JP2003005234A

JP2003005234A - 偏波無依存型波長変換素子

Info

Publication number: JP2003005234A
Application number: JP2001185995A
Authority: JP
Inventors: Shiro Shichijo; 司朗七条
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、２つの導波路を位置合わせす
る必要も無く一つの結晶素子を用いて位置合わせが簡単
でかつ偏波無依存の波長変換素子を提供することであ
る。【構成】非線形光学材料の分極方向がコヒーレンス長の
周期で交互に反転して疑似位相整合を満たす光通信用の
波長変換素子であって、非線形定数テンソルｄijの対角
項と非対角項を同時に利用することにより信号光の偏光
方向にかかわらず一定の波長変換効率を実現することを
特徴とする波長変換素子である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力光の波長を別
の波長を持つ光に変換できる波長変換素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを用いた通信分野では、大容
量で高速なデータ伝送が要求される。特に波長多重（Ｗ
ＤＭ）や光時分割多重（ＯＴＤＭ）は光ファイバの伝送
容量を格段に増加できる点で有望視されており、複数の
キャリア波長を精度良く制御するための波長制御技術や
あるキャリア波長を別のキャリア波長に変換する波長変
換技術が重要になる。

【０００３】たとえば既設の光通信ネットワークでは、
光ファイバの損失が少ない１．３μｍ帯をキャリア波長
とした単一波長の光伝送が主流であり、一般には都市内
の電話通信網を置換する目的で敷設されている。一方、
都市間を結ぶ幹線系の光通信ネットワークでは、波長多
重伝送に好適な１．５μｍ帯をキャリア波長とした波長
多重の光伝送が主流である。

【０００４】両者の光通信ネットワークを接続する場
合、キャリア波長が互いに異なるため、一方のネットワ
ークに流れる光信号をいったん電気信号に変換し、他方
のネットワークに適合するキャリア波長を用いた光信号
に変換する必要がある。すると、光通信の性能が電気信
号処理の能力によって制限されてしまう。

【０００５】そこで、一方のネットワークのキャリア波
長を他方のネットワークのキャリア波長に直接に変換で
きれば、電気信号処理が介在しなくなり、光通信の高い
性能を有効に維持できる。そのため、キャリア波長を変
換するための光ミキシング技術が不可欠となる。

【０００６】こうした波長変換では、非線形光学効果に
よる差周波発生（ＤＦＧ）方式、半導体アンプ（SOA）
を用いたものや光ファイバの非線形性を利用した４光波
ミキシングを利用したものなど各種方式が研究されてい
るがそれぞれ一長一短があり決定的な方法ままだないの
が現状である。非線形光学結晶を用いた差周波発生によ
る方式は、変換スピードが速く高速にも対応できる、変
換の波長帯域が広く広い波長領域を一括変換できる、波
長間隔が短くなっても４光波ミキシングによるサテライ
トの発生等が原理的にないなど多くの利点を有してい
る。一方短所としては変換能率の偏波依存性が大きいこ
とが問題である。光通信でファイバを通過してきた光の
偏光方向は時間とともに一定でなく温度、振動等の外乱
の影響により時間変化することはよく知られている。こ
のため偏波方向が変動しても一定の波長変換効率となる
様にする必要がある。

【０００７】関連する先行技術として、特開平１０−２
１３８２６号、特開２０００−１０１３０号などがあ
る。特開２０００−１０１３０において開示されている
構成を図９に示す。導波路構造を持つＰＰＬＮ(periodi
cally-poled lithium niobate：周期分極ネオブ酸リチ
ウム)素子を用いた差周波発生による光ミキシングにつ
いて記載されている。図９において偏波無依存波長変換
装置は２つのLiNbO3 QPM波長変換素子５１，５２から
なり、第一のQPM波長変換素子５１と第二のQPM波長変換
素子５２とが直交するように直列は位置された構成とな
っている。上記LiNbO3 QPM波長変換素子は非線型LNｚ
カット基板２１、２２とQPMグレーテイング２３，２４
とチタン熱拡散によるTi拡散導波路２５、２６とから構
成されている。またLN QPM波長変換素子５１には合波
器２７が配置されQPM波長変換素子５２にはバンドパス
フィルタ２８が設置されている。

