JP2002182256A - 光パラメトリック回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 進行波型パラメトリック波長変換において、
入力信号光と発生した波長変換光（位相共役光）の波長
差が近接していても両者の完全分離を可能とする。さら
に、入力信号光に対して増幅された波長変換光（位相共
役光）を出力可能とする。 【解決手段】 非線形マッハツェンダ干渉計の一方の光
経路には光分散媒質の次に２次の光非線形媒質を挿入
し、他方の光経路には２次の光非線形媒質の次に光分散
媒質を挿入し、第１の光合分波器の一方の入力ポートか
ら信号光と励起光の合波光を入力し、第２の光合分波器
の一方の出力ポートから信号光と励起光を出力し、他方
の出力ポートから入力信号光に対する波長変換光（位相
共役光）を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光非線形媒質の光
パラメトリック効果を利用して入力信号光の波長変換ま
たは位相共役光の発生を行い、またこれらの光に対する
増幅も可能にする光パラメトリック回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の波長変換には、光信号を電気信号
に変換することなく、光のままで波長変換を行う素子が
開発されている。このような素子には、半導体光増幅器
や光ファイバの四光波混合を用いるものや、半導体光増
幅器のクロスゲイン変調やクロスフェイズ変調を用いる
ものなどがある。

【０００３】半導体光増幅器を用いた四光波混合では、
図２４（ａ）に示すように、光非線形媒質である半導体
光増幅器９１に信号光および励起光を入力し、励起光の
光周波数fpに対して信号光の光周波数fsと対称な光周波
数2fp-fsの波長変換光（四光波混合光）を発生させ、光
フィルタ９２で信号光および励起光から分離して取り出
す。

【０００４】半導体光増幅器のクロスゲイン変調では、
図２４（ｂ）に示すように、波長λpの励起光を入力し
て利得飽和状態にした半導体光増幅器９３に、異なる波
長λsの信号光を入力すると、信号光強度が強いときに励
起光波長λpに対する利得が低下する。これにより、波長
λpの励起光は信号光の反転論理で出力され、光フィルタ
９４で波長λsの信号光から分離して波長変換光として
出力される。半導体光増幅器のクロスフェイズ変調は、
図２４（ｃ）に示すように、波長λpの励起光を光カプ
ラ９５−１で２分岐して２つの半導体光増幅器９６−
１、９６−２に入力し、波長λsの信号光を光カプラ９
５−２を介して反対方向から一方の半導体光増幅器９６
−１に入力し、２つの半導体光増幅器９６−１，９６−
２の出力光を光カプラ９５−３で合波する構成である。
半導体光増幅器９６−１に信号光を入力すると屈折率が
変化し、通過する励起光の位相が変化する。そのため、
２つの半導体光増幅器９６−１，９６−２の出力端に取
り出される各励起光の位相が異なり、光カプラ９５−３
で結合すると、位相変化が強度変化となって現れる。し
たがって、光カプラ９５−３の出力端には、波長λsの
信号光と同じ論理の波長λpの励起光が波長変換光とし
て出力される。

【０００５】以上の半導体光増幅器を用いた構成は、い
ずれも使用する半導体素子の応答速度に限界があり、４
０Gbit/s以上の高速信号を処理するには、技術的な困難
さと経済的な負担が大きい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような問題に対し
て、２次の光非線形媒質中における光パラメトリック過
程を用いた波長変換が検討されている。２次の光非線形
媒質は、応答速度が高速であり、１００Gbit/s以上の超
高速光信号の波長変換も可能である。なお、光パラメト
リック過程を用いた波長変換は、３次の光非線形媒質で
も可能であるが、一般に２次の光非線形媒質は３次の光
非線形媒質よりも非線形係数が大きく、短い結晶長で高
効率に波長変換光を発生できることが知られている（参
考文献：M.H.cho他、ＩＥＥＥフォトニクスレター誌、
１１号、６５３頁、１９９９年）。

【０００７】この光パラメトリック過程による波長変換
は、進行波型素子を用いる方が一般に変換効率が高く、
入力信号光と波長変換光が同一方向に出力されるような
構成が望ましいと言われている。しかし、この構成で
は、入力信号光と波長変換光の波長差が小さい場合に、
出力側において両者の分離が事実上不可能になる問題が
ある。

【０００８】本発明は、高効率な進行波型パラメトリッ
ク波長変換を実現し、かつ入力信号光と発生した波長変
換光（または位相共役光）の波長差が近接していても両
者を完全分離できる光パラメトリック回路を提供するこ
とを目的とする。さらに、入力信号光から波長シフトの
ない位相共役光を発生させ、かつ両者を完全分離できる
光パラメトリック回路を提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明は、入力信号光に対して増幅
された波長変換光（または位相共役光）を出力する波長
変換（位相共役光発生）機能付き光増幅を可能とする光
パラメトリック回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の光パラ
メトリック回路の基本構成を示す。

【００１１】図において、本発明の光パラメトリック回
路は、内部の２つの光経路にそれぞれ光分散媒質と２次
の光非線形媒質を有する非線形マッハツェンダ干渉計に
より構成される。ただし、２つの光経路では、光分散媒
質と２次の光非線形媒質の順番が逆になる。

【００１２】信号光と励起光はＷＤＭカプラ１０で合波
され、その合波光が光合分波器１１の一方の入力ポート
から入力され、２つの光経路に分岐される。一方の光経
路に分岐された合波光は、最初に光分散媒質１２に入力
され、次に２次の光非線形媒質１３に入力される。他方
の光経路に分岐された合波光は、最初に２次の光非線形
媒質１４に入力され、次に光分散媒質１５に入力され
る。２次の光非線形媒質１３，１４で発生する波長変換
光と、２つの光経路を通過する信号光および励起光は光
合分波器１６で合波され、一方の出力ポートに信号光お
よび励起光が出力され、他方の出力ポートに波長変換光
が出力される。すなわち、信号光と波長変換光の波長差
が近接あるいは０でも、両者を分離して出力できる構成
であるが、その原理について以下に説明する。

【００１３】信号光および励起光の電界をEs, Ep、その
光角周波数をω_S, ω_Pとすると、光合分波器１１から２
つの光経路に出力される合波光の出力電界は、それぞれ

【００１４】

【数１】 となる。この一方の光経路に出力される合波光が光分散
媒質１２に入力されると、信号光と励起光の位相差が変
化し、その出力電界は、

【００１５】

【数２】 となる。ここで、β(ω_S), β(ω_P)は光角周波数ω_S,
ω_Pにおける光分散媒質１２の伝搬定数、Ｌ_ｄは光分散
媒質１２の長さである。これが２次の光非線形媒質１３
に入力されると波長変換光が発生する。この波長変換光
の出力電界は、

【００１６】

【数３】 となる。ここで、η_PDは波長変換効率（ω_P→ω_S）であ
り、励起光の光角周波数をω_P（rad/s）、信号光の光角
周波数をω_S（rad/s）、真空誘電率をε_０（Ｆ
ｍ ^−２）、光速をｃ（ｍ／ｓ）、光非線形媒質１３の屈
折率をｎ、有効長をＬ_ｎ（ｍ）、有効断面積をＡ
（ｍ^２）、非線形光学定数をｄ（ｍ／Ｖ）、励起光パワ
ーをＰ_P（Ｗ）とすると、

【００１７】

【数４】 となる。なお、η_PD′は変換パラメータである。また、
各波長における２次の光非線形媒質１３の屈折率ｎは同
一であるとした。また、ここでは単純化のために、信号
光および励起光のエネルギーを不変としているが、厳密
には光パラメトリック過程において信号光は増幅され、
励起光は減衰することになる。

【００１８】一方、光合分波器１１から他方の光経路に
出力される合波光は、最初に２次の光非線形媒質１４に
入力され、波長変換光を発生させる。この波長変換光の
出力電界は、

【００１９】

【数５】 となる。これが光分散媒質１５に入力されるので、その
出力電界は、

【００２０】

【数６】 となる。ここで、光分散媒質１５の材料パラメータは光
分散媒質１２のものと全く同一としている。

【００２１】光合分波器１６では、２次の光非線形媒質
１３の出力（（３）式）と、光分散媒質１５の出力
（（６）式）が合波されるので、出力ポート１および出
力ポート２の出力電界は、

【００２２】

【数７】 となる。

【００２３】すなわち、信号光および励起光は出力ポー
ト１に出力され、波長変換光は出力ポート１および出力
ポート２にそれぞれ出力される。ここで、各出力ポート
に出力される波長変換光のパワーは、 P₁=η_PD|Es|²[1+cos{β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d}] …（９） P₂=η_PD|Es|²[1-cos{β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d}] …（１０） となる。この式からも分かるように、波長変換光の出力
は、光分散媒質１２，１５で与えられる位相シフトによ
り変化する。例えば、光分散媒質１２，１５において、
ｎを整数とし、 ΔβL_d=(β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d=(2n-1)π …（１１） の条件が成立すると、波長変換光は信号光および励起光
の出力ポート１とは異なる出力ポート２に１００％出力
され、入力信号光との完全分離が実現する。

