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JPH07234428A - Short wavelength light source module and wavelength convertor element - Google Patents

Short wavelength light source module and wavelength convertor element

Info

Publication number
JPH07234428A
JPH07234428A JP2393594A JP2393594A JPH07234428A JP H07234428 A JPH07234428 A JP H07234428A JP 2393594 A JP2393594 A JP 2393594A JP 2393594 A JP2393594 A JP 2393594A JP H07234428 A JPH07234428 A JP H07234428A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ferroelectric material
light source
source module
base
wavelength light
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
Application number
JP2393594A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3424973B2 (en
Inventor
Yasuo Kitaoka
康夫 北岡
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 JP02393594A priority Critical patent/JP3424973B2/en
Publication of JPH07234428A publication Critical patent/JPH07234428A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3424973B2 publication Critical patent/JP3424973B2/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a short wavelength light source module having a waveguide converting element having a functional element for temp. and to decrease heat conduction between the elements and the module base so that wavelength conversion is stably performed and short wavelength light is obtd. by using a temp. controlling functional element of low capacity. CONSTITUTION:A LiTaO3 substrate l is used as a ferroelectric material, on which a periodical polarization-inversion area 2 and an optical waveguide 3 are formed. A SiO2 layer as a buffer layer 4 is formed to 0.4mum thickness on the surface of the substrate. A thin film heater 5 is used as an element having a function to control temp. The surface of the module base 6 is formed to have a rugged pattern to decrease the contact area between the Lilac, substrate 1 and the module base 6. Thus, heat conduction is decreased.

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、光情報処理分野、ある
いは光応用計測制御分野に使用する、近赤外半導体レー
ザーと波長変換デバイスを用いた短波長光源モジュール
および波長変換素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a short wavelength light source module and a wavelength conversion element using a near infrared semiconductor laser and a wavelength conversion device, which are used in the field of optical information processing or the field of measurement control of optical application. .

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザーを励起光源として高効率
波長変換によりグリーン、ブルー光源を得ることが、光
ディスクの高密度記録や画像処理等で要求されている。
ここで得られる出力光は横モードがガウシアンで回折限
界近くまで集光でき、且つ出力が数mW程度で周波数的に
も時間的にも安定であることが必要である。
2. Description of the Related Art Obtaining green and blue light sources by highly efficient wavelength conversion using a semiconductor laser as an excitation light source is required for high density recording on an optical disk, image processing and the like.
The output light obtained here is required to have a transverse mode of Gaussian and can be condensed to near the diffraction limit, and have an output of several mW and stable in frequency and time.

【0003】半導体レーザーを励起光源として数mW以上
の高出力短波長光源を得るには、波長変換素子として擬
位相整合(以下、QPMと記す。)方式の分極反転型導
波路(山本他、オプティクス・レターズ Optics Lette
rs Vol.16, No.15, 1156 (1991))を用いる構成や、単
一縦モードスペクトルの半導体レーザーを励起光源とし
て固体レーザーの共振器内部に波長変換素子を挿入して
高調波を得る内部共振器型が有力である。
In order to obtain a high-power short-wavelength light source of several mW or more using a semiconductor laser as an excitation light source, a quasi-phase matching (hereinafter referred to as QPM) type polarization inversion waveguide (Yamamoto et al., Optics) is used as a wavelength conversion element.・ Letters Optics Lette
rs Vol.16, No.15, 1156 (1991)) or a structure in which a semiconductor laser with a single longitudinal mode spectrum is used as an excitation light source and a wavelength conversion element is inserted inside the resonator of a solid-state laser to obtain harmonics. The resonator type is influential.

【0004】分極反転型導波路デバイスを用いたブルー
光源と半導体レーザー励起内部共振器型固体レーザーを
用いたグリーン光源の概略構成図をそれぞれ図12、1
4に示す。
A schematic diagram of a blue light source using a polarization inversion type waveguide device and a green light source using a semiconductor laser pumped internal cavity type solid state laser is shown in FIGS.
4 shows.

【0005】概略構成図12において7は0.86μm帯の1
40mW級AlGaAs半導体レーザー、19はN.A.=0.5のコリメ
ートレンズ、21はλ/2板、20はN.A.=0.55のフォ
ーカシングレンズ、22はN.A.=0.5のコリメートレン
ズ、23は半導体レーザーの光軸に対してθだけ傾斜し
て設置されたグレーティングである。LiTaO3基板1上に
は光導波路3と周期的に分極反転領域2が形成されてい
る。コリメートレンズ19で平行になったレーザー光
は、λ/2板21で偏向方向を回転され、フォーカシン
グレンズ20で分極反転型導波路素子の光導波路3の端
面に集光され、周期4.0μmの分極反転領域2をもつ光導
波路3を伝ぱんし、光導波路3の出射端面より出射され
る。光導波路3から出射した光はコリメートレンズ22
で平行光になり、グレーティング23に導かれる。グレ
ーティング23は波長分散効果を持っていて、波長860n
mの光が光導波路3に再結合し、半導体レーザー7の活
性層に帰還し、光半導体レーザー7の波長が分極反転型
導波路の位相整合波長である860nmに固定されるよう
に、グレーティング23の角度は設定される。半導体レ
ーザー7の導波路内への入射光強度72mWに対し8mWのブ
ルー光が得られている。
In FIG. 12, 7 is a 0.86 μm band 1
40mW class AlGaAs semiconductor laser, 19 is a collimating lens with NA = 0.5, 21 is a λ / 2 plate, 20 is a focusing lens with NA = 0.55, 22 is a collimating lens with NA = 0.5, and 23 is the optical axis of the semiconductor laser. It is a grating installed at an angle of θ. On the LiTaO 3 substrate 1, an optical waveguide 3 and periodically poled regions 2 are formed. The laser light made parallel by the collimator lens 19 is rotated in the deflection direction by the λ / 2 plate 21, is focused on the end face of the optical waveguide 3 of the polarization inversion waveguide device by the focusing lens 20, and is polarized with a period of 4.0 μm. The light propagates through the optical waveguide 3 having the inversion region 2 and is emitted from the emission end face of the optical waveguide 3. The light emitted from the optical waveguide 3 is collimated by the collimator lens 22.
Then, the light becomes parallel light and is guided to the grating 23. The grating 23 has a wavelength dispersion effect and has a wavelength of 860n.
The light of m is re-coupled to the optical waveguide 3 and returned to the active layer of the semiconductor laser 7, and the wavelength of the optical semiconductor laser 7 is fixed to 860 nm which is the phase matching wavelength of the polarization inversion type waveguide. The angle of is set. A blue light of 8 mW is obtained for an incident light intensity of 72 mW entering the waveguide of the semiconductor laser 7.

【0006】しかしながら、QPM分極反転導波路素子
は温度許容度が半値全幅で3℃と小さいため、環境温度
変化に対して安定にブルー出力を得るためには、素子の
温度コントロールが必要である。
However, since the QPM polarization inversion waveguide device has a small temperature tolerance of 3 ° C. in full width at half maximum, it is necessary to control the temperature of the device in order to obtain a stable blue output with respect to environmental temperature changes.

