[发明专利]高次谐波生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及高次谐波生成装置。

背景技术

在整个光信息处理技术中，为了实现高密度的光记录，要求以30mW以上的输出并且稳定地振荡输出波长为400-430nm左右的蓝光的蓝光激光器，进行开发竞争。作为蓝光光源，期待组合了将红光作为基波来进行振荡的激光器和准相位匹配方式的二次谐波生成元件的光波导型波长转换元件。

铌酸锂或者钽酸锂单晶这样的非线性光学晶体的二阶非线性光学系数大，通过在这些晶体中形成周期极化反转结构，能够实现准相位匹配(Quasi-Phase-Matched：QPM)方式的二次谐波生成(Second-Harmonic-Generation：SHG)设备。此外，通过在该周期极化反转结构内形成波导，能够实现高效率的SHG设备，可以广泛地用于光通信、医学、光化学、各种光测量等。

在专利文献1中，通过聚光透镜系统对来自DFB激光二极管的基波进行聚光，然后向PPLN光波导元件进行照射来得到高次谐波(绿光)，对该高次谐波进行聚光，并使其振荡。PPLN光波导元件在掺杂了MgO的铌酸锂单晶基板上形成光波导，并在该光波导内形成了周期极化反转结构。对铌酸锂单晶的光波导元件的入射侧端面以及出射侧端面进行研磨，使其从与光波导垂直的垂直面较大地倾斜。由此，防止返回光向激光振荡源的入射。

此外，本申请人公开了在由铌酸锂单晶的Z板形成的块状基板上形成周期极化反转结构，制作了二次谐波生成元件(专利文献2)。而且，公开了在铌酸锂单晶的5度偏置Y板的薄板上形成沟道光波导，在该光波导内形成周期极化反转结构，作为二次谐波生成元件。

【专利文献1】IQEC/CLEO-PR 2005，Tokyo，Japan，July 11-15，2005，post-deadline paper PDG-2

【专利文献2】特开2005-70192

【专利文献3】WO 2006/41172A1

发明内容

但是，本发明的发明者对大面积(broad area)半导体激光光源，光学耦合波导型高次谐波生成元件，通过周期极化反转结构进行波长转换，但有时高次谐波的振荡变得不稳定。

此外，在为铌酸锂单晶的Z板的块状(bulk)元件时，通过周期极化反转结构对大面积半导体激光光源进行波长转换，但有时高次谐波的振荡变得不稳定。在为块状元件时，能够通过形成光源和共振器来防止这样的振荡的不稳定。但是，判明此时周期极化反转结构导致基波激光反射、散射，造成损失，波长转换效率降低。

本发明的课题是在具有用于转换激光的波长来产生高次谐波的周期极化反转结构的高次谐波生成元件中，防止高次谐波的振荡变得不稳定。

本发明的特征在为：在具有用于转换激光的波长来产生高次谐波的周期极化反转结构的高次谐波生成元件中，周期极化反转结构的极化反转面和激光的传播方向形成的角度θ为80°以上，89°以下。

本发明的发明者研究了作为基波的激光振荡不稳定的原因，得到以下的发现。参照图1、图2进行叙述。通过交替地形成多个极化反转部6和多个非极化反转部7来得到周期极化反转结构8。在图1的例子中，使沟道光波导2相对于极化反转面P垂直地通过，将激光作为基波使其沿箭头L的方向射入，在波导内传播。

但是，此时，发现了以下的情况：由于周期极化反转结构8内的衍射现象，入射到光波导中的基波的一部分成为返回光，从而入射到激光光源中，由此引起共振，基波的振荡变得不稳定。这样的衍射现象是由周期极化反转结构的周期结构所带来的。但是，以前没有观测到这样的衍射现象和返回光，因此，作为基波振荡变得不稳定的原因确定为返回光，这是本发明发明者的发现。

附图说明

图1是模式地表示在光波导基板的表面上形成了周期极化反转结构8的状态的平面图。

图2(a)是图1的IIa-IIa线的断面图，图2(b)是图1的IIb-IIb线的断面图。

图3是模式地表示在光波导基板的表面上形成了周期极化反转结构18的状态的平面图。

图4(a)是图3的IVa-IVa线的断面，图4(b)是图3的IVb-IVb线的断面。

图5(a)是模式地表示比较例的在块状的光波导基板10的表面10e上形成了周期极化反转结构28的状态的平面图，图5(b)是(a)的Vb-Vb线的断面图。

图6(a)是模式地表示本发明的在块状的光波导基板10的表面10e上形成了周期极化反转结构38的状态的平面图，图6(b)是(a)的VIb-VIb线的断面图。

符号说明