JP2000010130A - 波長変換装置 - Google Patents
波長変換装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で信号光の偏波方向に無依存な波
長変換が達成できる波長変換装置を提供する。 【解決手段】 偏波無依存波長変換装置１０は、第１の
ＱＰＭ波長変換素子１１（ＱＰＭ波長変換素子１）と、
第１のＱＰＭ波長変換素子１１とほぼ同様の長さの第２
のＱＰＭ波長変換素子１２（ＱＰＭ波長変換素子２）と
を備え、第２のＱＰＭ波長変換素子１２は、第１のＱＰ
Ｍ波長変換素子１１と直交するように光伝播方向で直列
に配置させて構成し、また、波長λｐのポンプ光と波長
λｓの信号光とを合波して第１のＱＰＭ波長変換素子１
１に入射する合波器２７と、波長λｃの変換光の波長を
制限するＢＰＦ２８とを備えて構成する。
長変換が達成できる波長変換装置を提供する。 【解決手段】 偏波無依存波長変換装置１０は、第１の
ＱＰＭ波長変換素子１１（ＱＰＭ波長変換素子１）と、
第１のＱＰＭ波長変換素子１１とほぼ同様の長さの第２
のＱＰＭ波長変換素子１２（ＱＰＭ波長変換素子２）と
を備え、第２のＱＰＭ波長変換素子１２は、第１のＱＰ
Ｍ波長変換素子１１と直交するように光伝播方向で直列
に配置させて構成し、また、波長λｐのポンプ光と波長
λｓの信号光とを合波して第１のＱＰＭ波長変換素子１
１に入射する合波器２７と、波長λｃの変換光の波長を
制限するＢＰＦ２８とを備えて構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、入射された光の波
長に基づく波長の光を発生する波長変換装置に係り、詳
細には、偏波無依存波長変換素子を用いて偏波無依存波
長変換を行う波長変換装置に関する。
長に基づく波長の光を発生する波長変換装置に係り、詳
細には、偏波無依存波長変換素子を用いて偏波無依存波
長変換を行う波長変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、波長変換素子は将来高速、大容量
光通信におけるキーデバイスとして注目され、研究され
ている。強誘電体２次非線形光学効果を利用する擬似位
相整合（ＱＰＭ：Quasiphase Matching）波長変換素子
は低ノイズ、広帯域、高速など優れた特性を有するた
め、波長分割多重光通信システムへの応用が期待されて
いる。この波長変換素子では、２次非線形媒質において
の差周波発生（ＤＦＧ：Difference Frequency Generat
ion）を利用している。
光通信におけるキーデバイスとして注目され、研究され
ている。強誘電体２次非線形光学効果を利用する擬似位
相整合（ＱＰＭ：Quasiphase Matching）波長変換素子
は低ノイズ、広帯域、高速など優れた特性を有するた
め、波長分割多重光通信システムへの応用が期待されて
いる。この波長変換素子では、２次非線形媒質において
の差周波発生（ＤＦＧ：Difference Frequency Generat
ion）を利用している。
【０００３】従来のこの種の波長変換装置の文献として
は、例えば以下に示す参考文献に記載された方法があ
る。
は、例えば以下に示す参考文献に記載された方法があ
る。
【０００４】文献１：応用物理学会学術講演会講演予稿
集３ｐ−ＺＢ−８「ＬｉＮｂＯ3擬似位相整合素子を使
用した偏波無依存波長変換」（１９９７．１０） 文献２：応用物理学会学術講演会講演予稿集３ｐ−ＺＢ
−６「ＬｉＮｂＯ3導波路を用いた擬似位相整合素子の
作成と評価」（１９９７．１０） 図３は上記文献１に記載された従来の偏波無依存波長変
換装置の構成を示す図である。
集３ｐ−ＺＢ−８「ＬｉＮｂＯ3擬似位相整合素子を使
用した偏波無依存波長変換」（１９９７．１０） 文献２：応用物理学会学術講演会講演予稿集３ｐ−ＺＢ
−６「ＬｉＮｂＯ3導波路を用いた擬似位相整合素子の
作成と評価」（１９９７．１０） 図３は上記文献１に記載された従来の偏波無依存波長変
換装置の構成を示す図である。
【０００５】偏波無依存波長変換素子（例えば、ＬｉＮ
ｂＯ3 ＱＰＭ−ＤＦＧ素子）を用いて偏波無依存波長
変換を実現するためマルチリング構造（例えば、２つリ
ング構造）が使用される。
ｂＯ3 ＱＰＭ−ＤＦＧ素子）を用いて偏波無依存波長
変換を実現するためマルチリング構造（例えば、２つリ
ング構造）が使用される。
【０００６】図３において、偏波無依存波長変換装置
は、ＬｉＮｂＯ3 ＱＰＭ−ＤＦＧ素子１と、ポンプ光