【0007】同様に概略構成図14において、7は809n
m帯の90mW級AlGaAs半導体レーザー、19はN.A.=0.5の
コリメートレンズ、20はN.A.=0.5のフォーカシングレ
ンズ、23は半導体レーザー7の光軸に対してθだけ傾
斜して設置されたグレーティングである。半導体レーザ
ー7の端面から放射された光はコリメートレンズ19に
より平行光にされグレーティング23に導かれる。波長
809nmの一次回折光が半導体レーザー7の活性層に帰還
するようにグレーティング23は置かれている。グレー
ティング23での反射光(0次回折光)は、フォーカシ
ングレンズ20によりレーザー結晶Nd:YVO424に集光
される。出力ミラー25とNd:YVO424の端面で共振し
た基本波(1064nm)は非線形光学結晶KTP結晶(KTiOP
O4)11により波長変換され、出力ミラー25より出射
される。半導体レーザー7のNd:YVO424への励起強度
が50mWに対しKTP結晶(KTiOPO4)11の波長変換によ
り6mW程度のグリーン光を得ている。しかしながら、K
TP結晶11も分極反転型導波路素子と同様に、温度依
存性を持っている。KTP結晶11の温度変化にともな
い、基本波(1064nm)の発振偏光方向が変化し、グリーン
光出力が変化する。安定なグリーン出力を得るためには
分極反転素子同様、KTP結晶11の温度コントロール
が不可欠である。
Similarly, in FIG. 14, 7 is 809n.
An m-band 90 mW class AlGaAs semiconductor laser, 19 is a collimating lens with NA = 0.5, 20 is a focusing lens with NA = 0.5, and 23 is a grating installed at an angle of θ with respect to the optical axis of the semiconductor laser 7. The light emitted from the end surface of the semiconductor laser 7 is collimated by the collimator lens 19 and guided to the grating 23. wavelength
The grating 23 is placed so that the first-order diffracted light of 809 nm returns to the active layer of the semiconductor laser 7. The reflected light (0th order diffracted light) from the grating 23 is focused on the laser crystal Nd: YVO 4 24 by the focusing lens 20. The fundamental wave (1064 nm) resonating at the end face of the output mirror 25 and Nd: YVO 4 24 is a nonlinear optical crystal KTP crystal (KTiOP).
The wavelength is converted by O 4 ) 11 and emitted from the output mirror 25. While the excitation intensity of the semiconductor laser 7 to Nd: YVO 4 24 is 50 mW, wavelength conversion of the KTP crystal (KTiOPO 4 ) 11 produces green light of about 6 mW. However, K
The TP crystal 11 also has temperature dependence, like the polarization inversion type waveguide device. With the temperature change of the KTP crystal 11, the oscillation polarization direction of the fundamental wave (1064 nm) changes, and the green light output changes. In order to obtain a stable green output, the temperature control of the KTP crystal 11 is indispensable like the polarization inversion element.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】LiTaO3を基板とする分
極反転型導波路デバイスやKTP結晶のような非線形光
学効果を有する強誘電体材料をもつ短波長光源モジュー
ルにおいて、安定なブルーやグリーン光を得るためには
強誘電体材料(素子)の温度コントロールが必要であ
る。従来まで、強誘電体材料(素子)はモジュールの基
台に直接取り付けられていた。時には、熱伝導性の高い
ペーストを介して取り付けられていた。そのため、モジ
ュール全体をペルチエ素子またはヒーターのような温度
制御機能を有する素子で温度コントロールする構成で
は、素子の温度もモジュールの温度と同じにすることが
でき、素子の温度も一定にすることができた。
In a short wavelength light source module having a ferroelectric material having a nonlinear optical effect such as a polarization inversion type waveguide device having a substrate of LiTaO 3 or a KTP crystal, stable blue or green light is emitted. In order to obtain the above, it is necessary to control the temperature of the ferroelectric material (element). Until now, ferroelectric materials (elements) have been attached directly to the base of the module. It was sometimes attached via a paste with high thermal conductivity. Therefore, in the configuration where the temperature of the entire module is controlled by a Peltier element or an element having a temperature control function such as a heater, the element temperature can be the same as the module temperature, and the element temperature can also be constant. It was

【0009】しかしながら、モジュール全体を温度コン
トロールする構成では、温度制御機能素子の容量がおお
きくなるので電源容量も大きくなり、ペルチエ素子を用
いた場合では、放熱フィンも大きくなるため、モジュー
ル全体の大きさも増大する。
However, in the structure in which the temperature of the entire module is controlled, the capacity of the temperature control function element is large, so that the power source capacity is also large, and when the Peltier element is used, the radiation fin is also large, and therefore the size of the entire module is also large. Increase.

【0010】また、薄膜ヒーターや小型ペルチエ素子で
素子のみを温度コントロールする場合において、素子と
モジュールの熱伝導性が高いと、素子のみの温度コント
ロールを行うことができず、結果として薄膜ヒーターや
小型ペルチエ素子の容量が大きくなってしまう。
Further, in the case of controlling the temperature of only the element with a thin film heater or a small Peltier element, if the thermal conductivity of the element and the module is high, it is not possible to control the temperature of only the element, and as a result, the thin film heater or the small size The capacity of the Peltier element increases.

【0011】さらに、高出力の半導体レーザーを励起光
源として用いた場合、半導体レーザーの発熱の影響も素
子に伝わりやすく、素子を安定に一定温度にコントロー
ルすることが容易でなくなる。
Furthermore, when a high-power semiconductor laser is used as an excitation light source, the effect of heat generation of the semiconductor laser is easily transmitted to the element, and it becomes difficult to stably control the element at a constant temperature.

【0012】本発明は以上示した強誘電体材料をもつ短
波長光源モジュールの課題を克服し、安定な短波長光を
提供するものである。
The present invention overcomes the problems of the short-wavelength light source module having the above-mentioned ferroelectric material and provides stable short-wavelength light.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、 (1)半導体レーザーと非線形光学効果を有する強誘電
体材料をもつ短波長光源モジュールにおいて、強誘電体
材料が固定されている基台と強誘電体材料間の熱伝導を
低減、あるいは遮断することで、素子の温度を容易にコ
ントロールすることができ、安定な短波長光源モジュー
ルを供給するものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides: (1) In a short wavelength light source module having a semiconductor laser and a ferroelectric material having a nonlinear optical effect, the ferroelectric material is fixed. By reducing or blocking the heat conduction between the base and the ferroelectric material, the temperature of the device can be easily controlled, and a stable short wavelength light source module is supplied.

【0014】また本発明は、 (2)半導体レーザーと非線形光学効果を有する強誘電
体材料をもつ短波長光源モジュールにおいて、強誘電体
材料が固定されている基台と強誘電体材料が平面全体で
接触しているのではなく、点や線で部分的に接触してい
ることで、強誘電体材料と基台間の熱伝導を低減、ある
いは遮断することができ、素子の温度制御を容易に行
え、安定な短波長光源モジュールを供給するものであ
る。
The present invention also provides (2) a short-wavelength light source module having a semiconductor laser and a ferroelectric material having a non-linear optical effect, wherein the base on which the ferroelectric material is fixed and the ferroelectric material are on the entire plane. It is possible to reduce or block the heat conduction between the ferroelectric material and the base by not making contact with each other, but by making partial contact with points or lines, making it easy to control the temperature of the element. In this way, a stable short wavelength light source module can be provided.

【0015】さらに本発明は、 (3)半導体レーザーと非線形光学効果を有する強誘電
体材料をもつ短波長光源モジュールにおいて、強誘電体
材料が固定されている基台と強誘電体材料の間に、強誘
電体材料と基台間の熱伝導を低減、あるいは遮断する機
能を有する層(膜)を設けることで、容易に素子の温度
制御を行え、安定な短波長光源モジュールを供給するも
のである。
The present invention further provides (3) a short-wavelength light source module having a semiconductor laser and a ferroelectric material having a non-linear optical effect, between a base on which the ferroelectric material is fixed and the ferroelectric material. By providing a layer (film) having a function of reducing or blocking heat conduction between the ferroelectric material and the base, the temperature of the element can be easily controlled, and a stable short wavelength light source module can be supplied. is there.

【0016】また本発明は (4)半導体レーザーと非線形光学効果を有する強誘電
体材料をもつ短波長光源モジュールにおいて、強誘電体
材料が固定されている基台表面の強誘電体材料と接して
いる部分や、強誘電体材料の光の入射および出射端面以
外の部分に、強誘電体材料と基台間の熱伝導や外部から
の熱伝導を低減、あるいは遮断する機能を有する層
(膜)を形成することで、素子の温度制御を容易にし、
安定な短波長光源モジュールを供給するものである。
The present invention also provides (4) a short-wavelength light source module having a semiconductor laser and a ferroelectric material having a non-linear optical effect, in contact with a ferroelectric material on a base surface on which the ferroelectric material is fixed. A layer (film) that has the function of reducing or blocking the heat conduction between the ferroelectric material and the base and the heat conduction from the outside in the part where the light is incident and the light emitting end face of the ferroelectric material is present. By forming the, it is easy to control the temperature of the element,
It is intended to supply a stable short wavelength light source module.

