(57)【要約】【課題】波長変換機能部と光強度変調機能部とを別々に組み付ける必要がなく、組み立てや調整が容易で、部品点数を減らし、省スペース化に対応できるようにする。【解決手段】レーザ装置Ｌは、半導体レーザ１１を具備するレーザ発生部１と、半導体レーザ１１が発する光が入力され、この入力光の波長を所定の波長に変換して出力するための分極反転層２２を有する波長変換素子２とを備え、波長変換素子２には、その光導波路２１が延長された偏光性の光導波路２１ｂが設けられている。この延長された光導波路２１ｂを挟むように電極２５ａ，２５ｂが設けられ、該電極２５ａ，２５ｂに電界を付与することで、出力光の光強度変調を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長のレーザ光を発する半導体レーザと、該半導体レーザが発する光が入力され、この入力光の波長を所定の波長に変換して出力する波長変換素子とを備えるレーザ装置において、
前記波長変換素子の出力光路に偏光性の光導波路を有する光導波部を付設してなり、前記光導波部は、前記光導波路内に電界を付与する電極を具備していることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
波長変換を行う波長変換素子部と、偏光性の光導波路を有する光導波部とが、単一の光学結晶部材に設けられていることを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記光学結晶が、擬似位相整合を行った光導波路付非線形光学結晶であり、前記光導波路を擬似位相整合部からさらに延長して前記偏光性の光導波路となし、この延長された光導波路を挟むように電極が設けられていることを特徴とする請求項２記載のレーザ装置。
【請求項４】
波長変換を行う波長変換素子部と、偏光性の光導波路を有する光導波部とが、それぞれ別部材で形成され、波長変換素子部が形成された第１の部材の出力部と、偏光性の光導波路が形成された第２の部材の入力部とが、光学的に結合されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【請求項５】
前記第１の部材が擬似位相整合を行なった光導波路付非線形光学結晶であり、前記第２の部材が光導波路付基板であって、第２の部材に形成された光導波路を挟むように電極が設けられていることを特徴とする請求項４記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記第２の部材に形成される偏光性の光導波路は、その途中に分岐部が設けられて複数の出力部を備えるものであり、光スイッチング動作により入力光を選択的に出力させるものであることを特徴とする請求項４記載のレーザ装置。
【請求項７】
偏光性の光導波路を有する光導波部の後段にさらに補助光強度変調素子が配置され、前記半導体レーザ、波長変換素子並びに光導波部、及び補助光強度変調素子が、単一のユニット内に載置されていることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のレーザ装置。
【請求項８】
光源から発せられる光が入力される偏光性の光導波路を備え、この入力光の波長を所定の波長に変換して出力する波長変換素子において、
該波長変換素子は、前記光導波路の入力側部分が波長変換を行う波長変換部として用いられ、前記光導波路の出力側部分が光強度変調を行う光変調部として用いられる単一の光学結晶部材からなることを特徴とする波長変換素子。
【請求項９】
前記光学結晶が、擬似位相整合を行った光導波路付非線形光学結晶であり、前記光導波路を擬似位相整合部からさらに延長して光導波路が設けられ、この延長された光導波路を挟むように電極が設けられていることを特徴とする請求項８記載の波長変換素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体レーザ光源の出力光を第２高調波などに波長変換して出力するレーザ装置及び波長変換素子に関し、特に光強度変調機能が付設されたレーザ装置及び波長変換素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