（波長はλｐ）を発生する半導体増幅器２と、ＱＰＭ−
ＤＦＧ素子１に接続されたＷＤＭカプラ３，４とを備
え、これらは偏波保存ファイバ５により接続されてポン
プ光用リング構造（第１のリング構造）が構成されてい
る。
は、ＬｉＮｂＯ3 ＱＰＭ−ＤＦＧ素子１と、ポンプ光
（波長はλｐ）を発生する半導体増幅器２と、ＱＰＭ−
ＤＦＧ素子１に接続されたＷＤＭカプラ３，４とを備
え、これらは偏波保存ファイバ５により接続されてポン
プ光用リング構造（第１のリング構造）が構成されてい
る。
【０００７】また、この波長変換装置は、光サーキュレ
ータ６と、ＰＢＳ（Polarize BeamSplitter：偏光ビー
ムスプリッタ）７と、ＰＲ（Polarize Rotator：偏波回
転子）８とを備え、偏波保存ファイバ９によってＷＤＭ
カプラ３，４に接続されてリング構造（第２のリング構
造）が構成されている。
ータ６と、ＰＢＳ（Polarize BeamSplitter：偏光ビー
ムスプリッタ）７と、ＰＲ（Polarize Rotator：偏波回
転子）８とを備え、偏波保存ファイバ９によってＷＤＭ
カプラ３，４に接続されてリング構造（第２のリング構
造）が構成されている。
【０００８】この波長変換装置では、外部からの信号光
（波長はλｓ）は、光サーキュレータ６を介して第２の
リング構造に導入し、ＱＰＭ−ＤＦＧ素子１からの変換
光（波長はλｃ）はこの光サーキュレータ６を介して外
部に取り出すようになっている。
（波長はλｓ）は、光サーキュレータ６を介して第２の
リング構造に導入し、ＱＰＭ−ＤＦＧ素子１からの変換
光（波長はλｃ）はこの光サーキュレータ６を介して外
部に取り出すようになっている。
【０００９】ＱＰＭ−ＤＦＧ素子１は、非線形材料Ｌｉ
ＮｂＯ3を基板に、プロトン交換光導波路とＴｉ熱拡散
によるドメイン反転グレーティング（周期的分極反転
部）を有しており、非線形媒質における差周波発生によ
り入射されたポンプ光、信号光の周波数の差の光（変換
光）を発生する。
ＮｂＯ3を基板に、プロトン交換光導波路とＴｉ熱拡散
によるドメイン反転グレーティング（周期的分極反転
部）を有しており、非線形媒質における差周波発生によ
り入射されたポンプ光、信号光の周波数の差の光（変換
光）を発生する。
【００１０】また、この波長変換装置では、入射光をＰ
ＢＳ７によりＴＭ偏波成分とＴＥ偏波成分に分離し、Ｔ
Ｍ偏波成分はそのままＷＤＭカプラ４を介してＱＰＭ−
ＤＦＧ素子１に入射させ、ＴＥ偏波成分はＰＲ８により
偏波を９０°回転させてＴＥ偏波成分とし、ＷＤＭカプ
ラ３を介してＱＰＭ−ＤＦＧ素子１に入射させる。
ＢＳ７によりＴＭ偏波成分とＴＥ偏波成分に分離し、Ｔ
Ｍ偏波成分はそのままＷＤＭカプラ４を介してＱＰＭ−
ＤＦＧ素子１に入射させ、ＴＥ偏波成分はＰＲ８により
偏波を９０°回転させてＴＥ偏波成分とし、ＷＤＭカプ
ラ３を介してＱＰＭ−ＤＦＧ素子１に入射させる。
【００１１】第１のリング構造（リング１）はポンプ光
用リングであり、リング１において、ポンプ光の偏波方
向がＬｉＮｂＯ3プロトン交換光導波路を通過できるよ
うにＴＭモードに固定される。もう一つの第２のリング
構造（リング２）において、入射された信号光をＰＢＳ
７により分離し、ＰＲ８により偏波を調整後、ＬｉＮｂ
Ｏ3導波路に入射する。また、変換された光は再びＰＢ
Ｓ７によって合波し外に出す。素子内双方向に伝播する
ポンプ光パワーが等しければ、信号光の偏波方向に無依
存な波長変換ができる。
用リングであり、リング１において、ポンプ光の偏波方
向がＬｉＮｂＯ3プロトン交換光導波路を通過できるよ
うにＴＭモードに固定される。もう一つの第２のリング
構造（リング２）において、入射された信号光をＰＢＳ
７により分離し、ＰＲ８により偏波を調整後、ＬｉＮｂ
Ｏ3導波路に入射する。また、変換された光は再びＰＢ
Ｓ７によって合波し外に出す。素子内双方向に伝播する
ポンプ光パワーが等しければ、信号光の偏波方向に無依
存な波長変換ができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
文献に示すような波長変換装置にあっては、多数の光学
部品を使用し、モジュール化した構成であったため、コ
ストが高くなるとともに、構成が複雑であり安定性の観
点からも望ましくない。
文献に示すような波長変換装置にあっては、多数の光学
部品を使用し、モジュール化した構成であったため、コ
ストが高くなるとともに、構成が複雑であり安定性の観
点からも望ましくない。
【００１３】本発明は、簡単な構成で信号光の偏波方向