【0017】また本発明は、 (5)薄膜ヒーターや電子冷却素子のような温度制御機
構を有する素子を備え、非線形光学効果を有する強誘電
体材料基板上に光導波路が形成されているような導波路
型の波長変換素子において、光導波路上に形成されたバ
ッファー層上に、外部からの熱伝導を低減あるいは遮断
する機能を有する層(膜)を設けることで、素子の温度
コントロールを容易にし、安定な波長変換素子を供給す
るものである。
Further, according to the present invention, (5) an optical waveguide is formed on a ferroelectric material substrate having a nonlinear optical effect, including an element having a temperature control mechanism such as a thin film heater or an electronic cooling element. In the waveguide type wavelength conversion element, the temperature control of the element is facilitated by providing a layer (film) having a function of reducing or blocking heat conduction from the outside on the buffer layer formed on the optical waveguide. It supplies a stable wavelength conversion element.

【0018】[0018]

【作用】本発明は、半導体レーザーと非線形光学効果を
有する強誘電体材料をもつ短波長光源モジュールにおい
て、強誘電体材料とモジュール基台の間に熱伝導を低減
あるいは遮断する層を設けたり、接触面積を小さくし空
気の断熱層を設けることで、素子のみの温度コントロー
ルを可能にし、ペルチエ素子やヒーターのような温度制
御機能素子の容量を小さくでき、安定な波長変換素子す
なわち安定な短波長光源を実現するものである。
According to the present invention, in a short wavelength light source module having a semiconductor laser and a ferroelectric material having a nonlinear optical effect, a layer for reducing or blocking heat conduction is provided between the ferroelectric material and the module base, By making the contact area small and providing a heat insulating layer for air, it is possible to control the temperature of only the element and reduce the capacity of the temperature control function element such as the Peltier element or heater, and a stable wavelength conversion element, that is, a stable short wavelength. It realizes a light source.

【0019】[0019]

【実施例】本実施例では、短波長光源モジュールとし
て、分極反転型導波路素子を用いたブルー光源と半導体
レーザー励起内部共振器型固体レーザーを用いたグリー
ン光源を例にあげて説明する。分極反転型導波路素子に
は強誘電体材料としてLiTaO3結晶が用いられ、また共振
器内部の波長変換素子には強誘電体材料としてKTiOPO 4
(KTP)結晶が用いられている。
[Embodiment] In this embodiment, a short wavelength light source module is used.
, A blue light source and a semiconductor using a polarization inversion waveguide device
Glee using a laser-pumped internal cavity solid-state laser
The light source will be described as an example. For polarization inversion waveguide device
Is LiTaO as a ferroelectric material3Crystal is used and resonance
KTiOPO is used as a ferroelectric material for the wavelength conversion element inside the chamber. Four
(KTP) crystals have been used.

【0020】(実施例1)半導体レーザーと非線形光学
効果を有する強誘電体材料をもつ短波長光源において、
強誘電体材料と固定されている基台の接触面積を小さく
することで、強誘電体材料と基台の熱伝導を低減した本
発明の短波長光源モジュールについて、概略構成図1を
用いて説明する。
Example 1 In a short wavelength light source having a semiconductor laser and a ferroelectric material having a nonlinear optical effect,
The short-wavelength light source module of the present invention in which the heat transfer between the ferroelectric material and the base is reduced by reducing the contact area between the ferroelectric material and the fixed base is described with reference to FIG. To do.

【0021】図1は、分極反転型導波路素子を用いたブ
ルー光源モジュールの概略図を示している。強誘電体材
料としてLiTaO3基板1を用い、基板上には周期的な分極
反転領域2と光導波路3が形成されている。基板表面に
はバッファー層4としてSiO2が0.4μm積層されている。
図1では温度制御機能を有する素子として薄膜ヒーター
5が用いられている。薄膜ヒーター5はTiを基板上に蒸
着しエッチングすることで形成された。短波長光源モジ
ュールのモジュール基台6の材質には、アルミニウムが
用いられた。真ちゅうやステンレスやインバー合金が用
いられてもよい。
FIG. 1 is a schematic view of a blue light source module using a polarization inversion type waveguide device. A LiTaO 3 substrate 1 is used as a ferroelectric material, and a periodically domain-inverted region 2 and an optical waveguide 3 are formed on the substrate. On the surface of the substrate, 0.4 μm of SiO 2 is laminated as the buffer layer 4.
In FIG. 1, the thin film heater 5 is used as an element having a temperature control function. The thin film heater 5 was formed by depositing Ti on the substrate and etching it. Aluminum was used as the material of the module base 6 of the short wavelength light source module. Brass, stainless steel or Invar alloy may be used.

【0022】従来例のモジュール基台表面は、平面加工
されているが、本実施例では図1に示すように凹凸部分
が形成され、LiTaO3基板1と基台6の接触部分を小さく
し、熱伝導を低減させている。この結果、本実施例のモ
ジュールでは0.1nmシフトできた。一般に、温度上昇に
ともなう素子の屈折率変化により、分極反転素子の位相
整合波長もシフトし、その変化量はLiTaO3基板1では0.
04nm/℃である。よって、基板の温度上昇量は従来では1
℃程度しか上昇がみられなかったが、本実施例では2.5
℃程度の上昇を実現できたことになる。結果として、用
いる薄膜ヒーター5の容量の低減が図れた。
The surface of the module base of the conventional example is processed into a flat surface, but in this embodiment, an uneven portion is formed as shown in FIG. 1, and the contact portion between the LiTaO 3 substrate 1 and the base 6 is made small. It reduces heat conduction. As a result, the module of this example could shift by 0.1 nm. Generally, the phase matching wavelength of the polarization inversion element also shifts due to the change of the refractive index of the element due to the temperature rise, and the amount of change is 0 in the LiTaO 3 substrate 1.
It is 04 nm / ° C. Therefore, the temperature rise of the substrate is 1
Although there was only an increase of about ℃, in this example 2.5
This means that a rise of about ℃ has been achieved. As a result, the capacity of the thin film heater 5 used was reduced.

【0023】LiTaO3基板1とモジュール基台6の接触部
分を本実施例よりさらに低減することで、薄膜ヒーター
5の容量をより小さくできる。
By further reducing the contact portion between the LiTaO 3 substrate 1 and the module base 6 as compared with the present embodiment, the capacity of the thin film heater 5 can be made smaller.

【0024】概略構成図1では、温度制御機能を有する
素子として薄膜ヒーター5を用いたが、ペルチエ素子を
使用した場合においても、接触部分を少なくすること
で、同じ吸熱容量の素子制御可能な温度範囲は広がり、
薄膜ヒーター5と同様の効果が得られた。
Although the thin film heater 5 is used as an element having a temperature control function in FIG. 1, even in the case of using a Peltier element, the element controllable temperature of the same endothermic capacity can be obtained by reducing the contact portion. The range has expanded,
The same effect as the thin film heater 5 was obtained.

【0025】なお、素子をモジュール貴台6に接着する
際、素子の半導体レーザー光の入射側端面近傍だけを接
着する方が素子の熱膨張に対し、光導波路3内へのレー
ザー光の結合が変化せず安定であるので望ましい。
When the element is bonded to the module base 6, it is better to bond only the vicinity of the semiconductor laser light incident side end face of the element to the thermal expansion of the element so that the laser light is coupled into the optical waveguide 3. It is desirable because it does not change and is stable.