写真フィルムに写されたコマ画像をイメージスキャナで読み取って得られた画像データや、撮像素子を備えたデジタルカメラで撮像し、ＩＣカード（メモリカード）に保存された画像データを感光材に転写するレーザ露光装置が知られている。このようなレーザ露光装置は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のレーザ光を発生し、特定方向に射出するレーザ発生部と、レーザ発生部からのＲ、Ｇ、Ｂ各色のレーザ光をＲ、Ｇ、Ｂ各色の画像データのレベルに対応させて変調するレーザ強度変調素子と、変調されたレーザ光を感光材面上で走査するポリゴンミラーを含む光学系などからなる。そして、レーザ露光装置によるレーザ光の走査方向と交差する方向に感光材を定速搬送することで、感光材面上に２次元のカラー画像を形成している。
【０００３】
前記レーザ発生部のうち、Ｇ、Ｂ色用のレーザ発生部の場合、当該波長の光を発する工業的に汎用できる半導体レーザ素子が未だ存在しないことから、汎用の半導体レーザと光導波路型ＳＨＧ素子等の波長変換素子とを用い、該半導体レーザが発する光をＧ、Ｂ色用の波長の光に変換して出力するレーザ装置が用いられている。図６は、このような波長変換素子付きのレーザ装置７を示す斜視図であって、レーザ装置７は、所定波長のレーザ光を発生する半導体レーザ７１と、非線形光学結晶７３０に光導波路７３１と周期的に分極方向が反転された分極反転領域７３２とを形成した波長変換素子７３と、半導体レーザ７１の出力光を波長変換素子の光導波路７３１へ入射させるコリメータレンズ等の光学系７１とから構成されている。
【０００４】
このようなレーザ装置において、例えばＧ色用の出力レーザ光を得る場合、半導体レーザ７１として波長１０６４ｎｍの半導体レーザを用い、また波長変換素子７３として前記出力レーザ光の第２高調波を生成する光導波路型ＳＨＧ素子を採用して、波長５３２ｎｍの緑色レーザ光を得る。同様にＢ色用の出力レーザ光を得る場合には、波長９４６ｎｍの半導体レーザを用い、その出力レーザ光を波長変換素子で第２高調波に変換して、４７３ｎｍの青色レーザ光を得るものである。
【０００５】
さらに、このようなレーザ装置を上記したレーザ露光装置に適用する場合においては、得られたＲ、Ｇ、Ｂ各色のレーザ光を適当な光強度に変調した上で感光材に照射する必要がある。図６に示すレーザ強度変調素子７４は、かかる変調を行うもので、例えば音響光学素子（ＡＯＭ）などが用いられる。このＡＯＭは、レーザ光を透過させる音響光学媒質を有し、レーザ光の透過中に音響光学媒質に対して超音波を加えることで超音波光学効果にて回折を惹起させ、レーザ光を超音波の強度や振幅に応じて変調する作用をなす。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２６４６７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示した従来の構成は、ＡＯＭなどのレーザ強度変調素子７４をレーザ装置７に対して外付けする方式である。すなわち、必要なレーザ光を発生するレーザ発生部と、このレーザ光を適宜な光強度に変換する光変調部とが別々の部材で構成されるものであり、これを例えば上記レーザ露光装置のレーザビーム走査ユニット等に組み付ける場合に、レーザ発生部と光変調部をそれぞれ別個に組み立て、調整せねばならず、部品点数が多くなることも相俟って、作業工数の増加やコストアップを招来するという不都合があった。また、別々の部材で構成されていることから、設置のためのスペースを比較的広く確保せねばならず、レーザビーム走査ユニット等の小型化を阻害する要因となっていた。
【０００８】
さらに、この種のレーザ強度変調素子として多用されているＡＯＭは、回折による複次モードの光を活用する方式であることから、ＡＯＭに対してレーザ光を透過させると光損失が比較的多く発生してしまうことが知られており、ユニット内部における光損失の低減という要請もある。
【０００９】
