ポンプ光からポンプ光よりも長波長の波長5~10μmのアイドラー光を発振する波長変換素子であって、半導体非線形光学結晶からなる厚さ50μm以下の波長変換層であって、一定周期で結晶方位が反転する結晶方位反転構造を有しており、かつ少なくとも一つの平坦な主面を有している波長変換層、前記波長変換層の温度を制御するペルチェ素子、および前記波長変換層の前記平坦な主面と接合されており、かつ前記波長変換層と前記ペルチェ素子との間に設けられているクラッド部を備えており、前記ポンプ光、前記アイドラー光および信号光が下記式1の位相整合条件を満足しており、式1において、npは、前記ポンプ光に対する前記波長変換層の屈折率であり、λpは、前記ポンプ光の波長であり、nsは、信号光に対する前記波長変換層の屈折率であり、λsは、前記信号光の波長であり、niは、前記アイドラー光に対する前記波長変換層の屈折率であり、λiは、前記アイドラー光の波長であり、Λは、前記結晶方位の反転周期であることを特徴とする、波長変換素子np/λp=ns/λsni/λi1Λ1前記半導体非線形光学結晶が、GaAs、ZnSe、GaP、InPおよびInSbからなる群より選ばれていることを特徴とする、請求項1記載の素子。支持基板、および前記波長変換層と前記支持基板とを接着する接着層を備えており、前記接着層が前記クラッド部であることを特徴とする、請求項1または2記載の素子。前記半導体非線形光学結晶の熱膨張率に対する前記支持基板の材質の熱膨張率の比率が50~150であり、前記支持基板の材質が、ガラス、半導体またはセラミックス基板であることを特徴とする、請求項3記載の素子。前記クラッド部が前記波長変換層に直接接合されており、前記半導体非線形光学結晶よりも屈折率の低い材質からなる基板であることを特徴とする、請求項1または2記載の素子。前記波長変換層にリッジ導波路が形成されていることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一つの請求項に記載の素子。前記ペルチェ素子によって前記波長変換層の温度を制御することによって、前記アイドラー光の波長を制御することを特徴とする、請求項1~6のいずれか一つの請求項に記載の素子。前記ポンプ光を前記波長変換層に入射させ、前記アイドラー光および前記信号光をパラメトリック発振させることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一つの請求項に記載の素子。前記ポンプ光および前記信号光を前記波長変換層に入射させ、前記アイドラー光を差周波発振させることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一つの請求項に記載の素子。請求項1~9のいずれか一つの請求項に記載の波長変換素子、および前記ポンプ光を発振する分布帰還形レーザを備えていることを特徴とする、赤外光発振光源。しかし、半導体プロセスによってリッジ型光導波路をQPM形成した後に、導波路形成すると、コア部に凹凸ができる。このため、伝搬損失が不可避的に大きくなっていた。このように、OPGaAsは中、遠赤外用波長変換素子として高いポテンシャルをもっているが、上述のように、低損失の光導波路を形成することが困難であり、高い変換効率を得るには、入力光のパワー強度を上げるため、光ファイバアンプやナノ秒以下のパルスレーザを使用するしかない。一方、GaAsを利用した厚板からなるバルク素子の場合には、たとえば厚み500μmのバルク素子が使用される。このとき、ポンプ光はレンズで集光しバルク中で100~200μmのスポットサイズとなっている。したがって、波長5μm以上のアイドラー光を発生させた場合、スポットサイズは約2倍以上となり、200μm以上となる。波長チューニングする場合、温度は素子の結露を防止するために20°C~150°Cの範囲で制御する。本発明者は、GaAsなどの半導体波長変換素子を用い、位相整合波長を温度制御によって可変させることを試みた。しかし、この結果、スペクトル線幅が広がり、出力が低下するという問題が生じた。実際に、スポットサイズ内の温度分布が0.4°C以上であると、波長変換されたアイドラー光のスペクトル線幅は5GHzを超えてしまうことがわかった。本発明の課題は、光ファイバアンプやパルスレーザを使用することなく、波長5μm~10μmの範囲内にある中赤外、遠赤外光を高出力かつ狭いスペクトル線幅で可変発振させることのできる、波長変換構造を提供することである。本発明は、ポンプ光からポンプ光よりも長波長の波長5~10μmのアイドラー光を発振する波長変換素子を提供する。