【０００８】合波器２７は波長λｐのポンプ光（例えλ
ｐ＝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５１に入
射される。QPM波長変換素子５１，５２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型定数と
位相整合条件が大きく異なるためTMモードのみ波長変換
として機能し偏波依存性を持っている。そこで第一のQP
M波長変換素子５１とほぼ同様の長さの第二の波長変換
素子５２を第一のQPM波長変換素子５１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２５，２６の伝播損失や２つのテ゛ハ゛イスの結合損失が
無視できるとすれば、第一、第二のQPM波長変換素子の
長さは概略同じ長さに設定する。光から見ると元の偏波
方向によらず半分の距離をTEモードで残り半分の距離を
TMモードで伝播することになる。その結果光の偏波無依
存で波長変換を達成している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開２０
００−１０１３０で開示された２つの直交した導波路で
偏波無依存化する方法では２つの導波路を直交させて保
持固定し温度制御することは困難である。光導波路の幅
は通常数μｍであるため位置合わせ精度としてサブμｍ
の精度が必要である。このようにサブミクロンオーダで
位置合わせを行い２つの導波路を直交させて保持固定す
ることはおおきな労力、精密な保持機構を要するといっ
た問題点があった。

【００１０】本発明の目的は、このような状況にかんが
み、２つの導波路を位置合わせする必要も無く一つの結
晶素子を用いて位置合わせが簡単でかつ偏波無依存の波
長変換素子を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、非線形光学材
料の分極方向がコヒーレンス長の周期で交互に反転して
疑似位相整合を満たす光通信用の波長変換素子であっ
て、非線形定数テンソルｄijの対角項と非対角項を同時
に利用することにより信号光の偏光方向にかかわらず一
定の波長変換効率を実現することを特徴とする波長変換
素子である。

【００１２】ここで非線形光学材料基板に非線形光学定
数テンソルの対角項に対して擬似位相整合が達成できる
第一の周期で分極反転を施した第一の領域を有しかつ非
線形光学定数の非対角項に対して擬似位相整合が達成で
きる第二の周期で分極反転を施した第二の領域を有して
いることが好ましい。

【００１３】この場合前記第一の領域の長さと第二の領
域の長さが、それそれの領域での変換効率が等しくなる
ように調整されていることが好ましい。また本発明は、
非線形光学材料基板に非線形光学定数テンソルの対角項
と非対角項に対して同時に擬似位相整合が達成できる周
期で分極反転を施したことが好ましい。この場合、非線
形光学定数テンソルの対角項と非対角項を用いた波長変
換の変換効率が等しくなるように温度調整されているこ
とが好ましい。

【００１４】これら本発明において、前記非線形光学基
板がネオブ酸リチウム、またはネオブ酸カリウムである
ことが好ましい。また本発明の前記非線形光学基板は導
波路構造を備えたことが好ましい。

【００１５】本発明に従えば、非線形定数テンソルｄij
の対角項と非対角項を同時に利用することによって、変
換効率の偏光方向依存性を回避できるため、安定した波
長変換を実現できる。これは特に光通信用に用いられる
キャリア波長を波長変換するのに好適である。

【００１６】本発明に従えば、式（４）または式（５）
の関係が成立する差周波発生に適用することによって、
室温動作でも変換効率の高い波長変換を実現できるた
め、光通信分野における光ミキシングに好適となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】波長変換素子１は、非線形光学材
料の分極方向をコヒーレンス長の周期で交互に反転した
ＱＰＭ（Quasiphase Matching：疑似位相整合）素子で
構成される。波長変換素子１は分極方向がｘ方向（紙面
に平行かつ光軸に垂直）と平行になるように配置され、
波長変換素子２は分極方向がｙ方向（紙面に垂直かつ光
軸に垂直）と平行になるように配置され、両者は光軸に
沿って直列的に配置される非線型分極波をPx,Py,Pzとし
基本波の電場強度をEx,Ey,Ezとするとこれらの間には非
線形定数ｄijを介して次式のような関係になる。

