(57)【要約】【課題】テーパ型光増幅器またはテーパ型レーザ素子を含むレーザ光発生部と、プレーナ導波路型波長変換素子とを、単レンズで光学結合した、安定で光軸調整が容易な波長変換レーザ光源を得る。【解決手段】レーザ光の基本波を発生するレーザ光発生部(１，２，３)と、前記基本波を高調波に変換する少なくともコアの一部に周期分極反転構造部(４ａ)を有するプレーナ導波路型の波長変換素子(４)と、前記レーザ光発生部(１，２，３)と波長変換素子(４)とを光学結合する、前記レーザ光発生部に対向する第１面(５ａ)が出射するレーザ光に対してプレーナ導波路面に垂直な方向に凸面かつ平行な方向に凸面であり、かつ前記波長変換素子に対向する第２面(５ｂ)が前記垂直な方向に凸面かつ前記平行な方向に凹面であるレンズ(５)と、を備えた。【選択図】図１
2009139395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光の基本波を発生するレーザ光発生部と、
前記基本波を高調波に変換する少なくともコアの一部に周期分極反転構造部を有するプレーナ導波路型の波長変換素子と、
前記レーザ光発生部と波長変換素子とを光学結合する、前記レーザ光発生部に対向する第１面が出射するレーザ光に対してプレーナ導波路面に垂直な方向に凸面かつ平行な方向に凸面であり、かつ前記波長変換素子に対向する第２面が前記垂直な方向に凸面かつ前記平行な方向に凹面であるレンズと、
を備えたことを特徴とする波長変換レーザ光源。
【請求項２】
レーザ光発生部が、レーザ光の出射側の前端面に反射防止膜を有した半導体レーザ素子と、ブラッグ回折格子をコア部に有する光ファイバと、両端面に反射防止膜を有するテーパ型光増幅器が、レーザ光の出射方向に順番に配置されてなることを特徴とする請求項１に記載の波長変換レーザ光源。
【請求項３】
レーザ光発生部が、高反射率のブラッグ回折格子をコア部に有する光ファイバと、レーザ光の出射側の前端面に低反射膜を有するテーパ型光増幅器がレーザ光の出射方向に順番に配置されてなり、前記テーパ型光増幅器と前記光ファイバのブラッグ回折格子とで不安定共振型のレーザ発振器を構成することを特徴とする請求項１に記載の波長変換レーザ光源。
【請求項４】
前記光ファイバが偏波面保存型であることを特徴とする請求項２又は３に記載の波長変換レーザ光源。
【請求項５】
レーザ光発生部が、ブラッグ回折格子をテーパ型光増幅器に集積化したテーパ型レーザ素子からなることを特徴とする請求項１に記載の波長変換レーザ光源。
【請求項６】
レーザ光発生部が、分布ブラッグ反射レーザ素子をモノリシック集積したテーパ型光増幅器からなることを特徴とする請求項１に記載の波長変換レーザ光源。
【請求項７】
レーザ光発生部が、ボリューム型のブラッグ回折格子素子と、レーザ光の出射側の前端面に低反射膜を有するテーパ型光増幅器がレーザ光の出射方向に順番に配置されてなり、前記テーパ型光増幅器と前記ブラッグ回折格子素子とで不安定共振型のレーザ発振器を構成することを特徴とする請求項１に記載の波長変換レーザ光源。
【請求項８】
前記レンズが、光学的未使用面が使用面間を滑らかに接続する形状を有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の波長変換レーザ光源。
【請求項９】
前記レンズが、光学的未使用面が使用面間を複数の平面で接続する形状を有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の波長変換レーザ光源。
【請求項１０】
前記レンズの少なくとも１面が軸対象でない非球面で構成されていることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の波長変換レーザ光源。
【請求項１１】
前記レンズがアナモルフック系の光学系を構成していることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の波長変換レーザ光源。
【請求項１２】
