に２週間放置した後、コ
ア１１の端面の変化を調べた。遮断層１３ａ、　ｌｌｂ
を形成していない光波長変換素子においては、コア端面
から１０μｍの長さの範囲に昇華あるいは変成が認めら
れたが、遮断層１３ａ。

１３ｂを設けた本実施例の光波長変換素子においては、
変化が全く認められなかった。

またコアを前述の３，５−ジメチル−１−（４ニトロフ
エニル）ピラゾールから形成した光波長変換素子、３．
５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）−１，２，
４−）リアゾールから形成した光波長変換素子について
も上記と同じ温度、湿度条件の下で、遮断層による昇華
あるいは変成防止の効果を調べた。その結果、前者にお
いて遮断層を設けないものはコア端面から４０μｍの長
さの範囲に昇華あるいは変成が認められたのに対し、遮
断層を設けたものにおいては変化が全く認められなかっ
た。また後者において遮断層を設けないものはコア端面
から２０μｍの長さの範囲に昇華あるいは変成が認めら
れたのに対し、遮断層を設けたものにおいては変化が全
く認められなかった。

く第３実施例〉 次に本発明の第３実施例について、第４図を参照して説
明する。この第４図に示される光波長変換素子２０は光
導波路型のものであり、クラッド層となる２枚のガラス
基板２２．２２の間に、有機非線形光学材料を充てんさ
せて先導波路２１が形成された構造となっている。そし
て光入射端面となる素子端面２Ｏａ上には遮断層２３が
形成されている。これらの光導波路２１．基板２２、遮
断層２３はそれぞれ例えば、前述のＭＮＡ、パイレック
スガラス、ポリトリフルオロイソプロピルメタクリレー
トから形成することができるし、基板２２．２２間への
ＭＮＡの充てん、そして遮断層２３の形成も、基本的に
第１実施例で説明した方法によって行なわれつる。

なお基板２２．２２の間に有機非線形光学材料を充てん
して光導波路を形成する方法については、例えば本出願
人による特願昭６１−１５９２９２号明細書、同６１−
１５９２９３号明細書に詳しい記載がなされている。

また、図中上側のガラス基板２２の上表面（光導波路２
１と反対側の表面）には、第２高調波出射用の集光性回
折格子（Ｆｏｃｕｓｉｎｇ　　Ｇｒａｔｉｎｇ　　Ｃｏ
ｕｐｌｅｒ：以下ＦＧＣと称する）２５が形成されてい
る。

以下、上記構成の第３実施例の光波長変換素子２０の作
用について説明する。例えば前述のＹＡＧレーザ−１６
を基本波発生手段として用い、コリメータレンズ２６で
集光したレーザー光（基本波）１５を遮断層２３越しに
素子端面２０ａに照射することにより、該レーザー光１
５を光導波路２１内に入射させることができる。この基
本波としてのレーザー光１５から第２高調波が生成され
、この第２高調波を含む光ビーム１５’は基板２２上の
ＦＧＣ２５から出射して１点に集束する。

この第３実施例の光波長変換素子２０においても、光導
波路２１の端面を含む素子端面２０ａに遮断層２３が形
成されているから、第１実施例の光波長変換素子ＩＯに
おいて遮断層１３ａを設けたことによる作用効果と同様
の作用効果が得られる。

なお上記実施例においては、基本波入射端面となる素子
端面２０ａのみに遮断層２３を形成しているが、基本波
が入射あるいは第２高調波が出射することのないその他
の素子端面２０ｂ、２０ｃにも遮断層を設けて、有機非
線形光学材料からなる先導波路２１の変成防止を図るよ
うにしてもよい。

また上記実施例では素子端面２０ａから素子内に基本波
を入射させるようにしているが、ガラス基板２２の内表
面（光導波路２１側の表面）に前述のような集光性回折
格子あるいは線状回折格子（Ｌｉｎｅａｒ　　Ｇｒａｔ
　ｉｎｇ　　Ｃｏｕｐｌｅｒ）を設け、この回折格子を
介して基本波を光導波路２１内に入射させるようにして
も構わない。このように基本波の入射および第２高調波
の出射をともに回折格子を介して行なう場合でも、素子
端面に遮断層を設けておけば、有機非線形光学材料が端
面側から徐々に昇華あるいは変成することを防止できる
。

