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JPH04331930A - Light wavelength conversion device - Google Patents

Light wavelength conversion device

Info

Publication number
JPH04331930A
JPH04331930A JP10133291A JP10133291A JPH04331930A JP H04331930 A JPH04331930 A JP H04331930A JP 10133291 A JP10133291 A JP 10133291A JP 10133291 A JP10133291 A JP 10133291A JP H04331930 A JPH04331930 A JP H04331930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conical lens
harmonic
angle
conversion device
wavelength conversion
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
Application number
JP10133291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Ito
達男 伊藤
Shinichi Mizuguchi
水口 信一
Kazuhisa Yamamoto
和久 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP10133291A priority Critical patent/JPH04331930A/en
Publication of JPH04331930A publication Critical patent/JPH04331930A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make a second harmonic completely parallel and to facilitate the manufacture of the device. CONSTITUTION:This light wavelength conversion device consists of a laser light source 1, a double refractive material 2, a waveguide 3 made of a nonlinear optical material provided on the surface of the double refractive material 2 or in it, and a conical lens 7 which converges or diverges the second harmonic generated by converting laser light propagated in the waveguide 3; and the conical lens 7 is composed of a graded index conical lens and the second harmonics from all projeciton surfaces which are projected from the double refractive material 2 are made completely paralle. Further, LiNb2O3 is used for the conic lens and the angle between the axis of rotation of the conical lens and the optical axis of LiNb2O3 is set to nearly 27.3 deg. to make one surface of the conical lens plane, thereby facilitating the manufacture.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、製版装置やレーザービ
ームプリンタ、光情報記録装置、分光分析装置等に用い
られる光源の短波長化に応用される光波長変換装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wavelength conversion device that is applied to shorten the wavelength of a light source used in a plate-making device, a laser beam printer, an optical information recording device, a spectroscopic analysis device, and the like.

【0002】0002

【従来の技術】近年、製版装置やレーザビームプリンタ
の高精細度化や高速化、あるいは光情報記録装置の高記
録密度化等を目的として、レーザ光の短波長化の開発が
進められている。半導体レーザの波長に関しては、従来
のGaAs系半導体レーザでは原理的に580nm以下
の波長で発振できるものがないため、入射した基本波の
半分の波長の第2高調波を取り出す第2高調波発生(S
HG)を用いる光波長発生装置の研究が盛んである。
[Background Art] In recent years, the development of shorter wavelength laser beams has been progressing for the purpose of increasing the resolution and speed of plate-making equipment and laser beam printers, and increasing the recording density of optical information recording devices. . Regarding the wavelength of semiconductor lasers, there are no conventional GaAs-based semiconductor lasers that can oscillate at a wavelength of 580 nm or less in principle, so second harmonic generation (second harmonic generation), which extracts the second harmonic with a wavelength half the wavelength of the incident fundamental wave, is used. S
Research on optical wavelength generators using HG) is active.

【0003】以下、図面を参照しながら従来の光波長変
換装置の一例について説明する。
An example of a conventional optical wavelength conversion device will be described below with reference to the drawings.

【0004】従来の光波長変換装置の作用を示す図4に
おいて、1は図示しないレーザ光源から発した基本波で
あり、2は例えばLiNb2 O3から成る複屈折性材
料である。3は複屈折材料2の表面若しくは内部に設け
られた非線形光学効果を有する材料(例えばLiNb2
 O3 )で形成された導波路である。4は導波路3を
通過した基本波、5は第2高調波である。
In FIG. 4 showing the operation of a conventional optical wavelength conversion device, 1 is a fundamental wave emitted from a laser light source (not shown), and 2 is a birefringent material made of, for example, LiNb2 O3. 3 is a material having a nonlinear optical effect (for example, LiNb2) provided on the surface or inside of the birefringent material 2.
It is a waveguide formed of O3). 4 is the fundamental wave that passed through the waveguide 3, and 5 is the second harmonic.