前記レンズが垂直方向に有限系、水平方向に無限系の配置になっていることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の波長変換レーザ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、テーパ型レーザ素子またはテーパ型光増幅器から出力されるレーザ光を非線形光学結晶で波長変換する波長変換レーザ光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばレーザプリンタ装置やレーザディスプレイ装置で大出力の可視光レーザが求められている。このようなレーザ光源の一種として、テーパ型レーザ素子またはテーパ型光増幅器から出力されるレーザ光を基本波とし、単一モード光導波路または多モード光導波路に周期分極反転構造を有する非線形光学結晶で、その基本波を半分の波長(２倍の周波数)をもつ第二高調波に波長変換する波長変換レーザ光源が知られている(例えば特許文献１参照)。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５３２１７１８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示された従来の波長変換レーザ光源は、非点格差の大きいテーパ型光増幅器と、単一モード導波路を有する波長変換素子とを、２枚のレンズ系を用いて光学結合しているので光学系の調整が複雑という課題と、単一モード導波路の断面積が小さいために大きな波長変換光を得られないという課題があった。
【０００５】
また、上記特許文献１に開示された従来の波長変換レーザ光源は、非点格差の大きいテーパ型光増幅器と、多モード導波路を有する波長変換素子とを、２枚のレンズ系を用いて光学結合しているので光学系の調整が複雑という課題と、多モード導波路の断面積が広すぎるために大きな波長変換光は得られるものの、波長変換効率が低くなるという課題があった。
【０００６】
また、上記特許文献１に開示された従来の波長変換レーザ光源は、テーパ型光増幅器の非点格差の温度や電流依存性によって、単一モード導波路または多モード導波路との結合効率が変動してしまうという課題があった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構造で大出力、高効率、かつ安定した出力が得られる波長変換レーザ光源を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、レーザ光の基本波を発生するレーザ光発生部と、前記基本波を高調波に変換する少なくともコアの一部に周期分極反転構造部を有するプレーナ導波路型の波長変換素子と、前記レーザ光発生部と波長変換素子とを光学結合する、前記レーザ光発生部に対向する第１面が出射するレーザ光に対してプレーナ導波路面に垂直な方向に凸面かつ平行な方向に凸面であり、かつ前記波長変換素子に対向する第２面が前記垂直な方向に凸面かつ前記平行な方向に凹面であるレンズと、を備えたことを特徴とする波長変換レーザ光源にある。
【発明の効果】
【０００９】
この発明では、テーパ型レーザ素子又はテーパ型光増幅器を含む大出力の基本波を出力するレーザ光発生部と、その基本波を高調波に波長変換するプレーナ導波路型の波長変換素子とを、高い結合効率が得られる単レンズで光学結合したので、簡単に光軸調整が行える。
【００１０】
また、テーパ型レーザ素子またはテーパ型光増幅器の導波モードがプレーナ導波路型の波長変換素子の導波モードに、また、テーパ型レーザ素子またはテーパ型光増幅器のガウス伝搬モードがプレーナ導波路型の波長変換素子のガウス伝搬モードに光学結合するように配置したので、テーパ型レーザ素子またはテーパ型光増幅器の動作電流や温度変化による熱やキャリア密度に誘起された屈折率変動で出力側から見た水平方向のビームウエスト位置が変化しても、波長変換効率の変化を少なくできるという格別の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１による波長変換レーザ光源は、半導体レーザ素子と、ブラッグ回折格子を内蔵する光ファイバと、テーパ型光増幅器と、アナモルフィック光学系を構成するレンズと、プレーナ導波路型波長変換素子とから構成されている。