さらに入射および出射を端面で行なう場合にも、入射お
よび出射端面を含めた素子端面に遮断層を設けておけば
同様の効果を達成できる。

く第４実施例〉 次に第５図を参照して本発明の第４実施例について説明
する。この第４実施例の光波長変換素子２９も第３実施
例と同様先導波路型のものであり、クラッド層となる２
枚のガラス基板２２．２２の間に、有機非線形光学材料
を充てんさせて光導波路２１が形成された構造となって
いる。そして光入射端面となる素子端面２Ｏａ上、およ
び光出射端面となる素子端面２０ｂ上にはそれぞれ、遮
断層２３ａ、２３ｂが形成されている。これらの光導波
路２１．基板２２はそれぞれ例えば、前述のＭＮＡ、パ
イレックスガラスから形成することができるし、基板２
２．２２間へのＭＮＡの充てん、そして遮断層２３ａ、
２３ｂの形成も、基本的に第１．２および３実施例で説
明した方法によって行なわれうる。本実施例では、塩化
メチレンＩＱＪにペンタフロロプロピルアクリル酸ポリ
マーｌｏｇを溶解し、特に遮断層２３ｂ用には以下の式 で示される色素０．１ｇも溶解して塗布液を調製し、こ
れらの塗布液を素子端面２０ａ、２Ｏｂ上に塗布後、乾
燥することによって遮断層２３ａ、２３ｂを形成してい
る。

以下、上記構成の第４実施例の光波長変換素子２９の作
用について説明する。例えば半導体レーザー２７を基本
波発生手段として用い、コリメータレンズ２６で集光し
た波長８４０ｎｍのレーザー光（基本波）２５を遮断層
２３ａ越しに素子端面２０ａに照射することにより、該
レーザー光２５を光導波路２１内に入射させることがで
きる。なお、この遮断層２３ａおよび２３ｂを構成する
ペンタフロロプロピルアクリル酸ポリマーの、波長８４
０ｎｍの光に対する屈折率は１．３８５である。この基
本波としてのレーザー光２５から第２高調波が生成され
、この第２高調波を含む光ビーム１５”は素子端面２０
ｂから出射する。この素子端面２０ｂ上の遮断層２３ｂ
に含まれている前述の色素の分子吸光係数εは、波長８
４０ｎｍの基本波２５に対して２０００００、波長４２
０ｎｍの第２高調波に対して１５０００である。したが
って、遮断層２３ｂにより基本波２５がほとんど吸収さ
れる一方、その第２高調波はこの遮断層２３ｂを良好に
透過するので、はとんど上記第２高調波のみが光波長変
換素子２９から取り出される。

また、この第４実施例の光波長変換素子２９においても
、光導波路２■の端面を含む素子端面２０ａ。

２０ｂに遮断層２３ａ、　２３ｂが形成されているから
、これらの遮断層２３ａ、２３ｂにより、先導波路２１
の変成、昇華防止の効果が得られる。

その上水実施例の光波長変換素子においては、第２高調
波出射端面に設けられる遮断層をフィルター層として、
第２高調波のみを取り出すことが可能となっているから
、本素子を用いれば、第２高調波と基本波とを分離する
フィルターを別途設ける場合に比べて、光波長変換デバ
イスを小型化することができる。これは前述した第２実
施例の場合も同様である。

く第５実施例〉 次に、第６図を参照して本発明の第５実施例について説
明する。この第５実施例の光波長変換素子３０は、基本
的には第１実施例の光波長変換素子１０と同様に形成さ
れている。しかし基本波入射端面３０ａ側の遮断層３３
ａは、表面が曲面とされて集光レンズを兼ねるように形
成されている。このように光波長変換素子３０を構成す
れば、集光レンズを別途設ける必要が無くなるので、光
波長変換デバイスを小型、簡素化することが可能となる
。

なおこの場合も、前記第２あるいは第４実施例と同様に
第２高調波出射端面側の遮断層３３ｂを、第２高調波を
透過させる一方基本波を吸収するフィルター層として形
成してもよい。

〈第６実施例〉 次に第７図と第８図を参照して本発明の第６実施例につ
いて説明する。この第６実施例の光波長変換素子４０は
基本的には第１実施例の光波長変換素子１０と同様光フ
アイバー型のものであり、クラッド４２の中心の中空部
分内にコア４１が充てんされてなる。本例ではこのコア
４１を、下記の分子式で示される非線形光学材料（前述
した３、５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピ
ラゾール：以下ＰＲＡと称する）を単結晶状態にしたも
のから構成している。なおこのＰＲＡについては、本願
出願人による特願昭６１−５３８８４号明細書に詳しい
説明がなされている。また本例においてクラッド４２は
、５Ｆ１ｏガラスからなる。このような材料のクラッド
４２とコア４１とからなる光ファイバーは、例えば第１
実施例で説明したようにして形成することができる。