【0026】また、図2のように薄膜ヒーター5を光導
波路3上にバッファー層4を介して付加することで、さ
らに光導波路3の温度制御が容易に行え、薄膜ヒーター
5の容量の低減が行える。本実施例では、薄膜ヒーター
5とモジュール基台6の導電を防止するため、薄膜ヒー
ター5上に絶縁層(SiO2が1μm)9が設けられている。
Further, by adding the thin film heater 5 on the optical waveguide 3 via the buffer layer 4 as shown in FIG. 2, the temperature of the optical waveguide 3 can be controlled more easily and the capacity of the thin film heater 5 can be reduced. You can do it. In this embodiment, an insulating layer (SiO 2 is 1 μm) 9 is provided on the thin film heater 5 in order to prevent electrical conduction between the thin film heater 5 and the module base 6.

【0027】また、半導体レーザー励起内部共振器型固
体レーザーを用いたグリーン光源用のバルク型波長変換
素子として用いられる、KTP結晶11のような強誘電
体材料においても同様の効果がみられる。その概略図を
図3に示す。
The same effect can be seen in a ferroelectric material such as KTP crystal 11 used as a bulk wavelength conversion element for a green light source using a semiconductor laser pumped internal cavity type solid state laser. A schematic diagram thereof is shown in FIG.

【0028】(実施例2)概略構成図4は、分極反転型
導波路素子を用いたブルー光源において、強誘電体材料
LiTaO3からなる分極反転型導波路素子とモジュール基台
が点接触している構造を示している。本実施例では3点
で接触していて、安定にモジュールに保持されている。
4点以上の点接触でも問題はないが、素子の安定性を考
えると3点で接触している状態が好ましい。また、本モ
ジュールでは素子を支える突起12が円錐形であるが、
先が鋭利であるため素子を傷つける恐れがあるため、突
起12を半球状にし、球面の一部分で点接触しているほ
うが望ましい。概略構成図1と同様、LiTaO3基板1上に
は周期的な分極反転領域と光導波路3が形成されてい
て、基板表面にはバッファー層4としてSiO2が0.4μm積
層されている。温度制御機能を有する素子として薄膜ヒ
ーター5を用い、光導波路3が形成されていない方の面
に付加されている。図2のように薄膜ヒーター5を光導
波路3上のバッファー層4上に付加することで、さらに
光導波路3の温度制御が容易に行え、ヒーターの容量の
低減が行える。
(Embodiment 2) Schematic configuration FIG. 4 shows a ferroelectric material in a blue light source using a polarization inversion type waveguide device.
It shows a structure in which the polarization inverting waveguide element made of LiTaO 3 and the module base are in point contact. In this embodiment, they are in contact with each other at three points and are stably held by the module.
There is no problem with point contact of four or more points, but considering the stability of the element, the state of three point contact is preferable. Further, in this module, the projection 12 supporting the element has a conical shape,
Since the tip is sharp and may damage the element, it is preferable that the projection 12 be formed in a hemispherical shape and point-contact with a part of the spherical surface. Similar to FIG. 1, a periodically domain-inverted region and an optical waveguide 3 are formed on a LiTaO 3 substrate 1, and SiO 2 is laminated as a buffer layer 4 in a thickness of 0.4 μm on the substrate surface. A thin film heater 5 is used as an element having a temperature control function, and is attached to the surface on which the optical waveguide 3 is not formed. By adding the thin film heater 5 on the buffer layer 4 on the optical waveguide 3 as shown in FIG. 2, it is possible to further easily control the temperature of the optical waveguide 3 and reduce the capacity of the heater.

【0029】点接触している場合、分極反転型導波路素
子とモジュール基台間の熱伝導は極限まで低減でき、接
触部以外の空気層を介した伝導のみとなる。しかし空気
層は、熱伝導率が0.03W/m・Kと金属に比べて4ケタ小さ
く、そのため素子と基台のギャップdがある程度大きい
状態では、モジュール基台と素子の熱の移動はほとんど
なくなる。図5は、図4における素子と基台のギャップ
長dと分極反転型導波路素子の位相整合波長のシフト量
の関係を示して、薄膜ヒーターの容量は0.2Wの状態であ
る。ギャップdが0の時は、素子と基台が直接接してい
る状態で、位相整合波長のシフト量は0.04nmであった。
ギャップdが0.5mm以上では位相整合波長のシフト量は
0.4nmに飽和した。素子の温度上昇量として約10℃程度
が実現できた。同じ容量のヒーターを用いて、素子の温
度上昇量を向上させることができ、結果として使用する
ヒーターの容量を低減できた。
In the case of point contact, the heat conduction between the polarization inversion type waveguide element and the module base can be reduced to the utmost limit, and the conduction is only through the air layer other than the contact portion. However, the thermal conductivity of the air layer is 0.03 W / mK, which is four orders of magnitude smaller than that of metal, so that there is almost no heat transfer between the module base and the element when the gap d between the element and the element is large to some extent. . FIG. 5 shows the relationship between the gap length d between the element and the base in FIG. 4 and the shift amount of the phase matching wavelength of the polarization inversion waveguide element, and the capacity of the thin film heater is 0.2 W. When the gap d was 0, the shift amount of the phase matching wavelength was 0.04 nm with the element and the base directly contacting each other.
When the gap d is 0.5 mm or more, the shift amount of the phase matching wavelength is
Saturated to 0.4 nm. About 10 ℃ was achieved as the temperature rise of the device. It was possible to improve the temperature rise amount of the element by using the heater of the same capacity, and as a result, it was possible to reduce the capacity of the heater used.

【0030】概略構成図4では、温度制御機能を有する
素子として薄膜ヒーター5を用いたが、ペルチエ素子を
使用した場合においても、接触部分を少なくすること
で、同じ吸熱容量の素子制御可能な温度範囲は広がり、
ヒーターと同様の効果が得られた。
In FIG. 4, the thin film heater 5 is used as an element having a temperature control function. However, even when a Peltier element is used, by reducing the contact portion, the element controllable temperature of the same endothermic capacity can be obtained. The range has expanded,
The same effect as the heater was obtained.

【0031】概略構成図6は、分極反転型導波路素子を
用いたブルー光源において、強誘電体材料LiTaO3からな
る分極反転型導波路素子とモジュール基台が線接触して
いる構造を示している。本実施例では2線で接触してい
て、安定にモジュールに保持されている。ただし、概略
構成図4の点接触と概略構成図6の線接触を組み合わせ
た構成でもよい。望ましくは、1点と1線の接触が熱伝
導性、安定性から考えて好ましい。また、円柱の一部分
で線接触しているほうが、分極反転型導波路素子を傷つ
ける恐れもなく望ましい。
Schematic Configuration FIG. 6 shows a structure in which a polarization inversion type waveguide element made of a ferroelectric material LiTaO 3 and a module base are in line contact in a blue light source using a polarization inversion type waveguide element. There is. In this embodiment, the two wires are in contact with each other and are stably held by the module. However, a configuration in which the point contact of the schematic configuration diagram 4 and the line contact of the schematic configuration diagram 6 are combined may be used. Desirably, contact between one point and one line is preferable in consideration of thermal conductivity and stability. In addition, it is preferable that a part of the cylinder is in line contact with the polarization inversion type waveguide element without fear of being damaged.

【0032】また、半導体レーザー励起内部共振器型固
体レーザーを用いたグリーン光源用のバルク型波長変換
素子として用いられる、KTP結晶のような強誘電体材
料においても、KTP結晶をモジュール基台に対して点
や線で接触させ固定することで、同様の効果がみられ、
KTP結晶を温度コントロールするためのヒーター及び
ペルチエ素子の容量を低減できた。
In a ferroelectric material such as a KTP crystal used as a bulk wavelength conversion element for a green light source using a semiconductor laser pumped internal cavity type solid state laser, the KTP crystal is used with respect to the module base. The same effect can be seen by contacting and fixing with points and lines.
The capacity of the heater and Peltier element for controlling the temperature of the KTP crystal could be reduced.