に無依存な波長変換が達成できる波長変換装置を提供す
ることを目的とする。
に無依存な波長変換が達成できる波長変換装置を提供す
ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る波長変換装
置は、偏波無依存波長変換素子を用いて偏波無依存波長
変換を行う波長変換装置であって、第１の偏波無依存波
長変換素子と、該第１の偏波無依存波長変換素子とほぼ
同様の長さの第２の偏波無依存波長変換素子とを備え、
第２の偏波無依存波長変換素子は、第１の偏波無依存波
長変換素子と直交するように光伝播方向で直列に配置し
たことを特徴とする。
置は、偏波無依存波長変換素子を用いて偏波無依存波長
変換を行う波長変換装置であって、第１の偏波無依存波
長変換素子と、該第１の偏波無依存波長変換素子とほぼ
同様の長さの第２の偏波無依存波長変換素子とを備え、
第２の偏波無依存波長変換素子は、第１の偏波無依存波
長変換素子と直交するように光伝播方向で直列に配置し
たことを特徴とする。
【００１５】上記第１の偏波無依存波長変換素子及び第
２の偏波無依存波長変換素子は、偏波無依存条件を満足
するように作製されたものであってもよい。
２の偏波無依存波長変換素子は、偏波無依存条件を満足
するように作製されたものであってもよい。
【００１６】上記第１の偏波無依存波長変換素子又は第
２の偏波無依存波長変換素子のうち、少なくとも何れか
一つの偏波無依存波長変換素子は、位相を調整する位相
変調手段を備えたものであってもよく、また、上記位相
変調手段は、θ（θは第１、第２の偏波無依存波長変換
素子結合による位相シフト）を２πの整数倍にするよう
に位相を調整するものであってもよい。
２の偏波無依存波長変換素子のうち、少なくとも何れか
一つの偏波無依存波長変換素子は、位相を調整する位相
変調手段を備えたものであってもよく、また、上記位相
変調手段は、θ（θは第１、第２の偏波無依存波長変換
素子結合による位相シフト）を２πの整数倍にするよう
に位相を調整するものであってもよい。
【００１７】本発明に係る波長変換装置は、変換光の波
長を制限する波長選択手段を備えて構成してもよく、ま
た、ポンプ光と信号光とを合波して第１の偏波無依存波
長変換素子に入射する手段を備えて構成してもよい。
長を制限する波長選択手段を備えて構成してもよく、ま
た、ポンプ光と信号光とを合波して第１の偏波無依存波
長変換素子に入射する手段を備えて構成してもよい。
【００１８】上記偏波無依存波長変換素子は、非線形材
料基板と、該基板に作製されたＱＰＭグレーティング
と、光導波路とから構成されたものであってもよい。
料基板と、該基板に作製されたＱＰＭグレーティング
と、光導波路とから構成されたものであってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明に係る波長変換装置は、光
通信に必要な偏波無依存波長変換装置に適用することが
できる。
通信に必要な偏波無依存波長変換装置に適用することが
できる。
【００２０】第１の実施形態 図１は本発明の第１の実施形態に係る波長変換装置の構
成を示す図である。
成を示す図である。
【００２１】図１において、偏波無依存波長変換装置１
０は、２つのＬｉＮｂＯ3 ＱＰＭ波長変換素子１１，
１２からなり、第１のＱＰＭ波長変換素子１１（ＱＰＭ
波長変換素子１）と第２のＱＰＭ波長変換素子１２（Ｑ
ＰＭ波長変換素子２）とが直交するように直列配置され
た構成となっている。
０は、２つのＬｉＮｂＯ3 ＱＰＭ波長変換素子１１，
１２からなり、第１のＱＰＭ波長変換素子１１（ＱＰＭ
波長変換素子１）と第２のＱＰＭ波長変換素子１２（Ｑ
ＰＭ波長変換素子２）とが直交するように直列配置され
た構成となっている。
【００２２】上記ＬｉＮｂＯ3 ＱＰＭ波長変換素子１
１，１２は、非線形材料ＬｉＮｂＯ3ｚ−ｃｕｔ基板２
１，２２と、ＱＰＭグレーティング２３，２４と、Ｔｉ
熱拡散によるＴｉ拡散導波路２５，２６とから構成され
る。このＬｉＮｂＯ3導波路を用いた波長変換素子の作
製方法については、例えば前記文献２に記載されてい
る。
１，１２は、非線形材料ＬｉＮｂＯ3ｚ−ｃｕｔ基板２
１，２２と、ＱＰＭグレーティング２３，２４と、Ｔｉ
熱拡散によるＴｉ拡散導波路２５，２６とから構成され
る。このＬｉＮｂＯ3導波路を用いた波長変換素子の作
製方法については、例えば前記文献２に記載されてい
る。
【００２３】また、ＬｉＮｂＯ3 ＱＰＭ波長変換素子
１１には、合波器２７が設置され、ＱＰＭ波長変換素子