そして基本波入射側の素子端面４０ａと、第２高調波出
射側の素子端面４０ｂにそれぞれ密着するようにして、
キャップ状構造物４３ａ、４３ｂが取り付けられている
。これらのキャップ状構造物４３ａ１４３ｂは各々、中
心部に円柱状の凹部を有し、この凹部の周囲部分がファ
イバ一端部に嵌合されることによって該ファイバーに固
定されている。本例ではこれらのキャップ状構造物４３
ａ、４３ｂはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）か
ら形成され、それぞれ上記四部の内周面がエポキシ系あ
るいはポリウレタン系等の接着剤４４ａ、４４ｂによっ
て素子端面４０ａ、４０ｂ近傍の素子外周面に密着され
ている。

上述のキャップ状構造物４３ａ、４：（ｂも、素子端面
４０ａ、４０ｂと周囲雰囲気とを遮断する遮断層として
作用するので、先に述べた各実施例におけるのと同様の
効果が得られる。

この実施例においてそれぞれＰＲＡ、５ＦＩＯガラス、
ＰＭＭＡからなるコア４１．クラッド４２、キャップ状
構造物（遮断層）４３ａの屈折率ｎ１、ｎｚ、ｎ３は、
例えば波長１１０６４ｎのＹＡＧレーザーに対して下記
の通りである。

ｎｌ　　　　　１．７７ ｎｚ　　　　　１．６７ ｎ３　　　　１．４８ この場合も、コア４１およびクラッド４２よりも遮断層
４３ａが低屈折率となっているから、遮断層４３ａを設
けない場合と比べると基本波の素子端面における反射が
減少し、基本波の入射効率が高められる。

上記のキャップ状構造物４３ａ、４３ｂは公知の方法で
容易に成形加工できるので、遮断層付きの光波長変換素
子を大量に作成する場合は、素子端面に溶液を塗布して
乾燥させる場合よりも作業性良く簡単に素子に取り付け
られるので好ましい。

またクラッド４２の端部を先細りのテーバ状としたり、
反対にキャップ状構造物４３ａ、４３ｂの凹部をテーバ
状としておくと、キャップ状構造物４３ａ１４３ｂの取
付は作業が容易になるので好ましい。なお、キャップ状
構造物４３ａ、４３ｂをクラッド４２に嵌合させる際に
このクラッド４２の外周面に傷が付くと、その部分にお
いて第２高調波が散乱してしまう。このようなことを防
止するためには、例えば本出願人による特願昭６２−３
２９１４号明細書に示されるように、コアが充てんされ
たクラッドの外側にさらに第２クラツドが形成された光
フアイバー素子を用いることが望ましい。

上述のような第２クラツドが形成されていない場合は、
光波長変換素子４０を何かに保持するためにクラッド４
２に直接保持具を取り付けると、そこに傷が付いてその
部分で第２高調波が散乱してしまう。しかし本実施例の
光波長変換素子４０を用いる場合は、キャップ状構造物
４３ａ、４３ｂを素子保持具が保持する部分として活用
可能であり、そのようにすれば、上述の問題の発生を防
止できる。

く第７実施例〉 次に第９図を参照して本発明の第７実施例について説明
する。この第７実施例の光波長変換素子５０のコア５１
．クラッド５２は第６実施例におけるものと同じであり
、また遮断層としてのキャップ状構造物５３ａ、５３ｂ
も第６実施例のキャップ状構造物４３ａ、４３ｂと同じ
材料から形成されている。しかし本実施例においてキャ
ップ状構造物５３ａ、５３ｂは十分に長く形成されて、
クラッド５２の全体を被覆するものとなっている。この
ような構成とすることにより、クラッド５２に傷が付く
ことをより確実に防止可能となる。なお第９図において
５０ａ１５０ｂは素子端面、５４は接着剤である。

遮断層を上述のようなキャップ状構造物から形成する場
合においても、第２高調波が出射する素子端面側に取り
付けられるキャップ状構造物をフィルター層とすること
もできるし、またキャップ状構造物を集光作用を有する
レンズ形状とすることもできるし、さらには第４図、第
５図に示すような光導波路素子の端部に嵌合される形状
とすることもできる。

