(57)【要約】【課題】パワー密度の高い基本波レーザを入射しても基本波レーザおよび第２高調波レーザの吸収による損失が少なく、波長変換効率が高く、部品点数の少ない波長変換素子を提供する。【解決手段】波長変換素子は、入力される基本波レーザを波長変換して第２高調波レーザを発生する非線形光学材料でコアが構成され、上記基本波レーザが水平方向に自由空間で、厚み方向に上記コア内に閉じ込められて伝搬するプレーナ導波路と、上記コアの一方の反射端面に一体形成され、上記基本波レーザを反射するとともに上記第２高調波レーザを透過するフィルタと、上記コアの一方の反射端面と対向する他方の反射端面の一部に一体形成され、上記基本波レーザを反射するミラーと、を備え、上記フィルタおよび上記ミラーは、上記コアに入力される基本波レーザが上記コア内で複数回折り返して伝搬するように形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される基本波レーザを波長変換して第２高調波レーザを発生する非線形光学材料でコアが構成され、上記基本波レーザが水平方向に自由空間で、厚み方向に上記コア内に閉じ込められて伝搬するプレーナ導波路と、
上記コアの一方の反射端面に一体形成され、上記基本波レーザを反射するとともに上記第２高調波レーザを透過するフィルタと、
上記コアの一方の反射端面と対向する他方の反射端面の一部に一体形成され、上記基本波レーザを反射するミラーと、を備え、
上記フィルタおよび上記ミラーは、上記コアに入力される基本波レーザが上記コア内で複数回折り返して伝搬するように形成されることを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】
上記非線形光学材料は、周期分極反転構造を有することを特徴とする請求項１に記載の波長変換素子。
【請求項３】
上記非線形光学材料は、ニオブ酸リチウム、酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、または酸化マグネシウム添加タンタル酸リチウムからなることを特徴とする請求項２に記載の波長変換素子。
【請求項４】
上記非線形光学材料は、アレイ状に複数の上記周期分極反転構造が配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の波長変換素子。
【請求項５】
上記非線形光学材料は、Ｘカット基板またはＹカット基板からなることを特徴とする請求項４に記載の波長変換素子。
【請求項６】
上記プレーナ導波路を固定する基板と、
上記プレーナ導波路で発生する熱を排熱する放熱板と、を備え、
上記基板は、上記プレーナ導波路の一方の水平面で接合され、
上記放熱板は、上記プレーナ導波路の一方の水平面と対向する他方の水平面に接合されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の波長変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波長変換素子に関するものであり、特に、光情報処理分野等において、レーザディスプレイ装置や光メモリ装置などの光源に使用される波長変換素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザディスプレイ装置の三原色（青色、緑色、赤色）の光源に使用できる可視光レーザが求められている。この可視光レーザとして、基本波レーザとしてのレーザ光を、非線形光学材料に作用させて、基本波レーザの半分の波長、すなわち２倍の周波数の第２高調波レーザに波長変換する波長変換レーザ装置が用いられている。
そして、従来の波長変換レーザ装置は、基本波レーザが入射する入射部、基本波レーザとこの基本波レーザの第２高調波レーザとを反射する反射面を有し、入射部から所定の角度で入射した光線を複数回繰り返して反射する１対の高反射ミラー部、この高反射ミラー部間で反射を繰り返した光線が出射する出射部、この１対の高反射ミラー部間に反射を繰り返す光線が通過して位相整合させる波長変換素子を備える。
そして、入射部から所定の入射角度で入射された光線は、１対の高反射ミラー部間で複数回繰り返し反射され、その間に波長変換素子を通過することで透過光路距離を延長することができるので変換効率を高めることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、別の従来の波長変換レーザ装置は、入射された基本波レーザのビーム経路に順次配置された複数の波長変換素子、複数の波長変換素子を通過するレーザを収束させる複数の集光手段、複数の波長変換素子で波長変換されたレーザのビーム経路を変更し、基本波レーザビームと分離する複数のビームスプリッタを備える。
