以下に、本発明に係る波長変換素子およ� ��波長変換レーザ装置の実施の形態を図面に� ��づいて詳細に説明する。なお、この実施の� ��態によりこの発明が限定されるものではな� ��。

実施の形態
 図1は、本発明の実施の形態に係る波長変換 レーザ装置の構成を側面方向から見た断面図 であり、図2は、本発明の実施の形態に係る� �長変換レーザ装置の構成を示す上面図であ� �。なお、図1および図2では、レーザ発振方向 を表す光学軸を光学軸6で示している。

 平面導波路型の波長変換レーザ装置100は� ��複数のレーザ発振モード(0次モードや1次モ� ��ドなど)で発振する基本波を波長変換できる よう、分極反転周期のピッチなどを徐々に変 化させたレーザ発振器である。波長変換レー ザ装置100は、例えば光情報処理分野などにお いて、レーザディスプレイ装置や光メモリ装 置の光源に使用される。

 波長変換レーザ装置100は、半導体レーザ3 0と、固体レーザ素子20と、本発明の主たる特 徴である波長変換素子(導波路型波長変換素� �)10と、を含んで構成されている。

 半導体レーザ30は、1~複数の活性層から1~� ��数のLD(Laser Diode)光を出力する。半導体レー ザ30は、複数のLD光を出力する場合には、LD光 をアレー状に出射し、固体レーザ素子20にマ� ��チエミッタ発振を行なわせる。固体レーザ� ��子20は、基本波レーザ光を発振させる素子� �あり、レーザ媒質21とクラッド(低屈折率部)2 2,23を有している。波長変換素子10は、発振し た基本波レーザ光を第2高調波レーザ光に変� �するとともに、変換した第2高調波レーザ光� ��出射する素子である。波長変換素子10は、� �ラブ型の導波路構造を有しており、非線形� �学材料1とクラッド2,3を有している。

 以下では、説明の便宜上、光学軸6をz軸� �向とし、波長変換レーザ装置100の主面と垂� �な方向をy軸方向とし、y軸とz軸の両方に垂� �な方向(波長変換素子10などの幅方向)をx軸方 向として説明する。

 半導体レーザ30、レーザ媒質21、非線形光 学材料1は、それぞれ概略矩形状の平板状を� �しており、各平板状の主面がxz平面と平行に なるよう配設(1枚の平面内に並設)されている 。レーザ媒質21は、レーザ媒質21の1つの側面( z軸に垂直な端面25a)で半導体レーザ30に近接� �、この側面と対向する側面(z軸に垂直な端面 25b)で非線形光学材料1と近接するよう、半導� ��レーザ30と非線形光学材料1の間に配設され� ��いる。非線形光学材料1は、光学軸6に垂直� �端面11aおよび端面11bを有しており、端面11a� �レーザ媒質21の端面25bに近接して配置されて いる。非線形光学材料1の端面11bは、第2高調� ��レーザ光Lを出射する側の端面である。

 半導体レーザ30とレーザ媒質21とが近接す る近接面は、半導体レーザ30とレーザ媒質21� �でほぼ同じ面形状(概略矩形状)を有し、レー ザ媒質21と非線形光学材料1とが近接する近接 面は、レーザ媒質21と非線形光学材料1とでほ ぼ同じ面形状(概略矩形状)を有している。

 換言すると、波長変換レーザ装置100では� ��半導体レーザ30の出射面、レーザ媒質21の端 面25a,25b、非線形光学材料1の端面11a,11bがそれ ぞれ、平行となるよう半導体レーザ30、固体� ��ーザ素子20、波長変換素子10が配設されてい る。半導体レーザ30には、必要に応じて冷却� ��のヒートシンク(図示せず)を接合してもよ� �。半導体レーザ30のx軸方向の幅は、レーザ� �質21のx軸方向の幅とほぼ等しく、半導体レ� �ザ30はx軸方向にほぼ一様に励起光を出力す� �。半導体レーザ30は、例えばLD光を出力する� ��性層を複数配置したマルチエミッタ半導体� ��ーザなどである。半導体レーザ30がマルチ� �ミッタ半導体レーザである場合、半導体レ� �ザ30では、レーザ光出射面のx軸方向に活性� �が並ぶよう各活性層を配置しておく。この� �合、半導体レーザ30は複数の活性層から複数 のLD光を出力するので、固体レーザ素子20は� �x軸方向に複数並んだ各活性層からそれぞれ� ��レーザ出力光を得ることができる。半導体� ��ーザ30から出力されたLD光は、端面25aからレ ーザ媒質21のxz平面方向(xy平面に垂直な光学� �6方向)に入射してレーザ媒質21に吸収される� ��

 レーザ媒質21の端面25aは基本波レーザ光� �反射する全反射膜であり、レーザ媒質21の端 面25bは基本波レーザ光を透過する反射防止膜 である。非線形光学材料1の端面11aは基本波� �ーザ光を透過させるとともに第2高調波レー� ��光Lを反射する光学膜(部分反射膜)であり、� ��線形光学材料1の端面11bは基本波レーザ光を 反射するとともに第2高調波レーザ光Lを透過� ��せる光学膜(部分反射膜)である。これらの� �反射膜、反射防止膜、光学膜は、例えば、� �電体薄膜を積層することによって作製され� �。なお、半導体レーザ30から出力される励起 光を、レーザ媒質21の端面25aから入射する場� ��には、端面25aの全反射膜は、励起光を透過� ��基本波レーザ光を反射する光学膜となる。

 レーザ媒質21は、例えば、y軸方向の厚さ� ��数~数十μm、x軸方向の幅が数百μm~数mmの大� �さを有している。レーザ媒質21としては、一 般的な固体レーザ材料を使用することができ る。レーザ媒質21は、例えば、Nd:YAG、Nd:YLF、N d:Glass、Nd:YVO4、Nd:GdVO4、Yb:YAG、Yb:YLF、Yb:KGW、Yb :KYW、Er:Glass、Er:YAG、Tm:YAG、Tm:YLF、Ho:YAG、Ho:YLF 、Tm,Ho:YAG、Tm,Ho:YLF、Ti:Sapphire、Cr:LiSAFなどで� �る。

 クラッド22,23は、レーザ媒質21よりも小さ な屈折率を有しており、レーザ媒質21のxz平� �に平行な面(クラッド23の上面とクラッド22の 下面)でレーザ媒質21の主面に接合されている 。クラッド22,23は、例えば、光学材料を原料� ��した膜をレーザ媒質21に蒸着する方法、光� �材料をオプティカルコンタクトまたは拡散� �合などによってレーザ媒質21と光学的に接合 する方法によって作製されている。クラッド 23の下面側には、冷却用のヒートシンク(図示 せず)を接合してもよい。

 非線形光学材料1は、レーザ媒質21側から� ��射してくる基本波レーザ光を波長変換して� ��第2高調波レーザ光Lを出力する。非線形光� �材料1は、例えば、y軸方向の厚さが数~数十μ m、x軸方向の幅が数百μm~数mmの大きさを有し� ��いる。非線形光学材料1としては、一般的な 波長変換用材料を用いることができる。非線 形光学材料1は、例えば、KTP、KN、BBO、LBO、CLB O、LiNbO3、LiTaO3などである。また、非線形光� �材料1として、光損傷に強いMgO添加LiNbO3、MgO� ��加LiTaO3、定比LiNbO3、定比LiTaO3を用いれば、� ��射する基本波レーザ光のパワー密度を上げ� ��ことができるので、高効率な波長変換が可� ��となる。さらに、非線形光学材料1として、 周期反転分極構造を持つMgO添加LiNbO3、MgO添加 LiTaO3、定比LiNbO3、定比LiTaO3、KTPを用いれば、 非線形定数が大きいので、MgO添加LiNbO3などよ りもさらに高効率な波長変換が可能となる。

 クラッド2,3は、非線形光学材料1よりも小 さな屈折率を有しており、非線形光学材料1� �xz平面に平行な面(クラッド3の上面とクラッ� ��2の下面)で非線形光学材料1の主面に接合さ� ��ている。クラッド2,3は、例えば、光学材料� ��原料とした膜を非線形光学材料1に蒸着する 方法、光学材料をオプティカルコンタクトま たは拡散接合などによって非線形光学材料1� �光学的に接合する方法によって作製されて� �る。