【００１２】
図１はこの発明の実施の形態１による波長変換レーザ光源の透視平面図、図２は図１の波長変換レーザ光源を図のｘ軸方向から見た透視側面図、図３は図１のテーパ型レーザ増幅器３のｘ軸方向の中心に沿って切断した断面構造の一例を示す断面図、図４は図１のプレーナ導波路型の波長変換素子４の構造の一例を示す斜視図、そして図５は図１のプレーナ導波路型の波長変換素子４の導波路内のガウスビームの伝搬特性の一例を示す図である。この実施の形態による波長変換レーザ光源は図１に示すように、半導体レーザ素子を構成する例えば半導体レーザダイオード１、光ファイバ２、テーパ型光増幅器である例えばテーパ型レーザ増幅器３、プレーナ導波路型の波長変換素子４、レンズ５が順に配列されてなる。なお、半導体レーザダイオード１、光ファイバ２、テーパ型レーザ増幅器３がレーザ光発生部を構成する。また、ｚ軸(図４のＺ軸とは異なる)はレーザ光の出射方向、ｘ軸とｙ軸はｚ軸と直交する平面内の互いに直交する軸で、ｙ軸が各素子の主面に垂直な方向(又はプレーナ導波路型の波長変換素子４のプレーナ導波路面に垂直な方向)を示す。
【００１３】
次に、詳細な構成と動作について説明する。半導体レーザダイオード１は、光導波路１ａを有するファブリペロー共振器型のレーザダイオードであり、波長１０６４ｎｍ帯に利得の最大値を有し、光の取り出し効率を上げるため背端面(ｚ軸方向のレーザ光の出射方向の後方側の面)に反射率９０％の高反射膜、前端面(ｚ軸方向のレーザ光の出射方向の前方側の面：又は出射端面)に反射率０．５％の低反射膜が施されており、半導体レーザダイオード１単体では多縦モードで発振するものである。
【００１４】
また、半導体レーザダイオード１において、光導波路１ａは厚み方向(図のｙ軸方向)には単一量子井戸活性層と光ガイド層とクラッド層とが構成され、単一横モードで発振する。一方、光導波路１ａは面方向(ｘ軸方向)には信頼性向上のために電流密度や光密度を比較的低く抑える必要があり、幅の広いリッジ型光導波路が採用されている。従って、光導波路としての閉じ込めが緩いため、注入電流値が小さいときには基本モード、つまり単一横モードで励振されるが、注入電流値が大きくなり光密度が高くなると空間的ホールバーニング効果により高次モードが励振され易いという特徴があり、使用する光出力まで基本モードが維持されるように４〜６μｍ程度の幅とされている。なお、偏波消光比はレーザ発振の電流閾値以上で略２７ｄＢである。
【００１５】
次に、モードフィールド径６．６μｍの偏波面保存型の光ファイバ２を採用し、そのコア部２ｅに位相マスクを介して紫外線を照射することによりブラッグ回折格子２ｂを配設している。偏波面保存型の光ファイバ２は伝搬モードであるＨＥ１１偶数モードとＨＥ１１奇数モードの伝搬速度を変えることで両モードの結合を防いでいるため、直線偏波の光を偏波面保存型の光ファイバ２のスロー軸かファースト軸に一致させると直線偏波が維持される。一方、光導波路２ａの等価屈折率がファースト軸とスロー軸で若干異なることからブラッグ回折格子２ｂの反射ピーク波長がファースト軸とスロー軸でずれるが、ここでは曲げ損失に強くなるように電界方向をスロー軸に合わせており、偏波消光比は光ファイバ２の固定時の応力で劣化するものの出射端で略２３ｄＢである。
【００１６】
半導体レーザダイオード１の出射ビームは光導波路１ａが扁平であることからアスペクト比(ビームの楕円率)が大きく、円形の光導波路２ａを備えたファイバ２と低損失で光学結合するために、偏波面保存型の光ファイバ２の入射端面(背端面)をバイコニカルレンズ加工されたバイコニカルレンズ加工面２ｃにしてアスペクト比を補正している。
【００１７】
半導体レーザダイオード１の利得帯は単一量子井戸構造であるため波長依存性が比較的に緩やかであり、この利得帯の中にブラッグ回折格子２ｂの反射ピーク波長を設定すれば反射ピーク波長付近の利得が最大になり、半導体レーザダイオード１の発振波長が制御される。この複合共振器による縦モードは、半導体レーザダイオード１とブラッグ回折格子２ｂとの光学長による位相関係と、ブラッグ回折格子２ｂから半導体レーザダイオード１ヘの戻り光量との関係から、単一モード、多モード、コヒーレントコラプスモードなど多彩な状態で発振できる。
