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JPH05323404A - 光波長変換素子 - Google Patents

光波長変換素子

Info

Publication number
JPH05323404A
JPH05323404A JP13062992A JP13062992A JPH05323404A JP H05323404 A JPH05323404 A JP H05323404A JP 13062992 A JP13062992 A JP 13062992A JP 13062992 A JP13062992 A JP 13062992A JP H05323404 A JPH05323404 A JP H05323404A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
wavelength conversion
optical waveguide
optical
face
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.)
Withdrawn
Application number
JP13062992A
Other languages
English (en)
Inventor
Chiaki Goto
千秋 後藤
Akinori Harada
明憲 原田
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.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film 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 Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP13062992A priority Critical patent/JPH05323404A/ja
Publication of JPH05323404A publication Critical patent/JPH05323404A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光導波路型の光波長変換素子と、基本波光源
としての単一縦モード半導体レーザーとを有し、基本波
を光導波路端面上で収束させて光導波路に入射させる光
波長変換装置において、半導体レーザーへの戻り光を無
くして、安定した高強度の波長変換波を得る。 【構成】 光導波路22の端面22aを、基本波であるレー
ザービーム11が斜め入射する向きに形成するとともに、
この端面22aで反射して半導体レーザー10側に進行する
レーザービーム11Rを遮光板15によって遮る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基本波を第2高調波等
に波長変換する光波長変換装置、特に詳細には、基本波
光源としての半導体レーザーと光導波路型の光波長変換
素子とからなる光波長変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、非線形光学材料を利用して、
レーザー光を第2高調波等に波長変換(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、バルク結晶型の
ものや、光導波路型のもの等が知られている。またこの
種の光波長変換素子は、半導体レーザーと組み合わせて
用いられることが多い。
【0003】このように半導体レーザーを基本波光源と
し、そこから発せられたレーザービームを光導波路型の
光波長変換素子に入力させるためには、半導体レーザー
から発せられたレーザービームを入射光学系で絞って光
導波路端面上で収束させる、という手法が多く用いられ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
して基本波であるレーザービームを光導波路型光波長変
換素子に入力する場合は、光導波路端面で反射したレー
ザービームが半導体レーザーに戻り光となって入射する
ために、ノイズが生じるといった問題や、発振波長変動
による波長変換効率低下のために波長変換波出力が大き
く変化するといった問題が認められている。
【0005】従来より、この戻り光による問題を防止す
るために、半導体レーザーの駆動電流に高周波を重畳し
て、半導体レーザーをマルチモード化することも考えら
れている。このような手法は、基本波と波長変換波との
位相整合を取る上での基本波波長許容幅が比較的大きい
いわゆるチェレンコフ放射型の光波長変換素子にあって
は効果的であるが、導波モードの基本波と同じく導波モ
ードの波長変換波との間で位相整合を取る導波−導波タ
イプの光波長変換素子に対しては適用し難いものとなっ
ている。つまりこの導波−導波タイプの光波長変換素子
においては、上記の基本波波長許容幅が狭いので、半導
体レーザーのマルチモードのうちの1つのモードしか波
長変換に利用できず、そのため見かけ上の波長変換効率
が著しく低くなってしまうのである。
【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、基本波光源として単一縦モードの半導体レーザ
ーを、そして光波長変換素子として光導波路型のものを
用いた上で、半導体レーザーへの戻り光を抑えて、出力
が安定した高強度の波長変換波を得ることができる光波
長変換素子を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による光波長変換
装置は、前述したように非線形光学材料からなる光導波
路を有し、該光導波路を導波する基本波を波長変換する
光波長変換素子と、基本波としてのレーザービームを発
する単一縦モードの半導体レーザーと、上記レーザービ
ームを光導波路端面上で収束させて該光導波路に入射さ
せる光学系とからなる光波長変換装置において、光導波
路の端面が、基本波としてのレーザービームが斜め入射
する向きに形成されるとともに、この光導波路の端面で
反射して半導体レーザー側に進行するレーザービームを
遮る遮光板が設けられたことを特徴とするものである。
【0008】
【作用および発明の効果】上述のように光導波路の端面