従って本発明は、波長変換機能部と光強度変調機能部とを別々に組み付ける必要がなく、組み立て・調整が容易で、部品点数を減らし、省スペース化に対応できると共に、光損失の問題も解消できるレーザ装置及び波長変換素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のレーザ装置は、所定波長のレーザ光を発する半導体レーザと、該半導体レーザが発する光が入力され、この入力光の波長を所定の波長に変換して出力する波長変換素子とを備えるレーザ装置において、前記波長変換素子の出力光路に偏光性の光導波路を有する光導波部を付設してなり、前記光導波部は、前記光導波路内に電界を付与する電極を具備していることを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１１】
このような構成によれば、付設された偏光性の光導波路が具備する偏光依存性を利用し、電極から該光導波路に対して電界を適宜付与することで、波長変換素子から波長変換されて出力された出力光に対して光強度変調を加えることができる。従って、偏光性を本来的に具備している光導波路を付設するだけで光強度変調を行うことができるので、ＡＯＭのような光変調素子を外付けで用いる場合に比べてユニットの小型化を図るのが容易であると共に、ＡＯＭの如く回折の複次光を活用せず光導波路の偏光性を利用するので光損失が比較的少ないという利点がある。
【００１２】
請求項２に記載のレーザ装置は、請求項１において、波長変換を行う波長変換素子部と、偏光性の光導波路を有する光導波部とが、単一の光学結晶部材に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、波長変換素子部と、偏光性の光導波路を有する光導波部とを単一の光学結晶に設けるので、より小型化が図れると共に、波長変換素子部と偏光性の光導波路との光軸合わせ等が不要となって組み立て作業が簡略化され、さらには部品点数も減少させることができる。
【００１４】
請求項３に記載のレーザ装置は、請求項２において、前記光学結晶が、擬似位相整合を行った光導波路付非線形光学結晶であり、前記光導波路を擬似位相整合部からさらに延長して前記偏光性の光導波路となし、この延長された光導波路を挟むように電極が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本構成は、この種の波長変換素子としては、たとえばＰＰＬＮ（Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌｌｙ  Ｐｏｌｅｄ  ＬｉＮｂＯ３：周期的分極反転ニオブ酸リチウム）結晶などの、擬似位相整合を行った光導波路付非線形光学結晶が有用であるが、このような光学結晶に設けられている光導波路は偏光依存性を備えていることから、当該光導波路を擬似位相整合部からさらに延長させ、この延長された光導波路を本発明でいう「偏光性の光導波部」として活用する構成である。かかる構成によれば、優れた波長変換特性を備える一方で、ユニット小型化、組み立て作業の簡略化、部品点数の減少化を達成することができる。
【００１６】
請求項４に記載のレーザ装置は、請求項１において、波長変換を行う波長変換素子部と、偏光性の光導波路を有する光導波部とが、それぞれ別部材で形成され、波長変換素子部が形成された第１の部材の出力部と、偏光性の光導波路が形成された第２の部材の入力部とが、光学的に結合されていることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、波長変換素子部と光導波部とを、それぞれ別個に作成して、両者を後に光学的に結合させることになるが、かかる構成は例えば波長変換素子部における光導波部分と、偏光性の光導波路として形成される光導波部分の作成条件が相違する場合などに有用である。即ち、波長変換素子部と偏光性の光導波路とを、それぞれコスト要素を含めて最適な条件下で作成することができるという点において優れた構成である。
【００１８】