波長変換素子は、非線形半導体光学結晶からなる厚さ50μm以下の波長変換層であって、一定周期で結晶方位が反転する結晶方位反転構造を有しており、かつ少なくとも一つの平坦な主面を有している波長変換層、波長変換層の温度を制御するペルチェ素子、および波長変換層の前記平坦な主面と接合されており、かつ波長変換層とペルチェ素子との間に設けられているクラッド部を備えている。ポンプ光、アイドラー光および信号光が下記式1の位相整合条件を満足している。式1において、npは、ポンプ光に対する波長変換層の屈折率であり、λpは、ポンプ光の波長であり、nsは、信号光に対する波長変換層の屈折率であり、λsは信号光の波長であり、niは、アイドラー光に対する波長変換層の屈折率であり、λiは、アイドラー光の波長であり、Λは、結晶方位の反転周期である。np/λp=ns/λsni/λi1Λ1上述したように、GaAs等の半導体からなるバルク素子を利用した波長変換素子は、導波路コアを平坦に形成できるので、出力を高くできるポテンシャルを有している。しかし、GaAsのバルク素子の温度を制御することで波長可変とした構造に適用すると、スペクトル線幅の増大と出力低下が生じたため、産業上の利用は困難であった。本発明者は、GaAsのバルク素子の温度を制御することで波長可変とした構造について、スペクトル線幅の増大と出力低下が生じた原因について検討した。こうした検討は、これまで行われてこなかった。GsAsバルク素子から出射するアイドラー光の位相整合波長は温度に敏感であり、5nm/°Cの温度特性をもつ。しかし、バルク素子の温度制御は精密に行われているので、位相整合波長の誤差は小さいと考えられた。しかし、現実には、スペクトル線幅の増大が生じていた。この原因についてさらに検討をする過程で、バルク素子の底面に設置したペルチェ素子の温度を変化させたときに、バルク素子内で温度分布が生じていることを見いだした。特にパルク素子内の厚み方向で温度分布があると、発生するアイドラー光の位相整合波長が厚み方向で僅かながら異なってくる。この結果として、スペクトル線幅が広がり、出力が低下するものと考えられた。この問題の対策として、非線形光学半導体結晶の基板の厚みを50μm以下に薄くして厚み方向の温度分布を小さくすることを試みた。すなわち、温度制御に使用するペルチェ素子の上に厚さ50μm以下の半導体薄板を設置し、ポンプ光を入力することを試みた。しかし、アイドラー光の基板厚み方向のスポットサイズが基板厚と同程度になることから、光がペルチェ素子の金属板で吸収されてしまい、光の伝搬損失が大きくなることを見いだした。このため本発明者は、非線形半導体光学結晶を用いた波長変換素子において、ペルチェ素子を用いて温度制御することでアイドラー光を波長可変とする構造において、波長変換層の厚さを50μm以下とすると共に、ペルチェ素子と波長変換素子との間にクラッドの機能をもつ層を設けることで、ペルチェ素子への光の吸収を防止することを試みた。この結果、光の伝搬損失の低下は防止され、かつスペクトル線幅の増大も生じないことを見いだし、本発明に到達するに至った。図3、図4は、本発明の一実施形態に係る波長変換素子1を示すものである。ペルチェ素子2は制御装置9によって駆動され、その温度制御面2aにおける温度を精密に制御することができる。ペルチェ素子の構成は周知であるので、説明を省略する。ペルチェ素子の底面2bは、図示しない基板の上に設置することができる。ペルチェ素子の温度制御面は、金属などの熱伝導性の良い材質からなっている。本例では、ペルチェ素子2の温度制御面2a上に、支持基板3を設置している。支持基板3の底面2bはペルチェ素子2の温度制御面2aに設置され、支持基板3の接着面3aに対して接着層4を介して波長変換層5の主面5bが接着されている。主面5bは平坦面とする。波長変換層5の上面5a側にはリッジ溝6が形成されており、その間にリッジ型導波路7が形成されている。また、波長変換層には結晶方位反転構造が形成されており、リッジ型光導波路の伝搬方向に見たときの反転周期がΛである。図5は、本発明の他の実施形態に係る波長変換素子1Aを示すものである。ペルチェ素子2は制御装置9によって駆動され、その温度制御面2aにおける温度を精密に制御することができる。本例では、ペルチェ素子2の温度制御面2a上にクラッド基板10の底面10bが設置され、クラッド基板10の上面10a上に波長変換層5が直接接合されている。クラッド基板10の屈折率は波長変換層の材質の屈折率よりも低くする。波長変換層の構成は図3、図4のものと同じである。図6a、bは、それぞれ、赤外光発振装置を示す模式図である。