【0033】(実施例3)概略構成図4において、分極
反転型導波路素子とモジュール基台の間の空気層が断熱
層となり、素子と基台間の熱の移動がほとんどなくなる
ことを実施例3で説明した。しかしながら、素子と基台
の間のギャップdが大きくなりすぎると、空気層の自然
対流が徐々に増大し、断熱効果が減少する。そのため、
望ましくは気体の対流を防止する材料、例えば綿のよう
なもので充填されているほうがよい。
(Embodiment 3) Schematic configuration In FIG. 4, the air layer between the polarization inversion type waveguide device and the module base becomes a heat insulating layer, and the heat transfer between the device and the base is almost eliminated. I explained in 3. However, if the gap d between the element and the base becomes too large, the natural convection of the air layer gradually increases and the heat insulating effect decreases. for that reason,
It is preferably filled with a material that prevents gas convection, such as cotton.

【0034】また、空気層の代わりに熱伝導性の低い液
体で充填されていても、同様の効果が得られる。
Similar effects can be obtained even if the air layer is filled with a liquid having low heat conductivity.

【0035】(実施例4)半導体レーザーと非線形光学
効果を有する強誘電体材料をもつ短波長光源において、
強誘電体材料と固定されている基台の間に、強誘電体材
料と基台の熱伝導率の低い層が設けてある本発明の短波
長光源モジュールについて、概略構成図7を用いて説明
する。
Example 4 In a short wavelength light source having a semiconductor laser and a ferroelectric material having a nonlinear optical effect,
A short-wavelength light source module of the present invention, in which a layer having a low thermal conductivity of the ferroelectric material and the base is provided between the ferroelectric material and the fixed base, will be described with reference to the schematic configuration diagram 7. To do.

【0036】図7では、分極反転型導波路素子と半導体
レーザーを用いたブルー光源モジュールの概略図を示し
ていて、分極反転型導波路素子の基板として強誘電体材
料LiTaO3が使われている。素子とモジュール基台間に設
けられる熱伝導の低い材料として、有機高分子材料であ
るテフロン板13が用いられた。テフロン板13の厚み
は0.5mmである。LiTaO3基板1には周期的な分極反転領
域2と光導波路3が形成されていて、さらにその上には
バッファー層4としてSiO2が積層されている。テフロン
板13とモジュール基台6とLiTaO3基板1は紫外線硬化
剤で接着してある。薄膜ヒーター5が、LiTaO3基板1の
光導波路3が形成されていない面上に付加されている。
薄膜ヒーター5の容量0.2Wに対し、位相整合波長のシフ
ト量は0.2nmであった。LiTaO3基板1の温度上昇量にな
おすと5℃であった。
FIG. 7 shows a schematic view of a blue light source module using a polarization inversion type waveguide element and a semiconductor laser, in which a ferroelectric material LiTaO 3 is used as a substrate of the polarization inversion type waveguide element. . A Teflon plate 13, which is an organic polymer material, was used as a material having low heat conduction provided between the element and the module base. The thickness of the Teflon plate 13 is 0.5 mm. A periodic polarization inversion region 2 and an optical waveguide 3 are formed on a LiTaO 3 substrate 1, and SiO 2 is laminated as a buffer layer 4 on the periodic polarization inversion region 2 and the optical waveguide 3. The Teflon plate 13, the module base 6 and the LiTaO 3 substrate 1 are adhered with an ultraviolet curing agent. A thin film heater 5 is added to the surface of the LiTaO 3 substrate 1 on which the optical waveguide 3 is not formed.
The shift amount of the phase matching wavelength was 0.2 nm with respect to the capacity of the thin film heater 5 being 0.2 W. When the temperature rise of the LiTaO 3 substrate 1 was corrected, it was 5 ° C.

【0037】概略構成図2のように、薄膜ヒーター5は
バッファー層4上に形成されている方がよりヒーターを
効率よく利用でき望ましい。
Schematic Structure As shown in FIG. 2, the thin film heater 5 is preferably formed on the buffer layer 4 so that the heater can be used more efficiently.

【0038】図13に各種有機高分子材料の熱伝導度を
示す。テフロンを例にとると0.3W/m・Kであり、金属に比
べると3ケタ程度熱伝導度が小さく、誘電体SiO2などに
比べても1ケタ以上小さい。一般に有機高分子材料は熱
伝導性が小さく、他の有機高分子材料を素子と基台の間
に設けても、用いるヒーターの容量の低減を図れる。
FIG. 13 shows the thermal conductivity of various organic polymer materials. Taking Teflon as an example, it is 0.3 W / m · K, which has a thermal conductivity of about three digits smaller than that of metal, and one digit less than that of dielectric SiO 2 . In general, organic polymer materials have low thermal conductivity, and the capacity of the heater used can be reduced even if another organic polymer material is provided between the element and the base.

【0039】概略構成図7では、テフロン板13を接着
剤で固定したが、モジュールの基台表面を高分子樹脂で
加工してもよい。テフロン樹脂の場合、テフロン樹脂を
エマルジョンし、基台に塗布した後200℃の高温で焼き
付けた。また、ポリスチレンの場合、まず材料をトルエ
ンを溶剤に溶解させ、キャスト法で数100μmの膜を形成
した。
Schematic Structure In FIG. 7, the Teflon plate 13 is fixed with an adhesive, but the surface of the base of the module may be processed with a polymer resin. In the case of Teflon resin, Teflon resin was emulsified, applied to a base, and then baked at a high temperature of 200 ° C. In the case of polystyrene, toluene was first dissolved in a solvent, and a film of several 100 μm was formed by a casting method.

【0040】また、概略構成図7のテフロン板13の代
わりにガラス板を用いても、素子と基台の熱伝導を防止
することができる。石英ガラスの熱伝導度は1.4W/m・Kで
あり、有機高分子材料に比べると1けた大きい値である
が、0.5mm厚の石英ガラスを素子と基台の間に介して紫
外線硬化剤で接着することで、0.2Wのヒーターで素子の
温度を2.5℃上昇させることができた。
Further, if a glass plate is used instead of the Teflon plate 13 shown in FIG. 7, the heat conduction between the element and the base can be prevented. The thermal conductivity of quartz glass is 1.4 W / mK, which is one digit larger than that of organic polymer materials, but a 0.5 mm thick quartz glass is used as an ultraviolet curing agent through the element and the base. It was possible to raise the temperature of the device by 2.5 ℃ with a 0.2 W heater.

【0041】また、概略構成図7のテフロン板13の代
わりにZrO2(MgO)やAl2O3などを用いたセラミックスの板
を用いても、素子と基台の熱伝導を防止することができ
る。セラミックスの熱伝導度はZrO2(MgO)で2.1W/m・Kで
あり、ガラス板と同程度の値である。0.5mm厚のセラミ
ックの板を素子と基台の間に介して紫外線硬化剤で接着
することで、0.2Wのヒーターで素子の温度を2.5℃上昇
させることができた。
Further, if a ceramic plate made of ZrO 2 (MgO), Al 2 O 3 or the like is used instead of the Teflon plate 13 shown in the schematic configuration diagram, heat conduction between the element and the base can be prevented. it can. The thermal conductivity of ceramics is 2.1 W / mK in ZrO 2 (MgO), which is about the same as that of glass plates. By bonding a 0.5 mm thick ceramic plate between the element and the base with an ultraviolet curing agent, it was possible to raise the temperature of the element by 2.5 ° C. with a 0.2 W heater.

【0042】さらに上記セラミックス材料はスパッタリ
ングなどで直接蒸着することもできる。
Further, the above ceramic material can be directly deposited by sputtering or the like.

【0043】(実施例5)実施例4では、LiTaO3を基板
とする分極反転型導波路素子について説明したが、KT
P結晶のようなバルク型波長変換素子を用いた短波長光
源モジュールにおいても同様の効果が得られた。
(Fifth Embodiment) In the fourth embodiment, the polarization inversion type waveguide device using LiTaO 3 as the substrate has been described.
Similar effects were obtained in a short wavelength light source module using a bulk type wavelength conversion element such as a P crystal.