請求項５に記載のレーザ装置は、請求項４において、前記第１の部材が擬似位相整合を行なった光導波路付非線形光学結晶であり、前記第２の部材が光導波路付基板であって、第２の部材に形成された光導波路を挟むように電極が設けられていることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成であれば、偏光性の光導波部が形成される第２の部材を、比較的光導波路の形成が困難で高価であるＰＰＬＮ結晶などの非線形光学結晶を用いず、有機高分子的光導波路などの比較的安価で製造し易い部材にて構成することができる。
【００２０】
請求項６に記載のレーザ装置は、請求項４において、前記第２の部材に形成される偏光性の光導波路は、その途中に分岐部が設けられて複数の出力部を備えるものであり、光スイッチング動作により入力光を選択的に出力させるものであることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、レーザ装置のからの出力光の活用用途を拡大することができる。例えばレーザ露光装置に本構成にかかるレーザ装置を組み込んだ場合、光スイッチング動作を適宜制御することで一の出力部から出力される光の出力時間が調整可能となることから、露光時間を自在に変えたりすることが可能となる。
【００２２】
請求項７に記載のレーザ装置は、請求項１〜６において、偏光性の光導波路を有する光導波部の後段にさらに補助光強度変調素子が配置され、前記半導体レーザ、波長変換素子並びに光導波部、及び補助光強度変調素子が、単一のユニット内に載置されていることを特徴とする。
【００２３】
補助光強度変調素子をさらに設けておくことで、より高度な光強度変調を行うことができると共に、単一のユニット内に載置することで組み立てや光軸調整の手間を簡素化することができる。
【００２４】
次に請求項８に記載の波長変換素子は、光源から発せられる光が入力される偏光性の光導波路を備え、この入力光の波長を所定の波長に変換して出力する波長変換素子において、該波長変換素子は、前記光導波路の入力側部分が波長変換を行う波長変換部として用いられ、前記光導波路の出力側部分が光強度変調を行う光変調部として用いられる単一の光学結晶部材からなることを特徴とするものである。
【００２５】
このような波長変換素子によれば、波長変換素子部と偏光性の光導波部とが単一の光学結晶に設けられているので、一の光学結晶にて波長変換と光強度変調とを行うことができ、ユニットの小型化、組み立て作業の簡略化、部品点数の減少等の目的のためには極めて好適である。
【００２６】
請求項９に記載の波長変換素子は、請求項８において、前記光学結晶が、擬似位相整合を行なった光導波路付非線形光学結晶であり、前記光導波路を擬似位相整合部からさらに延長して光導波路が設けられ、この延長された光導波路を挟むように電極が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
本構成は、例えばＰＰＬＮ結晶などの、擬似位相整合を行った光導波路付非線形光学結晶に設けられている光導波路は偏光依存性を備えていることから、当該光導波路を擬似位相整合部からさらに延長させ、この延長された光導波路を本発明でいう「偏光性の光導波路」として活用する構成である。このような波長変換素子ならば、優れた波長変換特性を備える一方で、ユニット小型化、組み立て作業の簡略化、部品点数の減少化を達成することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施態様につき説明する。図１は本発明にかかるレーザ装置Ｌの一実施形態を示す斜視図である。該レーザ装置Ｌは、半導体レーザ１１を有するレーザ発生部１と、該レーザ発生部１が発したレーザ光を所定の波長に変換して出力する波長変換素子２とを具備し、さらに波長変換素子２には偏光性の光導波路２１ｂが一体的に付設された構成とされている。なお図２は、かかる波長変換素子２部分の上面図を示している。
【００２９】
レーザ発生部１は、所定の波長のレーザ光を発生する半導体レーザ１１と、該半導体レーザ１１を支持する支持部材１３と、さらに該支持部材１３が載置固定される略直方体形状のベース部材１４とからなる。半導体レーザ１１は、通常金属製の筐体（図示は省略）内に収納され、この筐体の底面に前記ベース部材１４が取り付けられる。ベース部材１４は専ら半導体レーザ１１の温度調整を行い、発生するレーザ光の出力波長を安定させる役目をなし、例えばペルチェ素子等により構成される。