を、基本波としてのレーザービームが斜め入射する向き
に形成しておくと、この端面で反射したレーザービーム
は半導体レーザーから光波長変換素子に向かうレーザー
ビームとは異なる光路を辿るようになる。そこで上述の
ような遮光板を、半導体レーザーから光波長変換素子に
向かうレーザービームは全くあるいはほとんど遮らない
位置に配して、半導体レーザー側に戻るレーザービーム
を一部あるいは全部遮ることが可能となる。
【0009】このようにして半導体レーザーへの戻り光
を無くし、あるいは低減できれば、基本波光源として単
一縦モードの半導体レーザーを用いていても、戻り光に
よるノイズあるいは発振波長変動を抑制可能となる。そ
れにより本装置においては、高い波長変換効率の下に安
定した出力の波長変換波を得ることができる。また本発
明の装置は、半導体レーザーをマルチ縦モード化するも
のではないから、光波長変換素子として導波−導波タイ
プのものが用いられる場合でも、レーザービームの利用
効率が高く保たれ、その点からも波長変換効率の向上が
実現される。
【0010】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
詳細に説明する。図1と図2はそれぞれ、本発明の第1
実施例による光波長変換装置の平面形状、側面形状を示
すものであり、また図3はその斜視図である。図示され
るようにこの光波長変換装置は、基本波光源としての半
導体レーザー10と、コリメーターレンズ12、λ/2板13
および集光レンズ14からなる入射光学系と、光導波路型
の光波長変換素子20とを有している。
【0011】光波長変換素子20は、ガラスやプラスチッ
クからなる基板21内に、非線形光学材料からなる3次元
光導波路22が埋め込まれてなる。本例では上記非線形光
学材料として、特開昭62−210432号公報に示さ
れる3,5ージメチルー1ー(4ーニトロフェニル)ピ
ラゾール(以下、DMNPと称する)が用いられてい
る。一方半導体レーザー10としては、基本波長が870
nmのレーザービーム11を発するものが用いられてい
る。これらの光波長変換素子20と半導体レーザー10と
は、半導体レーザー10のビーム出射軸と同方向に光導波
路22が延びる状態にして、図示しない共通のマウントに
固定されている。
【0012】光波長変換素子20の光導波路端面22bを含
む前方端面20bには、波長870nmの基本波としての
レーザービーム11と、後述する波長435nmの第2高
調波16とをほぼ100 %透過させるコーティングが施され
ている。また光波長変換素子20の後方端面20aには、レ
ーザービーム11をほぼ100 %透過させるコーティングが
施されている。
【0013】半導体レーザー10から出射したレーザービ
ーム11は、コリメーターレンズ12で平行光化され、その
収束スポット形状および偏光方向を光導波路22の形状に
合わせるためのλ/2板13を通過した後、集光レンズ14
により集光されて、光導波路22の端面22a上で収束す
る。それによりレーザービーム11はこの端面22aから光
導波路22内に入射し、そこを導波モードで図中右方向に
進行する。光導波路22を導波するレーザービーム11は、
光導波路22を構成するDMNPにより、波長が1/2
(=435nm)の第2高調波16に変換される。この第
2高調波16は光導波路22を導波モードで伝搬する。位相
整合は一例として、レーザービーム11の光導波路22での
導波モードと、第2高調波16の導波モードとの間で取ら
れる(いわゆる導波−導波タイプの場合)。光波長変換
素子20の前方端面20bからは、上記レーザービーム11と
第2高調波16とが混合したビームが出射する。この出射
ビームは図示しないフィルターに通され、第2高調波16
のみが取り出されて利用される。
【0014】次に、半導体レーザー10への戻り光を無く
すための構成について説明する。コリメーターレンズ12
とλ/2板13との間には、光波長変換素子20に向かうレ
ーザービーム11の光路から外れた位置において、遮光板
15が配設されている。この遮光板15は、レーザービーム
11を遮らない範囲でできるだけ該レーザービーム11に近
接するように配置されている。そして光波長変換素子20
の後方端面20aは、光導波路端面22aも含んで全体的に
斜めにカットされている。この光導波路端面22aの斜め
カットの向きは、そこで反射したレーザービーム11Rの
光路が光波長変換素子20に向かうレーザービーム11から
完全に分離して遮光板15側にずれる向きとされている。
【0015】したがって、光導波路端面22aで反射した
レーザービーム11Rは遮光板15で遮られ、半導体レーザ
ー10まで戻ることがない。そうであれば、戻り光のため
に半導体レーザー10がノイズを生じたり、あるいは発振
波長が変動して位相整合条件の変化により波長変換効率
が低下することもなくなる。そこで本装置においては、
常に高い波長変換効率の下に、高強度の第2高調波16を
安定して得ることが可能となる。
【0016】また半導体レーザー10は単一縦モード発振
するものであるから、半導体レーザーを高周波重畳駆動
する場合のようにレーザービーム11のうち特定波長の光
以外は波長変換され得ないということがなくなり、この
点から、実質的な波長変換効率が向上するようになる。
【0017】また本実施例において、半導体レーザー10
は水平面内でレーザービーム11の拡がり角が最小となる
ように配されており、光導波路端面22aはこの水平面内
でレーザービーム入射方向に対して斜めとなるようにカ
ットされている。それに対応して遮光板15も、光波長変
換素子20に向かうレーザービーム11の光路に対して水平
方向にずれるように配されている。
【0018】このようにしておくと、互いに光路をずら
すべきレーザービーム11とレーザービーム11R(反射
光)とは、光路をずらす面内でのビーム径が最小とな
る。そこで、光導波路端面22aの斜めカット角度を比較
的小さくしても、レーザービーム11の遮光板15によるケ
ラレを防止した上でレーザービーム11Rを確実に遮光す
ることができる。図4はこのことを分かりやすく示すも
のである。レーザービーム11と11Rとが実線で示すビー
ム径となっていれば、図示の位置に配した遮光板15でレ
ーザービーム11Rを遮ることができるが、もしそれらの