そして、複数の波長変換素子に基本波レーザを集光して入射するので、複数の波長変換素子内において、高い基本波レーザのビームパワー密度を得ることができ、複数の波長変換素子における変換効率を高めることができる（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−４３５１４号公報
【特許文献２】特開平１１−４４８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、一対の高反射ミラー部間で基本波レーザを繰り返し反射し、その間に波長変換素子中を透過するので、基本波レーザが波長変換素子中を透過する経路を長くすることはできるが、変換効率は基本波レーザのパワー密度に比例して増加するため、入射光のパワー密度が低い場合、変換効率が低いという問題がある。
また、波長変換素子を通過するレーザを収束するとき、ビームスポット径を調整しなければならないが、位相整合条件に係わりビームの絞り角を大きくするとかえって変換効率が低下するなどの問題がある。
また、複数の波長変換素子および複数の集光手段を備えるので、部品点数が多くなり、装置が大きくコストがかかるという問題がある。
【０００６】
この発明の目的は、パワー密度の高い基本波レーザを入射しても基本波レーザおよび第２高調波レーザの吸収などによる損失が少なく、波長変換効率が高く、部品点数の少ない波長変換素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる波長変換素子は、入力される基本波レーザを波長変換して第２高調波レーザを発生する非線形光学材料でコアが構成され、上記基本波レーザが水平方向に自由空間で、厚み方向に上記コア内に閉じ込められて伝搬するプレーナ導波路と、上記コアの一方の反射端面に一体形成され、上記基本波レーザを反射するとともに上記第２高調波レーザを透過するフィルタと、上記コアの一方の反射端面と対向する他方の反射端面の一部に一体形成され、上記基本波レーザを反射するミラーと、を備え、上記フィルタおよび上記ミラーは、上記コアに入力される基本波レーザが上記コア内で複数回折り返して伝搬するように形成される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係わる波長変換素子は、一方の反射端面でフィルタを透過してパワーの大きな第２高調波レーザが外部に出力され、第２高調波レーザの非線形光学材料との作用長が短いので、第２高調波レーザの吸収が少なく、非線形光学材料の温度の上昇が小さいので、位相整合が保たれ、波長変換効率の低下を抑制し、安定化することができる。
また、第２高調波レーザのパワーが大きくなっても、一方の反射端面でフィルタを透過してパワーの大きな第２高調波レーザが外部に出力されるので、第２高調波レーザの作用長が短く、パワーの大きな第２高調波レーザにより非線形光学材料での基本波レーザの吸収が大きくなるＧＲＩＩＲＡ現象が抑えられ、基本波レーザの吸収が少なく、非線形光学材料の温度の上昇が小さく、位相整合が保たれ、波長変換効率の低下を抑制し、安定化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる波長変換素子の平面図である。図２は、この発明の実施の形態１に係わる波長変換素子の側面図である。
この発明の実施の形態１に係わる波長変換素子は、図１と図２に示すように、プレーナ導波路１、基本波レーザ１１を反射し第２高調波レーザ１２を透過するフィルタ２、基本波レーザ１１を反射するミラー３、入力される基本波レーザ１１の反射を防止する反射防止コート（以下、「ＡＲコート」と称す）４、プレーナ導波路１で発生する熱を排熱する放熱板６を備える。
そして、プレーナ導波路１では、基本波レーザ１１が水平方向に自由空間で、厚み方向にプレーナ導波路１に閉じ込められて伝搬し、フィルタ２およびミラー３によりプレーナ導波路１内で複数回折り返されて伝搬する。また、プレーナ導波路１内で基本波レーザ１１の一部が変換された第２高調波レーザ１２がフィルタ２の複数箇所から出力される。
【００１０】
プレーナ導波路１は、平行４辺形の平板であり、フィルタ２とミラー３とがそれぞれ形成される２つの反射端面を有する。また、プレーナ導波路１は、他方の反射端面の一方の隅に基本波レーザ１１の入射口として、基本波レーザ１１のフィルタ２へ向かう伝搬方向と直角で交わる入射端面を有する。
プレーナ導波路１のコア７は、非線形光学材料からなる薄膜であり、厚み方向の厚さが３μｍである。非線形光学材料は、酸化マグネシウム（以下、「ＭｇＯ」と略記する）を５ｍｏｌ％添加したニオブ酸リチウム（以下、「ＬｉＮｂＯ３」と略記する）である。そして、ＬｉＮｂＯ３にＭｇＯを添加することにより、フォトリフラクティブ効果や光損傷を改善している。
【００１１】
プレーナ導波路１のクラッド８は、コア７の厚み方向の両面に接する薄膜である。このクラッド８は、コア７を構成する非線形光学材料よりも屈折率が小さい材料からなり、例えば、アルミナ（以下、「Ａｌ２Ｏ３」と略記する）や二酸化珪素（以下、「ＳｉＯ２」と略記する）である。このクラッド８は、基本波レーザ１１と第２高調波レーザ１２がともにコア７の厚み方向に単一モード（最低次モード）で伝搬できるように形成されている。