【0044】実施例4、5では、半導体レーザーと強誘
電体材料からなる波長変換素子を有する短波長光源モジ
ュールにおいて、波長変換素子とモジュール基台の間
に、双方の熱伝導率の低い層を設け、ヒーターやペルチ
エ素子を高効率に作動する短波長光源モジュールについ
て説明した。実施例6以降では、外部から波長変換素子
への熱の移動を低減する低減する機能を有した波長変換
素子について説明する。
In Examples 4 and 5, in a short wavelength light source module having a wavelength conversion element made of a semiconductor laser and a ferroelectric material, a layer having a low thermal conductivity is provided between the wavelength conversion element and the module base. The short wavelength light source module, which is provided and operates the heater and the Peltier element with high efficiency, has been described. In the sixth and subsequent embodiments, a wavelength conversion element having a function of reducing heat transfer from the outside to the wavelength conversion element will be described.

【0045】(実施例6)図8は、半導体レーザー励起
内部共振器型グリーン光源の波長変換材料に用いられる
KTP結晶の概略図であり、結晶の周辺にはペルチエ素
子14と外部からの熱の流入、流出を防止する機能を有
する層が取り付けられている。熱の流入流出を防止する
機能を有する層として熱伝導率の低いテフロン15が用
いられている。
(Embodiment 6) FIG. 8 is a schematic view of a KTP crystal used as a wavelength conversion material of a semiconductor laser-excited internal cavity type green light source, in which a Peltier element 14 and heat from the outside are provided around the crystal. A layer having a function of preventing inflow and outflow is attached. Teflon 15 having a low thermal conductivity is used as a layer having a function of preventing heat inflow and outflow.

【0046】また、図9はKTP結晶16にペルチエ素
子15の代わりに薄膜ヒーター17が取り付けられてい
る概略図であり、薄膜ヒーター17はKTP結晶16に
Tiを蒸着して付加され、その上にテフロン15が付加さ
れている。
FIG. 9 is a schematic view in which a thin film heater 17 is attached to the KTP crystal 16 instead of the Peltier element 15, and the thin film heater 17 is attached to the KTP crystal 16.
Ti is vapor-deposited and added, and Teflon 15 is added thereon.

【0047】図8、9のような素子は、アルミなどの金
属からなる基台に素子を固定する際、素子と基台の熱伝
導を防止できるので、素子のみをヒーターやペルチエ素
子などで温度コントロールでき、ヒーターなどの容量の
低減が行える。
The elements shown in FIGS. 8 and 9 can prevent heat conduction between the element and the base when fixing the element to the base made of a metal such as aluminum. Therefore, only the element is heated by a heater or a Peltier element. It can be controlled and the capacity of the heater can be reduced.

【0048】(実施例7)図10は、LiTaO3を基板とし
た分極反転型波長変換素子の光導波路3上にSiO2のバッ
ファー層4を介して、外部との熱伝導を低減する層とし
てテフロン18が付加されている波長変換素子である。
光導波路3が形成されていない面上には薄膜ヒーター5
が形成されて、その上にも外部との熱伝導を低減する層
としてテフロン18が付加されている。
(Embodiment 7) FIG. 10 shows a layer for reducing heat conduction to the outside through the buffer layer 4 of SiO 2 on the optical waveguide 3 of the polarization inversion type wavelength conversion element using LiTaO 3 as a substrate. It is a wavelength conversion element to which a Teflon 18 is added.
A thin film heater 5 is provided on the surface on which the optical waveguide 3 is not formed.
Is formed, and Teflon 18 is added as a layer thereon to reduce heat conduction to the outside.

【0049】図11は、LiTaO31を基板とした分極反転
型波長変換素子の光導波路3上にSiO2のバッファー層4
を介して、薄膜ヒーター5と外部との熱伝導を低減する
層としてテフロン18が付加されている波長変換素子で
ある。光導波路3が形成されていない面上にも外部との
熱伝導を低減する層としてテフロン18が付加されてい
る。
FIG. 11 shows a SiO 2 buffer layer 4 on an optical waveguide 3 of a polarization inversion type wavelength conversion element using LiTaO 3 1 as a substrate.
Is a wavelength conversion element to which Teflon 18 is added as a layer for reducing heat conduction between the thin-film heater 5 and the outside through. Teflon 18 is added as a layer for reducing heat conduction to the outside even on the surface where the optical waveguide 3 is not formed.

【0050】図10、11のような素子は、アルミなど
の金属からなる基台に素子を固定する際、素子と基台の
熱伝導を防止できるので、素子のみをヒーターやペルチ
エ素子などで温度コントロールでき、ヒーターなどの容
量の低減が行える。その効果は、実施例4のモジュール
と同様、0.2Wの薄膜ヒーターで素子の温度を5℃程度上
昇させることができた。
In the element as shown in FIGS. 10 and 11, when fixing the element to the base made of metal such as aluminum, heat conduction between the element and the base can be prevented, so that only the element is heated by a heater or a Peltier element. It can be controlled and the capacity of the heater can be reduced. As with the module of Example 4, the effect was that the temperature of the device could be increased by about 5 ° C. with a thin film heater of 0.2 W.

【0051】また、概略構成図10のテフロン板18の
代わりにガラス板やZrO2(MgO)やAl2O3などを用いたセラ
ミックスの板を用いても、素子と基台の熱伝導を防止す
ることができる。
Further, even if a glass plate or a ceramic plate made of ZrO 2 (MgO), Al 2 O 3 or the like is used instead of the Teflon plate 18 in the schematic configuration diagram 10, heat conduction between the element and the base is prevented. can do.

【0052】なお本実施例では、LiTaO3基板上に光導波
路と分極反転領域が形成された光波長変換素子について
説明してきたが、LiNbO3やKTPなどの他の強誘電体材料
を基板とした波長変換素子においても同様の効果が得ら
れる。また、KTPのバルク結晶の代わりに、NYABなど
のセルフダブリング結晶を用いても同様の効果が得られ
る。
In this embodiment, the optical wavelength conversion element in which the optical waveguide and the domain inversion region are formed on the LiTaO 3 substrate has been described, but other ferroelectric materials such as LiNbO 3 and KTP are used as the substrate. The same effect can be obtained in the wavelength conversion element. The same effect can be obtained by using a self-doubling crystal such as NYAB instead of the bulk crystal of KTP.

【0053】なお、本実施例のように強誘電体材料とモ
ジュール基台の熱伝導を低減することで、半導体レーザ
ーの発熱によりモジュール基台の温度が上昇した場合で
も、強誘電体材料への熱伝導が防止できる。そのため高
出力の半導体レーザーを用いたモジュールでは、その効
果は大きい。
By reducing the heat conduction between the ferroelectric material and the module base as in this embodiment, even if the temperature of the module base rises due to the heat generated by the semiconductor laser, Heat conduction can be prevented. Therefore, the effect is great in a module using a high-power semiconductor laser.

【0054】[0054]

【発明の効果】薄膜ヒーターやペルチエ素子で強誘電体
材料からなる波長変換素子の温度をコントロールする場
合に、波長変換素子とモジュール基台の熱伝導性がよい
と、素子のみを温度コントロールしようとしても、モジ
ュール全体をコントロールしてしまうため、ヒーターな
どの温度制御機能素子の容量が大きくなる。本発明は、
素子と基台の熱伝導を低減あるいは防止できるため、素
子のみの温度コントロールが可能となり、小さい容量の
温度制御機能素子で素子の温度を一定に保持でき、結果
として小型化、低電力化、低コスト化が図れ、安定な短
波長光源を供給できるので、その実用的効果は大きい。
When the temperature of the wavelength conversion element made of a ferroelectric material is controlled by a thin film heater or a Peltier element, if the wavelength conversion element and the module base have good thermal conductivity, the temperature of only the element is controlled. However, since the entire module is controlled, the capacity of the temperature control function element such as the heater becomes large. The present invention is
Since the heat conduction between the element and the base can be reduced or prevented, it is possible to control the temperature of only the element, and the temperature control function element with a small capacity can keep the temperature of the element constant, resulting in downsizing, low power consumption, and low power consumption. Since the cost can be reduced and a stable short wavelength light source can be supplied, its practical effect is great.