【００１８】
ここでは、コヒーレントコラプスモードで発振するように、半導体レーザダイオード１の背端面反射率と前端面反射率を夫々９０％と０．５％、共振器長を１．８ｍｍ、ブラッグ回折格子２ｂの反射率を５％、反射帯域幅を０．５ｎｍ、結合効率を８０％として、特にブラッグ回折格子２ｂと半導体レーザダイオード素子１との間隔を５０ｃｍ以上に離して配置することでコヒーレントコラプスモードを安定化させ、スペクトラム半値幅０．２５ｎｍを得ている。なお、ブラッグ回折格子２ｂの反射率を３０％とし、半導体レーザダイオード１に近接して配置すれば、単一縦モードで発振させることも可能である。
【００１９】
次に、テーパ型レーザ増幅器３は、図３に示すとおり、プレーナ状の単一量子井戸活性層３ａを含む活性層を有し、プロトン注入で高抵抗化した電流狭窄構造３ｂでテーパ型の利得領域３ｃ(図１の３ｃの半分を示す)を形成している。テーパ状の利得領域３ｃの入射側の幅は１０μｍ、出射側の幅は３２４μｍ、広がり半角は３度とし、チップ長さは３ｍｍ、屈折率は約３．５である。また、フィラメント現象を防止するため、チップの両端面に反射率０．０１％以下の反射防止膜(図示省略)を施している。なお、偏波面保存型の光ファイバ２のコア部２ｅはｚ軸に垂直な方向の断面が円形であるため、出射端面をバイコニカルレンズ加工したバイコニカルレンズ加工面２ｄにして、厚み方向(ｙ軸方向)には単一量子井戸活性層３ａ、光ガイド層３ｄ、クラッド層３ｅから構成される光導波路の導波モードのスポット径０．６μｍとモード整合させ、面方向(ｘ軸方向)にはスポット径略１．６５μｍで入射させてガウスビームモードでテーパ型レーザ増幅器３の活性層内を伝搬させ、光増幅するようにした。
【００２０】
なお、バイコニカルレンズ２ｄの垂直方向(図のｙ軸方向)と水平方向(図のｘ軸方向)の具体的な曲率半径は夫々４μｍと１１μｍとした。従って、テーパ型レーザ増幅器３の出射ビームは、垂直方向には光導波路の出口から回折して広がり、水平方向は光ファイバ２の出口から回折して広がっているので、略０．９ｍｍの非点格差と略３のアスペクトを持っている。サンプルの光出力は、室温、電流９Ａにおいて５．５Ｗ、ビーム品質１．５程度であった。また、全光出力の中の回折限界光の比率は約８５％であった。ところで、テーパ型レーザ増幅器３は動作電流や素子温度が変化すると、発熱やキャリア密度に誘起された屈折率変化により、出力側から見た水平方向の発光点位置が見かけ上変化する大きな欠点がある。なお、この現象は、素子を固定するヒートシンクやサブマウントの熱伝導を上げれば多少は改善する。
【００２１】
次に図４に示すように、波長変換素子４は、オフ角θが５度のＹカットまたはＸカットの酸化マグネシウムを５ｍｏｌ％添加したニオブ酸リチウム(LiNbO3)基板４ｃに、櫛形の電極と対向電極を取り付け、高電界をかける手法で幅Ｗ１５０μｍの周期分極反転構造部４ａを形成し、研磨によって厚さｔを３μｍにしたコアと、その両側に二酸化珪素を蒸着したクラッド(薄いため図示省略)とで光導波路４ｂを作り、ニオブ酸リチウム基板４ｃに貼り付けたものである。それを長さＬ(例えば７ｍｍ)に切断し、端面を光学研磨した後に基本波と第２高調波の波長に対して通過帯のある二酸化珪素と五酸化二タンタル、または二酸化珪素と二酸化チタンの多層膜からなる反射防止膜を施したものである。周期分極反転構造部４ａの断面は平行四辺形状であり、厚み方向全体が反転している幅Ｗは１１６μｍである。
【００２２】