そして、プレーナ導波路１では、基本波レーザ１１に対してフィルタ２へ向かう伝搬方向に位相整合されている。
【００１２】
フィルタ２は、一方の反射端面に一体形成されており、コア７からフィルタ２に進む基本波レーザ１１に対して反射率が９９．５％であるとともにコア７からフィルタ２に進む第２高調波レーザ１２に対して反射率が０．５％である誘電体多層膜である。
ミラー３は、入射端面を除く他方の反射端面に一体形成されており、コア７からミラー３に進む基本波レーザに対して反射率が９９．５％である誘電体多層膜である。
ＡＲコート４は、入射端面に一体形成されており、外部から入射する基本波レーザ１１に対して反射率が０．５％である誘電体多層膜である。
基板５は、一方のクラッド８ａの全面に亘って接着され、プレーナ導波路１の剛性を補強するため、プレーナ導波路１を固定している。
放熱板６は、一方のクラッド８ａと対向する他方のクラッド８ｂの全面に亘って接着され、コア７で発生する熱を排熱するため、熱伝導率の高く、且つ、熱膨張係数が非線形光学材料と近い、例えば、銅などの金属、シリコン（Ｓｉ）などの半導体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や炭化シリコン（ＳｉＣ）などのセラミックが利用される。
【００１３】
プレーナ導波路１では、基本波レーザ１１の光路が入射端面から一方の反射端面まで延び、一方の反射端面で折り返されて基本波レーザ１１のフィルタ２へ向かう伝搬方向から所定の角度の２倍だけ傾いて他方の反射端面まで延び、他方の反射端面で折り返されて一方の反射端面まで延びている。これが繰り返されて、一方の反射端面と他方の反射端面間で複数回折り返される。そして、基本波レーザ１１が基本波レーザ１１のフィルタ２へ向かう伝搬方向に伝搬するとき非線形光学材料が作用して一部が波長変換されて第２高調波レーザ１２になる。
【００１４】
次に、実施の形態１に係わる波長変換素子の動作について説明する。
図示しない光源から出力された基本波レーザ１１は、厚み方向のスポット径が約１μｍになるように、図示しないシリンドリカルレンズなどにより厚み方向にのみ集光する。また、水平方向のスポット径は約５０μｍであり、水平方向にコリメートされてＡＲコート４を透過してプレーナ導波路１のコア７に入射される。なお、ＡＲコート４は基本波レーザ１１に対して高い透過率であるので、基本波レーザ１１の透過損失は少ない。
【００１５】
プレーナ導波路１のコア７に入射した基本波レーザ１１は、水平方向に自由空間を伝搬し、厚み方向にプレーナ導波路のコア７とクラッド８とにより規定される導波路のモードに閉じ込められて伝搬する。そして、非線形光学材料との位相整合条件が合っているので基本波レーザ１１の一部は、波長変換されて第２高調波レーザ１２となる。なお、水平方向はコリメートして入射しているので、角度による位相整合条件を合わすことができる。
また、厚み方向は導波路のモードで平面波として伝搬しているため、角度による位相整合条件を合わすことができる。
【００１６】
プレーナ導波路１を一方の反射端面にまで伝搬した基本波レーザ１１は、一方の反射端面でフィルタ２により折り返される。なお、一方の反射端面は、基本波レーザ１１の伝搬方向に対して直角から所定の角度傾いている。一方、第２高調波レーザ１２は、一方の反射端面でフィルタ２を透過して出力される。なお、フィルタ２は、基本波レーザ１１に対して高い反射率とともに第２高調波レーザ１２に対して高い透過率のため、基本波レーザ１１の反射損失、および第２高調波レーザ１２の透過損失は少ない。
一方の反射端面で折り返された基本波レーザ１１は、プレーナ導波路１を他方の反射端面に向かって伝搬するが、非線形光学材料の角度と基本波レーザ１１の伝搬方向がずれているので、位相不整合のためほとんど波長変換されずに伝搬し、他方の反射端面でミラー３により反射される。
【００１７】
他方の反射端面は、ＡＲコート４が形成されている入射端面を除いて、対向する一方の反射端面と平行であるため、入射端面から入射された基本波レーザ１１と平行に一方の反射端面に向かって伝搬する。なお、ミラー３は基本波レーザ１１に対して高い反射率のため、基本波レーザ１１の反射損失は少ない。
そして、一方の反射端面に向かって伝搬した基本波レーザ１１の一部は、波長変換されて第２高調波レーザ１２になる。このようにして基本波レーザ１１はフィルタ２とミラー３との間を複数回往復し、一方の反射端面に向かって伝搬する基本波レーザ１１の一部の波長変換された第２高調波レーザ１２は一方の反射端面でフィルタ２を透過して出力される。
【００１８】
このような波長変換素子では、プレーナ導波路１を伝搬する基本波レーザ１１は、水平方向はコリメートされた大きなビーム径であるが、厚み方向はプレーナ導波路１のモードで伝搬し、厚み方向の小さなビーム径に閉じ込められているため、基本波レーザ１１のパワー密度が高くなるので、波長変換効率は高くなる。