【００３０】
上記半導体レーザ１１としては、例えばダブルへテロ構造、量子井戸構造を有する、ＡｌＧａＡｓレーザあるいはＩｎＧａＡｓＰレーザなどの半導体発光素子を用いることができる。また半導体レーザ１１の発振波長としては、波長変換素子２にて第２高調波に変換する場合、例えば波長５３２ｎｍの緑色レーザ光を得る場合は１０６４ｎｍのレーザ光を発するものが、波長４７３ｎｍの青色レーザ光を得る場合は９４６ｎｍのレーザ光を発するものが選択される。
【００３１】
波長変換素子２は、周期的に分極反転層２２を形成した非線形光学結晶へ、該分極反転層２２の配列方向と直交する方向から、レーザ光を透過するための光導波路２１を形成して構成されている。また後記で詳述する通り、波長変換を行う波長変換素子部２ａと、光強度変調を行う光導波部２ｂとが、単一の光学結晶部材に設けられている。この波長変換素子２は支持部材２６上に取り付けられており、さらに該波長変換素子２の温度調整を行うための、例えばペルチェ素子により構成される略直方体状のベース部材２７にて保持されている。
【００３２】
レーザ発生部１が発生するレーザ光は、光ファイバ１２により波長変換素子２へ導かれる。具体的には、光ファイバ１２の一端が半導体レーザ１１の出射部に光学的に結合され、光ファイバ１２の他端が波長変換素子２が備える光導波路２１の入力部２３に光学的に結合される。なお光ファイバ１２としては、通常の光ファイバを用いても良いが、好ましくはグレーティングファイバを用いることが望ましい。グレーティングファイバは、光ファイバのコアに周期的な屈折率変調を形成したもので、特定波長の光のみを反射することで一種の共振器ミラーの働きをなし、当該特定波長の光を共振させて、その光強度を高めた上で出力させる機能を果たす。このようなグレーティングファイバをレーザ発生部１と波長変換素子２とを接続する光ファイバとして用いれば、例えば半導体レーザ１１が発する１０６４ｎｍ或いは９４６ｎｍのレーザ光のみが共振作用により強い光で安定して出力され、一方それ以外の波長成分を有するレーザ光はかかる共振作用を受けることなくそのまま出力されるよう構成することが可能になり、半導体レーザ１１のレーザ出力が安定するので好ましい。
【００３３】
以上が本発明にかかるレーザ装置の全体構成であるが、本発明にあっては、波長変換素子部分に特徴を有する。以下、この波長変換素子部を中心に詳述する。まず、図１及び図２に示した波長変換素子２の実施態様では、非線形光学結晶に光導波路２１を設け、その入力部２３側を波長変換用光導波路２１ａとして、その出力部２４側を光強度変調用の光導波路２１ｂとして用いている。即ち、一つの非線形光学結晶に、レーザ発生部１から入力されるレーザ光の波長変換を行う波長変換素子部２ａと、この波長変換されたレーザ光の光強度変調を行う光導波部２ｂとが形成されている。
【００３４】
上記非線形光学結晶としては、ＬｉＮｂＯ３（ＬＮ）が好ましく用いられるが、この他にＭｇＯドープＬｉＮｂＯ３（ＭｇＯ：ＬＮ）、ＬｉＴａＯ３（ＬＴ）、ＫＴｉＯＰｏＯ４（ＫＴＰ）、ＲｂＴｉＯＡｓＯ４、ＲｂＴｉＯＰＯ４なども用いることができる。このような非線形光学結晶に対し、波長変換素子部２ａの領域には周期的に分極反転層２２が多重に設けられ、擬似位相整合による波長変換が行い得るよう構成されている。前記ＬＮ結晶に周期的な分極反転構造を設けたものが特にＰＰＬＮ結晶と呼ばれるが、該ＰＰＬＮ結晶は大きな非線型光学定数を利用できるため、高い変換効率で波長変換が可能であるため、本発明においては好適に用いられる。
【００３５】
なお、上記光導波路２１は、プロトン交換法やＴｉ拡散法等により形成される。例えばプロトン交換法は、非線形光学結晶にフォトリソグラフィプロセスにより光導波路形成部分を除いてマスクを形成し、これを安息香酸中でプロトン交換処理を行った後、マスクを除去して熱処理を行うことで光導波路を形成する方法である。また、周期的な分極反転層２２は、例えば非線形光学結晶の分極反転領域を除いて表面に絶縁マスクを形成し、これを液体電極中に浸漬し、分極反転電圧を付与することによって形成する（電圧印加法）ことができる。