【００２４】これは、波長変換光の波長が入力信号光の
波長と全く同一になった場合でも成立する。ただし、こ
の場合の波長変換光は、入力信号光に対して同一波長の
位相共役光となる。

【００２５】また、（３）式および（６）式において、
η_PD>>１となるときは、入力信号光に対して波長変換光
（位相共役光）が増幅されることになり、本光パラメト
リック回路は光パラメトリック増幅器として機能するこ
とになる。

【００２６】また、以上の説明は、信号光と励起光を合
波し、非線形マッハツェンダ干渉計の光合分波器１１の
一方の入力ポートから入力する構成に基づいたものであ
るが、光合分波器１１の２つの入力ポートから信号光と
励起光をそれぞれ入力してもよい。この場合でも、（１
１）式は波長変換光（位相共役光）と入力信号光の完全
分離の条件となる。ただし、励起光は波長変換光（位相
共役光）の出力ポートから出力されることになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態：請求項１、請
求項２）図２は、本発明の光パラメトリック回路の第１
の実施形態を示す。ここでは、信号光の波長を光伝送に
おいて有利な１５５０ｎｍ、励起光はその２次の高調波
に相当する７７５ｎｍとし、入力信号光と同じ波長１５
５０ｎｍの位相共役光を出力させる構成例を示す。

【００２８】図において、半導体レーザ光源（ＬＤ）２
１は電源２２により駆動され、波長７７５ｎｍで発振し
ている。信号光と半導体レーザ光源２１から出力される
励起光はＷＤＭカプラ２３で合波され、非線形マッハツ
ェンダ干渉計２４に入力される。非線形マッハツェンダ
干渉計２４は、２入力２出力の光合分波器２５，２６の
間の２つの光経路に、光分散媒質としてのセレン化亜鉛
２７，２８と、２次の光非線形媒質としてのＡＡＮＰ結
晶２９，３０とを挿入した構成である。セレン化亜鉛２
７とＡＡＮＰ結晶２９は一方の光経路を構成し、ＡＡＮ
Ｐ結晶３０とセレン化亜鉛２８は他方の光経路を構成す
る。

【００２９】なお、本構成例では、各構成部品は空間系
で光結合されており、２つの光経路内には反射ミラー３
１，３２が設けられている。この実効的光学長は２つの
光経路で同一になるように空間系部分の長さを同一と
し、さらにＡＡＮＰ結晶２９，３０の光伝搬方向の長さ
を同一とし、かつセレン化亜鉛２７，２８の光伝搬方向
の長さも同一とする。

【００３０】ここで、光非線形媒質として用いられるＡ
ＡＮＰ結晶２９，３０の長さＬ_ｎ＝０．５ｃｍ、有効断
面積Ａ＝５００μｍ^２、２次の非線形係数ｄ＝１０
^−２２（ＭＫＳ）とすると、（４）式より変換パラメー
タη_PD′は、 η_ＰＤ′＝３．６×１０^−５（ｍＷ^−１ｃｍ^−２） …（１２） となり、励起光パワーＰ_P＝１０００ｍＷとすると、波
長変換効率η_PDは約４．５×１０^−３（−２３．５ｄ
Ｂ）となる。

【００３１】次に、信号光と発生した位相共役光とを光
パラメトリック回路の出力段で完全分離する鍵となるセ
レン化亜鉛２７，２８の長さＬ_ｄは、次のように計算さ
れる。セレン化亜鉛の屈折率は、励起光波長λ_p＝７７
５ｎｍにおいてn(λ_p)＝２．５６、信号光波長λ_S＝１
５５０ｎｍにおいてn(λ_S)＝２．４７であるので、これ
を（１１）式の左辺に代入し、右辺の値と等しくなるセ
レン化亜鉛の長さＬ_ｄを求める。ただし、λ_P＝２πｃ
／ω_P、λ_S＝２πｃ／ω_Sである。（１１）式より、 ΔβL_d=(β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d =2π(n(λ_P)/λ_P-2n(λ_S)/λ_S)L_d =2π(2.56/(775×10^-9)-2×2.47/(1550×10^-9))L_d =(2n-1)π （ｎは整数） …（１３） であるので、Ｌ_ｄ＝４．３μｍ（ただし、ｎ＝１とす
る）が信号光と位相共役光を完全分離する条件となる。
したがって、光分散媒質として長さ４．３μｍのセレン
化亜鉛膜を用いた光パラメトリック回路を構成すること
により、信号光と同一波長の位相共役光を信号光と完全
に分離して出力ポート２から出力させることができる。

【００３２】また、上記の構成において、光合分波器２
５の２つの入力ポートに信号光と励起光をそれぞれ入力
した場合には、出力ポート１に信号光が出力され、出力
ポート２に位相共役光と励起光が出力される。この場合
でも、位相共役光と励起光の波長差は大きいので、両者
を容易に分離することができる。

【００３３】なお、光非線形媒質を構成する光パラメト
リック結晶としては、ＡＡＮＰ結晶の他に同じ有機材料
のＭＭＡポリマやＤＡＮ結晶、無機結晶のＬｉＮｂ
Ｏ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＫＴＰ（ＫＬｉＯＰＯ_４）、ＫＤ
Ｐ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＫＮｂＯ_３等の材料、ＧａＮ、Ｚ
ｎＳＳｅ、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ半導体、ＡｇＧａＳ
ｅ _２、ＡｇＧａＳを用いることができる。また、光分散
媒質としてはセレン化亜鉛の他に、フューズドシリカ、
合成サファイヤ、人工水晶、熱膨張係数の小さいセラミ
ックガラス等の材料を用いてもよい。

【００３４】（第２の実施形態：請求項１、２、４）図
３は、本発明の光パラメトリック回路の第２の実施形態
を示す。ここでは、信号光の波長を１５４５ｎｍと１５
５５ｎｍの２チャネルとし、励起光はその２次の高調波
に相当する７７５ｎｍとし、チャネル１の信号光とチャ
ネル２の信号光の波長を入れ替える「波長チャネル交
換」の構成例を示す。

【００３５】非線形マッハツェンダ干渉計を用いた本実
施形態の基本構成は、第１の実施形態とほぼ同じである
が、光分散媒質として合成サファイヤ３３，３４を用
い、２次の光非線形媒質としてＬｉＴａＯ_３結晶３５，
３６を用いる点が異なる。

【００３６】さらに、本実施形態では、非線形マッハツ
ェンダ干渉計２４の第２の光経路に挿入されるＬｉＴａ
Ｏ_３結晶３６の両面に電極３７，３８を蒸着し、電源３
９からの電圧印加により光学長を調整する構成とする
（図３（ｂ））。これは、非線形マッハツェンダ干渉計
２４の２つの光経路の光学長誤差により、信号光および
励起光と波長変換光（位相共役光）の出力ポートが入れ
替わることがあるからである。

【００３７】そこで、本来信号光および励起光が出力さ
れる出力ポート１に受光器４０を接続し、受光器内の帯
域通過フィルタを介して励起光を選択的にモニタし、そ
の受光量に応じた検出出力を制御回路４１に与える。制
御回路４１は、励起光の受光量が最大になるように電源
３９を制御する。これにより、出力ポート２に波長変換
光を出力させることができる。このように、非線形マッ
ハツェンダ干渉計２４の製作誤差に対して、光学長の調
整を行うフィードバック系を備えることにより、ロバス
トな系を実現することができる。

【００３８】ここで、光非線形媒質として用いるＬｉＴ
ａＯ_３結晶３５，３６の長さＬ_ｎ＝０．５ｃｍ、有効断
面積Ａ＝５００μｍ^２、２次の非線形係数ｄ＝２．５×
１０ ^−２３（ＭＫＳ）とすると、（４）式より変換パラ
メータη_PD′は、 η_PD′＝4．7×１０^−５（ｍＷ^−１ｃｍ^−２）（１４） となり、励起光パワーＰ_P＝１０００ｍＷとすると、波
長変換効率η_PDは約５．１２５×１０^−３（−２２．９
ｄ８）となる。

【００３９】次に、信号光と発生した波長変換光とを光
パラメトリック回路の出力段で完全分離する鍵となる合
成サファイヤ３３，３４の長さＬ_ｄは、次のように計算
される。合成サファイヤの屈折率は、励起光波長λ_p＝
７７５ｎｍにおいてn(λ_p)＝１．７６２、信号光波長λ
_S＝１５５０ｎｍにおいてn(λ_S)＝１．７４６であるの
で、これを（１１）式の左辺に代入し、右辺の値と等し
くなる合成サファイヤの長さＬ_ｄを求める。（１１）式
より、 ΔβL_d=(β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d =2π(n(λ_P)/λ_P-2n(λ_S)/λ_S)L_d =2π(1.762/(775×10^-9)-2×1.746/(1550×10^-9))L_d =(2n-1)π （ｎは整数） …（１５） であるので、Ｌ_ｄ＝２４．２μｍ（ただし、ｎ＝１とす
る）が信号光と波長変換光を完全分離する条件となる。
したがって、光分散媒質として長さ２４．２μｍの合成
サファイヤを用いた光パラメトリック回路を構成するこ
とにより、波長１５４５ｎｍのチャネル１の信号光と、
波長１５５５ｎｍのチャネル２の信号光の波長を入れ替
えた各波長変換光を、入力信号光と完全に分離して出力
ポート２から出力させることができる。