【００１８】

【式１】

【００１９】ここでテンソル成分ｄijは１８個の要素で
表現でき、結晶の対象性によりこれらの要素のうちいく
つかは０もしくは重複している。対角項はｄ１１、ｄ２
２、ｄ３３の３つのみである。それ以外を非対角項と呼
んでいる。ｉ、ｊの表記のしかたとして次の取り決めが
ある。ｉ方向の偏光の光を入射してｊ軸方向の分極波を
生じる非線形定数がｄであるという意味である。ｊの
１、２、３、４、５、６、はそれぞれｘ軸とｘ軸、ｙ軸
とｙ軸、ｚ軸とｚ軸、ｙ軸とｚ軸、ｚ軸とｘ軸、ｘ軸と
ｙ軸方向の偏光を入射するという意味である。ｉは発生
する高調波偏光方向で１，２，３はそれぞれｘ、ｙ、ｚ
軸方向の偏光に対応する。つまりｄ３３はｚ軸偏光のフ
ォトン２個からｚ軸偏光の高調波を発生するという意味
である。またｄ３１はｘ軸方向のフォトン２個からｚ軸
偏光の高調波を発生するという意味である。

【００２０】波長変換を行うには上記のように所定の結
晶軸方向に、光の偏光方向をそろえれば波長変換を実現
できるというわけではない。次に示すようにさらに位相
整合条件を満足させる必要がある。

【００２１】たとえば差周波発生を行って１．５μｍ帯
光ファイバ通信で波長変換を行う場合を例にとって説明
する。波長λｓはＣバンド（１．５３〜１．５６μ
ｍ）、波長λＬはＬバンド（１．５６〜１．６１μ
ｍ）、波長λｐはＣバンドとＬバンドの中央である１．
５６μｍの半分の波長０．７８μｍに設定され、ポンプ
光の波長λｐ、信号光の波長λｓ、出力光の波長λＬ
は、式（１）の関係が成立する。

【００２２】１／λＬ＝１／λｐ − １／λｓ …（１）（１）式はエネルギー保存則を意味している。また運動
量保存則としてはｎ（λＬ）／λＬ＝ｎ（λｐ）／λｐ −ｎ（λｓ）／λｓ・・・（２）（２）式は位相整合条件とも呼ばれ式を満足した時に光
は有効に変換される。ここでｎ（λ）は波長λでの屈折
率を表す。通常この式を満足させるために、結晶の角度
分散または温度分散を利用するのが一般的である。ここ
で非線形光学結晶として一軸性結晶であるネオブ酸リチ
ウム結晶LNを例にとって説明する。ネオブ酸リチウム結
晶は３ｍｍの対称性をもつため利用できるｄ定数テンソ
ルは００００ｄ１５ -ｄ２２ -ｄ２２ｄ２２０ｄ１５００ｄ３１ｄ３１ｄ３３０００でありネオブ酸リチウムの定数はｄ３３＝−２７、ｄ３
１＝−４．７、ｄ２２＝３．２ｐｍ／Vである。ここで
ｚ軸は分極軸とする。例としてｄ３１を利用した場合を
図１にしたがって説明する。ｉ成分は３であるので波長
の短いポンプ光（波長λｐ）の偏光方向（非線形分極波
に相当）はｚ（ｃ）軸方向にとる。ｊ成分は１であるの
で入射する信号光（波長λS）と変換される差周波変換
光（波長λＬ）の偏光方向はいずれもｘ(a)軸方向とな
る。したがって光の進行する軸はθ＝９０°、φ＝９０
°方向がもっとも効率的に望ましい。なぜならばポンプ
光の偏光はｚ（ｃ）軸、信号光、変換光の偏光はｘ(a)
軸と完全に一致させることができるからである。

【００２３】次にｄ３３を用いた波長変換の場合を図２
にしたがって説明する。ｄ３３はｉ成分は３であるので
波長の短いポンプ光の偏光方向（非線形分極波に相当）
はｚ（ｃ）軸方向にとる。ｊ成分も３であるので入射す
る信号光と変換される差周波変換光の偏光方向はいずれ
もｚ（ｃ）軸方向となる。光の進行する軸はｂ−ｃ面内
にとりうる。したがってθ＝９０°、φ＝９０方向にと
るとｄ３１を利用するための方位と両立せしめることが
できる。しかしながらバルクの結晶においてはｄ３１、
ｄ３３を同時に位相整合条件（２）を満足させることは
できない。この場合周期分極反転構造（周期Λ）を導入
することにより位相整合条件を満たすことが可能とな
る。分極反転の作成法は例えば応用物理学会学術講演会
予行集３ｐ＾ZB-6（１９９７．１０）「LiNbO3導波路を
用いた議事位相整合素子の作製と評価」などに記載され
ている。このような場合を擬似位相整合（QPM:Quas i-P
hase Matching）と呼んでいる。この場合分極反転周期
をΛとすると位相整合条件はｎ（λＬ）／λＬ＝ｎ（λｐ）／λｐ −ｎ（λｓ）／λｓ± 1／Λ ・・・・（３）（３）式中の右辺第３項は±の両方をとりうることが重
要である。グレーテイングもしくは周期分極反転構造の
逆格子ベクトルにはプラスマイナスの符号がないので±
両方をとりうる自由度が存在する。ｄ３３を利用した場
合の周期分極反転導入による位相整合について説明す
る。周期分極反転導入による位相整合条件（３）はｎc（λＬ）／λＬ＝ｎc（λｐ）／λｐ −ｎc（λｓ）／λｓ― 1／Λ1 ・・・・（４）となる。ｎｃはｃ軸偏光の屈折率を意味する。図３に
示すようにｙ軸（ｂ軸）伝播としｂ軸に沿って（４）式
を満足する周期Λ１の周期分極反転構造を導入する。こ
の場合ポンプ光として波長λｐでｃ軸偏波の光を、信号
光として波長λｓでｃ軸偏波を入射すれば波長λLの変
換光がｃ軸偏波で発生する。