１２には、ＢＰＦ（Band Pass Filter：波長可変光バン
ドパスフィルタ）２８が設置される。
１１には、合波器２７が設置され、ＱＰＭ波長変換素子
１２には、ＢＰＦ（Band Pass Filter：波長可変光バン
ドパスフィルタ）２８が設置される。
【００２４】合波器２７は、波長λｐのポンプ光（例え
ば、λｐ＝０．７７μｍ）と波長λｓの信号光（例え
ば、λｓ＝１．５５μｍ）とを合波してＱＰＭ波長変換
素子１１に入射する。
ば、λｐ＝０．７７μｍ）と波長λｓの信号光（例え
ば、λｓ＝１．５５μｍ）とを合波してＱＰＭ波長変換
素子１１に入射する。
【００２５】ＢＰＦ２８は、ＱＰＭ波長変換素子１２か
らの波長λｃの変換光（例えば、λｃ＝１．５３μｍ）
を通過させる通過特性を有し、変換光の波長を制限する
波長選択手段を構成する。
らの波長λｃの変換光（例えば、λｃ＝１．５３μｍ）
を通過させる通過特性を有し、変換光の波長を制限する
波長選択手段を構成する。
【００２６】Ｔｉ拡散導波路２５，２６を持つＬｉＮｂ
Ｏ3 ＱＰＭ波長変換素子１１，１２では、ＴＭ偏波成
分とＴＥ偏波成分の光に対して、全部導波するが、非線
形定数が異なるためにＴＭ入射光の方は波長効率が高
い。したがって、この種の波長変換素子は偏波依存性を
持っている。
Ｏ3 ＱＰＭ波長変換素子１１，１２では、ＴＭ偏波成
分とＴＥ偏波成分の光に対して、全部導波するが、非線
形定数が異なるためにＴＭ入射光の方は波長効率が高
い。したがって、この種の波長変換素子は偏波依存性を
持っている。
【００２７】以下、上述のように構成された偏波無依存
波長変換装置１０の動作を説明する。
波長変換装置１０の動作を説明する。
【００２８】ＱＰＭ条件を満たすため、ＱＰＭ波長変換
素子１１，１２は以下のような構成とする。
素子１１，１２は以下のような構成とする。
【００２９】まず、合波されたポンプ光と信号光が第１
のＱＰＭ波長変換素子１１において、非線形相互作用に
より波長λｃ（λｃ-1＝λｐ-1−λｓ-1）の変換光を作
り出す。この波長変換が、ＱＰＭ条件である次式（１）
を満たすとき、効果が最も高い。
のＱＰＭ波長変換素子１１において、非線形相互作用に
より波長λｃ（λｃ-1＝λｐ-1−λｓ-1）の変換光を作
り出す。この波長変換が、ＱＰＭ条件である次式（１）
を満たすとき、効果が最も高い。
【００３０】
【数１】
【００３１】ここで、ｎi（ｉ＝ｐ，ｓ，ｃ）は対応す
る波長の屈折率、ΛはＱＰＭグレーティングの周期であ
る。
る波長の屈折率、ΛはＱＰＭグレーティングの周期であ
る。
【００３２】上述したように、第１のＱＰＭ波長変換素
子１１だけでは、ＴＭ偏波成分とＴＥ偏波成分の光に対
する非線形定数の大きさが異なるため、変換効率が偏波
に依存する。そこで、第１のＱＰＭ波長変換素子１１と
ほぼ同様の長さの第２のＱＰＭ波長変換素子１２を、第
１のＱＰＭ波長変換素子１１と直交するように光伝播方
向で直列に配置させる。この場合、Ｔｉ拡散導波路２
５，２６の伝播損失や２つのデバイスの結合損失が無視
できるとすれば、第１のＱＰＭ波長変換素子１１と第２
のＱＰＭ波長変換素子１２の素子の長さを略同じに設定
する。また、光から見たときには、元の偏波方向によら
ずに半分の距離をＴＥモードで、残りの半分の距離をＴ
Ｍモードで伝播することになる。その結果、光の偏波無
依存で波長変換ができる。
子１１だけでは、ＴＭ偏波成分とＴＥ偏波成分の光に対
する非線形定数の大きさが異なるため、変換効率が偏波
に依存する。そこで、第１のＱＰＭ波長変換素子１１と
ほぼ同様の長さの第２のＱＰＭ波長変換素子１２を、第
１のＱＰＭ波長変換素子１１と直交するように光伝播方
向で直列に配置させる。この場合、Ｔｉ拡散導波路２
５，２６の伝播損失や２つのデバイスの結合損失が無視
できるとすれば、第１のＱＰＭ波長変換素子１１と第２
のＱＰＭ波長変換素子１２の素子の長さを略同じに設定
する。また、光から見たときには、元の偏波方向によら
ずに半分の距離をＴＥモードで、残りの半分の距離をＴ
Ｍモードで伝播することになる。その結果、光の偏波無
依存で波長変換ができる。
【００３３】以下、数式により動作条件について詳細に
説明する。図１に示す偏波無依存波長変換装置１０の変
換光電場は、次式（２）、（３）により表される。
説明する。図１に示す偏波無依存波長変換装置１０の変
換光電場は、次式（２）、（３）により表される。
【００３４】
【数２】
【００３５】式（２）、（３）において、「′」は第１
のＱＰＭ波長変換素子１１、「″」は第２のＱＰＭ波長
変換素子１２の量をそれぞれ示し、次式（４）、（５）