また、基本波レーザ１１が非線形光学材料からなるコア７内を複数回折り返されているので、作用長が長くなり、さらに波長変換効率は高くなる。
また、基本波レーザ１１に非点格差が生じている場合、例えば、半導体レーザダイオード（ＬＤ）は、共振器内部での光の閉じ込め状態の違いにより、ビームの焦点位置が水平方向と厚み方向で若干ずれて非点格差が生じており、水平方向に導波路構造のないプレーナ導波路１において、基本波レーザ１１を厚み方向に効率良く結合できるとともに、水平方向はコリメートしているため、効率良く波長変換することができる。
このようにして、波長変換効率が高くなると、パワーの大きな第２高調波レーザ１２が得られる。
【００１９】
しかし、非線形光学材料での基本波レーザ１１の光吸収に比べて第２高調波レーザ１２の光吸収が大きいため、パワーの大きな第２高調波レーザ１２が吸収されて発熱は大きくなり、非線形光学材料の温度の変化により位相不整合となるため、逆に波長変換効率が低下することになる。
また、波長変換効率が高くなり、第２高調波レーザ１２のパワーが大きくなると、非線形光学材料での基本波レーザ１１の吸収が大きくなるＧｒｅｅｎ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  ＩＲ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ（以下、「ＧＲＩＩＲＡ」と称す）現象が生じて、基本波レーザ１１の吸収が熱に変換され、温度上昇が生じて、非線形光学材料の温度の変化により位相が不整合になり、逆に波長変換効率が低下することになる。
【００２０】
しかし、実施の形態１に係わる波長変換素子では、一方の反射端面でフィルタ２を透過してパワーの大きな第２高調波レーザ１２が外部に出力され、第２高調波レーザ１２の非線形光学材料との作用長が短くなるので、第２高調波レーザ１２の吸収が少なく、非線形光学材料の温度の上昇が小さいので、位相整合が保たれ、波長変換効率の低下を抑制し、安定化することができる。
また、第２高調波レーザ１２のパワーが大きくなっても、一方の反射端面でフィルタ２を透過してパワーの大きな第２高調波レーザ１２が外部に出力されるので、第２高調波レーザ１２の作用長が短く、ＧＲＩＩＲＡ現象が抑えられ、基本波レーザ１１の吸収が少なく、非線形光学材料の温度の上昇が小さいので、位相整合が保たれ、波長変換効率の低下を抑制し、安定化することができる。
【００２１】
また、プレーナ導波路１を伝搬する基本波レーザ１１および第２高調波レーザ１２が放熱板６に近いため、光吸収よる発熱が比較的に広い領域で発生しても、非線形光学材料から放熱板６への排熱が好適である。これより、第２高調波レーザ１２の吸収により発熱は小さく、位相整合が保たれ易く、波長変換効率の低下を抑制し、安定して得ることができる。
【００２２】
また、フィルタ２およびミラー３をプレーナ導波路１の反射端面に一体形成しているので、基本波レーザ１１はフィルタ２またはミラー３で反射してプレーナ導波路１に折り返えされ、そのまま伝搬モードが維持され、基本波レーザ１１の反射損失は少なくなる。
また、フィルタ２およびミラー３をプレーナ導波路１の反射端面に一体形成しているので、部品点数が少なく、小型化でコストを低減することができる。
【００２３】
なお、実施の形態１において、非線形光学材料として酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム（ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３、Ｍｇ：ＬＮ）を例にして説明したが、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３、ＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３、ＬＴ）、酸化マグネシウム添加タンタル酸リチウム（ＭｇＯ：ＬｉＴａＯ３、Ｍｇ：ＬＴ）を非線形光学材料として用いても同様な効果が得られる。
また、非線形光学材料がコングレント組成でもストイキオメトリー組成でも良く、同様の効果が得られる。
【００２４】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係わる波長変換素子の平面図である。図４は、この発明の実施の形態２に係わる波長変換素子の側面図である。
この発明の実施の形態２に係わる波長変換素子は、実施の形態１に係わる波長変換素子とプレーナ導波路１Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
この実施の形態２に係わるプレーナ導波路１Ｂは、実施の形態１に係わるプレーナ導波路１とコア７Ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