【００４０】また、上記の構成において、光合分波器２
５の２つの入力ポートに信号光と励起光をそれそれ入力
した場合には、出力ポート１に信号光が出力され、出力
ポート２に波長変換光と励起光が出力される。したがっ
て、励起光をモニタする受光器４０は、出力ポート２側
に光カプラまたは光分波器を介して接続される。この場
合でも、波長変換光と励起光の波長差は大きいので、両
者を容易に分離することができる。以下に説明する実施
形態においても同様である。

【００４１】なお、光非線形媒質を構成する光パラメト
リック結晶としては、ＬｉＴａＯ_３結晶の他に同じ無機
結晶のＬｉＮｂＯ_３、ＫＴＰ（ＫＬｉＯＰＯ_４）、ＫＤ
Ｐ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＫＮｂＯ_３等の材料、有機材料の
ＡＡＮＰ結晶、ＭＭＡポリマやＤＡＮ結晶、ＧａＮ、Ｚ
ｎＳＳｅ、ＧａＡｓ／ＧａＡＬＡｓ半導体、ＡｇＧａＳ
ｅ_２、ＡｇＧａＳを用いることができる。また、光分散
媒質として合成サファイヤの他に、セレン化亜鉛、フュ
ーズドシリカ、人工水晶、熱膨張係数の小さいセラミッ
クガラス等の材料を用いてもよい。

【００４２】（第３の実施形態：請求項１、２、４、
７）図４は、本発明の光パラメトリック回路の第３の実
施形態を示す。ここでは、信号光の波長を光伝送におい
て有利な１５５０ｎｍ、励起光はその２次の高調波に相
当する７７５ｎｍとし、入力信号光と同じ波長１５５０
ｎｍの位相共役光を出力させる構成例を示す。

【００４３】非線形マッハツェンダ干渉計を用いた本実
施形態の基本構成は、第１の実施形態とほば同じである
が、光分散媒質としてフューズドシリカ４２，４３を用
い、２次の光非線形媒質としてＧａＡｌＡｓ半導体導波
路４４，４５を用いる点が異なる。ＧａＡｌＡｓ半導体
導波路４４，４５にはそれぞれ電源４６，４７が接続さ
れ、５０ｍＡの電流を注入している。

【００４４】さらに、本実施形態は、第２の実施形態と
同様に非線形マッハツェンダ干渉計２４の光学長誤差を
補償するために、励起光パワーをモニタする受光器４０
および制御回路４１を備え、制御回路４１の出力を電源
４７にフィードバックする構成とする。これにより、出
力ポート２に位相共役光を出力させることができ、非線
形マッハツェンダ干渉計２４の製作誤差に対して、ロバ
ストな系を実現することができる。

【００４５】ここで、２次の光非線形媒質として用いる
ＧａＡｌＡｓ半導体導波路４４，４５は、導波路構造に
なっている。これにより、励起光の光閉じ込め効果を高
め、有効断面積を小さくして同じ励起光パワーでも変換
効率が高まるようにしている。その長さＬ_ｎ＝０．２ｃ
ｍ、有効断面積Ａ＝５０μｍ^２、２次の非線形係数ｄ＝
１．３×１０^−２１（ＭＫＳ）とすると、（４）式より
変換パラメータη_PD′は、 η_ＰＤ′＝６．２６×１０^−２（ｍＷ^−１ｃｍ^−２） …（１６） となり、励起光パワーＰ_P＝１００ｍＷとすると、波長
変換効率η_PDは約１．２５×１０^−１（−９．０３ｄ
Ｂ）となり、第２の実施形態と比べて励起光パワーを一
桁小さくしてもかなり大きな変換効率が得られる。

【００４６】次に、信号光と発生した位相共役光とを光
パラメトリック回路の出力段で完全分離する鍵となるフ
ューズドシリカ４２，４３の長さＬ_ｄは、次のように計
算される。フューズドシリカの屈折率は、励起光波長λ
_p＝７７５ｎｍにおいてn(λ_p)＝１．４５４、信号光波
長λ_S＝１５５０ｎｍにおいてn(λ_S)＝１．４４４であ
るので、（１１）式より、 ΔβL_d=(β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d =2π(n(λ_P)/λ_P-2n(λ_S)/λ_S)L_d =2π(1.454/(775×10^-9)-2×1.444/(1550×10^-9))L_d =(2n-1)π （ｎは整数） …（１７） であるので、Ｌ_ｄ＝３８．８μｍ（ただし、ｎ＝１とす
る）が信号光と位相共役光を完全分離する条件となる。
したがって、光分散媒質として長さ３８．８μｍのフュ
ーズドシリカを用いた光パラメトリック回路を構成する
ことにより、信号光と同一波長の位相共役光を信号光と
完全に分離して出力ポート２から出力させることができ
る。

【００４７】なお、本実施形態に用いる光導波路として
は、ＧａＡｌＡｓ半導体の他にＧａＮ系半導体、ＺｎＳ
Ｓｅ系半導体、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＫＴＰ
（ＫＬｉＯＰＯ_４）、ＫＤＰ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＫＮｂ
Ｏ_３等の材料を用いることができる。また、光分散媒質
としてフューズドシリカ（長さ３８．８μｍ）の他に、
セレン化亜鉛（第１の実施形態：長さ４．３μｍ）、合
成サファイヤ（第２の実施形態：長さ２４．２μｍ）、
人工水晶、熱膨張係数の小さいセラミックガラス等の材
料を用いてもよい。

【００４８】（第４の実施形態：請求項１、２、４、
７、１０）図５は、本発明の光パラメトリック回路の第
４の実施形態を示す。ここでは、信号光の波長を１５４
９ｎｍ、励起光はその２次の高調波に相当する７７５ｎ
ｍとし、波長１５５１ｎｍの波長変換光を出力させる構
成例を示す。

【００４９】非線形マッハツェンダ干渉計を用いた本実
施形態の基本構成は、第１の実施形態とほぼ同じである
が、光分散媒質として合成サファイヤ３３，３４を用
い、２次の光非線形媒質として疑似位相整合ＬｉＮｂＯ
_３導波路４８，４９を用いる点が異なる。疑似位相整合
ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９は、図５（ｂ）に示すよ
うに、ＬｉＮｂＯ_３基板５３に製作時の電圧印加により
所定の間隔で分極反転領域５０を形成し、かつチタン
（Ｔｉ）を拡散することにより２本のＬｉＮｂＯ_３導波
路を形成したものである。この導波路構造により、励起
光の閉じ込め効果を高め有効断面積を小さくするととも
に、励起光と信号光間での位相整合が図られるように設
計されている。

【００５０】第３の実施形態では、ＧａＡｌＡｓ半導体
導波路４４，４５を光非線形媒質として用いたが、励起
光と信号光波長における屈折率が大きく異なるので、図
６に示すように位相不整合が累積し、そのままでは位相
整合を図ることが困難である。これは、ＬｉＮｂＯ_３等
の無機結晶導波路、ＡＡＮＰ等の有機結晶導波路を用い
た場合でも生じる一般的な問題である。周期的な分極反
転構造は、その対策として一般的に用いられており、所
定の周期でＬｉＮｂＯ_３の分極方向を反転させることに
より、励起光と信号光の位相不整合の累積を抑圧し、位
相整合条件を保ちながら導波路の長尺化を可能にしてい
る。その結果、同一の励起光パワーでも変換効率を高め
ることが可能となる。

【００５１】さらに、本実施形態は、第２の実施形態と
同様に非線形マッハツェンダ干渉計２４の光学長誤差を
補償するために、２次の光非線形媒質に電圧を印加する
電極３７，３８および電源３９を備え、さらに励起光パ
ワーをモニタする受光器４０および制御回路４１を備
え、制御回路４１の出力を電源３９にフィードバックす
る構成とする。これにより、出力ポート２に波長変換光
を出力させることができ、非線形マッハツェンダ干渉計
２４の製作誤差に対してロバストな系を実現することが
できる。

【００５２】ここで、光非線形媒質として用いる疑似位
相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９の長さＬ_ｎ＝６ｃ
ｍ、有効断面積Ａ＝５０μｍ^２、２次の非線形係数ｄ＝
５×１０^−２３（ＭＫＳ）とすると、（４）式より変換
パラメータη_PD′は、 η_ＰＤ′＝９．２×１０^−５（ｍＷ^−１ｃｍ^−２） …（１８） となり、励起光パワーＰ_P＝１０００ｍＷとすると、波
長変換効率η_PDは約１．６６（２．２ｄＢ）となる。こ
の場合には、波長変換のみならず、波長変換光の増幅も
可能になっている。