図6aの例では、シングルパスOPG型の発振装置を示す。ポンプ光の光源20から矢印のようにポンプ光λpを発振し、素子に入射させる。本例ではパラメトリック発振によってアイドラー光λiとシグナル光λsとを発振させる。光フィルタ21を用いることでシグナル光をカットし、目的とするアイドラー光λiを透過させ、光源として利用する。図6bの例では、共振器OPO型の発振装置を示す。ポンプ光の光源20から矢印のようにポンプ光λpを発振し、素子に入射させる。本例ではパラメトリック発振によってアイドラー光λiとシグナル光λsとを発振させる。一対の共振器ミラー11を利用することで、目的とするアイドラー光λiを透過させ、光源として利用する。ポンプ光とは、結晶方位反転構造においてアイドラー光を発振させるための主要なエネルギー源である。ポンプ光の波長は、位相整合条件によって決定され、位相整合条件は、目的とするアイドラー光の波長およびシグナル光の波長、波長変換層の温度によって決定されるものである。前述したスペクトル線幅とは、ポンプ光の線幅とシグナル光の線幅との合計値である。しかしながら、実際には、QPM位相整合波長特性許容幅と光源由来のスペクトル線幅の積になるので、上記スペクトル線幅よりも小さくなる。したがって、ポンプ光、シグナル光の線幅が5GHz以下の光源を使用すれば、仕様の10GHz以下は達成できる。具体的には、DFBレーザやFBGなど外部共振器型のレーザを使用することが好ましい。波長変換層を構成する非線形半導体光学結晶は、半導体からなり、かつ非線形光学特性を有する結晶である。これは単結晶が好ましい。また、非線形光学結晶は、具体的には、非線形光学定数が30pmV以上で、透過波長が少なくとも波長5μmから10μmであることが好ましく、GaAs、ZnSe、GaP、InPおよびInSbからなる群より選ばれた一種以上のものが更に好ましい。波長変換層の厚さを50μm以下とすることによって、発振するアイドラー光の波長を温度制御によって可変させることができ、かつそのときのスペクトル線幅を小さくできる。この観点からは、波長変換層の厚さを30μm以下とすることが更に好ましく、20μm以下とすることが最も好ましい。また、本発明の観点からは波長変換層の厚さの下限は特にないが、アイドラー光の出力を増大させるという観点からは、3μm以上が好ましい。波長変換層には、一定周期で結晶方位が反転する結晶方位反転構造を設ける。例えば図7の基板材料では、半導体基板材料12に一定周期で結晶方位の反転した部分13aと13bとが交互に設けられている。好ましくは、こうした基板材料12の主面を研磨加工することによって、波長変換層を設ける。波長変換層5の主面5b側は平坦面となっており、平坦面5bが、クラッドとして機能する接着層やクラッド基板に対して接合されている。こうした構造であれば、半導体プロセスで結晶方位反転構造およびコアを形成する素子と異なり、結晶方位の反転に起因する段差がコアに残留しない。従って、基本的にアイドラー光の発振効率を高くすることが可能な構造である。波長変換層の平坦な主面は、図7に示すような材料12を研磨加工、研削加工などの機械加工することによって形成することができる。この場合、平坦面とは、中心線平均表面粗さRaが100オングストローム以下の面が好ましい。また、主面の前面にわたって平坦であって凹凸がないことが好ましいが、部分的に凹部および/または突起を設けることは許容され、凹部や突起以外が平坦面であれば良い。波長変換層の上面にはオーバークラッド層を形成することができるが、直接雰囲気に面していても良い。また、波長変換層の底面にはアンダークラッド層を形成しても良いが、波長変換層の底面がクラッドに対して直接接していることが好ましい。波長変換層の温度を制御するペルチェ素子は、通常のものを利用できる。本発明では、ポンプ光、アイドラー光および信号光が式1の位相整合条件を満足している。そして、ペルチェ素子を発熱させることで各光に対する波長変換層の材質の屈折率を変化させ、これによって位相整合条件を可変とする。好適な実施形態においては、波長変換素子が支持基板を備えており、波長変換層と支持基板とを接着する接着層が、クラッド部として機能する。本実施形態では、支持基板の材質の屈折率は、波長変換層の材質の屈折率以下であってよく、またそれ以上であってもよい。一方、非線形光学結晶の熱膨張率100に対する支持基板の材質の熱膨張率の比率は50~150であることが好ましい。また、支持基板の材質は、ガラス、半導体またはセラミックス基板であることが好ましい。支持基板の材質と波長変換層の材質とが同じであってもよい。