図５はこの周期分極反転構造部４ａの基本波と第２高調波のビーム伝搬特性を示す図であり(ビームウエスト位置を原点として図示した)、破線は長さ７ｍｍ、幅１１６μｍの周期分極反転構造部４ａ、実線は波長変換素子４の中央にビームウエストをスポット径４４μｍで一致させたガウスビームの基本波を電界強度１／ｅで示したもの、一点鎖線はボイド・クラインマンの計算式に従って波長変換した第２高調波を電界強度１／ｅで示したものである。図５から分かるように、ほぼコリメートしたガウスビームを通過させることで、基本波、第２高調波ともに幅１１６μｍの範囲を通過していることが分かる。なお、この高屈折率差導波路は本質的には多モード導波路なので基本導波モードと入射光のガウスビームをよく一致させて高次モードの発生を防ぐ必要がある。そのためには導波路に入射するガウスビームのスポット径は略１．１μｍが最適値となる。
【００２３】
テーパ型レーザ増幅器３の欠点である熱レンズ効果やキャリアレンズ効果の影響で、波長変換素子４の光導波路４ｂとの結合効率や波長変換効率が変化しないようにするには、テーパ型レーザ増幅器３の導波モードと波長変換素子４の導波モードとを結合させ、テーパ型レーザ増幅器３のガウス伝搬モードは波長変換素子４のガウス伝搬モードと結合するようにすれば良い。つまり、テーパ型レーザ増幅器３の出力側から見た発光点の位置が熱やキャリア密度に誘起された屈折率変化で変動しても、テーパ型レーザ増幅器３の垂直方向の導波路モードは変化しないので波長変換素子４との結合効率は安定であり、一方、テーパ型レーザ増幅器３の水平方向に非点格差が変化して見えるものの、波長変換素子４の導波路内もガウス伝搬モードであるためビームウエスト位置が大幅に変化するが、略コリメート光線になっているおかげで光密度の変化は小さくなり、波長変換効率の変化も小さい。また、テーパ型レーザ増幅器３の導波モードは安定であり、波長変換素子４の導波モードと安定に光学結合できる。
【００２４】
次に、本発明の特徴となるレンズ５について詳しく説明する。レンズ５のテーパ型レーザ増幅器３に対向するレンズ第１面５ａは、出射するレーザ光に対してプレーナ導波路面に垂直な方向(ｙ軸方向)に凸面かつ平行な方向(ｘ軸方向)に凸面であり、また、波長変換素子４に対向するレンズ第２面５ｂは、前記垂直な方向に凸面かつ前記平行な方向に凹面である。テーパ型レーザ増幅器３の水平方向にはスポット径１．６５μｍの光線６が物点６ａから出射するので、レンズ５のレンズ第１面５ａを凸面にして低い光線位置で屈折させて収束光とし、レンズ第２面５ｂを凹面にして光線６を略コリメート光線６ｂにして、かつビームウエスト位置を波長変換素子４の中央にした時に波長変換効率が最大となる。また、レンズ収差による波面収差が付加されると波長変換効率が低下するので、両面ともに非球面形状として波面収差を小さくすることが望ましく、また、レンズ面間隔を比較的大きくして緩やかに光束を収束させて収差発生を抑えている。次に、テーパ型レーザ増幅器３の光導波路の出口を物点６ｃから垂直方向にスポット径０．６μｍの光が出射し、レンズ第１面５ａとレンズ第２面５ｂで屈折力を分散し、収差発生を抑えて収束させ、波長変換素子４の光導波路の入口を像点６ｄとしてスポット径１．１μｍで結合させれば、波長変換素子４の垂直方向には基本モードが励振される。なお、回折理論より大きなレンズ開口が要求されるので、球面収差を小さくするには、両面ともに非球面形状が望ましい。
【００２５】
また、本発明による波長変換レーザ光源は、テーパ型レーザ増幅器３と波長変換素子４との光結合を、単一のレンズ５で実施しているので、構造が簡単であり、また、光軸調整が簡単になる。さらに、テーパ型レーザ増幅器３の水平方向の発光点が熱レンズ効果などで変動しても、結合効率や波長変換効率があまり変化しないという効果もある。
【００２６】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による波長変換レーザ光源の透視平面図、図７は図６の波長変換レーザ光源を図のｘ軸方向から見た透視側面図である。図中、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。この実施の形態２による波長変換レーザ光源は、素子の前端面３ｆ(出射端面)に低反射膜を蒸着したテーパ型レーザ増幅器３と、反射率略９９．７％、かつ反射スペクトラム幅０．２ｎｍのブラッグ回折格子２ｂがコア部２ｅに加工形成された光ファイバ２とを備えたものであり、テーパ型レーザ増幅器３と光ファイバ２のブラッグ回折格子２ｂとで不安定共振型のレーザ共振器を構成しレーザ発振する。