【００５３】次に、信号光と発生した波長変換光とを光
パラメトリック回路の出力段で完全分離する鍵となる合
成サファイヤ３３，３４の長さＬ_ｄは、第２の実施形態
と同様である。すなわち、光分散媒質として長さ２４．
２μｍの合成サファイヤを用いた光パラメトリック回路
を構成することにより、波長変換光を信号光と完全に分
離して出力ポート２から出力させることができる。

【００５４】なお、光非線形媒質を構成する疑似位相整
合光導波路としては、ＬｉＮｂＯ_３の他に、ＬｉＴａＯ
_３、ＫＴＰ（ＫＬｉＯＰＯ_４）、ＫＤＰ（ＫＨ_２Ｐ
Ｏ_４）、ＫＮｂＯ_３等の材料や、ＧａＡｌＡｓ系半導
体、ＧａＮ系半導体、ＺｎＳＳｅ系半導体を用いること
ができる。また、光分散媒質として合成サファイヤの他
に、セレン化亜鉛、フューズドシリカ、人工水晶、熱膨
張係数の小さいセラミックガラス等の材料を用いてもよ
い。

【００５５】（第５の実施形態：請求項１、２、４、
７、１０）図７は、本発明の光パラメトリック回路の第
５の実施形態を示す。ここでは、信号光の波長を１５５
０ｎｍ、励起光はその２次の高調波に相当する７７５ｎ
ｍとし、入力信号光と同じ波長１５５０ｎｍの位相共役
光を出力させる構成例を示す。

【００５６】本実施形態の基本構成は第４の実施形態と
ほぼ同じであるが、光分散媒質としてフューズドシリカ
４２，４３を用い、２次の光非線形媒質として用いる疑
似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９の入力端面ま
たは出力端面に蒸着し、これらをモノリシックに構成し
た点が異なる。このフューズドシリカ４２，４３は、第
３の実施形態で光分散媒質として用いられているものと
同じ３８．８μｍの厚さで蒸着される。これにより、第
４の実施形態と同一性能を有しながら、光回路部品点数
の削減によるコスト低減が可能となり、量産性にも優れ
たものとなる。

【００５７】なお、本実施形態に用いる光分散媒質とし
ては、フューズドシリカの他に、合成サファイヤ薄膜、
石英薄膜、数種類の屈折率が異なるガラス材料をはじめ
とする誘電体を積層した誘電体多層膜を用いてもよい。

【００５８】（第６の実施形態：請求項１、２、４、
８、１０）図８は、本発明の光パラメトリック回路の第
６の実施形態を示す。ここでは、信号光の波長を１５５
０ｎｍ、励起光はその２次の高調波に相当する７７５ｎ
ｍとし、信号光波長と同じ波長１５５０ｎｍの位相共役
光を出力させる構成例を示す。

【００５９】本実施形態の基本構成は第４の実施形態と
ほぼ同じであるが、ＬｉＮｂＯ_３基板５３上に、光分散
媒質として非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１，５
２と、２次の光非線形媒質として疑似位相整合ＬｉＮｂ
Ｏ_３導波路４８，４９とをモノリシックに構成した点が
異なる。第４の実施形態でも説明したように、通常のＬ
ｉＮｂＯ_３導波路では励起光と信号光間で伝搬係数が大
きく異なるが、本実施形態ではこの性質を光分散媒質と
して利用し、非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１，
５２として用いたものである。これにより、光分散媒質
と光非線形媒質を集積化することができ、第４の実施形
態に比べて結合損失等を低減できるとともに、光回路部
品点数の削減によるコスト低減が可能となり、量産性に
も優れたものとなる。

【００６０】さらに、本実施形態は、第２の実施形態と
同様に非線形マッハツェンダ干渉計２４の光学長誤差を
補償するために、２次の光非線形媒質に電圧を印加する
電源３９を備え、さらに励起光パワーをモニタする受光
器４０および制御回路４１を備え、制御回路４１の出力
を電源３９にフィードバックする構成とする。これによ
り、出力ポート２に波長変換光を出力させることがで
き、非線形マッハツェンダ干渉計２４の製作誤差に対し
てロバストな系を実現することができる。

【００６１】２次の光非線形媒質として疑似位相整合Ｌ
ｉＮｂＯ_３導波路４８，４９を用いたことによる波長変
換効率η_PDは、第４の実施形態と同一条件で約１．６６
（２．２ｄＢ）となる。この場合には、位相共役光の増
幅も可能になっている。

【００６２】次に、信号光と発生した位相共役光とを光
パラメトリック回路の出力段で完全分離する鍵となる非
疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１，５２の長さＬ_ｄ
は、次のように計算される。非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ
_３導波路５１，５２の屈折率は、励起光波長λ_p＝７７
５ｎｍにおいてn(λ_p)＝２．２６、信号光波長λ_S＝１
５５０ｎｍにおいてn(λ_S)＝２．２２であるので、（１
１）式より、 ΔβL_d=(β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d =2π(n(λ_P)/λ_P-2n(λ_S)/λ_S)L_d =2π(2.26/(775×10^-9)-2×2.22/(1550×10^-9))L_d =(2n-1)π （ｎは整数） …（１９） であるので、Ｌ_ｄ＝９．７μｍ（ただし、ｎ＝１とす
る）が信号光と位相共役光を完全分離する条件となる。
したがって、光分散媒質として長さ９．７μｍの非疑似
位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路を用いた光パラメトリック
回路を構成することにより、信号光と同一波長の位相共
役光を信号光と完全に分離して出力ポート２から出力さ
せることができる。

【００６３】なお、本実施形態に用いる光導波路として
は、ＬｉＮｂＯ_３の他に、ＬｉＴａＯ_３、ＫＴＰ（ＫＬ
ｉＯＰＯ_４）、ＫＤＰ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＫＮｂＯ_３等
の材料を用いることができる。

【００６４】（第６の実施形態の変形１）疑似位相整合
ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９を形成するＬｉＮｂＯ_３
基板５３は、図５（ｂ）に示すように、分極反転領域５
０が所定の周期で繰り返され、その間に非分極反転領域
が形成される。ここで、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波
路４８，４９の非分極反転領域の長さと、非疑似位相整
合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１，５２の長さＬ_ｄが一致する
ように設定すると、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４
８，４９の非分極反転領域の１つを、非疑似位相整合Ｌ
ｉＮｂＯ_３導波路５１，５２として利用することが可能
となる。

【００６５】図９は、第６の実施形態の変形１における
光分散媒質および２次の光非線形媒質の構成例を示す。
図において、２次の光非線形媒質となる疑似位相整合Ｌ
ｉＮｂＯ_３導波路４８，４９は、分極反転領域５０と非
分極反転領域７０で（４）式の非線形光学定数ｄの絶対
値が一致し、符号のみが反転しているものとする。すな
わち、分極反転領域５０と非分極反転領域７０の長さが
一致し、分極反転周期の１／２とする。

【００６６】ここで、図９（ａ）に示すように、疑似位
相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９のそれぞれの分極
反転領域５０と非分極反転領域７０が交互になるように
形成し、かつそれぞれの長さを９．７μｍとする。これ
により、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８の最初の
非分極反転領域７０を、一方の光分散媒質となる長さ
９．７μｍの非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１と
し、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４９の最後の非分
極反転領域７０を、他方の光分散媒質となる長さ９．７
μｍの非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５２とするこ
とができる。すなわち、見かけ上、光分散媒質と光非線
形媒質の区別がなくなる。

【００６７】また、図９（ｂ）に示すように、凝似位相
整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９が分極反転周期の１
／２だけずらして形成されるＬｉＮｂＯ_３基板５３を用
い、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９のそれ
ぞれの分極反転領域５０と非分極反転領域７０の位置が
重なるようにしても同様である。

【００６８】（第６の実施形態の変形２）第６の実施形
態の変形１により、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４
８，４９の非分極反転領域の１つを、非疑似位相整合Ｌ
ｉＮｂＯ_３導波路５１，５２として利用できるという利
点があるが、位相整合条件を満足し、変換効率を高める
ことができる７８０ｎｍ帯の励起光の波長範囲が単一で
あり、極めて狭く、励起光波長或いは波長変換光の変換
波長を選択できないという問題がある。

【００６９】すなわち、図１０（ａ）に示すような非線
形光学定数ｄと−ｄの部分が交互に配置される疑似位相
整合ＬｉＮｂＯ_３導波路（分極反転導波路）では、図１
０（ｂ）に示すように、変換効率を高めることができる
励起光の幅が１つしか現れず、極めて狭い（１ｎｍ程
度）。

【００７０】この問題を解決する方法の一つとして、分
極反転導波路に変調を加える方法がある。この方法を用
いることにより、位相整合条件を複数の励起光波長帯で
満足させることが可能になる。

【００７１】例えば、図１１（ａ）の（２）に示すよう
なｄと−ｄの部分が交互に配置される分極反転導波路に
対して、（１）に示す変調パタンを掛け合わせ、（３）
に示す分極反転導波路を得る。この分極反転導波路を用
いると、図１１（ｂ）に示すように、位相整合条件を満
足させる励起光の波長範囲が２ヶ所となり、この場合、
２波長から励起光を選択できることとなる。なお、掛け
合わせるとは、例えば、変調パタンが＋１の位置にある
分極反転導波路の部分がｄであれば＋１×ｄとし、−ｄ
であれば＋１×（−ｄ）とすることをいう。