また、このガラス、半導体、セラミックスとして、以下が特に好ましい。ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、青板ガラス、白板ガラス、アルミニウムガリウム砒素、アルミナ、水晶。本実施形態では、波長変換層と支持基板とを接着する接着剤は、波長変換層の材質よりも低誘電率である材料からなることが好ましい。また、波長変換層の屈折率よりも接着層の屈折率が低いことが必要であり、この屈折率差は03以上が好ましい。具体的には、接着層の屈折率が2以下であることが好ましい。接着層の具体例は特に限定されないが、エポキシ系接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、アロンセラミックスC商品名、東亜合成社製熱膨張係数13×10-6/Kを例示できる。接着層の厚さは特に限定されないが、ペルチェ素子による光の吸収を抑制するという観点からは、接着層の厚さを0.1μm以上とすることが好ましく、0.5μm以上とすることが更に好ましい。また、波長変換層における温度分布を抑制するという観点からは、接着層の厚さを3μm以下とすることが好ましく、1.5μm以下とすることが更に好ましい。また、支持基板の屈折率が波長変換層の屈折率よりも低く、かつ接着層が薄い場合には、支持基板の上部も接着層と共にクラッドとして機能する。例えば、支持基板がガラスやセラミックスからなる場合には、支持基板の屈折率を波長変換層の屈折率よりも低くし、接着層と共にクラッドとして機能させることができる。この形態では、支持基板の材質の屈折率と波長変換層の材質の屈折率との差は、05以上であることが好ましく、1以上であることが更に好ましい。また、具体的には、支持基板の材質の屈折率は、25以下であることが更に好ましい。また、好適な実施形態においては、クラッド基板が波長変換層に直接接合されており、クラッド基板が非線形光学結晶よりも屈折率の低い材質からなる。この形態では、クラッド基板の材質の屈折率と波長変換層の材質の屈折率との差は、01以上であることが好ましく、05以上であることが更に好ましい。例えば、波長変換層がGaAsの場合、クラッド基板の材質の屈折率は、34以下であることが好ましい。こうしたクラッド基板の材質は、好ましくは以下のものである。アルミニウムガリウム砒素、アルミナ、水晶。また、ペルチェ素子による光の吸収を抑制するという観点からは、クラッド基板の厚さを50μm以上とすることが好ましく、100μm以上とすることが更に好ましい。また、波長変換層における温度分布を抑制するという観点からは、クラッド基板の厚さは500μm以下とすることが好ましく、300μm以下とすることが更に好ましい。好適な実施形態においては、波長変換層にリッジ導波路が形成されており、これによってアイドラー光の出力を増大させることができる。しかし、リッジは必須ではなく、他の形態の導波路であってもよい。好適な実施形態においては、ポンプ光を波長変換層に入射させ、アイドラー光および信号光をパラメトリック発振させる。他の好適な実施形態においては、ポンプ光および信号光を波長変換層に入射させ、アイドラー光を差周波発振させる。こうした発振方法それ自体は知られている。本発明の素子では、レーザ光源からのポンプ波を各導波路に直接入射させることができる。この場合には、レーザ光源を導波路に対して直接バットジョイントさせることができ、あるいはレンズ結合させることができる。また、レーザ光源からのポンプ波を、光ファイバ、フェルールなどの光伝送部材を用いて伝送することができる。この場合には、光伝送部材の端面を導波路に対してバットジョイントさせることができ、あるいはレンズ結合させることができる。実施例1図3、図4を参照しつつ説明した波長変換素子を作製し、図6bを参照しつつ説明した共振器型の赤外発振装置を組み立てた。最初にGaAsの主な物性値を示す。密度:5316gcm3融点:1238°C熱膨張係数:686X106K300K熱伝導:55WmK誘電率:1153、1010屈折率:3337具体的には、図7に示すように、反転周期Λが58μmの2インチOPGaAsウエハ12を準備した。これを、熱膨張7ppm/°C、厚み05mmのガラスウエハ2に対して、屈折率19の接着層4材質:カルドポリマーにて貼り合せをした。接着層の厚みは05μmとした。次に、接着したOPGaAsウエハを研磨定盤に貼り付け、GaAsウエハ側を研磨することで、厚さを10μmとした。その後、ダイシングソーにて長さ10mm、幅2mmに切断し、両端面を光学研磨した。