発振波長はブラッグ回折格子２ｂで決定されるので、温度など外部環境が変化しても発振波長が安定しており、波長変換素子４による波長変換レーザ光源の基本波光源として優れた効果を発揮する。なお、複合共振器を構成してレーザ動作が不安定化しないように、光ファイバ２の背端面２ｆは斜めに加工され、光ファイバ２の前端面の上記実施の形態と同様にバイコニカルレンズ加工された先端レンズ２ｇとテーパ型レーザ増幅器３の背端面３ｇには反射防止膜が蒸着されている。なお、光ファイバ２、テーパ型レーザ増幅器３がレーザ光発生部を構成する。
【００２７】
以上のように構成することにより、例えば、実施の形態１で必要だった半導体レーザダイオードが不要となり、構造が簡単になり、かつコストを下げることができる。
【００２８】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３による波長変換レーザ光源の透視平面図、図９は図８の波長変換レーザ光源を図のｘ軸方向から見た透視側面図である。図中、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。この実施の形態３による波長変換レーザ光源は、ブラッグ回折格子３ｈをテーパ型レーザ増幅器の素子内部に集積化したテーパ型レーザ素子３０をレーザ光発生部として設けたものであり、大出力のＤＢＲ(Distributed Bragg Reflector)レーザダイオードとして動作するものである。構造が簡単化される利点がある。発振波長が動作電流や温度で変化しやすいのでペルチェ素子などの上に実装して温度制御するなどの工夫を行ってもよい。
【００２９】
以上のように構成することにより、構造が簡単なものが得られる。
【００３０】
なお、チャンネル導波路部分に別のブラッグ回折格子を備え、テーパ型レーザ増幅器３の前端面を反射防止膜としたモノリシック集積型のマスタオシレータパワーアンプの構造でもよく(例えば分布ブラッグ反射レーザ素子(図示省略)をモノリシック集積したテーパ型レーザ増幅器３をレーザ光発生部として設ける)、同様の効果を奏する。
【００３１】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４による波長変換レーザ光源の透視平面図、図１１は図１０の波長変換レーザ光源を図のｘ軸方向から見た透視側面図である。図中、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。この実施の形態４による波長変換レーザ光源は、ボリューム型のブラッグ回折格子素子７を、前端面３ｆに低反射膜を有するテーパ型レーザ増幅器３の背端面３ｇに近接して配置したものであり、大出力のＤＢＲ(Distributed Bragg Reflector)レーザダイオードとして動作するものである(テーパ型レーザ増幅器３とブラッグ回折格子素子７とで不安定共振型のレーザ発振器を構成する)。ボリューム型のブラッグ回折格子素子７なので、軸ずれしても特性の変化が少なく、また、発振波長が動作電流や温度で変化にくい利点がある。但し、テーパ型レーザ増幅器３の背端面３ｇとブラッグ回折格子素子７との間隔が変化しないように、ペルチェ素子などの上に実装して温度制御するなどの工夫を行ってもよい。なお、ブラッグ回折格子素子７、テーパ型レーザ増幅器３がレーザ光発生部を構成する。
【００３２】
以上のように構成することにより、構造が簡単なものが得られる。
【００３３】
実施の形態５．
図１２はこの発明の実施の形態５による波長変換レーザ光源のレンズの透視平面図、図１３は図１２のレンズを図のｘ軸方向から見た透視側面図である。図中、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。上記各実施の形態で使用され得るこの実施の形態５の波長変換レーザ光源のためのレンズ５では、レンズ５の角が急峻にならないように(全体として低曲率とする)、光学的に必要のない不要部分５ｃを用いて、例えばレーザ光の出射方向(ｚ軸)と平行な面と垂直な面がなだらかな曲面又はテーパ面で繋がる形状とした。すなわち一般的に、不要部分である角部では、なだらかな曲面又はテーパ面にして角部を無くした。すなわち、レンズ５の光学的未使用面が使用面間を滑らかに接続する形状を有するようにした。これによりレンズ５の強度が向上する。