 本実施の形態では、基本波レーザ光から� ��2高調波レーザ光への高い変換効率を実現す るために、波長変換素子10にQPM波長変換素子( 擬似位相整合波長変換素子)を用いる。波長� �換素子10では、導波路における高次のレーザ 発振モード(高次モード)で基本波が発振した� ��合に、高次モードの基本波を波長変換でき� ��よう、分極反転の周期をチャープ状に変化( 分極反転の周期構造を変調)させておく。例� �ば、分極反転の周期を距離に比例して増大� �せる線形チャープ構造によって基本波の波� �、および波長変換素子の温度に対する位相� �合条件の許容度(位相整合帯域幅)を拡大させ る。換言すると、本実施の形態では、分極反 転の周期をチャープ状に変化させることによ って、基本波レーザ光の可変帯域幅を広くし 、位相整合条件を緩和する。本実施の形態で は、複数のレーザ発振モードのうち少なくと も2つのレーザ発振モードの位相整合条件を� �んだ位相整合帯域幅を有するよう、非線形� �学材料1の分極反転周期を変化させておく。� ��体的には、例えば0次のレーザ発振モード(0� ��モード)で発振する基本波と1次のレーザ発� �モード(1次モード)で発振する基本波を波長� �換できるよう、非線形光学材料1の分極反転� ��期のピッチなどを徐々に変化させておく。

 図3は、波長変換素子の構成を示す斜視図 である。同図に示すように、波長変換素子10� ��非線形光学材料1は、複数の分極反転層4を� �している。分極反転層4は、一定方向に分極� ��た単結晶誘電体材料の分極の方向を反転さ� ��たものである。非線形光学材料1内では、非 分極反転領域と分極反転領域(分極反転層4)が 交互に形成されている。これにより、非線形 光学材料1内には、周期的に分極反転層4が形� ��されている。各分極反転層4は、概略平板状 をなすとともに、平板状の主面がx軸方向お� �びy軸方向と平行になるよう、クラッド2,3で� ��持されている。

 非線形光学材料1は、レーザ媒質21からの� ��本波(基本波レーザ光)を端面11a側からレー� �入力して、交互に配設された非分極反転領� �内と分極反転領域内とを順番に伝播させて� �く。非線形光学材料1に基本波レーザ光が入� ��してくると、非線形光学材料1は非線形効果 によって基本波レーザ光を第2高調波レーザ� �に変換する。非線形光学材料1では、基本波� ��ーザ光が第2高調波レーザ光に変換されるよ う、予め結晶軸角度、温度、反転分極の周期 などを最適化しておく。非線形光学材料1に� �射した基本波レーザ光は、一部が第2高調波� ��ーザ光に変換されて端面11bから外部にレー� ��出力される。

 第2高調波レーザ光に変換されずに非線形 光学材料1内に残留した基本波レーザ光は、� �面11bで全反射されて、再度、非線形光学材� �1内を通過し、第2高調波レーザ光に変換され る。この残留した基本波レーザ光の一部が変 換されて発生した第2高調波レーザ光は、端� �11aで全反射して端面11bより外部にレーザ出� �される。

 図4は、波長変換素子の分極反転パターン を説明するための図である。図4では、非線� �光学材料1を上面(y軸方向)からみた場合の、� ��極反転パターンを示している。非線形光学� ��料1の分極反転パターンは、プラス(+)の分極 層(非分極反転領域)とマイナス(-)の分極層(分 極反転層4)からなる1組の分極層を、z軸方向� �複数組配設した構成となっている。換言す� �と、z軸方向に、非分極反転領域と分極反転� ��域とが交互に配設されている。

 非線形光学材料1では、各分極層を、端面11a ~端面11bまで分極反転周期λ ₁ ~λ _X (Xは自然数)で配置している。換言すると、非 線形光学材料1では、導波方向に沿って分極� �周期的に反転させている。例えば、端面11a� �近傍に配設される1組目の分極層は、分極反� ��周期λ ₁ である。また、i(iは1~Xの自然数)組目の分極� �は分極反転周期λ _i であり、端面11bの近傍に配設されるX組目の� �極層は、分極反転周期λ _X である。