により計算できる。
のＱＰＭ波長変換素子１１、「″」は第２のＱＰＭ波長
変換素子１２の量をそれぞれ示し、次式（４）、（５）
により計算できる。
【００３６】
【数３】
【００３７】ここで、ｔp，ｔsはＴｉ拡散導波路２５，
２６の伝播損失や２つのデバイスの結合損による透過率
でり、θは２つ素子結合による位相シフトである。
２６の伝播損失や２つのデバイスの結合損による透過率
でり、θは２つ素子結合による位相シフトである。
【００３８】偏波無依存条件として、入射光ＴＭモード
とＴＥモードによらず変換光電場Ｅｃが一定であること
が挙げられる。ＴＭモード光のみが入射する時はＥｃ
は、次式（６）で示される。
とＴＥモードによらず変換光電場Ｅｃが一定であること
が挙げられる。ＴＭモード光のみが入射する時はＥｃ
は、次式（６）で示される。
【００３９】
【数４】
【００４０】一方、ＴＥモード光のみが入射する時はＥ
ｃは、次式（７）で示される。
ｃは、次式（７）で示される。
【００４１】
【数５】
【００４２】上記式（６）、（７）から、入射光の偏波
モードに無依存にする条件は、次式（８）、（９）にす
ればよい。
モードに無依存にする条件は、次式（８）、（９）にす
ればよい。
【００４３】 Ｌ′＝ｔpｔsＬ″ …（８） θ ＝２ｍπ （ｍ＝０，±１，±２，…） …（９） 上述したように、Ｔｉ拡散導波路２５，２６の伝播損失
や２つのデバイスの結合損が無視できるものとすれば、
上記式（８）から、Ｌ′＝Ｌ″になる。
や２つのデバイスの結合損が無視できるものとすれば、
上記式（８）から、Ｌ′＝Ｌ″になる。
【００４４】また、上記式（９）を満足するには、２つ
のＬｉＮｂＯ3 ＱＰＭ波長変換素子１１，１２を、丁
度ＱＰＭグレーティング２３，２４の周期の整数倍のと
ころで切断し、この２つのＱＰＭ波長変換素子１１，１
２を密着させるようにすれば、θ＝０になる。
のＬｉＮｂＯ3 ＱＰＭ波長変換素子１１，１２を、丁
度ＱＰＭグレーティング２３，２４の周期の整数倍のと
ころで切断し、この２つのＱＰＭ波長変換素子１１，１
２を密着させるようにすれば、θ＝０になる。
【００４５】以上説明したように、第１の実施形態に係
る偏波無依存波長変換装置１０は、第１のＱＰＭ波長変
換素子１１（ＱＰＭ波長変換素子１）と、第１のＱＰＭ
波長変換素子１１とほぼ同様の長さの第２のＱＰＭ波長
変換素子１２（ＱＰＭ波長変換素子２）とを備え、第２
のＱＰＭ波長変換素子１２は、第１のＱＰＭ波長変換素
子１１と直交するように光伝播方向で直列に配置させて
構成し、また、波長λｐのポンプ光と波長λｓの信号光
とを合波して第１のＱＰＭ波長変換素子１１に入射する
合波器２７と、波長λｃの変換光の波長を制限するＢＰ
Ｆ２８とを備えて構成したので、信号光の偏波方向に無
依存な波長変換が実現できる。また、実効デバイス長Ｌ
effは、次式（１０）で示される。
る偏波無依存波長変換装置１０は、第１のＱＰＭ波長変
換素子１１（ＱＰＭ波長変換素子１）と、第１のＱＰＭ
波長変換素子１１とほぼ同様の長さの第２のＱＰＭ波長
変換素子１２（ＱＰＭ波長変換素子２）とを備え、第２
のＱＰＭ波長変換素子１２は、第１のＱＰＭ波長変換素
子１１と直交するように光伝播方向で直列に配置させて
構成し、また、波長λｐのポンプ光と波長λｓの信号光
とを合波して第１のＱＰＭ波長変換素子１１に入射する
合波器２７と、波長λｃの変換光の波長を制限するＢＰ
Ｆ２８とを備えて構成したので、信号光の偏波方向に無
依存な波長変換が実現できる。また、実効デバイス長Ｌ
effは、次式（１０）で示される。
【００４６】 Ｌ′，Ｌ″＜Ｌeff＜Ｌ′＋Ｌ″ …（１０） すなわち、従来例による偏波無依存波長変換装置は、前
記図３に示すように多数の光学部品（例えば、光サーキ
ュレータ６、ＰＢＳ７、ＰＲ８、ＷＤＭカプラ３，４、
偏波保存ファイバ５，９）を使用し、モジュール化した
構成であったため、コストが高くなるとともに、構成が
複雑であり安定性の観点からも望ましくなかった。これ
に対し、本実施形態に係る偏波無依存波長変換装置１０
では、第１、第２のＱＰＭ波長変換素子１１，１２を直
交するように光伝播方向で直列に配置させるという極め
て簡単かつ小型な構造で偏波無依存波長変換を達成する
ことができる。したがって、構造が簡単かつ小型でモジ
ュール化構造をとる必要がないため、安定性及び信頼性
を大幅に向上させることができる。また、構造が簡単で
使用する光学部品点数も大幅に削減できることから低コ
スト化を図ることができる。
記図３に示すように多数の光学部品（例えば、光サーキ