【００３４】
実施の形態６．
図１４はこの発明の実施の形態６による波長変換レーザ光源のレンズの透視平面図、図１５は図１４のレンズを図のｘ軸方向から見た透視側面図である。図中、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。上記各実施の形態で使用され得るこの実施の形態６の波長変換レーザ光源のためのレンズ５では、光学的に必要のない不要部分５ｃを単純な形状にする。すなわち、光学的未使用面が使用面間を複数の平面で接続する形状を有する。これにより非球面モールド型の加工面積を減らすことができる。
【００３５】
なお、各実施の形態において、レンズ５は少なくとも１面が軸対象でない非球面で構成されるように形成され得る。またレンズ５は、アナモルフック系の光学系を構成するように形成され得る。またレンズ５は、垂直方向に有限系、水平方向に無限系の配置になるように形成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施の形態１による波長変換レーザ光源の透視平面図である。
【図２】図１の波長変換レーザ光源を図のｘ軸方向から見た透視側面図である。
【図３】図１のテーパ型レーザ増幅器のｘ軸方向の中心に沿って切断した断面構造の一例を示す断面図である。
【図４】図１のプレーナ導波路型の波長変換素子の構造の一例を示す斜視図である。
【図５】図１のプレーナ導波路型の波長変換素子の導波路内のガウスビームの伝搬特性の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２による波長変換レーザ光源の透視平面図である。
【図７】図６の波長変換レーザ光源を図のｘ軸方向から見た透視側面図である。
【図８】この発明の実施の形態３による波長変換レーザ光源の透視平面図である。
【図９】図８の波長変換レーザ光源を図のｘ軸方向から見た透視側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による波長変換レーザ光源の透視平面図である。
【図１１】図１０の波長変換レーザ光源を図のｘ軸方向から見た透視側面図である。
【図１２】この発明の実施の形態５による波長変換レーザ光源のレンズの透視平面図である。
【図１３】図１２のレンズを図のｘ軸方向から見た透視側面図である。
【図１４】この発明の実施の形態６による波長変換レーザ光源のレンズの透視平面図である。
【図１５】図１４のレンズを図のｘ軸方向から見た透視側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  半導体レーザダイオード(半導体レーザ素子)、１ａ  光導波路、２  光ファイバ(偏波面保存型の光ファイバ)、２ａ  光導波路、２ｂ  ブラッグ回折格子、２ｃ  バイコニカルレンズ加工面、２ｄ  バイコニカルレンズ加工面、２ｅ  コア部、２ｆ  背端面、２ｇ  先端レンズ、３  テーパ型レーザ増幅器(テーパ型光増幅器)、３ａ  単一量子井戸活性層(活性層)、３ｂ  電流狭窄構造、３ｃ  利得領域、３ｄ  光ガイド層、３ｅ  クラッド層、３ｆ  前端面、３ｇ  背端面、３ｈ  ブラッグ回折格子、４  波長変換素子(プレーナ導波路型の波長変換素子)、４ａ  周期分極反転構造部、４ｂ  光導波路、４ｃ  ニオブ酸リチウム基板、５  レンズ、５ａ  レンズ第１面、５ｂ  レンズ第２面、５ｃ  不要部分、６  光線、６ａ  物点、６ｂ  コリメート光線、６ｃ  物点、６ｄ  像点、７  ブラッグ回折格子素子、３０  テーパ型レーザ素子。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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