【００３６】
光導波部２ｂは前記波長変換素子部２ａに連接して設けられている。具体的には、非線形光学結晶として波長変換を行うために必要な長さ（波長変換素子部２ａの長さ）よりも長い結晶長のものを選択し、波長変換素子部２ａにおける光導波路２１ａをそのまま延長して、該光導波部２ｂ用の光導波路２１ｂとして用いている。このような光導波路２１は偏光性を本来的に具備していることから、本発明でいう「偏光性の光導波路」として好適に用いることができる。かかる構成によれば、波長変換素子部２ａの光導波路２１ａにて生成されたレーザ光が、これに直結されている光導波路２１ｂにそのまま入力されることになり、光軸合わせ等の作業が不要となる。
【００３７】
光導波部２ｂには、その光導波路２１ｂを挟むように、非線形光学結晶表面に一対の電極２５ａ，２５ｂが備えられている。該電極２５ａ，２５ｂは光導波路２１ｂ内に電界を付与し、光導波路２１ｂを通過するレーザ光に対して光強度変調を与えるために設けられている。電極２５ａ，２５ｂは、例えばスパッタリングなどの薄膜形成技術にて電極層としての金属薄膜層を結晶表面に固定させる方法で形成することができる。なお、この電極は光導波路２１ｂに対して電界を付与できればどのような態様でも良く、光導波路２１ｂを一対の電極２５ａ，２５ｂで挟む形態に限定されるものではない。
【００３８】
以上図１及び図２を用いて説明したレーザ装置Ｌの動作について説明する。半導体レーザ１１に図示省略の駆動回路にて駆動電流が与えられると、所定の波長のレーザ光（例えば１０６４ｎｍのレーザ光）を半導体レーザ１１は発生する。この際、半導体レーザ１１は発熱を伴うことになるが、ペルチェ素子などからなるベース部材１４により温度調節がなされ、半導体レーザ１１は一定温度に保たれて出力波長の安定化が図られる。なお、本レーザ装置Ｌの出力光の一部をモニターしておき、該モニター光の波長変化に応じて半導体レーザ１１を温度制御し、出力波長の安定化を図る方法を採っても良い。
【００３９】
半導体レーザ１１が発したレーザ光は、光ファイバ１２の一端側に光学レンズ系を用いるなどして入射され、光ファイバ１２により、波長変換素子２の光導波路２１の入射側端面（入力部２３）へ導かれる。そして該レーザ光は、波長変換素子２の波長変換用光導波路２１ａへ導入され、分極反転層２２の周期に応じて波長変換される。例えば第２高調波が発生できるよう分極反転周期が設定されていたならば、半導体レーザ１１から波長１０６４ｎｍのレーザ光が入射された場合、光導波路２１ａを通過することで、波長が１／２である５３２ｎｍの緑色のレーザ光に変換されることになる。もし入射レーザ光が波長９４６ｎｍのレーザ光ならば、波長が１／２である４７３ｎｍの青色のレーザ光に変換される。
【００４０】
このようにして波長変換されたレーザ光は、続いて光導波部２ｂ用の光導波路２１ｂへ至る。該光導波路２１ｂをレーザ光が通過する際に、電極２５ａ，２５ｂから電界が加えられ、レーザ光は所望の光強度に変調される。すなわち、本実施例で用いている光導波路付ＬＮ結晶（光学軸Ｚ方向に垂直にスライスしたＺカット結晶）は、光導波路を通過する特性が入力光の偏光方向に依存する性質を有している。また、このような光学結晶に電界を付与すると、その屈折率が変化し、しかも屈折率の変化率はｘ方向よりもｚ方向の方が約４倍大きくなるという特性も有している。これらの特性を利用し、光導波路２１ｂに電極２５ａ，２５ｂから適宜な電界を加えることによりＴＭ波成分（ｚ方向偏光成分）の透過性を制御する等して、光強度変調が行われるものである。かかる光強度変調が行われた後、当該波長変換されたレーザ光は、波長変換素子２の出力部２４から出射され、例えばレーザ露光装置に本レーザ装置Ｌが組み込まれる場合、その感光材に照射される。
【００４１】
以上説明した実施例では、一つの非線形光学結晶に、波長変換素子部２ａと光強度変調を行う光導波部２ｂとを一体的に形成する場合について説明したが、両者を別部材にそれぞれ形成し、これらを光学的に結合させる態様であっても良い。図３は、このような別部材式の実施例を示す上面図であり、波長変換を行う波長変換素子部３と、偏光性の光導波路４１を有する光導波部４とが、それぞれ別部材に形成され、波長変換素子部３が形成された第１の部材の出力部３４と、偏光性の光導波路４１が形成された第２の部材の入力部４３とが、光学的に結合されている。