【0005】図4において、基本波1が導波波3を伝播
すると、導波路3の非線形光学効果により、基本波1の
一部が第2高調波5に変換される。このとき、第2高調
波5の媒質中の位相速度が基本波1の媒質中での位相速
度よりも大きいと第2高調波5はチェレンコフ放射とい
う形で複屈折性材料2の内部に放射される。変換されな
かった基本波1はそのまま基本波1として透過し、チェ
レンコフ放射された光が第2高調波5として出射される
。この第2高調波5は図4に示したように進行方向に垂
直な断面が三日月型をした発散光であり、そのままでは
使用し難いため平行光化する必要がある。
In FIG. 4, when a fundamental wave 1 propagates through a guided wave 3, a part of the fundamental wave 1 is converted into a second harmonic 5 due to the nonlinear optical effect of the waveguide 3. At this time, if the phase velocity of the second harmonic 5 in the medium is larger than the phase velocity of the fundamental wave 1 in the medium, the second harmonic 5 is radiated into the birefringent material 2 in the form of Cerenkov radiation. Ru. The unconverted fundamental wave 1 is transmitted as the fundamental wave 1, and the Cherenkov-emitted light is emitted as the second harmonic 5. As shown in FIG. 4, this second harmonic wave 5 is a diverging light whose cross section perpendicular to the direction of propagation is crescent-shaped, and since it is difficult to use it as it is, it is necessary to convert it into parallel light.

【0006】そこで、本出願人は先にチェレンコフ放射
された第2高調波5を平行光にする手段を提案している
。その原理を、図5、図6を用いて簡単に説明する。 図5は第2高調波の平行光化の原理を示す鉛直方向の断
面図であり、6は第2高調波5の出射角である。7は円
錐レンズ、8は導波路3と同軸の円錐レンズ7の回転軸
である。出射角6の大きさに応じて円錐レンズ7の屈折
率及び頂角を適当に選ぶことにより、図5に示した断面
内で第2高調波5を回転軸8に平行にすることができる
。チェレンコフ放射の原理により、第2高調波5は回転
軸8の回りに軸対称な円錐の一部を成しているから、円
錐レンズ7を回転軸8の回りに回転して得られる円錐レ
ンズ7(図6参照)とすることによって全ての第2高調
波5が平行光になる。
[0006] Therefore, the present applicant has proposed a means for converting the second harmonic 5, which has been Cherenkov-radiated, into parallel light. The principle will be briefly explained using FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the principle of parallelization of the second harmonic, and 6 is the emission angle of the second harmonic 5. In FIG. 7 is a conical lens; 8 is a rotation axis of the conical lens 7 coaxial with the waveguide 3; By appropriately selecting the refractive index and apex angle of the conical lens 7 according to the size of the output angle 6, the second harmonic wave 5 can be made parallel to the rotation axis 8 within the cross section shown in FIG. According to the principle of Cerenkov radiation, the second harmonic 5 forms part of a cone that is axially symmetrical about the rotation axis 8, so the cone lens 7 obtained by rotating the cone lens 7 about the rotation axis 8 (See FIG. 6), all the second harmonics 5 become parallel lights.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では複屈折性材料中を伝播する第2高調波に
対して完全に平行光にすることはできないという課題が
残っていた。
However, with the above configuration, there remains the problem that the second harmonic propagating in the birefringent material cannot be completely parallelized.

【0008】以下、図7、図8を用いてこの課題につい
て説明する。図7は光波長変換装置の導波路に垂直な断
面図であり、9は導波路3を含む垂直面、10は導波路
3を含む面を代表する面であり、以降出射面と称する。 11は垂直面9と出射面10の成す角であり、以降その
大きさをαとする。図8は出射面10における光波長変
換装置の断面図であり、この出射面10における出射角
6の大きさをθ(α)とする。複屈折性材料2中では異
常光線である第2高調波は進行方向毎に異なった屈折率
を感じ、そのため出射角6の大きさθ(α)も出射面1
0毎に異なる。
This problem will be explained below using FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a cross-sectional view perpendicular to the waveguide of the optical wavelength conversion device, where 9 is a vertical plane including the waveguide 3, and 10 is a plane representative of the plane including the waveguide 3, which will be referred to as an exit surface hereinafter. Reference numeral 11 is an angle formed by the vertical surface 9 and the exit surface 10, and its size will be referred to as α hereinafter. FIG. 8 is a cross-sectional view of the optical wavelength conversion device at the output surface 10, and the magnitude of the output angle 6 at the output surface 10 is assumed to be θ(α). In the birefringent material 2, the second harmonic, which is an extraordinary ray, feels a different refractive index depending on the direction of propagation.
Different for each 0.