 各分極層でのデューティ比は、α _i /λ _i である。したがって、各分極反転周期λ ₁ ~λ _X でのデューティ比は、それぞれα ₁ /λ ₁ ~α _X /λ _X である。本実施の形態の非線形光学材料1で� �、チャープ周期の周期変化量を例えばδλと� ��る。換言すると、λ _i =λ ₁ +(i×δλ)を満たすように各分極反転周期λ ₁ ~λ _X を変化させて、非線形光学材料1にチャープ� �期を設定しておく。これにより、非線形光� �材料1での分極反転周期は、レーザ光の入射� ��面(端面11a)からレーザ光の出射端面(端面11b) に向けて徐々に長くなる。逆に、δλを負の� �として短くなるようにしてもよい。

 また、各分極層でのデューティ比を変化� ��せてもよい。例えば、各分極層でのデュー� ��ィ比を、端面11aから端面11bに向けて徐々に� ��化させる。端面11aから端面11bの一部だけを� ��化させてもよい。分極反転周期やデューテ� ��比を変化させることによって、波長の異な� ��複数のレーザ光を効率良く波長変換できる� ��ととなる。

 図5は、レーザ発振モードの高次モードへ の移乗を説明するための図である。波長変換 素子10では、波長変換によって位相整合帯域� ��波長変換を行なうと、位相整合帯域ピーク� ��の損失が増加する。これにより、導波路(非 線形光学材料1)では、例えば0次モードから1� �モードへレーザ発振モードが移乗し(S1)、さ� ��に1次モードから2次モードへレーザ発振モ� �ドが移乗して(S2)、複数のレーザ発振モード� ��形成する。レーザ発振モードでは、モード� ��に波長変換に適した波長変換素子の温度が� ��なるので、各モードに対する位相整合条件� ��異なる。このため、モード毎にPPLNピッチ(� �極反転周期)が異なる。

 したがって、本実施の形態では、図6に示 すように、少なくとも2つのレーザ発振モー� �を包括するよう、波長変換素子10の位相整合 帯域を広帯域化する。偶数次のレーザ発振モ ードは、偶数次のレーザ発振モードと結合し やすく、奇数次のレーザ発振モードは、奇数 次のレーザ発振モードと結合しやすいので、 本実施の形態では、例えば偶数次のレーザ発 振モードと奇数次のレーザ発振モードとを包 括するよう、波長変換素子10の位相整合帯域� ��広げる。具体的には、高次モードで基本波� ��発振した場合に、偶数次の基本波と奇数次� ��基本波を波長変換できるよう、波長変換素� ��10の分極反転の周期をチャープ状に変化さ� �ておく。図6では、0次モードと1次モードと� �包括するよう、波長変換素子10の位相整合帯 域Aを広げた場合を示している。これにより� �導波路内のパワーを有効に用いて基本波を� �長変換することが可能となる。

 図7は、各レーザ発振モードの基本波波長と 波長変換素子の温度との関係を示す図である 。図7では、0次モードと1次モードのモード間 の位相整合整合条件差がδT ₀₁ 、0次モードと2次モードのモード間の位相整� ��整合条件差がδT ₀₂ である場合を示している。図7に示すように� �各モードの基本波波長と、波長変換素子の� �度は、1対1で対応している。各モードの基本 波波長が等しい場合、位相整合条件としては 、モード間で波長変換素子の温度が異なるこ とになる。

 図8は、各レーザ発振モードの基本波波長と 分極反転周期の関係を示す図である。図8で� �、0次モードと1次モードのモード間の位相整 合条件差がδλ ₀₁ 、0次モードと2次モードのモード間の位相整� ��条件差がδλ ₀₂ である場合を示している。図8に示すように� �各モードの基本波波長と、分極反転周期は� �1対1で対応している。各モードの基本波波長 が等しい場合、位相整合条件差は波長変換素 子の温度差であり、位相整合条件差を各レー ザ発振モードの基本波波長と波長変換素子の 温度の関係による波長換算値としている。

 例えば、図7に示すように、基本波波長が914 nm(分極反転周期は4.18)の場合、0次モードで波 長変換を行なうには、素子温度として30℃が� ��要である。また、1次モードで波長変換を行 なうには、素子温度として21℃が必要であり� ��0次モードと1次モードの間の温度差δT ₀₁ は9℃である。さらに、2次モードで波長変換� ��行なうには、素子温度として6℃が必要であ り、0次モードと2次モードの間の温度差δT ₀₂ は24℃である。