【００４２】
前記波長変換素子部３は、非線形光学結晶に光導波路３１と、該光導波路３１と直交する方向に形成された周期的な分極反転層３２とを備えるＰＰＬＮ結晶等で構成することができる。一方、光導波部４は、非線形光学結晶に光導波路４１を形成されていると共に、上記と同様に薄膜形成技術等を用いて形成され、前記光導波路４１を挟むように配置された一対の電極４２ａ，４２ｂを具備させて構成することができる。
【００４３】
この実施例においては、波長変換素子部３と光導波部４とを別部材で構成することから、それぞれの役目に応じて種々選択できる自由度が増す点でメリットがある。例えば波長変換素子部３として、導波路型ではなくバルク型の波長変換素子等を採用しても良い。また光導波部４として、非線形光学結晶ではなく、有機高分子導波路型のもの等を採用しても良い。
【００４４】
図３に示す実施例において、波長変換素子部３に形成されている光導波路３１と、光導波部４に形成されている光導波路４１との光学的結合は、例えば光導波路３１の出力部３４と光導波路４１の入力部４３との間にマッチングオイル等の結合補助材Ｊを介在させて密接接合する方法を採用することができる。この他、光学レンズ系を介在させたり、光ファイバを介在させて結合する方法であっても良い。
【００４５】
かかる実施例品の動作も、先に説明した実施例品と実質的に同じである。すなわち、半導体レーザ１１が発したレーザ光が、光ファイバ１２を介して波長変換素子部３の光導波路３１の端面（入力部３３）へ導入され、光導波路３１を通過することで当該レーザ光の波長変換が行われる。波長変換されたレーザ光は、結合補助材Ｊを経由して光導波部４の光導波路４１の端面（入力部４３）へ導入され、光導波路４１を通過する途中で一対の電極４２ａ，４２ｂにて光強度変調がなされ、しかる後光導波路４１の出力部４４から出力光として出射されるものである。
【００４６】
図４は、図３に示したレーザ装置の変形例を示す上面図である。図３の実施例と相違する点は、光導波部５に形成される光導波路５１が、途中で２つの分岐光導波路５１ａ，５１ｂに分岐されているものを用いる点である。
【００４７】
本実施例でも、光導波部５は、例えばＬｉＮｂＯ３などの非線形光学結晶等にＰＬＺＴなどの強誘電体材料で光導波路５１を形成し、薄膜形成技術等を用いて一対の電極５２ａ，５２ｂをする点は、図３における光導波部４と同様である。しかし、光導波路５１が、途中で２つの分岐光導波路５１ａ，５１ｂに分岐されている点、及び一対の電極５２ａ，５２ｂを前記光導波路５１の分岐部分を挟むように設けている点が構成面の特徴である。そして動作面においても、電極５２ａ，５２ｂが、導光路を分岐光導波路５１ａ，５１ｂのいずれにするかを制御する、スイッチング動作を行わせるための電圧付与用電極として用いる点においても特徴がある。
【００４８】
かかる動作を詳述すると、波長変換素子部３の光導波路３１を通過することで波長変換されたレーザ光は、結合補助材Ｊを経由して光導波部５の光導波路５１の端面（入力部５３）へ導入される。光導波路５１へ導入されたレーザ光は、光導波路５１の分岐部に至るが、この分岐部分に電極５２ａ，５２ｂにて電界を加えて屈折率を変化させることで、前記レーザ光の進行方向が、分岐光導波路５１ａ，５１ｂのいずれかに切り替えられる。
【００４９】
ここで、電極５２ａ，５２ｂから電界を付与しないときにはレーザ光は光導波路５１ａを進行し、適宜な電界が付与されたときには分岐光導波路５１ｂを進行するよう光導波路５１の屈折率を設計しておけば、電極５２ａ，５２ｂに間欠的にパルス電圧を与えると分岐光導波路５１ａの出力部５４ａから、前記パルス電圧に応じて変調されたパルス光を出射させることができる。
【００５０】