ュレータ６、ＰＢＳ７、ＰＲ８、ＷＤＭカプラ３，４、
偏波保存ファイバ５，９）を使用し、モジュール化した
構成であったため、コストが高くなるとともに、構成が
複雑であり安定性の観点からも望ましくなかった。これ
に対し、本実施形態に係る偏波無依存波長変換装置１０
では、第１、第２のＱＰＭ波長変換素子１１，１２を直
交するように光伝播方向で直列に配置させるという極め
て簡単かつ小型な構造で偏波無依存波長変換を達成する
ことができる。したがって、構造が簡単かつ小型でモジ
ュール化構造をとる必要がないため、安定性及び信頼性
を大幅に向上させることができる。また、構造が簡単で
使用する光学部品点数も大幅に削減できることから低コ
スト化を図ることができる。
【００４７】第２の実施形態 第１の実施形態において、式（９）に示すようにθ＝２
ｍπ（ｍ＝０，±１，±２，…）として説明したが、実
際にはθが丁度２πの整数倍になるとは限らない。第２
の実施形態では、θを２πの整数倍にする方法を提供す
るものである。
ｍπ（ｍ＝０，±１，±２，…）として説明したが、実
際にはθが丁度２πの整数倍になるとは限らない。第２
の実施形態では、θを２πの整数倍にする方法を提供す
るものである。
【００４８】第２の実施形態は、第１の実施形態で用い
た偏波無依存波長変換装置１０（図１）の第１のＱＰＭ
波長変換素子１１（ＱＰＭ波長変換素子１）を図２のも
のに変更する。
た偏波無依存波長変換装置１０（図１）の第１のＱＰＭ
波長変換素子１１（ＱＰＭ波長変換素子１）を図２のも
のに変更する。
【００４９】図２は本発明の第２の実施形態に係る波長
変換装置の第１のＱＰＭ波長変換素子の構成を示す図で
ある。
変換装置の第１のＱＰＭ波長変換素子の構成を示す図で
ある。
【００５０】図２において、３１は第１のＱＰＭ波長変
換素子（ＱＰＭ波長変換素子１）であり、第１のＱＰＭ
波長変換素子３１は、前記図１に示す第２のＱＰＭ波長
変換素子１２と直交するように光伝播方向で直列に配置
される。
換素子（ＱＰＭ波長変換素子１）であり、第１のＱＰＭ
波長変換素子３１は、前記図１に示す第２のＱＰＭ波長
変換素子１２と直交するように光伝播方向で直列に配置
される。
【００５１】第１のＱＰＭ波長変換素子３１には、θを
２πの整数倍にするための位相を調整する位相変調器３
２が集積されて構成される。３３は位相変調器３２の電
極にに所定バイアス電圧を印加するための駆動回路であ
る。
２πの整数倍にするための位相を調整する位相変調器３
２が集積されて構成される。３３は位相変調器３２の電
極にに所定バイアス電圧を印加するための駆動回路であ
る。
【００５２】位相変調器３２は、例えばＥＯ（Electro-
Optic）変調器により構成され、電極に印加するバイア
ス電圧を調整することにより位相をシフトすることがで
きる。位相変調器３２の電極の下部にはＳｉＯ2などの
バッファ層が形成されており、光導波路の導波損失を増
加させないように構成されている。
Optic）変調器により構成され、電極に印加するバイア
ス電圧を調整することにより位相をシフトすることがで
きる。位相変調器３２の電極の下部にはＳｉＯ2などの
バッファ層が形成されており、光導波路の導波損失を増
加させないように構成されている。
【００５３】上記位相変調器３２及び駆動回路３３は、
全体として、θを２πの整数倍にするように位相を調整
する位相変調手段を構成する。
全体として、θを２πの整数倍にするように位相を調整
する位相変調手段を構成する。
【００５４】以下、上述のように構成された偏波無依存
波長変換装置の動作を説明する。
波長変換装置の動作を説明する。
【００５５】第１の実施形態の第１のＱＰＭ波長変換素
子１１に代えて、図２の第１のＱＰＭ波長変換素子３１
が使用され、それ以外の構成は第１の実施形態と同様で
ある。
子１１に代えて、図２の第１のＱＰＭ波長変換素子３１
が使用され、それ以外の構成は第１の実施形態と同様で
ある。
【００５６】装置の動作原理も第１の実施形態で述べた
ものと同様であるが、第１のＱＰＭ波長変換素子３１に
集積された位相変調器３２の電圧調整によって変換光の
出力が最大になるように設定すれば、θ＝２ｍπの条件
を満たすことができる。
ものと同様であるが、第１のＱＰＭ波長変換素子３１に
集積された位相変調器３２の電圧調整によって変換光の
出力が最大になるように設定すれば、θ＝２ｍπの条件
を満たすことができる。
【００５７】以上説明したように、第２の実施形態に係
る波長変換装置は、第１のＱＰＭ波長変換素子３１に位