【0055】また、本発明ではモジュール基台と波長変
換素子の熱伝導が低減されているため、半導体レーザー
の発熱によりモジュール基台が温度上昇しても、波長変
換素子への熱伝導を低減でき、高出力の半導体レーザー
を用いる場合にはその実用的効果は大きい。
Further, in the present invention, since the heat conduction between the module base and the wavelength conversion element is reduced, even if the temperature of the module base rises due to the heat generated by the semiconductor laser, the heat conduction to the wavelength conversion element can be reduced. When a high-power semiconductor laser is used, its practical effect is great.

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

【図1】本発明における分極反転型導波路素子を用いた
短波長光源モジュールの概略図を表す図
FIG. 1 is a diagram showing a schematic view of a short wavelength light source module using a polarization inversion type waveguide device according to the present invention.

【図2】本発明における分極反転型導波路素子を用いた
短波長光源モジュールの概略図を表す図
FIG. 2 is a diagram showing a schematic view of a short wavelength light source module using a polarization inversion type waveguide device according to the present invention.

【図3】本発明における内部共振器型短波長光源のKT
P結晶固定部の断面図を表す図
FIG. 3 shows a KT of an internal resonator type short wavelength light source in the present invention.
The figure showing the cross section of a P crystal fixed part.

【図4】本発明における分極反転型導波路素子を用いた
短波長光源モジュールの概略図を表す図
FIG. 4 is a diagram showing a schematic view of a short wavelength light source module using a polarization inversion type waveguide device according to the present invention.

【図5】本発明の短波長光源モジュールにおける素子と
基台のギャップ長と波長変換素子の位相整合波長のシフ
ト量の関係を表す特性図
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the gap length between the element and the base and the shift amount of the phase matching wavelength of the wavelength conversion element in the short wavelength light source module of the present invention.

【図6】本発明における分極反転型導波路素子を用いた
短波長光源モジュールの概略図を表す図
FIG. 6 is a diagram showing a schematic view of a short wavelength light source module using a polarization inversion waveguide device according to the present invention.

【図7】本発明における分極反転型導波路素子を用いた
短波長光源モジュールの概略図を表す図
FIG. 7 is a diagram showing a schematic view of a short wavelength light source module using a polarization inversion type waveguide device according to the present invention.

【図8】本発明における波長変換素子の概略図FIG. 8 is a schematic diagram of a wavelength conversion element according to the present invention.

【図9】本発明における波長変換素子の概略図FIG. 9 is a schematic view of a wavelength conversion element according to the present invention.

【図10】本発明における波長変換素子の概略図FIG. 10 is a schematic view of a wavelength conversion element according to the present invention.

【図11】本発明における波長変換素子の概略図FIG. 11 is a schematic view of a wavelength conversion element according to the present invention.

【図12】半導体レーザーと分極反転型導波路デバイス
を用いたブルー光源の概略構成図
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a blue light source using a semiconductor laser and a polarization inversion waveguide device.

【図13】各種有機高分子材料の熱伝導率を示す図FIG. 13 is a diagram showing the thermal conductivity of various organic polymer materials.

【図14】半導体レーザー励起内部共振器型固体レーザ
ーを用いたグリーン光源の概略構成図
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a green light source using a semiconductor laser pumped internal cavity type solid-state laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 LiTaO3基板 2 分極反転領域 3 光導波路 4 バッファー層 5 薄膜ヒーター 6 モジュール基台 7 半導体レーザー 8 空気 9 絶縁層 10 モジュール基台 11 KTP結晶 12 突起 13 テフロン板 14 ペルチエ素子 15 テフロン 16 KTP結晶 17 薄膜ヒーター 18 テフロン 19 コリメートレンズ 20 フォーカシングレンズ 21 λ/2板 22 コリメートレンズ 23 グレーティング 24 Nd:YVO4 25 出力ミラー 26 ペースト1 LiTaO 3 substrate 2 polarization inversion region 3 optical waveguide 4 buffer layer 5 thin film heater 6 module base 7 semiconductor laser 8 air 9 insulating layer 10 module base 11 KTP crystal 12 protrusion 13 Teflon plate 14 Peltier element 15 Teflon 16 KTP crystal 17 Thin film heater 18 Teflon 19 Collimating lens 20 Focusing lens 21 λ / 2 plate 22 Collimating lens 23 Grating 24 Nd: YVO 4 25 Output mirror 26 Paste