 一方、図8に示すように、分極反転周期が4.1 8μm(素子温度は30℃)の場合、0次モードで波長 変換を行なうには、基本波長として914nmが必� ��である。また、1次モードで波長変換を行な うには、基本波長として914.65nmが必要であり� ��0次モードと1次モードの間の波長差δλ ₀₁ は0.65nmである。さらに、2次モードで波長変� �を行なうには、基本波長として915.75nmが必要 であり、0次モードと2次モードの間の波長差� �λ ₀₂ は1.75nmである。0次モードと1次モードの間の� ��度差と0次モードと2次モードの間の温度差� �比は、0次モードと1次モードの間の波長差と 0次モードと2次モードの間の波長差の比と同� ��であり、位相整合条件差は波長変換素子の� ��度差と基本波長の波長差で換算することが� ��能である。

 波長変換素子10内に形成される2つの導波� ��モードの波長間隔の計算式について説明す� ��。導波路毎の等価屈折率、波長変換素子10� �分極反転周期の計算方法について説明した� �、導波路モード間の波長間隔の計算方法に� �いて説明する。

 導波路の等価屈折率について説明する。� ��長λに対する導波路の、TM(Transverse Magnetic)m( mは自然数)次モード、またはTE(Transverse Electri c)m次モードの等価屈折率をN(λ,m)とすると、� �下の関係式(式(1)、式(2))が成り立つ。式(1)と 式(2)では、導波路上部と導波路下部のクラッ ド材料屈折率が等しい対称3層平板導波路で� �る場合の関係式を示している。

 TMm次モードの場合:

 TEm次モードの場合:

 式(1)や式(2)のn ₁ (λ)は、導波路を形成するコア材料(非線形光� ��材料1)の波長λに対する屈折率であり、n ₂ (λ)は導波路を形成する上部クラッド材(クラ� ��ド2)と下部クラッド材(クラッド3)の波長λに 対する屈折率である。また、N(λ,m)は、波長λ に対する等価屈折率(mは導波路モード次数)で あり、tは導波路を形成するコアの厚さであ� �。

 波長変換素子10の分極反転周期について� �明する。導波路型の波長変換素子10の分極反 転周期λは、m次モードの基本波レーザ光およ び第2高調波に対する導波路の等価屈折率N(λ, m)を用いて、以下の関係式(式(3))で表せる。

 式(3)のλ ₀ は、0次モードの基本波長であり、λ ₀ /2は、0次モードの第2高調波波長である。ま� �、λ ₁ は、1次モードの基本波長であり、λ ₁ /2は、1次モードの第2高調波波長である。ま� �、λ _m は、m次モードの基本波長であり、λ _m /2は、m次モードの第2高調波波長である。

 導波路モード間の波長間隔について説明す� ��。式(1)の等価屈折率と式(2)の分極反転周期� ��、を満たすm次モードの基本波波長に基づい て、導波路モード間の波長間隔を求めること ができる。すなわち、導波路m次モードと導� �路n(nは自然数)次モードの波長間隔δλ _mn は、δλ _mn =|λ _m -λ _n |によって算出できる。例えば、導波路0次モ� ��ドと導波路1次モードの波長間隔δλ ₀₁ は、δλ ₀₁ =|λ ₀ -λ ₁ |によって算出できる。したがって、分極反� �周期λがλ=4.18(μm)であり、0次モードの基本� �波長λ ₀ がλ ₀ =914(nm)である場合、導波路の0次モードと1次� �ードとの波長間隔δλ ₀₁ は、δλ ₀₁ =0.65(nm)である。

 前述した波長変換素子10の分極反転周期� �関係式と導波路モード間の波長間隔の関係� �が、図8に示した各レーザ発振モードの基本� ��波長と分極反転周期の関係を示す図に対応� ��ている。