【００７２】本実施例では、分極反転に図１２（ａ）に
示すような３重の変調を加え８つの励起光波長帯で位相
整合条件を満足できるようにした例を示す。それぞれの
変調周期は、１４ｍｍ、７ｍｍ、３．５ｍｍである。こ
れらにより、図１２（ｂ）に示すように、１５５０ｎｍ
の二次の高調波に相当する７７５ｎｍを中心に０．８ｎ
ｍ間隔で７７２．２，７７３．０，７７３．８，７７
４．６，７７５．４，７７６．２，７７７．０，７７
７．８ｎｍに位相整合波長が形成される。

【００７３】この場合においても、疑似位相整合ＬｉＮ
ｂＯ_３導波路４８、４９の分極反転は、図１３に示すよ
うに、互いに反相の関係にある。

【００７４】この構成により、励起光波長を変化させる
ことで、波長変換光の波長を変化させることができる。
例えば、１５５０ｎｍの信号光入力に対して上記の励起
光を適宜選択することにより、波長変換光の波長を１５
１５ｎｍ〜１５８５ｎｍの範囲で選択することができる
ようになる。

【００７５】（第７の実施形態：請求項１、２、４、
８、９、１０）図１４は、本発明の光パラメトリック回
路の第７の実施形態を示す。ここでは、信号光の波長を
１５５０ｎｍ、励起光はその２次の高調波に相当する７
７５ｎｍとし、信号光波長と同じ波長１５５０ｎｍの位
相共役光を出力させる構成例を示す。

【００７６】本実施形態の基本構成は第６の実施形態と
はぼ同じであるが、ここでは非線形マッハツェンダ干渉
計２４全体がＬｉＮｂＯ_３基板５３上の光導波路で構成
された点が異なる。すなわち、光合分波器２５，２６、
光分散媒質として用いる非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導
波路５１，５２、２次の光非線形媒質として用いる疑似
位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９がモノリシック
に構成される。これにより、第６の実施形態と同一の性
能を有しながら、さらに光回路部品点数の削減によるコ
スト低減が可能となり、量産性にも優れたものとなる。

【００７７】２次の光非線形媒質として疑似位相整合Ｌ
ｉＮｂＯ_３導波路４８，４９を用いたことによる波長変
換効率η_PDは、第４の実施形態と同一条件で約１．６６
（２．２ｄＢ）となる。この場合には、位相共役光の増
幅も可能になっている。

【００７８】また、光分散媒質として用いる非疑似位相
整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１，５２の長さＬ_ｄは、第６
の実施形態と同一条件で９．７μｍとなる。すなわち、
光分散媒質として長さ９．７μｍの非疑似位相整合Ｌｉ
ＮｂＯ_３導波路を用いた光パラメトリック回路を構成す
ることにより、信号光と同一波長の位相共役光を信号光
と完全に分離して出力ポート２から出力させることがで
きる。なお、非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１，
５２と疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９につ
いて、図９（ａ）に示すような構成をとることができ
る。以下に示す各実施形態においても同様である。

【００７９】また、本実施形態に用いる光導波路として
は、ＬｉＮｂＯ_３の他に、ＬｉＴａＯ_３、ＫＴＰ（ＫＬ
ｉＯＰＯ_４）、ＫＤＰ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＫＮｂＯ_３等
の材料を用いることができる。

【００８０】（第８の実施形態：請求項１、２、４、
８、９、１０）図１５は、本発明の光パラメトリック回
路の第８の実施形態を示す。ここでは、信号光の波長を
１５５０ｎｍ、励起光はその２次の高調波に相当する７
７５ｎｍとし、信号光波長と同じ波長１５５０ｎｍの位
相共役光を出力させる構成例を示す。

【００８１】本実施形態の基本構成は第７の実施形態と
ほぼ同じであるが、ここでは非線形マッハツェンダ干渉
計２４全体が石英基板６０上の光導波路で構成された点
が異なる。すなわち、光合分波器２５，２６、光分散媒
質として用いる石英光導波路６１〜６４、２次の光非線
形媒質として用いる疑似位相整合ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡ
ｓ導波路６５，６６がモノリシックに構成される。な
お、石英光導波路６１〜６４は、信号光と励起光間で伝
搬係数が大きく異なるので、光分散媒質として用いたも
のである。また、本構成では見かけ上、光分散媒質が光
非線形媒質の入出力両端に合計４箇所配置されている
が、入力側の石英光導波路６１，６２の長さの差、出力
側の石英光導波路６３，６４の長さの差が、それそれ信
号光と位相共役光（波長変換光）とを分離する光分散媒
質として機能することになる。

【００８２】疑似位相整合ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ導波
路６５，６６は、図１５（ｂ）に示すように、Ｇａ原子
とＡｓ原子の配置が逆転した分極反転領域を導波路の長
手方向に周期的に配置して構成される。このような導波
路の製作プロセスは、例えば１９９９年のJapanese Jou
rnal of Applied Physics誌 (Shinji Koh et al.,”GaA
s/Ge/GaAs Sublattice Reversal Epitaxy on GaAs (10
0) and (111) Substrates for nonlinear Optical Devi
ces”, Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38, L508-L511, 199
9)に記載されている。この導波路構造により、励起光の
閉じ込め効果を高め有効断面積を小さくするとともに、
励起光と信号光間での位相整合が図られるように設計さ
れている。

【００８３】ここで、疑似位相整合ＧａＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ導波路６５，６６の長さＬ_ｎ＝１ｍｍ、有効断面積
Ａ＝１２．５μｍ^２、２次の非線形係数ｄ＝１×１０
^−２１（ＭＫＳ）、屈折率３．５とすると、（４）式よ
り変換パラメータη_PD′は、 η_ＰＤ′＝１．６×１０^−４（ｍＷ^−１ｃｍ^−２） …（２０） となり、励起光パワーＰ_P＝５００ｍＷとすると、波長
変換効率η_PDは約２．７（１．４ｄＢ）となる。この場
合には、波長変換のみならず、位相共役光の増幅も可能
になっている。

【００８４】次に、信号光と発生した位相共役光とを光
パラメトリック回路の出力段で完全分離する鍵となる石
英光導波路６１と６２（６３と６４）の長さの差Ｌ
_ｄは、次のように計算される。石英光導波路の等価屈折
率は、励起光波長λ_p＝７７５ｎｍにおいてn(λ_p)＝
１．４５４、信号光波長λ_S＝１５５０ｎｍにおいてn
(λ_S)＝１．４４４であるので、（１１）式より、 ΔβL_d=(β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d =2π(n(λ_P)/λ_P-2n(λ_S)/λ_S)L_d =2π(2.26/(775×10^-9)-2×2.22/(1550×10^-9))L_d =(2n-1)π （ｎは整数） …（２１） となり、Ｌ_ｄ＝３８．８μｍ（ただし、ｎ＝１とする）
が信号光と位相共役光を完全分離する条件となる。した
がって、石英光導波路６１と６２の長さの差および石英
光導波路６３と６４の長さの差を３８．８μｍの整数倍
に設定すれば、信号光と同一波長の位相共役光を信号光
と完全に分離して出力ポート２から出力させることがで
きる。

【００８５】また、本実施形態も光分散媒質と光非線形
媒質を集積化した構成となるので、光回路部品点数の削
減によるコスト低減が可能となり、量産性にも優れたも
のとなる。

【００８６】なお、光非線形媒質を構成する疑似位相整
合光導波路としては、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体の
他に、ＧａＮ系半導体、ＺｎＳＳｅ系半導体、ＬｉＮｂ
Ｏ_３、ＬｉＴａＯ_３、ＫＴＰ（ＫＬｉＯＰＯ_４）、ＫＤ
Ｐ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＫＮｂＯ_３等の材料を用いること
ができる。また、基板材料としては、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｇａ
Ｎ、ＺｎＳｅ半導体を用いることができる。

【００８７】（第９の実施形態：請求項５、８、９、１
０）第２の実施形態〜第８の実施形態の構成では、非線
形マッハツェンダ干渉計２４の２つの光経路の光学長誤
差を補償するために、２次の光非線形媒質に電圧を印加
する電源３９（４７）を備え、さらに励起光パワーをモ
ニタする受光器４０および制御回路４１を備え、制御回
路４１の出力を電源３９（４７）にフィードバックする
構成により、出力ポート２に位相共役光（波長変換光）
が出力されるようにしている。第９の実施形態は、非線
形ループミラー（非線形サニャック干渉計）を用いるこ
とにより、非線形マッハツェンダ干渉計における光学長
誤差の補償を不要とするものである。

【００８８】図１６は、本発明の光パラメトリック回路
の第９の実施形態を示す。ここでは、信号光の波長を１
５５０ｎｍ、励起光はその２次の高調波に相当する７７
５ｎｍとし、信号光波長と同じ波長１５５０ｎｍの位相
共役光を出力させる構成例を示す。