端面研磨したOPGaAs素子を図3、4、6aに示すようにペルチェ素子2にマウントし、素子1を得た。波長1874nm、出力3mW、スペクトル線幅1GHzのDFBレーザの近赤外光ポンプ光をレンズで集光し、GaAs基板に入力した。ポンプ光の偏光方向は結晶軸001とした。チップ温度22°Cにしチップ端面の両側にミラー11を配置してシグナル光波長2517nmに対して共振器SRO:SingleReflectionOscilatorを構成した。このとき波長7333nmのアイドラー光が偏光方向結晶軸110に発生した。出力は200μW、スペクトル線幅2GHzであった。また、ペルチェ素子の温度を150°Cまで上昇させると、アイドラー光の波長が徐々に大きくなり、8198nmまで可変できることがわかった図8参照。また、表1に、本実施例の素子の具体的仕様を示す。このときアイドラー光の出力は、全ての波長域で30以内の変動になった。またスペクトル線幅についても、2GHz以内であった。実施例2実施例1と同様にして、図3、図4に示す形態の素子1を作製した。次いで、図6aに示すように、シンクルパス型の赤外発振装置を作製した。具体的には、端面研磨したOPGaAs素子を図6aのようにペルチェ素子にマウントし、波長1874nm、3nsec、10μJでDFBレーザ20を動作させた。スペクトル線幅1GHzの近赤外光ポンプ光をレンズで集光し、GaAs基板に入力した。ポンプ光の偏光方向は結晶軸110とした。このとき波長7333nmのアイドラー光が偏光方向結晶軸001に発生した。出力は200nJ、スペクトル線幅2GHzであった。また、ペルチェ素子の温度を150°Cまで上昇させると、アイドラー光の波長が徐々に大きくなり8198nmまで可変できることがわかった。このとき出力は、全ての波長域で30以内の変動になった。またスペクトル線幅についても、2GHz以内であった。比較例1図7に示すように、反転周期Λが58μmの2インチ、厚み05mmのOPGaAsウエハをダイシングソーにて長さ10mm、幅2mmに切断し、両端面を光学研磨した。端面研磨したOPGaAs素子を、実施例1と同じようにペルチェ素子にマウントして、波長1874nm、出力3mW、スペクトル線幅1GHzのDFBレーザの近赤外光ポンプ光をレンズで集光し、GaAs基板に入力した。ポンプ光の偏光方向は結晶軸110とした。チップ温度22°Cにしチップ端面の両側にミラーを配置してシグナル光波長2517nmに対して共振器SRO:SingleReflectionOscilatorを構成した。このとき波長7333nmのアイドラー光が偏光方向結晶軸001に発生した。出力は200nW、スペクトル線幅15GHzであった。変換効率は、実施例1の11000となることがわかった。比較例2および実施例3、4図9は、非特許文献3に記載のスタンフォード大学による赤外発振装置を示す。波長1.3μmのポンプ光P1と波長1.55μmの信号光P3とを、比較例1と同様のGaAsバルクからなる波長変換素子に入射させた。発振したアイドラー光をGeフィルターに通し、出力させた。波長λiは約8μmであり、出力は114nmである。これに対して、GaAsバルク素子を、上記の実施例1で使用した素子1に変更した。得られたアイドラー光の出力P2および変換効率ηを表2に示す。ただし、Lは素子長さである。この結果、本発明の素子を採用することで、既存の赤外発振装置と比べて、アイドラー光の出力を著しく改善できることが判明した。実施例5反転周期Λ=25μmとし、実施例1と同様な方法で素子1を使用し、差周波発生を試みた。ただし、本素子をペルチェ素子上にマウントした。波長1300nm、出力50mW、スペクトル線幅1GHzのDFBレーザの近赤外光ポンプ光をレンズで集光し、GaAs基板に入力した。ポンプ光の偏光方向は結晶軸100とした。これと共に、波長1540~1570nm、出力50mW、スペクトル線幅1GHzのDFBレーザの近赤外光シグナル光をレンズで集光し、GaAs基板に入力した。シグナル光の偏光方向は結晶軸001とした。チップ温度22°Cにしシングルパス型赤外線発振装置を作製した。このとき波長7500nmのアイドラー光が偏光方向結晶軸001に発生した。出力は70μW、スペクトル線幅2GHzであった。また、ペルチェ素子の温度を150°Cまで上昇させると、アイドラー光の波長が徐々に大きくなり、8200nmまで可変できることがわかった図10参照。また、表3に、本実施例の素子の具体的仕様を示す。このときアイドラー光の出力は、全ての波長域で30以内の変動になった。またスペクトル線幅についても、2GHz以内であった。