【００２５】
この実施の形態２に係わるコア７Ｂは、図３と図４とに示すように、分極領域１４と分極反転領域１５が交互に配置された周期分極反転構造を有しており、基本波レーザ１１のフィルタ２へ向かう伝搬方向に非線形光学材料としての強誘電体の自発分極の向きがコヒーレント長を周期として周期的に逆になっている。また、この強誘電体は、酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウムであり、Ｚカット基板である。また、コヒーレント長は、基本波レーザ１１と第２高調波レーザ１２とが疑似位相整合するように、６．６μｍである。なお、基本波レーザ１１の偏波方向は、強誘電体がＺカット基板であるので、厚み方向である。また、Ｚカット基板を用いることにより、水平方向に広い範囲で周期分極反転構造を形成することができる。
【００２６】
実施の形態１における位相整合条件では、非線形光学定数がｄ１３であるが、実施の形態２に係わる疑似位相整合型では非線形光学定数が最大のｄ３３であるので、高効率な波長変換レーザが実現される。
【００２７】
そして、強誘電体のＺカット基板に、＋Ｚカット面に櫛歯状の電極を形成し、電極間に強電界を印加することにより、分極領域１４と分極反転領域１５とがコヒーレント長の周期で交互に並んだ構造が形成される。
【００２８】
次に、実施の形態２に係わる波長変換素子の動作について説明する。
分極領域１４の先端を透過する基本波レーザ１１は、一部波長変換されて第２高調波レーザ１２になり、その第２高調波レーザ１２は、分極領域１４の先端から終端まで伝搬したとき基本波レーザ１１に対する位相差がπになる。これは、非線形光学材料の屈折率には波長分散があり、基本波レーザ１１と第２高調波レーザ１２の位相速度が異なるためである。
一方、その分極領域１４の後ろに配置されている分極反転領域１５の先端を透過する基本波レーザ１１は、一部波長変換されて第２高調波レーザ１２になるが、このときの第２高調波レーザ１２は、基本波レーザ１１に対する位相差がπになるように位相が反転する。そして、分極領域１４の先端で波長変換され、その分極領域１４を伝搬して後ろの分極反転領域１５に達した第２高調波レーザ１２と後ろの分極反転領域１５の先端で波長変換された第２高調波レーザ１２は、分極反転領域１５の先端の基本波レーザ１１を基準とすると、ともに位相差がπになる。
【００２９】
このように位相整合されたプレーナ導波路１を透過する基本波レーザ１１の一部が波長変換されるとき、分極領域１４および分極反転領域１５とで位相差がπだけ異なる第２高調波レーザ１２が重ねられるが、先の領域を伝搬するとき位相がπだけ変化するので、重ねたときには位相が一致し、第２高調波レーザ１２を強めるようになる。
【００３０】
このような実施の形態２に係わる波長変換素子では、実施の形態１に係わる波長変換素子と同様に、高いパワー密度の基本波レーザ１１がプレーナ導波路１を複数回伝搬し長い作用長を得ることができるので、第２高調波レーザ１２への波長変換効率が高くなる。
また、非線形光学材料に周期分極反転構造を有する疑似位相整合型では、位相差がπとなる距離であるコヒーレント長毎に位相が反転されるので、各作用点の第２高調波レーザ１２が重ね合わされたとき、強度は加算的に増大し、強度の一定な第２高調波レーザ１２を一方の反射端面でフィルタ２を透過して出力することができる。
【００３１】
なお、実施の形態１に係わる波長変換素子のように、自発分極の向きが均一のとき、各作用点で発生した第２高調波レーザ１２は各高調波レーザ１２の位相がずれて伝搬するので、位相差がπとなる距離であるコヒーレント長を超えて伝搬すると合成した第２高調波レーザ１２の強度は減少し、コヒーレント長の周期で増減を繰り返すことになる。
【００３２】
また、実施の形態２において、非線形光学材料として酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム（ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ３、Ｍｇ：ＬＮ）を例にして説明したが、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３、ＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３、ＬＴ）、酸化マグネシウム添加タンタル酸リチウム（ＭｇＯ：ＬｉＴａＯ３、Ｍｇ：ＬＴ）を非線形光学材料として用いても同様な効果が得られる。
また、非線形光学材料がコングレント組成でもストイキオメトリー組成でも良く、同様の効果が得られる。
【００３３】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係わる波長変換素子の平面図である。図６は、この発明の実施の形態３に係わる波長変換素子の側面図である。