【００８９】本実施形態の基本構成は第７の実施形態と
ほぼ同じであるが、非線形マッハツェンダ干渉計２４に
代わり非線形ループミラー５４を用いた点が異なる。非
線形ループミラー５４は、光合分波器２５の２つのポー
トを、光分散媒質として用いる非疑似位相整合ＬｉＮｂ
Ｏ_３導波路５１と、２次の光非線形媒質として用いる疑
似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８を介してループ状に
接続した構成である。すなわち、右回りの光経路では、
非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１と疑似位相整合
ＬｉＮｂＯ_３導波路４８が順に接続され、左回りの光経
路では、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８と非疑似
位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１が順に接続され、それ
ぞれ非線形マッハツェンダ干渉計における２つの光経路
に相当している。ただし、右回りおよび左回りの各成分
は同一の光経路を通過するので、非線形マッハツェンダ
干渉計のような２つの光経路における光学長誤差は無く
なり、光学長の制御手段は不要となる。

【００９０】２次の光非線形媒質として疑似位相整合Ｌ
ｉＮｂＯ_３導波路４８を用いたことによる波長変換効率
η_PDは、第４の実施形態と同一条件で約１．６６（２．
２ｄＢ）となる。この場合には、位相共役光の増幅も可
能になっている。

【００９１】また、光分散媒質として用いる非疑似位相
整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１の長さＬ_ｄは、第６の実施
形態と同一条件で９．７μｍとなる。すなわち、光分散
媒質として長さ９．７μｍの非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ
_３導波路を用いた光パラメトリック回路を構成すること
により、信号光と同一波長の位相共役光を信号光と完全
に分離して出力ポート２から出力させることができる。

【００９２】また、上記の構成において、光合分波器２
５の２つの入力ポートに信号光と励起光をそれぞれ入力
した場合には、出力ポート１に信号光が出力され、出力
ポート２に位相共役光と励起光が出力される。この場合
でも、波長変換光と励起光の波長差は大きいので、両者
を容易に分離することができる。

【００９３】なお、第７の実施形態の構成に限らず、他
の実施形態においてもマッハツェンダ干渉計２４に代わ
り非線形ループミラー５４を用いた構成とすることがで
きる。ただし、非線形ループミラー５４を用いた構成で
は、信号光および励起光の入出力ポートが同一になるの
で、出力された信号光および励起光を遮断する光アイソ
レータまたは光サーキュレータを用いる（図１６では省
略）。

【００９４】（第１０の実施形態：請求項１〜６、１
１）図１７は、本発明の光パラメトリック回路の第１０
の実施形態を示す。ここでは信号光の波長を１５５０ｎ
ｍ、励起光はその２次の高調波に相当する７７５ｎｍと
し、信号光波長と同じ波長１５５０ｎｍの位相共役光を
出力させる構成例を示す。

【００９５】図１７（ａ）に示す実施形態は、ＬｉＮｂ
Ｏ_３基板５３上に形成した偏波混合器５５，５６の間
に、第７の実施形態の光学長制御系を含む非線形マッハ
ツェンダ干渉計２４を２組配置した構成である。偏波混
合器５５は、信号光および励起光をｐ偏光成分とｓ偏光
成分に分離してそれぞれ非線形マッハツェンダ干渉計２
４−１，２４−２に人力し、出力されるｐ偏光成分およ
びｓ偏光成分の位相共役光を偏波混合器５６で合成して
出力する。これにより、入力信号光の偏波状態に関係な
く、位相共役光を一定値で出力する偏波無依存型の光パ
ラメトリック回路を構成することができる。

【００９６】２次の光非線形媒質における波長変換効率
η_PDおよび光分散媒質の長さＬ_ｄについては、第７の実
施形態と同様である。また、非線形マッハツェンダ干渉
計２４−１，２４−２の代わりに、図１７（ｂ）に示す
ように第９の実施形態の非線形ループミラー５４を用い
た構成としてもよい。

【００９７】なお、本実施形態に用いる光導波路として
は、ＬｉＮｂＯ_３の他に、ＬｉＴａＯ_３、ＫＴＰ（ＫＬ
ｉＯＰＯ_４）、ＫＤＰ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＫＮｂＯ_３等
の材料を用いることができる。

【００９８】（第１１の実施形態：請求項１、２、４、
８、９、１０、１２）図１８は、本発明の光パラメトリ
ック回路の第１１の実施形態を示す。ここでは、信号光
の波長を１５４５ｎｍ、励起光の波長を１５５０ｎｍと
し、波長１５５５ｎｍの波長変換光を出力させる構成例
を示す。

【００９９】本実施形態の基本構成は第７の実施形態と
ほぼ同じであるが、励起光波長が信号光の波長帯にある
点と、２次の光非線形媒質中で波長１５５０ｎｍの励起
光を一旦波長７７５ｎｍに変換し（光カスケーディン
グ）、その後に第７の実施形態と同一過程により波長変
換光を発生させる点が異なる。上記の実施形態では、信
号光波長と励起光波長が大きく異なるので、両者を同時
に光パラメトリック回路の基底導波路モードに結合させ
ることが困難である。一方、光カスケーディングを用い
る本実施形態の場合には、信号光波長と励起光波長が同
一帯域なので、両者を光パラメトリック回路の基底導波
路モードに結合させることが容易になる。

【０１００】ただし、励起光の波長１５５０ｎｍを一旦
ＳＨＧ過程により波長７７５ｎｍに変換する形態をとる
ので、同一の励起光パワーに対する変換効率が低下す
る。また、マッハツェンダ干渉計２４の光合分波器２５
の前段に、光カスケーディングのための２次の光非線形
媒質として用いる疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５７
を備える。すなわち、信号光と励起光の合波光を疑似位
相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５７に入力し、波長１５４５
ｎｍの信号光と波長７７５ｎｍに変換した励起光を光合
分波器２５に入力する。

【０１０１】ここで、励起光パワーＰ_P＝１０００ｍ
Ｗ、波長１５５０ｎｍの励起光は、長さＬ_ｎ＝５ｃｍの
疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５７でパワー８００ｍ
Ｗ、波長７７５ｎｍの励起光に変換される。この励起光
と信号光が光合分波器２５で２分岐され、一方の光経路
では非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１を介して疑
似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８に入力されて波長変
換光を発生させる。他方の光経路では、励起光と信号光
が疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４９に入力されて波
長変換光を発生させ、さらに非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ
_３導波路５２に入力される。そして、光合分波器２６で
信号光および励起光と波長変換光が分離され、それぞれ
異なる出力ポートに出力される。

【０１０２】ここで、光非線形媒質として用いる疑似位
相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９の長さＬ_ｎ＝６ｃ
ｍ、有効断面積Ａ＝５０μｍ^２、２次の非線形係数ｄ＝
５×１０^−２３（ＭＫＳ）とすると、（１８）式より変
換パラメータη_PD′は９．２×１０^−５（ｍＷ^−１ｃｍ
^−２）となる。波長７７５ｎｍの励起光パワーＰ_P＝８
００ｍＷとすると、波長変換効率η_PDは、約０．３３
（−４．８ｄＢ）となる。

【０１０３】また、光分散媒質として用いる非疑似位相
整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１，５２の長さＬ_ｄは、第６
の実施形態と同一条件で９．７μｍとなる。すなわち、
光分散媒質として長さ９．７μｍの非疑似位相整合Ｌｉ
ＮｂＯ_３導波路を用いた光パラメトリック回路を構成す
ることにより、信号光と同一波長の位相共役光を信号光
と完全に分離して出力ポート２から出力させることがで
きる。

【０１０４】なお、本実施形態の光カスケーディングを
用いた構成は、第１０の実施形態に示す２つの非線形マ
ッハツェンダ干渉計を用いた偏波無依存型の光パラメト
リック回路にも適用することができる。以下に示す実施
形態においても同様である。

【０１０５】また、本実施形態に用いる光導波路として
は、ＬｉＮｂＯ_３の他に、ＬｉＴａＯ_３、ＫＴＰ（ＫＬ
ｉＯＰＯ_４）、ＫＤＰ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＫＮｂＯ_３等
の材料を用いることができる。、 （第１２の実施形態：請求項１、２、４、８、９、１
０、１３）図１９は、本発明の光パラメトリック回路の
第１２の実施形態を示す。ここでは、信号光の波長を１
５４５ｎｍ、励起光の波長を１５５０ｎｍとし、波長１
５５５ｎｍの波長変換光を出力させる構成例を示す。

【０１０６】本実施形態の基本構成は第１１の実施形態
とほぼ同じであるが、マッハツェンダ干渉計２４の２つ
の光経路の前段部に、光カスケーディングのための２次
の光非線形媒質として用いる疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３
導波路５７，５８を備えた点が異なる。すなわち、光合
分波器２５と光分散媒質として用いる非疑似位相整合Ｌ
ｉＮｂＯ_３導波路５１との間に疑似位相整合ＬｉＮｂＯ
_３導波路５７を配置し、光合分波器２５と２次の光非線
形媒質として用いる疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４
９との間に疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５８を配置
する。なお、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４９，５
８は、実質的に１本の導波路を形成する。