【0009】図9に鉛直面9と出射面10の成す角11
の大きさαと出射角6の大きさθ(α)の関係をグラフ
にして示す。
FIG. 9 shows an angle 11 formed by the vertical plane 9 and the exit plane 10.
The relationship between the magnitude α of the output angle 6 and the magnitude θ(α) of the output angle 6 is shown in a graph.

【0010】このように出射角6の大きさθ(α)が出
射面10毎に異なるため、屈折率が一定の円錐レンズ7
を用いたのでは、1つの出射面10内では第2高調波5
を平行光にできてもそれ以外の出射面10においては徐
々に第2高調波が平行からずれてくることになり、完全
に平行光にすることはできない。
As described above, since the magnitude θ(α) of the exit angle 6 differs for each exit surface 10, the conical lens 7 with a constant refractive index
is used, the second harmonic 5 within one output surface 10
Even if it is possible to make parallel light, the second harmonics will gradually deviate from parallel on the other exit surfaces 10, and it will not be possible to make them completely parallel light.

【0011】本発明は上記従来の問題点に鑑み、第2高
調波を完全に平行光にでき、また製作容易な光波長変換
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned conventional problems, it is an object of the present invention to provide an optical wavelength conversion device that can completely convert the second harmonic into parallel light and is easy to manufacture.

【0012】0012

【課題を解決するための手段】本発明の光波長変換装置
は、レーザ光源と、複屈折性材料と、複屈折性材料表面
又は内部に設けられた非線形光学材料から成る導波路と
、導波路を伝播するレーザ光が変換されて発生する第2
高調波を収束又は発散させる円錐レンズとから成る光波
長変換装置において、前記円錐レンズが屈折率分布型円
錐レンズから成ることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The optical wavelength conversion device of the present invention includes a laser light source, a birefringent material, a waveguide made of a nonlinear optical material provided on or inside the birefringent material, and a waveguide. The second laser beam generated by converting the propagating laser beam
An optical wavelength conversion device comprising a conical lens that converges or diverges harmonics, characterized in that the conical lens is a gradient index conical lens.

【0013】好適には、屈折率分布型円錐レンズが複屈
折性材料から成り、特にその複屈折材料としてLiNb
2 O3 を用い、円錐レンズの回転軸とLiNb2 
O3 の光学軸との成す角がほぼ27.3度となるよう
にするのが好ましい。
Preferably, the gradient index conical lens is made of a birefringent material, in particular LiNb as the birefringent material.
2O3, the rotation axis of the conical lens and LiNb2
Preferably, the angle formed with the optical axis of O3 is approximately 27.3 degrees.

【0014】[0014]

【作用】本発明の上記構成によると、出射面毎に異なる
屈折率を有する屈折率分布型円錐レンズを用いて、出射
面毎に異なる第2高調波の出射角に応じてそれぞれの屈
折率を設定することにより、全ての第2高調波を平行光
にすることができる。
[Operation] According to the above structure of the present invention, by using a gradient index conical lens having a different refractive index for each output surface, each refractive index is adjusted according to the output angle of the second harmonic, which is different for each output surface. By setting, all the second harmonics can be made into parallel light.

【0015】又、屈折率分布型円錐レンズとしてLiN
b2 O3を用い、円錐レンズの回転軸とLiNb2 
O3 の光学軸との成す角がほぼ27.3度となるよう
にすることにより、円錐レンズの片面を平面にでき、製
作が容易となる。
[0015] Also, as a gradient index conical lens, LiN
b2 Using O3, the rotation axis of the conical lens and LiNb2
By making the angle formed by O3 with the optical axis approximately 27.3 degrees, one side of the conical lens can be made flat, which facilitates manufacturing.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の各実施例の光波長変換装置に
ついて、図を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Optical wavelength conversion devices according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】図1は本発明の第1実施例における光波長
変換装置の断面図を示す。図1において、1は図示しな
いレーザ光源から発した基本波、2は例えばLiNb2
 O3 から成る複屈折性材料、3は複屈折性材料2の
表面若しくは内部に設けられた非線形光学効果を有する
材料(例えばLiNb2 O3 )で形成された導波路
、5は第2高調波である。基本波1が導波波3を伝播す
ると、導波路3の非線形光学効果により、基本波1の一
部が第2高調波5に変換され、この第2高調波5がチェ
レンコフ放射という形で複屈折性材料2の内部に放射さ
れ、この第2高調波5が複屈折性材料2から出射角6で
出射され、回転軸8が導波路3と同軸の円錐レンズ7に
入射する。第2高調波5の出射角6の大きさに応じて円
錐レンズ7の屈折率及び頂角を適当に選ぶことにより第
2高調波5を回転軸8に平行にする。
FIG. 1 shows a sectional view of an optical wavelength conversion device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a fundamental wave emitted from a laser light source (not shown), 2 is, for example, LiNb2
A birefringent material made of O3, 3 a waveguide formed of a material having a nonlinear optical effect (for example, LiNb2 O3) provided on or inside the birefringent material 2, and 5 a second harmonic. When the fundamental wave 1 propagates through the guided wave 3, a part of the fundamental wave 1 is converted into a second harmonic 5 due to the nonlinear optical effect of the waveguide 3, and this second harmonic 5 is complexed in the form of Cerenkov radiation. The second harmonic wave 5 is emitted into the interior of the refractive material 2 , and is emitted from the birefringent material 2 at an exit angle 6 , and enters a conical lens 7 whose rotation axis 8 is coaxial with the waveguide 3 . The second harmonic wave 5 is made parallel to the rotation axis 8 by appropriately selecting the refractive index and apex angle of the conical lens 7 according to the magnitude of the output angle 6 of the second harmonic wave 5.