なお素子端面に形成する遮断層は先に述べたポリトリフ
ルオロイソプロピルメタクリレート、トリフロロエチル
アクリル酸ポリマー、ＰＭＭＡから形成する他、メラミ
ン、ポリエステル、アクリル、シリコン、エポキシ、塩
化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド
、アセチルセルローズ等の樹脂材料、および石英ガラス
を始めとする各種ガラス、さらにはＡＱ１２０３等の透
明酸化物結晶を用いて形成することができる。

また、以上の実施例の光波長変換素子は、基本波のコア
部での導波モードと第２高調波のクラッド部への放射モ
ードとの間で位相整合がとられるものであるが、本発明
は、基本波と第２高調波をともにコア部あるいは光導波
路中において導波させ、両者の導波モード間で位相整合
をとるタイプの素子に対しても適用可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の光波長変換素子におい
ては、有機非線形光学材料の端面を含む素子端面に遮断
層を設けたことにより、有機非線形光学材料の昇華ある
いは変成が確実に防止される。したがって、有機非線形
光学材料の波長変換効率が低下することを防止でき、ま
た遮断層を設けた端面を基本波入射端面とする場合は、
基本波の入射結合効率も高く維持できるようになる。さ
らに、出射端面に遮断層を設けた場合は、反射を減少さ
せ第２高調波の出射効率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ、本発明の第１実施例に
よる光波長変換素子を示す斜視図と概略側面図、 第３図は上記光波長変換素子の製造方法を説明する概略
図、 第４図と第５図はそれぞれ、本発明の第３実施例、第４
実施例による光波長変換素子を示す概略斜視図、 第６図は本発明の第５実施例による光波長変換素子を示
す概略側面図、 第７図と第８図はそれぞれ、本発明の第６実施例による
光波長変換素子を示す斜視図と側断面図、第９図は本発
明の第７実施例による光波長変換素子を示す側断面図で
ある。 １０．２０．２９．３０．４０．５０・・・光波長変換
素子１０ａ、１０ｂ、２０ａｓ　２０ｂ、２０ｃ、　３
ｏａｓ　３０ｂ、４Ｇｍｓ　４０ｂ、　５０ｇ、　５０
ｂ−・・素子端面１１、４１．５１・・・コ　ア　　１
２．４２．５２・・・クラッド１３ａ、　１３ｂ、　２
３．３１ａ、　３８ｂ−遮断層１５・・・基　本　波　
　　　１５°・・・第２高調波２１・・・光導波路　　
　　　２２・・・ガラス基板４３ａ、　４１ｂ、　５１
ａ、　５３ｂ−・・キ＋　”／ブ状構造物４４ａ、　４
４ｂ、　５４−・・接着剤第 ト１ ｔｆｉ　　５　　Ｂ 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機非線形光学材料がそれよりも低屈折率のクラ
   ッド層によって被覆されてなり、入射された基本波を第
   ２高調波に変換して出射させる光波長変換素子において
   、 前記有機非線形光学材料の端面を含む素子端面に、該端
   面と周囲雰囲気とを遮断する遮断層が設けられたことを
   特徴とする光波長変換素子。
2. （２）前記素子端面のうちの相対向する２つの端面の一
   方が基本波入射端面とされ、他方が第２高調波出射端面
   とされていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の光波長変換素子。
3. （３）前記素子端面に形成された２つの遮断層の少なく
   とも一方が集光レンズとされていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の光波長変換素子。
4. （４）前記遮断層のうち基本波入射端面側の遮断層が、
   非線形光学材料よりも低屈折率の材料から形成され、第
   ２高調波出射端面側の遮断層がクラッド材料よりも低屈
   折率の材料から形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項から第３項いずれか１項記載の光波長変
   換素子。
5. （５）前記遮断層のうち第２高調波が出射する素子端面
   に設けられた遮断層が、該第２高調波を透過させる一方
   前記基本波を吸収するフィルター層とされていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項いずれか１
   項記載の光波長変換素子。
6. （６）前記遮断層が、素子端部に嵌合されたキャップ状
   構造物からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第５項いずれか１項記載の光波長変換素子。
7. （７）前記キャップ状構造物が、クラッド層全体を被う
   ように形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載の光波長変換素子。