【０１０７】ここで、励起光パワーＰ_P＝１０００ｍ
Ｗ、波長１５５０ｎｍの励起光は、光合分波器２５で２
つの光経路に分岐され、長さＬ_ｎ＝５ｃｍの疑似位相整
合ＬｉＮｂＯ_３導波路５７，５８で総計パワー８００ｍ
Ｗ、波長７７５ｎｍの励起光に変換される。一方の光経
路では、この励起光と信号光が非疑似位相整合ＬｉＮｂ
Ｏ_３導波路５１に入力され、さらに疑似位相整合ＬｉＮ
ｂＯ_３導波路４８に入力されて波長変換光を発生させ
る。他方の光経路では、励起光と信号光が疑似位相整合
ＬｉＮｂＯ_３導波路４９に入力されて波長変換光を発生
させ、さらに非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５２に
入力される。そして、光合分波器２６で信号光および励
起光と波長変換光が分離され、それぞれ異なる出力ポー
トに出力される。

【０１０８】ここで、光非線形媒質として用いる疑似位
相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９における波長変換
効率η_PD、光分散媒質として用いる非疑似位相整合Ｌｉ
ＮｂＯ_３導波路５１，５２の長さＬ_ｄは第１１の実施形
態と同様である。

【０１０９】（第１２の実施形態の変形）図２０は、第
１２の実施形態における光分散媒質および２次の光非線
形媒質の構成例１を示す。図２１は、第１２の実施形態
における光分散媒質および２次の光非線形媒質の構成例
２を示す。

【０１１０】図において、光カスケーディングのための
２次の光非線形媒質として用いる疑似位相整合ＬｉＮｂ
Ｏ_３導波路５７，５８、波長変換光を発生させる２次の
光非線形媒質となる疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４
８，４９は、分極反転領域５０と非分極反転領域７０で
（４）式の非線形光学定数ｄの絶対値が一致し、符号の
みが反転しているものとする。すなわち、分極反転領域
５０と非分極反転領域７０の長さが一致し、分極反転周
期の１／２とする。

【０１１１】ここで、図２０および図２１（ａ）に示す
ように、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８，４９の
それそれの分極反転領域５０と非分極反転領域７０が交
互になるように形成し、かつそれぞれの長さを９．７μ
ｍとする。これにより、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波
路４８の最初の非分極反転領域７０を、一方の光分散媒
質として用いる長さ９．７μｍの非疑似位相整合ＬｉＮ
ｂＯ_３導波路５１とし、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波
路４９の最後の非分極反転領域７０を、他方の光分散媒
質として用いる長さ９．７μｍの非疑似位相整合ＬｉＮ
ｂＯ_３導波路５２とすることができる。すなわち、見か
け上、光分散媒質と光非線形媒質の区別がなくなる。

【０１１２】なお、図２０は、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ
_３導波路５７，５８のそれぞれの分極反転領域５０と非
分極反転領域７０の位置が重なるようにしたものである
が、図２１（ａ）に示すように、疑似位相整合ＬｉＮｂ
Ｏ_３導波路５７，５８についても、それそれの分極反転
領域５０と非分極反転領域７０が交互になるように形成
してもよい。

【０１１３】また、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）の構
成において、疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５７の最
初の非分極反転領域７０を、一方の光分散媒質として用
いる非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１としたもの
である。

【０１１４】（第１３の実施形態：請求項５、８、９、
１０、１２）図２２は、本発明の光パラメトリック回路
の第１３の実施形態を示す。ここでは、信号光の波長を
１５４５ｎｍ、励起光の波長を１５５０ｎｍとし、波長
１５５５ｎｍの波長変換光を出力させる構成例を示す。

【０１１５】本実施形態の基本構成は第９の実施形態と
ほぼ同じであるが、励起光波長が信号光の波長帯にある
点と、２次の光非線形媒質中で波長１５５０ｎｍの励起
光を一旦波長７７５ｎｍに変換し（光カスケーディン
グ）、その後に第９の実施形態と同一過程により波長変
換光を発生させる点が異なる。すなわち、非線形ループ
ミラー５４の光合分波器２５の前段に、光カスケーディ
ングのための２次の光非線形媒質として用いる疑似位相
整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５７を備える。そして、信号光
と励起光の合波光を疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５
７に入力し、波長１５４５ｎｍの信号光と波長７７５ｎ
ｍに変換した励起光を光合分波器２５に入力する。

【０１１６】２次の光非線形媒質として疑似位相整合Ｌ
ｉＮｂＯ_３導波路４８を用いたことによる波長変換効率
η_PDは、第４の実施形態と同一条件で約１．６６（２．
２ｄＢ）となる。この場合には、波長変換光の増幅も可
能になっている。

【０１１７】また、光分散媒質として用いる非疑似位相
整合ＬｉＮｂＯ_３導波路５１の長さＬ_ｄは、第６の実施
形態と同一条件で９．７μｍとなる。すなわち、光分散
媒質として長さ９．７μｍの非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ
_３導波路を用いた光パラメトリック回路を構成すること
により、波長１５５５ｎｍの波長変換光を信号光と完全
に分離して出力ポート２から出力させることができる。

【０１１８】（第１４の実施形態：請求項１、２、４、
８、９、１０、１３、１４）図２３は、本発明の光パラ
メトリック回路の第１４の実施形態を示す。ここでは、
信号光の波長を１５４９．５ｎｍ、励起光の波長を１５
４５ｎｍおよび１５５５ｎｍとし、波長１５５０．５ｎ
ｍの波長変換光を出力させる構成例を示す。

【０１１９】本実施形態の基本構成は第１２の実施形態
とほぼ同じであるが、励起光として２波を用いる点と、
２次の光非線形媒質中で波長１５４５，１５５５ｎｍの
励起光を結合して一旦波長７７５ｎｍに変換する点が異
なる（光カスケーディング）。その後に第１２の実施形
態と同一過程により、波長１５５０．５ｎｍの波長変換
光を発生させることができる。なお、励起光として信号
光の波長を対称の中心とする波長を有する２波を用いた
場合には、信号光波長と同一の波長を有する位相共役光
を出力させることができる。

【０１２０】また、本実施形態に用いる光導波路として
は、ＬｉＮｂＯ_３の他に、ＬｉＴａＯ_３、ＫＴＰ（ＫＬ
ｉＯＰＯ_４）、ＫＤＰ（ＫＨ_２ＰＯ_４）、ＫＮｂＯ_３等
の材料を用いることができる。

【０１２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光パラメ
トリック回路は、光分散媒質と２次の光非線形媒質を組
み合わせた非線形マッハツェンダ干渉計または非線形ル
ープミラーを用いることにより、信号光および励起光と
波長変換光（または位相共役光）とを波長差に関係なく
分離して取り出すことができる。これにより、従来の光
パラメトリック波長変換で要求された入力信号光遮断用
の光フィルタが不要になり、フィルタリングに必要であ
ったガードバンドも不要になるので、与えられた波長空
間を有効に利用することができる。

【０１２２】さらに、位相共役光を発生させる場合にお
いても、入力信号光と同一波長の位相共役光を発生さ
せ、かつ両者を完全分離することができ、従来技術では
不可能であった機能を実現することができる。これを光
伝送システムに用いることにより、光ファイバ伝送で問
題となっているファイバ非線形効果に起因した信号光ス
ペクトル広がりを抑制できる。これにより、さらに伝送
可能距離の延伸や通信品質の向上を図ることが可能とな
る。

【０１２３】また、励起光パワーや光非線形媒質の長さ
等を適当に設定することにより、入力信号光に対する波
長変換光（または位相共役光）の光パラメトリック増幅
を行うことができる。

【０１２４】また、本発明の光パラメトリック回路は高
速波長変換が可能であるので、光波長ルータの機能デバ
イスとしても利用可能である。

【０１２５】本発明は、上記の実施例に限定されること
なく、特許請求の範囲内で種々変更・応用が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光パラメトリック回路の基本構成を示
す図である。