【0018】以上のような基本構成において、平行光化
の条件を説明する。
Conditions for collimating light in the above basic configuration will be explained.

【0019】図1は光波長変換装置を鉛直面(第2高調
波5の対称面)と角αを成す出射面で切断した断面図で
あり、この断面における第2高調波5の出射角6の大き
さをθ(α)とする。又、円錐レンズ7の前側頂角の半
角11の大きさをγ、円錐レンズ7の後側頂角の半角1
2の大きさをβ、円錐レンズ7の第1面での屈折角13
の大きさをθ1、円錐レンズ7の第2面での入射角14
の大きさをθ2、円錐レンズ7の第2面での屈折角15
の大きさをθ3とする。又、この断面における円錐レン
ズ7の屈折率をn(α)とし、円錐レンズ7を透過した
第2高調波16が回転軸8と平行になる条件を求める。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the optical wavelength conversion device taken along an output plane forming an angle α with the vertical plane (the plane of symmetry of the second harmonic 5), and the output angle 6 of the second harmonic 5 in this cross section is Let the magnitude of be θ(α). Also, the size of the half angle 11 of the front apex angle of the conical lens 7 is γ, and the half angle 1 of the rear apex angle of the conical lens 7 is γ.
2 is β, and the refraction angle 13 at the first surface of the conical lens 7 is
The magnitude of is θ1, and the angle of incidence 14 on the second surface of the conical lens 7 is
The magnitude of is θ2, and the refraction angle 15 at the second surface of the conical lens 7 is
Let the magnitude of be θ3. Further, the refractive index of the conical lens 7 in this cross section is set as n(α), and the condition under which the second harmonic wave 16 transmitted through the conical lens 7 is parallel to the rotation axis 8 is determined.

【0020】第1面での屈折におけるスネルの法則によ
り、
According to Snell's law in refraction at the first surface,

【0021】[0021]

【数3】[Math 3]

【0022】又、第2面でも同様に、[0022] Similarly, on the second side,

【0023】[0023]

【数4】[Math 4]

【0024】また、四角形の内角の総和は2*πである
から、次式が成り立つ。
Furthermore, since the sum of the interior angles of a quadrilateral is 2*π, the following equation holds.

【0025】[0025]

【数5】[Math 5]

【0026】さらに円錐レンズ7を透過した第2高調波
16が回転軸8と平行であるためには、
Furthermore, since the second harmonic wave 16 transmitted through the conical lens 7 is parallel to the rotation axis 8,

【0027】[0027]

【数6】[Math 6]

【0028】であるから、 (5)式から求めたβを 
(6)式に代入してθ3を求め、これを (4)式に代
入し、θ2の三角関数の積の形に変形した後 cosθ
で割ることにより、求める条件は、
[0028] Therefore, β obtained from equation (5) is
After substituting into equation (6) to find θ3, substituting it into equation (4) and transforming it into the form of the product of trigonometric functions of θ2, cosθ
By dividing by, the condition to find is

【0029】[0029]

【数7】[Math 7]