【００２４】次にｄ３１を利用し、周期分極反転導入に
よる位相整合について説明する。周期分極反転導入によ
る位相整合条件（３）はｎa（λＬ）／λＬ＝ｎｃ（λｐ）／λｐ −ｎa（λｓ）／λｓ+ 1／Λ2 ・・・・（５）図４に示すようにｙ軸（ｂ軸）伝播としｂ軸に沿って
（５）式を満足する周期Λ２の周期分極反転構造を導入
することにより位相整合を達成可能である。この場合ポ
ンプ光として波長λｐでｃ軸偏波の光を、信号光として
波長λｓでa軸偏波を入射すれば波長λLの変換光がa軸
偏波で発生する。図３，４で分かるようにポンプ光の偏
光方向は同一方向であるので（４）（５）を満足する周
期分極反転Λ１、Λ２を形成すれば同時に位相整合条件
を満足できる。実際の分極反転周期Λ２分極反転周期Λ
１が現実的なものか正確に見積もる必要が有る。

【００２５】図５にｃ（ｚ軸）カット、ｂ(Y軸)伝播時
でのｄ３３、ｄ３１の位相整合に必要な分極反転周期Λ
１、Λ２の温度依存性を図中でそれぞれA,Bで示してい
る。動作温度を室温１００℃と仮定した場合のΛ１＝１
８．９６μｍ、Λ２＝２６．５６μｍとなり実現可能な
周期で達成できる事がわかった。したがって一つの結晶
中に周期Λ１の分極反転領域（長さL1）と周期Λ２の分
極反転領域（長さL２）を同時に作りこむことにより、
同じポンプ光を用いてｄ３３、とｄ３１によりa軸偏
波、c軸偏波のどちらの信号光が入射してきても変換光
λLに変換することが可能となる。ｄ３１、ｄ３２など
のようにｄ３３とｄijのｉの番号が同じ場合、同じポン
プ光を用いて周期分極反転構造を導入することにより、
直交した偏光の信号光に対しても位相整合を達成できる
可能性が生じることを見出した。

【００２６】実際光ファイバを通ってくる信号光の偏波
方向は時間とともに変動し一定していない。このため入
射する信号光の偏光方向はa軸、ｃ軸の偏光の成分が時
間変動する。ｄ３３、ｄ３１の大きさは一般的には等し
くないため（変換効率はｄの二乗に比例する）、信号光
の偏光方向が変動しても変換光の変換効率に変動が生じ
ないようにするためにはそれぞれの領域の長さL１、L２
を調整して変換効率が等しくなるようにすることにより
変動を極小化することが可能である。非線型光学結晶と
してネオブ酸カリウムを使用した場合の例を示す。ネオ
ブ酸カリウムはｍｍ２の対称性を持つ２軸性の光学結晶
であり、利用できるｄ定数テンソルは００００ｄ１５００００ｄ２４００ｄ３１ｄ３２ｄ３３０００ｄ３１＝１８、ｄ３２＝２０、ｄ１５＝１３、ｄ３３＝２２、ｄ２４＝１４ｐｍ／V である。 Pz＝d31 Ex Ex +d32 Ey Ey +d33 Ez Ez となりｄ３１とｄ３３の組み合わせ、ｄ３２とｄ３３の
組み合わせで同じ分極波Pzを発生できる。ｄ３１とｄ３
２の組み合わせはｚ伝播、ｚ軸方向の分極波となるため
実際には使用できない。ここではｄ３１とｄ３３を同時
に使用した実施形態を示す。ｂ軸伝播を仮定し、ポンプ
光として０．７８μｍの光を、信号光として波長１．５
５４μｍの光を入射して波長λL=１．５６６μｍの光を
差周波発生により発生させる場合の分極反転周期の温度
依存性を図６に示す。図６中の記号A、Bはｄ３３を利用
した場合の分極反転周期Λ１、ｄ３１を利用する場合の
分極反転周期Λ２の温度依存性をそれぞれ示している。
動作温度を室温２５℃と仮定した場合のΛ１＝１８．８
４μｍ（C点）、Λ２＝１４．３２μｍ（D点）となる事
が分かった。