 波長変換効率の計算式について説明する� ��波長変換効率ηは、以下の式(4)によって算� �できる。

 式(4)のI _F は、基本波入力パワーであり、I _SH は高調波出力パワーである。また、d _eff は、有効非線形光学定数であり、n _F は、基本波に対する屈折率である。また、n _SH は高調波に対する屈折率であり、cは真空中� �光速である。また、ε ₀ は、真空中の誘電率であり、Lは素子長であ� �。なお、有効非線形光学定数(d _eff )は、チャープ周期によって変化する。

 式(4)に示すように、波長変換効率は基本� ��入力パワーに比例し、高調波出力パワーは� ��本波入力パワーの2乗に比例する。したがっ て、内部波長変換による基本波の内部パワー が高ければ、チャープ周期による有効非線形 光学定数が低くても、高パワーの高調波を得 ることができる。

 本実施の形態では、図7に示した各レーザ 発振モードの基本波波長と波長変換素子の温 度の関係、図8に示した各レーザ発振モード� �基本波波長と分極反転周期の関係、式(1)~式( 4)を用いることによって、波長変換素子10の� �相整合帯域を所望の広さに広帯域化する。� �のとき、波長変換素子10の導波路構造に応じ た位相整合帯域の広さとなるよう位相整合帯 域を広げておく。例えば、波長変換素子10で� ��長変換を行なった際に発生するレーザ発振� ��ードを包括できるよう、波長変換素子10の� �相整合帯域を広帯域化する。

 例えば、0次モードと1次モードを包括で� �るよう、波長変換素子10の位相整合帯域を広 帯域化してもよいし、0次~2次のレーザ発振モ ードを包括できるよう、波長変換素子10の位� ��整合帯域を広帯域化してもよい。さらに、3 次以上のレーザ発振モードを包括できるよう 、波長変換素子10の位相整合帯域を広帯域化� ��てもよい。

 波長変換素子10が図7や図8に示す特性を有 している場合、0次モードの基本波に対して� �長変換を行なうには、分極反転周期として4. 18が必要であり、1次モードの基本波に対して 波長変換を行なうには、分極反転周期として 約4.17が必要である。したがって、この場合� �0次と1次のレーザ発振モードの基本波波長を 波長変換するには、分極反転周期を約4.17~4.18 まで変化させる必要がある。換言すると、波 長変換させたいレーザ発振モードに対応する 分極反転周期を複数抽出し、抽出した分極反 転周期を包括するよう、波長変換素子10の分� ��反転周期を変化させる。

 図9は、0次モードと1次モードの基本波波� ��を波長変換する際の分極反転周期の一例を� ��す図である。図9では、縦軸が分極反転周期 (PPLNピッチ)であり、横軸が波長変換素子10のz 軸方向の距離(端面11aからの距離)である。図9 に示すように、波長変換素子10に0次モードと 1次モードの基本波長を波長変換させる場合� �は、端面11a側から端面11bまで分極反転周期� �、所定の増加率で増大させていく。このと� �、0次モードに対応する分極反転周期(4.18)と1 次モードに対応する分極反転周期(4.17)が含ま れるよう、波長変換素子10の分極反転周期を� ��加させていく。

 図10は、図9に示した分極反転周期で複数� ��ードの波長変換を行なった場合の波長変換� ��率を示す図である。図10では、0次モードで� ��振する基本波波長と、1次モードで発振する 基本波波長とのモード間波長幅がδλである� �合を示している。波長変換素子10の分極反転 周期を4.17と4.18が含まれるよう4.165~4.185まで� �化させると、0次モードで発振する基本波波� ��と、1次モードで発振する基本波波長と、を 両方とも効率良く波長変換することができる 。これにより、0次モードで発振する基本波� �長のみを波長変換する場合よりも、0次と1次 のレーザ発振モードで発振する基本波波長を 波長変換する場合の方が、波長変換効率が良 くなる。

 波長変換レーザ装置100は、複数のレーザ� ��振モードに限らず、多波長発振(複数の波長 でレーザ発振する場合)の各基本波を波長変� �することもできる。図11は、図9に示した分� �反転周期で多波長発振の波長変換を行なっ� �場合の波長変換効率を示す図である。同図� �示すように、波長変換素子10の分極反転周期 を4.165~4.185まで変化させると、914nm~914.6nmで多 波長発振する場合の各基本波波長を全て効率 良く波長変換することができる。これにより 、1つの基本波波長のみを波長変換する場合� �りも、複数の基本波波長を波長変換する場� �の方が、波長変換効率が良くなる。