【0030】にて与えられる。It is given by

【0031】この条件をθ(α)、γ、β、n(α)に
関する式に変形する。即ち、 (7)式を三角関数の公
式により変形してπ/2の項を除去し、 (4)式と 
(6)式からθ2をβとn(α)で表し、 (3)式か
らθ1をθ(α)とγとn(α)で表し、これらを (
7)式に代入して整理すると、請求項2に記載したよう
に、次式で与えられる。
This condition is transformed into equations regarding θ(α), γ, β, and n(α). That is, by transforming equation (7) using trigonometric formulas and removing the π/2 term, we obtain equation (4) and
From equation (6), θ2 is expressed by β and n(α), and from equation (3), θ1 is expressed by θ(α), γ, and n(α), and these are (
7) By substituting and rearranging the equation, the following equation is obtained as stated in claim 2.

【0032】[0032]

【数8】[Math. 8]

【0033】また、 (1)式をβについて解くと、次
式のようになる。
[0033] Furthermore, when equation (1) is solved for β, the following equation is obtained.

【0034】[0034]

【数9】[Math. 9]

【0035】かくして、θ(α)と、屈折率分布型円錐
レンズの第2高調波の対称面における屈折率n(0)と
、第2高調波の入射側の頂角の半角γが与えられたとき
、屈折率分布型円錐レンズの各出射面に対する屈折率n
(α)と出射側の頂角の半角βを、上記 (1)式、 
(2)式で与えることにより、第2高調波をすべて平行
光にすることができる。
[0035] Thus, θ(α), the refractive index n(0) in the plane of symmetry of the second harmonic of the gradient index conical lens, and the half angle γ of the apex angle on the incident side of the second harmonic are given. Then, the refractive index n for each exit surface of the gradient index conical lens is
(α) and the half angle β of the apex angle on the output side, the above equation (1) is used.
By giving Equation (2), all the second harmonics can be made into parallel light.

【0036】ここでは、更に複屈折性材料として一般的
に入手容易なLiNb2 O3 を用いて屈折率分布型
円錐レンズ7を製作することを考える。このための条件
は、LiNb2 O3 の常光線の屈折率をno、異常
光線の屈折率をneとして、
Here, we will further consider manufacturing the gradient index conical lens 7 using LiNb2 O3, which is generally easily available, as a birefringent material. The conditions for this are that the refractive index of the ordinary ray of LiNb2O3 is no, the refractive index of the extraordinary ray is ne,

【0037】[0037]

【数10】[Math. 10]

【0038】[0038]

【数11】[Math. 11]

【0039】となるような屈折率分布を持つような円錐
レンズの形状を求めればよい。一例として半導体レーザ
光の波長が830nmの時、第2高調波の波長は415
nmであり、θ(0)=52.6049°、n(0)=
no=2.418、ne=2.311であるから、条件
式を数値計算的に解き、γ、β、及びn(α)を求める
と、γ=118.92°、β=30.69°となる。従
って、円錐レンズ7の前側頂角の半角11の大きさγを
118.92°、円錐レンズの後側頂角の半角12の大
きさβを30.69°とし、円錐レンズの材料としてL
iNb2 O3 を用いると円錐レンズ7を透過する全
ての光線が平行光となる。
What is necessary is to find the shape of a conical lens that has a refractive index distribution as follows. As an example, when the wavelength of semiconductor laser light is 830 nm, the wavelength of the second harmonic is 415 nm.
nm, θ(0)=52.6049°, n(0)=
Since no=2.418 and ne=2.311, solving the conditional expression numerically and finding γ, β, and n(α) yields γ=118.92° and β=30.69°. becomes. Therefore, the size γ of the half angle 11 of the front side apex angle of the conical lens 7 is 118.92°, the size β of the half angle 12 of the rear side apex angle of the conical lens 7 is 30.69°, and the material of the conical lens is L.
When iNb2 O3 is used, all light rays passing through the conical lens 7 become parallel lights.

【0040】次に、本発明の第2実施例の光波長変換装
置について図3により説明する。図3において、図1に
示したものと同一の構成要素については同一参照番号を
付して説明を省略する。18はLiNb2 O3 の光
学軸である。19は光学軸18と円錐レンズの回転軸8
の成す角であり、その大きさを27.3°とする。この
とき、円錐レンズの前側頂角の半角11の大きさを66
.3°とすると、次に説明するように後側頂角の大きさ
が180°の時全ての円錐レンズを透過する光線16が
平行光となる。
Next, an optical wavelength conversion device according to a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. In FIG. 3, the same reference numerals are given to the same components as those shown in FIG. 1, and the description thereof will be omitted. 18 is the optical axis of LiNb2O3. 19 is the optical axis 18 and the rotation axis 8 of the conical lens
It is the angle formed by , and its size is 27.3°. At this time, the size of the half angle 11 of the front apex angle of the conical lens is 66
.. If it is 3 degrees, the light rays 16 that pass through all the conical lenses become parallel lights when the rear apex angle is 180 degrees, as will be explained next.