この発明の実施の形態３に係わる波長変換素子は、実施の形態２に係わる波長変換素子とプレーナ導波路１Ｃが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
この実施の形態３に係わるプレーナ導波路１Ｃは、実施の形態２に係わるプレーナ導波路１Ｂとコア７Ｃが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
【００３４】
この実施の形態３に係わるコア７Ｃは、図５と図６に示すように、分極領域１４と分極反転領域１５とが交互に配置された領域１６ａ、１６ｂ、１６ｃがアレイ状に配置された周期分極反転構造を有しており、基本波レーザ１１のフィルタ２へ向かう伝搬方向に非線形光学材料としての強誘電体の自発分極の向きがコヒーレント長を周期として周期的に逆になっている。
このアレイ状に配置された周期分極反転構造は、基本波レーザ１１のフィルタ２へ向かう伝搬方向に基本波レーザ１１の伝搬経路にだけ配置されている。また、この強誘電体は、酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウムであり、Ｘカット基板である。また、コヒーレント長は、基本波レーザ１１と第２高調波レーザ１２とが疑似位相整合するように、６．６μｍである。このようにして、非線形光学材料の水平方向がＺ軸方向で、偏波方向を水平方向としたアスペクト比の大きな基本波レーザ１１を用いることができる。
【００３５】
そして、強誘電体のＸカット基板に、櫛型電極と対向電極とを形成し、電極間に強電界を印加することにより、分極領域１４と分極反転領域１５とがコヒーレント長の周期で交互に並んだ構造が形成される。
特に、Ｘカットのオフカット基板を櫛型電極と対向電極を利用して電界でポーリングする方法では、周期分極反転の領域幅が狭いので、このような構成でアレイ状に複数配置することにより実施の形態２と同様な効果が得られる。
【００３６】
また、非線形光学材料はＸカット基板のため、基本波レーザ１１の偏波方向は水平（Ｚ軸）方向であり、偏波方向を水平方向としたアスペクト比の大きな基本波レーザ１１を用いることができる。例えば、１μｍ帯でレーザ発振する半導体レーザ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ、ＬＤ）は、プレーナ導波路構造を有し、偏波方向はＴＥモードにより水平方向であるとともに、水平方向はビーム径が大きく拡がり角が小さく、厚み方向はビーム径が小さく拡がり角が大きい。
【００３７】
このように、厚み方向のみシリンドリカルレンズなどで集光することにより、基本波レーザ１１は水平方向に長いアスペクト比の大きなビーム形状となるため、水平方向に広いプレーナ導波路１との結合は適している。
また、基本波レーザ１１の偏波方向を水平（Ｚ軸）方向とするＸカット基板を用いた波長変換素子を用いることにより、波長板などによる偏波方向を９０度回転させる必要なく、そのまま使用して簡便化することができる。
【００３８】
なお、実施の形態３において、非線形光学材料のＸカット基板を用いて説明したが、非線形光学材料のＹカット基板を用いても実施の形態３で説明した効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる波長変換素子の平面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係わる波長変換素子の側面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係わる波長変換素子の平面図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係わる波長変換素子の側面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係わる波長変換素子の平面図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係わる波長変換素子の側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１Ｂ、１Ｃ  プレーナ導波路、２  フィルタ、３  ミラー、４  ＡＲコート、５  基板、６  放熱板、７、７Ｂ、７Ｃ  コア、８ａ、８ｂ  クラッド、１１  基本波レーザ、１２  第２高調波レーザ、１４  分極領域、１５  分極反転領域、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  分極領域と分極反転領域が並んだ領域。
【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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