 本実施の形態における波長変換素子10と� �来用いられていた波長変換素子の波長変換� �率の差異を明確にするため、従来用いられ� �いた波長変換素子の波長変換効率について� �明する。

 図12は、従来用いられていた波長変換素� �の波長変換効率を示す図である。同図に示� �ように、従来の波長変換素子は、0次モード� ��発振する基本波波長のみを波長変換してい� ��ので、1次モードで発振する基本波波長を効 率良く波長変換できない。このため、波長変 換素子内に発生する全ての基本波長に対して は、効率良く波長変換できなかった。

 これに対し、本実施の形態の波長変換素� ��10は、複数モードの基本波を波長変換でき� �ので、波長変換素子10内に発生する複数モー ドの基本波に対して効率良く波長変換するこ とが可能となる。したがって、波長変換レー ザ装置100がマルチエミッタ発振を行なう場合 であっても、基本波の発振効率の低下を抑制 できる。また、波長変換素子10のy軸方向の厚 さが厚い場合であっても、複数モードの基本 波に対して効率良く波長変換することができ るので、波長変換素子10を容易に作製するこ� ��が可能となる。

 なお、本実施の形態では、波長変換レー� ��装置100の構成が、図1や図2に示した構成で� �る場合について説明したが、波長変換レー� �装置100の構成は図1や図2に示した構成以外の 構成であってもよい。例えば、波長変換素子 10は、クラッド2,3のうち、一方のクラッドの� ��を備える構成としてもよい。また、固体レ� ��ザ素子20は、クラッド22,23のうち、一方のク ラッドのみを備える構成としてもよい。また 、クラッド2,3の外側やクラッド22,23に基板を� ��設する構成としてもよい。また、波長変換� ��ーザ装置100は、内部型の波長変換方式(共振 器内部に波長変換素子を設置する構成)に限� �ず外部型の波長変換方式(共振器外部に波長� ��換素子を設置する構成)であってもよい。波 長変換レーザ装置100が内部型の波長変換方式 の場合、固体レーザ素子20の端面25aと波長変� ��素子10の端面11bとの間で基本波レーザ光が� �振する。また、波長変換レーザ装置100が外� �型の波長変換方式の場合、固体レーザ素子20 の端面25aと固体レーザ素子20の端面25bとの間� ��基本波レーザ光が発振する。

 また、本実施の形態では、波長変換素子1 0の分極反転周期の変化のさせ方が図9に示し� ��変化のさせ方である場合について説明した� ��、分極反転周期を図8以外の他の方法によっ て変化させてもよい。例えば、図13に示すよ� ��に、波長変換素子10の分極反転周期を曲線� �に変化させてもよい。

 また、本実施の形態では、偶数次のレー� ��発振モードと奇数次のレーザ発振モードと� ��包括するよう、波長変換素子10の位相整合� �域を広げる場合について説明したが、0次~m� �の所望の基本波を変換できるよう、波長変� �素子10の位相整合帯域を広げてもよい。

 このように実施の形態によれば、複数の� ��ーザ発振モードで発振する基本波を波長変� ��できるよう、分極反転周期のピッチなどを� ��々に変化させて波長変換素子10の位相整合� �域を広げているので、複数の基本波の異な� �モード(各モードの基本波波長が等しい場合� ��異なる位相整合温度)に対して波長変換でき 、簡易な構成で基本波波長を効率良く波長変 換することが可能となる。

 また、波長変換対象となるレーザ発振モ� ��ドに、奇数次のレーザ発振モードと偶数次� ��レーザ発振モードとが含まれるよう、波長� ��換素子10の位相整合帯域を広げているので� �簡易な構成で基本波波長を効率良く波長変� �することが可能となる。また、波長変換対� �となるレーザ発振モードに、0次モードと1次 モードとが含まれるよう、波長変換素子10の� ��相整合帯域を広げているので、簡易な構成� ��基本波波長を効率良く波長変換することが� ��能となる。また、基本波の波長変換を共振� ��内部で行なうので、基本波の波長変換を共� ��器外部で行なう場合よりも、基本波波長を� ��率良く波長変換することが可能となる。