【0041】このように、円錐レンズ7の回転軸8とL
iNb2 O3 の光学軸との成す角をほぼ27.3°
とするとき、図1のβ=90°となる理由を次に説明す
る。 図2は、α=90°の時の光線ベクトルとLiNb2 
O3 の光学軸とを含む面で切った屈折率楕円体を示す
図であり、17はLiNb2 O3 を透過する光線で
ある。
In this way, the rotation axis 8 of the conical lens 7 and the L
The angle formed with the optical axis of iNb2 O3 is approximately 27.3°.
The reason why β=90° in FIG. 1 is explained below. Figure 2 shows the ray vector and LiNb2 when α=90°.
It is a diagram showing a refractive index ellipsoid cut along a plane including the optical axis of O3, and 17 is a light ray that passes through LiNb2O3.

【0042】光線17の感じる屈折率はベクトルnの長
さで表されるから、nと光学軸の成す角をθとすれば、
Since the refractive index felt by the light ray 17 is expressed by the length of the vector n, if the angle between n and the optical axis is θ, then

【0043】[0043]

【数12】[Math. 12]

【0044】なる式が成立する。この式(10)をθに
ついて解くと、
The following formula holds true. Solving this equation (10) for θ, we get

【0045】[0045]

【数13】[Math. 13]

【0046】ここで、θ=27.3°とすると、ne=
2.311、no=2.418であるから、式(11)
を解いて、n=2.376となる。
Here, if θ=27.3°, ne=
2.311, no=2.418, so equation (11)
Solving, we get n=2.376.

【0047】γ=66.3°とすると、(1) 、(2
) 式より、β=90°となる。従って、円錐レンズ7
の後側頂角は180°即ち平面となる。
When γ=66.3°, (1), (2
) From the formula, β=90°. Therefore, the conical lens 7
The rear apex angle of is 180°, that is, a plane.

【0048】以上のように本実施例によれば、円錐レン
ズの材料としてLiNb2 O3 を用い、円錐レンズ
の回転軸とLiNb2 O3 の光学軸の成す角をほぼ
27.3°とすることにより、円錐レンズの後側頂角が
180°即ち平面となるので、加工に適した円錐レンズ
が得られることとなる。
As described above, according to this embodiment, LiNb2 O3 is used as the material of the conical lens, and by setting the angle between the rotation axis of the conical lens and the optical axis of LiNb2 O3 to be approximately 27.3°, the conical Since the rear apex angle of the lens is 180°, that is, a flat surface, a conical lens suitable for processing can be obtained.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明の光波長変換装置によれば、以上
のように第2高調波を平行光にする円錐レンズが屈折率
分布型円錐レンズであることにより、全ての出射面に対
して完全に平行な第2高調波を得ることができる。
Effects of the Invention According to the optical wavelength conversion device of the present invention, since the conical lens that converts the second harmonic into parallel light is a gradient index conical lens, it is possible to A completely parallel second harmonic can be obtained.

【0050】又、円錐レンズが複屈折性材料を用いた屈
折率分布型円錐レンズであり、その複屈折性材料として
LiNb2 O3 を用い、円錐レンズの回転軸とLi
Nb2 O3 の光学軸との成す角がほぼ27.3°と
なるようにすることにより、円錐レンズの片面が平面と
なり、製作が容易となるという効果を発揮する。
Further, the conical lens is a gradient index conical lens using a birefringent material, and LiNb2O3 is used as the birefringent material, and the axis of rotation of the conical lens and Li
By setting the angle between the Nb2 O3 and the optical axis to be approximately 27.3 degrees, one side of the conical lens becomes flat, which facilitates manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例における光波長変換装置
の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an optical wavelength conversion device in a first embodiment of the present invention.

【図2】屈折率楕円体の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an index ellipsoid.

【図3】本発明の第2の実施例における光波長変換装置
の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of an optical wavelength conversion device in a second embodiment of the present invention.