相変調器３２及び駆動回路３３を設け、位相変調器３２
によりθを２πの整数倍にするように位相を調整可能に
構成したので、θを２πの整数倍にすることができ、第
１の実施形態の効果をより高めることができる。その結
果、構造をより一層簡単にして更に安定性及び精度を向
上させることができる。
る波長変換装置は、第１のＱＰＭ波長変換素子３１に位
相変調器３２及び駆動回路３３を設け、位相変調器３２
によりθを２πの整数倍にするように位相を調整可能に
構成したので、θを２πの整数倍にすることができ、第
１の実施形態の効果をより高めることができる。その結
果、構造をより一層簡単にして更に安定性及び精度を向
上させることができる。
【００５８】したがって、このような優れた特長を有す
る波長変換装置を、例えば大容量光通信に用いる偏波無
依存波長変換に適用すれば、この変換方式において性能
を大幅に向上でき、装置の構成を大幅に低減することが
できる。
る波長変換装置を、例えば大容量光通信に用いる偏波無
依存波長変換に適用すれば、この変換方式において性能
を大幅に向上でき、装置の構成を大幅に低減することが
できる。
【００５９】なお、上記各実施形態では、非線形材料と
してＬｉＮｂＯ3基板を使用した偏波無依存波長変換素
子の偏波無依存化について説明したが、ＬｉＴａＯ3や
ＫＴＰなどの非線形材料を用いた波長変換素子でも同様
な方法で偏波無依存化することができる。
してＬｉＮｂＯ3基板を使用した偏波無依存波長変換素
子の偏波無依存化について説明したが、ＬｉＴａＯ3や
ＫＴＰなどの非線形材料を用いた波長変換素子でも同様
な方法で偏波無依存化することができる。
【００６０】また、上記各実施形態で説明した偏波無依
存化方法は、光フィルタなど波長変換素子以外の光デバ
イスへも適用することができる。
存化方法は、光フィルタなど波長変換素子以外の光デバ
イスへも適用することができる。
【００６１】さらに、上記偏波無依存波長変換装置、位
相変調器を構成する導波路、素子構造、さらには偏波無
依存条件を満足する構造パラメータなどは前述した各実
施形態に限られないことは言うまでもない。
相変調器を構成する導波路、素子構造、さらには偏波無
依存条件を満足する構造パラメータなどは前述した各実
施形態に限られないことは言うまでもない。
【００６２】
【発明の効果】本発明に係る波長変換装置では、第１の
偏波無依存波長変換素子と、該第１の偏波無依存波長変
換素子とほぼ同様の長さの第２の偏波無依存波長変換素
子とを備え、第２の偏波無依存波長変換素子は、第１の
偏波無依存波長変換素子と直交するように光伝播方向で
直列に配置して構成したので、簡単な構成で信号光の偏
波方向に無依存な波長変換が実現できる。
偏波無依存波長変換素子と、該第１の偏波無依存波長変
換素子とほぼ同様の長さの第２の偏波無依存波長変換素
子とを備え、第２の偏波無依存波長変換素子は、第１の
偏波無依存波長変換素子と直交するように光伝播方向で
直列に配置して構成したので、簡単な構成で信号光の偏
波方向に無依存な波長変換が実現できる。
【図１】本発明を適用した第１の実施形態に係る波長変
換装置の構成を示す図である。
換装置の構成を示す図である。
【図２】本発明を適用した第２の実施形態に係る波長変
換装置の第１のＱＰＭ波長変換素子の構成を示す図であ
る。
換装置の第１のＱＰＭ波長変換素子の構成を示す図であ
る。
【図３】従来の偏波無依存波長変換装置の構成を示す図
である。
である。
１０ 偏波無依存波長変換装置、１１，３１ 第１のＱ
ＰＭ波長変換素子（第１の偏波無依存波長変換素子）、
１２ 第２のＱＰＭ波長変換素子（第１の偏波無依存波
長変換素子）、２１，２２ 非線形材料ＬｉＮｂＯ3
ｚ−ｃｕｔ基板、２３，２４ ＱＰＭグレーティング、
２５，２６ Ｔｉ拡散導波路、２７ 合波器、２８ Ｂ
ＰＦ、３２ 位相変調器、３３ 駆動回路
ＰＭ波長変換素子（第１の偏波無依存波長変換素子）、
１２ 第２のＱＰＭ波長変換素子（第１の偏波無依存波
長変換素子）、２１，２２ 非線形材料ＬｉＮｂＯ3
ｚ−ｃｕｔ基板、２３，２４ ＱＰＭグレーティング、
２５，２６ Ｔｉ拡散導波路、２７ 合波器、２８ Ｂ
ＰＦ、３２ 位相変調器、３３ 駆動回路
Claims (7)
- 【請求項１】 偏波無依存波長変換素子を用いて偏波無
依存波長変換を行う波長変換装置であって、 第１の偏波無依存波長変換素子と、該第１の偏波無依存
波長変換素子とほぼ同様の長さの第２の偏波無依存波長
変換素子とを備え、 前記第２の偏波無依存波長変換素子は、前記第１の偏波
無依存波長変換素子と直交するように光伝播方向で直列
