[发明专利]波长变换元件以及波长变换激光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在平面波导内进行激光的波长变换的波长变换 元件以及波长变换激光装置。

背景技术

在打印机、投影电视等显示彩色图像的装置中，需要使用R(红)、 G(绿)、B(蓝)这三种颜色的光源来作为光源。近年来，作为这些光源， 开发出如下的波长变换激光装置(激光振荡器)：将900nm带、1μm带、 1.3μm带的激光作为基波激光，使用非线性材料将基波激光变换为一 半波长(两倍频率)的二次谐波(SHG(Second Harmonic Generation))。

在SHG中，为了高效地抽取具有期望波长的激光，需要实现从基 波激光变换为二次谐波激光的高的变换效率。为了在波长变换元件内 从基波激光变换为二次谐波激光，变换前的基波激光与变换后的二次 谐波之间必须满足相位匹配条件。相位匹配条件是在波长变换元件中 校正基波激光和二次谐波激光的相位偏移的条件。作为满足相位匹配 条件而进行波长变换的元件，例如已知使用周期结构的准相位匹配 (QPM(Quasi Phase Matching))元件。在该QPM波长变换元件中，在 作为非线性光学晶体的周期极化铌酸锂(PPLN(Periodically Poled Lithium Niobate))等中形成光波导，使极化沿波导方向周期性反转。

然而，在QPM波长变换元件中，对于基波的波长和波长变换元 件的温度的相位匹配条件的容许度(相位匹配带宽)小。因此，作为使 相位匹配带宽变宽的方法，提出了一种使极化反转周期的间距等逐渐 变化的结构(使极化反转的周期结构以啁啾(chirp)状发生变化的结构) 的QPM波长变换元件。

专利文献1所记载的光波长变换元件具有在非线性光学晶体中形 成的周期状的极化反转结构，极化反转结构具有单一的周期部分(单一 周期部分)和周期逐渐变化的啁啾周期部分。

专利文献1：日本特开2000-321610号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

然而，在上述以往技术中，在基波以波导中的高阶激光振荡模式 (高阶模式)振荡的情况下，对于高阶模式的基波不满足相位匹配条件， 因此无法高效地对高阶模式的基波进行波长变换。因此，存在对于多 个激光振荡模式的波长变换效率变低的问题。另外，为了抑制产生高 阶模式的基波，必须使波长变换元件变薄，但是存在难以使波长变换 元件变薄的问题。

本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于得到一种以简单的 结构高效地对基波波长进行波长变换的波长变换元件以及波长变换 激光装置。

(用于解决问题的方案)

为了解决上述问题，并达到目的，本发明是一种平面波导型的波 长变换元件，具有平板状的非线性光学材料，并且以多个激光振荡模 式向作为垂直于光轴的方向的、与上述平板状的非线性光学材料的主 平面垂直的方向传播激光的基波，来进行上述基波的波长变换，该波 长变换元件的特征在于，在上述非线性光学材料中，使极化反转的周 期变化，使得具有包括上述多个激光振荡模式中的至少两个激光振荡 模式的相位匹配条件的相位匹配带宽，来形成有非极化反转区域和极 化反转区域。

(发明效果)

本发明所涉及的波长变换元件使非线性光学材料的极化反转周 期发生变化使得具有包括至少两个激光振荡模式的相位匹配条件的 相位匹配带宽，因此起到能够以简单的结构高效地对基波波长进行波 长变换的效果。

附图说明

图1是从侧面方向观察本发明的实施方式所涉及的波长变换激光 装置的结构而得到的剖视图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的波长变换激光装置的结 构的俯视图。

图3是表示波长变换元件的结构的立体图。

图4是用于说明波长变换元件的极化反转图案的图。

图5是用于说明激光振荡模式向高阶模式的转移的图。

图6是用于说明相位匹配频带的宽带化的图。

图7是表示各激光振荡模式的基波波长与波长变换元件的温度 之间的关系的图。

图8是表示各激光振荡模式的基波波长与极化反转周期之间的 关系的图。

图9是表示在对0阶模式和1阶模式的基波波长进行波长变换时 的极化反转周期的一例的图。