【図4】従来の光変換装置の作用を説明する斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view illustrating the operation of a conventional light conversion device.

【図5】従来の光波長変換装置における第2高調波の平
行光化の原理を示す鉛直方向の断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the principle of parallelization of second harmonics in a conventional optical wavelength conversion device.

【図6】従来の光波長変換装置の部分斜視図である。FIG. 6 is a partial perspective view of a conventional optical wavelength conversion device.

【図7】従来の光波長変換装置の導波路に垂直な断面図
である。
FIG. 7 is a cross-sectional view perpendicular to a waveguide of a conventional optical wavelength conversion device.

【図8】従来の光波長変換装置の出射面を含む面による
断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional optical wavelength conversion device taken along a plane including an output surface.

【図9】出射面の対称面に対する角と出射角の関係を示
すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the angle of the exit surface with respect to the plane of symmetry and the exit angle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  レーザ光源より発した基本波 2  複屈折性材料 3  導波路 5  第2高調波 7  円錐レンズ 8  回転軸 1 Fundamental wave emitted from a laser light source 2 Birefringent material 3 Waveguide 5 Second harmonic 7 Conical lens 8 Rotation axis

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  レーザ光源と、複屈折性材料と、複屈
折性材料表面又は内部に設けられた非線形光学材料から
成る導波路と、導波路を伝播するレーザ光が変換されて
発生する第2高調波を収束又は発散させる円錐レンズと
から成る光波長変換装置において、前記円錐レンズが屈
折率分布型円錐レンズから成ることを特徴とする光波長
変換装置。
Claim 1: A laser light source, a birefringent material, a waveguide made of a nonlinear optical material provided on or inside the birefringent material, and a second waveguide generated by converting the laser light propagating through the waveguide. An optical wavelength conversion device comprising a conical lens that converges or diverges harmonics, wherein the conical lens is a gradient index conical lens.
【請求項2】  屈折率分布型円錐レンズの、第2高調
波入射側の頂角の半角をγ、出射側の頂角の半角をβと
し、第2高調波の対称面と第2高調波の出射面との成す
角をαとし、出射面での第2高調波の出射角をθ(α)
とし、屈折率分布型円錐レンズの屈折率をαの関数n(
α)で表し、θ(α)とn(0)とγとが与えられたと
き、n(α)とβとが、 【数1】 及び 【数2】 で与えられることを特徴とする請求項1記載の光波長変
換装置。
2. The half angle of the apex angle on the second harmonic incident side of the gradient index conical lens is γ, and the half angle of the apex angle on the output side is β, and the symmetry plane of the second harmonic and the second harmonic are Let the angle formed with the output surface be α, and the output angle of the second harmonic at the output surface be θ(α)
The refractive index of the gradient index conical lens is a function n(
α), and when θ(α), n(0), and γ are given, n(α) and β are given by [Formula 1] and [Formula 2] Item 1. The optical wavelength conversion device according to item 1.
【請求項3】  屈折率分布型円錐レンズが複屈折性材
料から成ることを特徴とする請求項1記載の光波長変換
装置。
3. The optical wavelength conversion device according to claim 1, wherein the gradient index conical lens is made of a birefringent material.
【請求項4】  レーザ光源と、複屈折性材料と、複屈
折性材料表面又は内部に設けられた非線形光学材料から
成る導波路と、導波路を伝播するレーザ光が変換されて
発生する第2高調波を収束又は発散させる円錐レンズと
から成る光波長変換装置において、前記円錐レンズが複
屈折材料を用いた屈折率分布型円錐レンズから成り、複
屈折材料としてLiNb2 O3 を用い、円錐レンズ
の回転軸と、LiNb2 O3 の光学軸との成す角が
ほぼ27.3度となるようにしたことを特徴とする光波
長変換装置。
4. A laser light source, a birefringent material, a waveguide made of a nonlinear optical material provided on or inside the birefringent material, and a second waveguide generated by converting the laser light propagating through the waveguide. In an optical wavelength conversion device comprising a conical lens that converges or diverges harmonics, the conical lens is a gradient index conical lens using a birefringent material, LiNb2O3 is used as the birefringent material, and rotation of the conical lens is performed. An optical wavelength conversion device characterized in that the angle formed between the axis and the optical axis of LiNb2O3 is approximately 27.3 degrees.
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