に配置したことを特徴とする波長変換装置。 - 【請求項２】 前記第１の偏波無依存波長変換素子及び
前記第２の偏波無依存波長変換素子は、 偏波無依存条件を満足するように作製されたことを特徴
とする請求項１記載の波長変換装置。 - 【請求項３】 前記第１の偏波無依存波長変換素子又は
前記第２の偏波無依存波長変換素子のうち、少なくとも
何れか一つの偏波無依存波長変換素子は、 位相を調整する位相変調手段を備えたことを特徴とする
請求項１又は２の何れかに記載の波長変換装置。 - 【請求項４】 前記位相変調手段は、 θ（θは第１、第２の偏波無依存波長変換素子結合によ
る位相シフト）を２πの整数倍にするように位相を調整
することを特徴とする請求項３記載の波長変換装置。 - 【請求項５】 さらに、変換光の波長を制限する波長選
択手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の波長変
換装置。 - 【請求項６】 さらに、ポンプ光と信号光とを合波して
前記第１の偏波無依存波長変換素子に入射する手段を備
えたことを特徴とする請求項１記載の波長変換装置。 - 【請求項７】 前記偏波無依存波長変換素子は、 非線形材料基板と、該基板に作製されたＱＰＭグレーテ
ィングと、光導波路とから構成されたことを特徴とする
請求項１、２又は３の何れかに記載の波長変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17098298A JP4110619B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 波長変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17098298A JP4110619B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 波長変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000010130A true JP2000010130A (ja) | 2000-01-14 |
| JP4110619B2 JP4110619B2 (ja) | 2008-07-02 |
Family
ID=15914948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17098298A Expired - Fee Related JP4110619B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 波長変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4110619B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6744554B2 (en) | 2000-09-11 | 2004-06-01 | Mitsui Chemicals, Inc. | Wavelength conversion apparatus |
| CN102338966A (zh) * | 2011-09-09 | 2012-02-01 | 上海交通大学 | 偏振无关的准位相匹配倍频器及其制作方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109683425B (zh) * | 2018-12-30 | 2020-06-16 | 华东师范大学 | 一种偏振无关的光子频率转换量子装置 |
-
1998
- 1998-06-18 JP JP17098298A patent/JP4110619B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN102338966A (zh) * | 2011-09-09 | 2012-02-01 | 上海交通大学 | 偏振无关的准位相匹配倍频器及其制作方法 |
| CN102338966B (zh) * | 2011-09-09 | 2013-12-11 | 上海交通大学 | 偏振无关的准位相匹配倍频器及其制作方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4110619B2 (ja) | 2008-07-02 |
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