ビーム径が破線表示のように大きければ、光波長変換素
子20に向かうレーザービーム11の一部がケラレる一方、
レーザービーム11Rの一部が遮られなくなる。上記ビー
ム径が大きくても、光導波路端面22aの斜めカット角度
を大きく取れば、上述の不具合を無くすことができる
が、そのようにすると装置の大型化が避けられない。
【0019】なお、上記のような遮光板15を設けず、レ
ーザービーム11Rの光路をレーザービーム11の光路から
大きくずらすだけで戻り光を無くすことも考えられる。
しかし、レーザービーム11を光導波路端面22a上で収束
させて光導波路22に入射させる場合は、このレーザービ
ーム11を極めて小さなスポットに収束させる必要があ
り、集光レンズ14としてNA(開口数)がかなり大きい
レンズが用いられることになる。そうであると、集光レ
ンズ14と光導波路端面22aとの間の距離は極めて短くな
るから、上述のような構成で戻り光を無くすことは非常
に難しくなる。
【0020】また本実施例では、前述の通り光波長変換
素子20の後方端面20aに、レーザービーム11をほぼ100
%透過させるコーティングが施されているから、レーザ
ービーム11の反射が少なく抑えられ、この点からも戻り
光低減の効果が得られる。
【0021】次に、図5を参照して本発明の第2実施例
について説明する。なおこの図5において、図1中の要
素と同等の要素には同番号を付し、それらについての重
複した説明は省略する。
【0022】この第2実施例の光導波路型光波長変換素
子30は、LiTaO3 基板31に反転ドメインの周期構造
を有するプロトン交換光導波路32が形成されてなるもの
である。そしてこの光波長変換素子30は、その光導波路
32の延びる方向Nが半導体レーザー10のビーム出射軸M
に対して、スネルの法則を満たすように傾いた状態で配
置されている。すなわち光導波路32の屈折率をnw とす
ると、図5において、 sin θ1 =nw sin θ2 である。
【0023】この実施例においても、第1実施例におけ
るのと同様の遮光板15が設けられ、そして光波長変換素
子30の後方端面(光導波路端面32aも含む)30aは、光
導波路端面32aで反射したレーザービーム11Rの光路が
光波長変換素子30に向かうレーザービーム11から完全に
分離して遮光板15側にずれる向きとされている。したが
ってこの場合も、第1実施例におけるのと同様に戻り光
防止の効果が得られることになる。
【0024】なお、以上説明した実施例における光導波
路22および32は3次元光導波路であるが、本発明は、薄
膜光導波路からなる光波長変換素子を用いる場合にも適
用可能である。さらに本発明は、第2高調波以外の例え
ば和周波や第3高調波等を得る光波長変換装置にも適用
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による光波長変換装置を示
す平面図
【図2】上記光波長変換装置を示す側面図
【図3】上記光波長変換装置の斜視図
【図4】光導波路端面の斜めカットの向きによる作用の
違いを説明する概略図
【図5】本発明の第2実施例による光波長変換装置を示
す平面図
【符号の説明】
10 半導体レーザー 11 レーザービーム(基本波) 12 コリメーターレンズ 13 λ/2板 14 集光レンズ 15 遮光板 16 第2高調波 20、30 光波長変換素子 22、32 光導波路 22a、22b、32a 光導波路の端面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非線形光学材料からなる光導波路を有
    し、該光導波路を導波する基本波を波長変換する光波長
    変換素子と、 基本波としてのレーザービームを発する単一縦モードの
    半導体レーザーと、 前記レーザービームを前記光導波路の端面上で収束させ
    て該光導波路に入射させる光学系とからなる光波長変換
    装置において、 前記光導波路の端面が、前記レーザービームが斜め入射
    する向きに形成されるとともに、 前記光導波路の端面で反射して半導体レーザー側に進行
    するレーザービームを遮る遮光板が設けられたことを特
    徴とする光波長変換装置。
  2. 【請求項2】 前記光導波路の端面が、半導体レーザー
    から発せられたレーザービームの拡がり角が最小となる
    面内で、該レーザービームの入射方向に対して斜めとな
    る向きに配置されていることを特徴とする請求項1記載
    の光波長変換装置。
JP13062992A 1992-05-22 1992-05-22 光波長変換素子 Withdrawn JPH05323404A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6317546B1 (en) 1998-09-28 2001-11-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical waveguide device, and light source device and optical apparatus including the optical waveguide device
US6785457B2 (en) 2001-08-01 2004-08-31 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical waveguide device and coherent light source and optical apparatus using the same
US6829080B2 (en) 2001-04-17 2004-12-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical waveguide device and light source and optical apparatus using the same
JP2006153985A (ja) * 2004-11-25 2006-06-15 Mitsubishi Electric Corp 波長変換レーザ装置

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 19990803