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】モジュール基台上に、少なくとも半導体レ
ーザーと非線形光学効果を有する強誘電体材料が付加さ
れ、前記モジュール基台と前記強誘電体材料間の熱伝導
が低減、あるいは遮断されていることを特徴とする短波
長光源モジュール。
1. At least a semiconductor laser and a ferroelectric material having a non-linear optical effect are added on a module base to reduce or block heat conduction between the module base and the ferroelectric material. A short wavelength light source module characterized by the above.
【請求項2】少なくとも半導体レーザーと非線形光学効
果を有する強誘電体材料とモジュール基台をもつ短波長
光源モジュールにおいて、前記強誘電体材料上に温度制
御機能を有する素子が付加され、前記モジュール基台と
前記強誘電体材料間の熱伝導が低減あるいは遮断され、
なおかつ前記モジュール基台の温度T1と前記強誘電体
材料の温度T2の温度がT1≠T2の関係にあることを特
徴とする短波長光源モジュール。
2. A short wavelength light source module having at least a semiconductor laser, a ferroelectric material having a nonlinear optical effect, and a module base, wherein an element having a temperature control function is added on the ferroelectric material, and the module base is provided. Heat conduction between the base and the ferroelectric material is reduced or blocked,
Furthermore, the temperature T 1 of the module base and the temperature T 2 of the ferroelectric material have a relation of T 1 ≠ T 2 , and a short wavelength light source module.
【請求項3】モジュール基台上に、少なくとも半導体レ
ーザーと非線形光学効果を有する強誘電体材料が付加さ
れ、前記モジュール基台と前記強誘電体材料が部分的に
接触していることを特徴とする短波長光源モジュール。
3. A module base on which at least a semiconductor laser and a ferroelectric material having a nonlinear optical effect are added, and the module base and the ferroelectric material are partially in contact with each other. Short wavelength light source module.
【請求項4】少なくとも半導体レーザーと非線形光学効
果を有する強誘電体材料とモジュール基台をもつ短波長
光源モジュールにおいて、前記強誘電体材料上に温度制
御機能を有する素子が付加され、前記モジュール基台と
前記強誘電体材料が部分的に接触し、なおかつ前記モジ
ュール基台の温度T1と前記強誘電体材料の温度T2の温
度がT1≠T2の関係にあることを特徴とする短波長光源
モジュール。
4. A short wavelength light source module having at least a semiconductor laser, a ferroelectric material having a nonlinear optical effect, and a module base, wherein an element having a temperature control function is added on the ferroelectric material, and the module base is provided. The base and the ferroelectric material are partially in contact with each other, and the temperature T 1 of the module base and the temperature T 2 of the ferroelectric material have a relationship of T 1 ≠ T 2. Short wavelength light source module.
【請求項5】モジュール基台と強誘電体材料が点または
線で接することを特徴とする請求項3または4記載の短
波長光源モジュール。
5. The short wavelength light source module according to claim 3, wherein the module base and the ferroelectric material are in contact with each other at a point or a line.
【請求項6】少なくとも半導体レーザーと非線形光学効
果を有する強誘電体材料をもつ短波長光源モジュールに
おいて、前記強誘電体材料が固定されている基台と前記
強誘電体材料の間の接触していない部分に、液体または
不活性ガスが充填されていることを特徴とする請求項3
または4記載の短波長光源モジュール。
6. In a short wavelength light source module having at least a semiconductor laser and a ferroelectric material having a nonlinear optical effect, a base on which the ferroelectric material is fixed and the ferroelectric material are in contact with each other. 4. A liquid or an inert gas is filled in the non-existing portion.
Alternatively, the short wavelength light source module according to item 4.
【請求項7】少なくとも半導体レーザーと非線形光学効
果を有する強誘電体材料をもつ短波長光源モジュールに
おいて、前記強誘電体材料が固定されている基台と前記
強誘電体材料の間の接触していない部分に、気体の対流
を防止する断熱材が充填されていることを特徴とする請
求項3または4記載の短波長光源モジュール。
7. A short wavelength light source module having at least a semiconductor laser and a ferroelectric material having a nonlinear optical effect, wherein a base on which the ferroelectric material is fixed and the ferroelectric material are in contact with each other. The short-wavelength light source module according to claim 3 or 4, wherein a non-existing portion is filled with a heat insulating material that prevents gas convection.
【請求項8】少なくとも半導体レーザーと非線形光学効
果を有する強誘電体材料をもつ短波長光源モジュールに
おいて、前記強誘電体材料が光導波路を有する波長変換
素子であることを特徴とする請求項3または4記載の短
波長光源モジュール。
8. A short wavelength light source module having at least a semiconductor laser and a ferroelectric material having a non-linear optical effect, wherein the ferroelectric material is a wavelength conversion element having an optical waveguide. 4. The short wavelength light source module described in 4.
【請求項9】少なくとも半導体レーザーと非線形光学効
果を有する強誘電体材料をもつ短波長光源モジュールに
おいて、前記強誘電体材料が光導波路と周期的分極反転
領域を有する波長変換素子であることを特徴とする請求
項3または4記載の短波長光源モジュール。
9. A short wavelength light source module comprising at least a semiconductor laser and a ferroelectric material having a non-linear optical effect, wherein the ferroelectric material is a wavelength conversion element having an optical waveguide and a periodically poled region. The short wavelength light source module according to claim 3 or 4.
【請求項10】モジュール基台上に、少なくとも半導体
レーザーと非線形光学効果を有する強誘電体材料が付加
され、前記モジュール基台と前記強誘電体材料の間に、
熱伝導率の低い層または膜が形成されていることを特徴
とする短波長光源モジュール。
10. A module base on which at least a semiconductor laser and a ferroelectric material having a nonlinear optical effect are added, and between the module base and the ferroelectric material,
A short-wavelength light source module, wherein a layer or film having a low thermal conductivity is formed.
【請求項11】少なくとも半導体レーザーと非線形光学
効果を有する強誘電体材料とモジュール基台をもつ短波
長光源モジュールにおいて、前記強誘電体材料上に温度
制御機能を有する素子が付加され、前記モジュール基台
と前記強誘電体材料の間に熱伝導率の低い層または膜が
形成され、なおかつ前記モジュール基台の温度T1と前
記強誘電体材料の温度T2の温度がT1≠T2の関係にあ
ることを特徴とする短波長光源モジュール。
11. A short wavelength light source module having at least a semiconductor laser, a ferroelectric material having a nonlinear optical effect, and a module base, wherein an element having a temperature control function is added on the ferroelectric material, and the module base is provided. A layer or film having a low thermal conductivity is formed between the base and the ferroelectric material, and the temperature of the module base T 1 and the temperature of the ferroelectric material T 2 are T 1 ≠ T 2 . A short-wavelength light source module characterized by a relationship.
【請求項12】モジュール基台と強誘電体材料の間に形
成された層または膜の熱伝導率が1.5W/m・k以下であるこ
とを特徴とする請求項10または11記載の短波長光源
モジュール。
12. The short wavelength according to claim 10, wherein the thermal conductivity of the layer or film formed between the module base and the ferroelectric material is 1.5 W / m · k or less. Light source module.
【請求項13】モジュール基台と強誘電体材料の間に形
成された熱伝導率の低い層または膜が焼結体(セラミッ
クス)から成ることを特徴とする請求項10または11
記載の短波長光源モジュール。
13. The layer or film having a low thermal conductivity formed between the module base and the ferroelectric material is made of a sintered body (ceramics).
The described short-wavelength light source module.
【請求項14】モジュール基台と強誘電体材料の間に形
成された熱伝導率の低い層または膜が有機化合物から成
ることを特徴とする請求項10または11記載の短波長
光源モジュール。
14. The short wavelength light source module according to claim 10, wherein the layer or film having a low thermal conductivity formed between the module base and the ferroelectric material is made of an organic compound.
【請求項15】モジュール基台と強誘電体材料の間に形
成された熱伝導率の低い層または膜がガラス材料から成
ることを特徴とする請求項10または11記載の短波長
光源モジュール。
15. The short wavelength light source module according to claim 10, wherein the layer or film having a low thermal conductivity formed between the module base and the ferroelectric material is made of a glass material.
【請求項16】非線形光学効果を有する強誘電体材料に
おいて、前記強誘電体材料表面に温度制御機能を有する
素子が付加され、さらに前記強誘電体材料の光の入射お
よび出射部分以外の部分に、熱伝導率の低い層または膜
が形成されていることを特徴とする波長変換素子。
16. A ferroelectric material having a non-linear optical effect, wherein an element having a temperature control function is added to the surface of the ferroelectric material, and the portion other than the light incident and emitting portions of the ferroelectric material is further added. A wavelength conversion element, wherein a layer or film having a low thermal conductivity is formed.
【請求項17】非線形光学効果を有する強誘電体材料基
板上に光導波路が形成されている波長変換素子におい
て、前記波長変換素子上に温度制御機能を有する素子が
付加され、前記光導波路上にバッファー層が形成され、
さらに前記波長変換素子の光の入射および出射部分以外
の部分に、熱伝導の低い層または膜が形成されているこ
とを特徴とする波長変換素子。
17. A wavelength conversion element having an optical waveguide formed on a ferroelectric material substrate having a non-linear optical effect, wherein an element having a temperature control function is added to the wavelength conversion element, and the optical waveguide is formed on the optical waveguide. A buffer layer is formed,
Further, the wavelength conversion element is characterized in that a layer or a film having low heat conduction is formed on a portion other than the light incident and emission portions of the wavelength conversion element.
【請求項18】光導波路の形成されている非線形光学効
果を有する強誘電体材料基板上に、周期的に自発分極の
反転した領域が同時に形成されていることを特徴とする
請求項17記載の波長変換素子。
18. A region in which spontaneous polarization is periodically inverted at the same time is periodically formed on a ferroelectric material substrate having a non-linear optical effect in which an optical waveguide is formed. Wavelength conversion element.
【請求項19】非線形光学効果を有する強誘電体材料か
らなる波長変換素子に形成されている層または膜の熱伝
導率が1.5W/m・k以下であることを特徴とする請求項16
または17記載の波長変換素子。
19. The thermal conductivity of a layer or a film formed in a wavelength conversion element made of a ferroelectric material having a nonlinear optical effect is 1.5 W / m · k or less.
Or the wavelength conversion element according to 17.
【請求項20】非線形光学効果を有する強誘電体材料か
らなる波長変換素子に形成されている、熱伝導率の低い
層または膜が焼結体(セラミックス)から成ることを特
徴とする請求項16または17記載の波長変換素子。
20. The layer or film having a low thermal conductivity, which is formed in the wavelength conversion element made of a ferroelectric material having a nonlinear optical effect, is made of a sintered body (ceramics). Or the wavelength conversion element according to 17.
【請求項21】非線形光学効果を有する強誘電体材料か
らなる波長変換素子に付加されている、熱伝導低い層ま
たは膜が有機化合物から成ることを特徴とする請求項1
6または17記載の波長変換素子。
21. The layer or film having a low thermal conductivity added to the wavelength conversion element made of a ferroelectric material having a nonlinear optical effect is made of an organic compound.
The wavelength conversion element according to 6 or 17.
【請求項22】非線形光学効果を有する強誘電体材料か
らなる波長変換素子に付加されている、熱伝導率の低い
層または膜がガラス材料から成ることを特徴とする請求
項16または17記載の波長変換素子。
22. The layer or film having a low thermal conductivity, which is added to the wavelength conversion element made of a ferroelectric material having a nonlinear optical effect, is made of a glass material. Wavelength conversion element.
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