【図２】本発明の光パラメトリック回路の第１の実施形
態を示す図である。

【図３】本発明の光パラメトリック回路の第２の実施形
態を示す図である。

【図４】本発明の光パラメトリック回路の第３の実施形
態を示す図である。

【図５】本発明の光パラメトリック回路の第４の実施形
態を示す図である。

【図６】疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路の効果を説明
するための図である。

【図７】本発明の光パラメトリック回路の第５の実施形
態を示す図である。

【図８】本発明の光パラメトリック回路の第６の実施形
態を示す図である。

【図９】第６の実施形態における光分散媒質および２次
の光非線形媒質の構成例を示す図である。

【図１０】第６の実施形態の変形１における問題点を説
明するための図である。

【図１１】変調パタンを用いる方法を説明するための図
である。

【図１２】３重の変調を加え８つの励起光波長帯で位相
整合条件を満足できるようにした例を示す図である。

【図１３】第６の実施形態の変形２における疑似位相整
合ＬｉＮｂＯ_３導波路４８を示す図である。

【図１４】本発明の光パラメトリック回路の第７の実施
形態を示す図である。

【図１５】本発明の光パラメトリック回路の第８の実施
形態を示す図である。

【図１６】本発明の光パラメトリック回路の第９の実施
形態を示す図である。

【図１７】本発明の光パラメトリック回路の第１０の実
施形態を示す図である。

【図１８】本発明の光パラメトリック回路の第１１の実
施形態を示す図である。

【図１９】本発明の光パラメトリック回路の第１２の実
施形態を示す図である。

【図２０】第１２の実施形態における光分散媒質および
２次の光非線形媒質の構成例１を示す図である。

【図２１】第１２の実施形態における光分散媒質および
２次の光非線形媒質の構成例２を示す図である。

【図２２】本発明の光パラメトリック回路の第１３の実
施形態を示す図である。

【図２３】本発明の光パラメトリック回路の第１４の実
施形態を示す図である。

【図２４】従来の波長変換素子の基本構成を示す図であ
る。

【符号の説明】 １０ ＷＤＭカプラ １１、１６ 光合分波器 １２、１５ 光分散媒質 １３、１４ ２次の光非線形媒質 ２１ 半導体レーザ光源（ＬＤ） ２２ 電源 ２３ ＷＤＭカプラ ２４ 非線形マッハツェンダ干渉計 ２５、２６ 光合分波器 ２７、２８ セレン化亜鉛 ２９、３０ ＡＡＮＰ結晶 ３１、３２ 反射ミラー ３３、３４ 合成サファイヤ ３５、３６ ＬｉＴａＯ_３結晶 ３７、３８ 電極 ３９ 電源 ４０ 受光器 ４１ 制御回路 ４２、４３ フューズドシリカ ４４、４５ ＧａＡｌＡｓ半導体導波路 ４６、４７ 電源 ４８、４９ 疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路 ５０ 分極反転領域 ５１、５２ 非疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路 ５３ ＬｉＮｂＯ_３基板 ５４ 非線形ループミラー ５５、５６ 偏波混合器 ５７、５８ 疑似位相整合ＬｉＮｂＯ_３導波路（光カス
ケーディング用） ６０ 石英基板 ６１〜６４ 石英光導波路 ６５、６６ 疑似位相整合ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ導波
路 ７０ 非分極反転領域

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年３月１６日（２００１．３．１
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】すなわち、信号光および励起光は出力ポー
ト１に出力され、波長変換光は出力ポート１および出力
ポート２にそれぞれ出力される。ここで、各出力ポート
に出力される波長変換光のパワーは、 P₁=η_PD|Es|²[1+cos{（β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d}] …（９） P₂=η_PD|Es|²[1-cos{（β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d}] …（１０） となる。この式からも分かるように、波長変換光の出力
は、光分散媒質１２，１５で与えられる位相シフトによ
り変化する。例えば、光分散媒質１２，１５において、
ｎを整数とし、 ΔβL_d=(β(ω_P)-β(ω_S)-β(ω_P-ω_S))L_d=(2n-1)π …（１１） の条件が成立すると、波長変換光は信号光および励起光
の出力ポート１とは異なる出力ポート２に１００％出力
され、入力信号光との完全分離が実現する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 篤 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2K002 AB12 AB31 BA03 CA03 CA13 DA08 EA07 EB15 FA27 GA04 HA21

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２入力２出力の第１の光合分波器の２つ
   の出力ポートと、２入力２出力の第２の光合分波器の２
   つの入力ポートとをそれぞれ接続する第１の光経路と第
   ２の光経路を有し、 前記第１の光経路および前記第２の光経路の各々に光分
   散媒質と２次の光非線形媒質とを備え、 前記第１の光経路における光分散媒質と２次の光非線形
   媒質の配置の順番と、前記第２の光経路における光分散
   媒質と２次の光非線形媒質の配置の順番とを逆にしたこ
   とを特徴とする光パラメトリック回路。
2. 【請求項２】 ２入力２出力の第１の光合分波器の２つ
   の出力ポートと、２入力２出力の第２の光合分波器の２
   つの入力ポートとをそれぞれ接続する２つの光経路に、
   それそれ光分散媒質および２次の光非線形媒質を挿入し
   た非線形マッハツェンダ干渉計を備え、 前記第１の光合分波器と前記第２の光合分波器との間の
   一方の光経路には第１の光分散媒質の次に第１の２次の
   光非線形媒質を挿入し、他方の光経路には第２の２次の
   光非線形媒質の次に第２の光分散媒質を挿入し、 前記第１の光合分波器の一方の入力ポートから信号光お
   よび励起光の合波光を入力し、前記第２の光合分波器の
   一方の出力ポートから信号光および励起光を出力し、他
   方の出力ポートから入力信号光に対する波長変換光また
   は位相共役光を出力する構成であることを特徴とする光
   パラメトリック回路。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光パラメトリック回路
   において、 前記第１の光合分波器の２つの入力ポートから信号光お
   よび励起光をそれぞれ入力し、前記第２の光合分波器の
   一方の出力ポートから信号光を出力し、他方の出力ポー
   トから入力信号光に対する波長変換光または位相共役光
   と励起光を出力する構成であることを特徴とする光パラ
   メトリック回路。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載の光パラ
   メトリック回路において、 前記非線形マッハツェンダ干渉計の少なくとも一方の光
   経路にその実効的光学長を制御する手段を備え、前記第
   ２の光合分波器で前記第１および第２の２次の光非線形
   媒質を透過した２つの信号光の干渉条件と、前記第１お
   よび第２の２次の光非線形媒質で発生した２つの波長変
   換光または位相共役光の干渉条件が、ｎを整数としたと
   きに（２ｎ−１）π異なるように制御する構成であるこ
   とを特徴とする光パラメトリック回路。
5. 【請求項５】 ２入力２出力の光合分波器の２つの出力
   ポートを、光分散媒質および２次の光非線形媒質を介し
   てループ状に接続した非線形ループミラーを備え、 前記光合分波器の一方の入力ポートから信号光および励
   起光の合波光を入出力し、前記光合分波器の他方の入力
   ポートから入力信号光に対する波長変換光または位相共
   役光を出力する構成であることを特徴とする光パラメト
   リック回路。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の光パラメトリック回路
   において、 前記光合分波器の一方の入力ポートから信号光を入出力
   し、前記光合分波器の他方の入力ポートから励起光を入
   出力するとともに入力信号光に対する波長変換光または
   位相共役光を出力する構成であることを特徴とする光パ
   ラメトリック回路。
7. 【請求項７】 請求項２〜６のいずれかに記載の光パラ
   メトリック回路において、 前記２次の光非線形媒質は光導波路により構成されるこ
   とを特徴とする光パラメトリック回路。
8. 【請求項８】 請求項２〜６のいずれかに記載の光パラ
   メトリック回路において、 前記光分散媒質および前記２次の光非線形媒質は、同一
   の２次光非線形媒質基板上に形成された光導波路により
   構成され、その光導波路の構造パラメータの違いにより
   前記光分散媒質あるいは前記２次の光非線形媒質の各機
   能を実現する構成であることを特徴とする光パラメトリ
   ック回路。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の光パラメトリック回路
   において、 前記光分散媒質および前記２次の光非線形媒質に加えて
   前記光合分波器も、同一の２次光非線形媒質基板上に形
   成された光導波路により構成されたことを特徴とする光
   パラメトリック回路。
10. 【請求項１０】 講求項７〜９のいずれかに記載の光パ
    ラメトリック回路において、 前記２次の光非線形媒質は疑似位相整合が図られている
    ことを特徴とする光パラメトリック回路。
11. 【請求項１１】 請求項２〜６のいずれかに記載の光パ
    ラメトリック回路を２つと、 前記信号光および励起光を偏波分離し、各偏波成分を前
    記２つの光パラメトリック回路にそれぞれ入力する偏波
    分離手段と、 前記２つの光パラメトリック回路から出力される各偏波
    成分の波長変換光または位相共役光を偏波合成して出力
    する偏波合成手段とを備えたことを特徴とする光パラメ
    トリック回路。
12. 【請求項１２】 請求項２〜６のいずれかに記載の光パ
    ラメトリック回路において、 前記非線形マッハツェンダ干渉計または前記非線形ルー
    プミラーに入力する信号光と励起光の波長差が１５０ｎ
    ｍ以内であり、その励起光からＳＨＧ過程により２次の
    高調波を発生させて前記非線形マッハツェンダ干渉計ま
    たは前記非線形ループミラーに入力するＳＨＧ手段を備
    えたことを特徴とする光パラメトリック回路。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の光パラメトリック
    回路において、 前記ＳＨＧ手段は、前記非線形マッハツェンダ干渉計の
    ２つの光経路に挿入された構成であることを特徴とする
    光パラメトリック回路。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の光パラメトリック
    回路において、 前記信号光との波長差が１５０ｎｍ以内である２つの励
    起光を用いた構成であることを特徴とする光パラメトリ
    ック回路。
15. 【請求項１５】 請求項２〜６のいずれかに記載の光パ
    ラメトリック回路において、 前記非線形マッハツェンダ干渉計または前記非線形ルー
    プミラーに入力する励起光を発生する励起光源を含む構
    成であることを特徴とする光パラメトリック回路。