あるいは、電極５２ａ，５２ｂからの電界の付与により、レーザ光の一部が分岐光導波路５１ｂへ分岐されるよう構成しておけば、分岐光導波路５１ａの出力部５４ａだけでなく、分岐光導波路５１ｂの出力部５４ｂからもレーザ光を出射させることができる。この場合、分岐光導波路５１ａの出力部５４ａから出射されるレーザ光には、分岐光導波路５１ｂへ分岐される分につき光強度変調が加えられたことになる。
【００５１】
このようにレーザ光を、電極５２ａ，５２ｂへ加える電界を制御することで、２つの出力部５４ａ，５４ｂから自在に出力できるよう構成しておけば、波長変換素子部３が波長変換した一つのレーザ光を多用途に用いることができるという利点がある。なお本実施例において、分岐光導波路５１ａ，５１ｂをさらに枝分れさせて出力部を増やし、それら分岐部分に電極を設置し、より多用途に対応可能なように構成しても良い。
【００５２】
図５は、本発明の他の実施形態を示す上面図であって、偏光性の光導波路を有する光導波部（波長変換素子２）の後段に、さらに補助光強度変調素子を配置し、前記半導体レーザ、波長変換素子並びに光導波部、及び補助光強度変調素子を、単一のユニット内に載置した態様の実施形態である。
【００５３】
図５において、半導体レーザを内蔵している半導体レーザモジュール１０と、図２に示した波長変換素子部と偏光性の光導波路を有する光導波部とが一体化された波長変換素子２と、補助光強度変調素子としてのＡＯＭ素子６１とが、単一の基板Ｓに載置固定されている。なお６２は波長変換素子２とＡＯＭ素子６１とを光学的に結合するためのレンズ系、６３は半導体レーザモジュール１０を制御するために出力光の一部をモニターするフォトセンサである。
【００５４】
このような構成によれば、波長変換素子２から出力されたレーザ光は、補助光強度変調素子としてのＡＯＭ素子６１をさらに経由して出力されるので、必要に応じてＡＯＭ素子６１により別途光強度変調を行うことができ、より高度な光強度変調を与えた上でレーザ光を出力させることが可能となる。さらに、単一のユニット（基板Ｓ）内に載置することで、組み立てや光軸調整の手間を簡素化することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明した通りの本発明のレーザ装置及び波長変換素子によれば、レーザ装置内に光強度変調機能を為す要素を組み入れる構成であるので、ＡＯＭなどの光強度変調素子をレーザ装置に対して外付けする方式に比べ、コンパクト化が図れると共に部品点数も減らすことができる。従って、例えばレーザ露光装置内に組み込む場合にあっても、レーザ装置の占有スペースを少なくでき、当該レーザ露光装置の小型化の実現に貢献することができる。
【００５６】
さらに、光強度変調部が波長変換素子と一体化されている、若しくは波長変換素子部と光強度変調部とを別部材で構成しても予めアセンブリされた形でレーザ装置が構成されるので、レーザ露光装置内に組み付ける場合においても、面倒な光軸合わせの作業が不要となり、組み付けの際の作業性を著しく改善することができる等、本発明は優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した波長変換素子の上面図である。
【図３】波長変換素子部と光導波部の他の実施例を示す上面図である。
【図４】波長変換素子部と光導波部のさらに他の実施例を示す上面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す上面図である。
【図６】従来のレーザ装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    レーザ発生部
１１  半導体レーザ
１２  光ファイバ（グレーティングファイバ）
２    波長変換素子
２ａ  波長変換素子部
２ｂ  光導波部
２１，３１  光導波路
２２，３２  分極反転層
３    波長変換素子部
４，５光導波部
４１，５１  光導波路
２５ａ，２５ｂ、４２ａ，４２ｂ、５２ａ，５２ｂ  電極
Ｊ    結合補助材
Ｌ    レーザ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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