【００２７】また使用温度１６９度近傍でAとBの線が交
差する点Eが存在することも可能である。つまりE点の周
期Λ＝１７．５３μｍに分極反転周期を作り込めば１６
９℃に試料温度をセットすればｄ３１とｄ３３両方とも
同時に位相整合させることが可能となることを意味して
いる。この点を利用すれば同一の領域を用いてTE,TM両
偏波方向の信号光に対して波長変換を行えるため結晶長
を短くできる。

【００２８】

【発明の実施形態】図７は第一の実施形態である。非線
型光学結晶としてネオブ酸リチウム（LN）を用いてい
る。厚み０．５ｍｍのｚカットーY分極反転結晶１２上
に周期的１８０度分極反転を電界印加法により作製す
る。入射面はｂ軸面とし、入射面１３、出射面１４は光
学研磨を行い１．５５μｍに対して無反射となる光学多
層膜をコーテイングしている。分極反転結晶１２はｄ３
１を利用してTE偏波の信号光の波長変換を行う領域１０
と、ｄ３３を用いてTM偏光の信号光を波長変換する領域
１１との２つの領域からなる構成となっている。

【００２９】ポンプ光は波長λｐ＝０．７８μｍの単一
モード半導体レーザ２１を用い、図面縦方向の偏光（TM
偏波）の光で出射される。ポンプ光は集光レンズ３１を
通して光軸２を通り、ダイクロイックミラー２５で９０
度反射され、分極反転結晶１２に入射する。ポンプ光は
結晶中央にビームウエストを結ぶように集光レンズ３１
の位置を調整する。ファイバ２０から出射された波長λ
ｓ＝１．５４５μｍの信号光は集光レンズ３０を通過し
た後、ダイクロイックミラー２５を全透過して光軸１を
通って、分極反転結晶１２に入射される。ポンプ光の光
軸１は信号光の光軸２と共軸となるように調整される。

【００３０】領域１１はｄ３３を利用し周期Λ１＝１
８．９６μｍの分極反転周期、領域１０はｄ３１を利用
する領域で周期Λ２＝２５．５６μｍの分極反転周期と
なっている。ネオブ酸リチウムは室温では不純物等によ
る吸収励起による内部電界発生による光損傷を生じる。
この光損傷効果を低減化するために使用温度は１００℃
以上で動作させることが望ましい。分極反転結晶１２は
温度制御素子２２の上に乗せて１００℃にセットする。
ネオブ酸リチウムの場合ｄ３３とｄ３１は約５倍値が異
なるため効率は２５倍も異なるしたがって同じ効率を得
るためにはL1はL2の２５倍程度にとることが重要とな
る。このような配置構造をとることにより差周波発生に
おいて、入射する信号光（λS＝１．５５４μｍ）の偏
光状態に依存せず一定の波長変換効率で変換光（λL=
１．５６６μｍ）を得ることができる。ネオブ酸リチウ
ムに関してバルクで使用した例を説明したが、チタンや
Znを拡散して導波路化した場合は、変換効率がさらに向
上し本発明も同様に有効に作用することは言うまでもな
い。

【００３１】図８は第二の実施形態としてネオブ酸カリ
ウム（KN）結晶を用いた例で、第一の実施形態は重複す
るため結晶作成法のみに限定して説明する。厚み方向
（厚み１ｍｍ）がｃ面、伝播方向がｂ軸方向となるよう
にKN結晶板を切り出す。入射面、出射面となる±ｂ面
（４０，４１）は光入出力面となるため光学研磨を行
い、１．５５μｍの波長に対して無反射コートなるコー
テイングを施す。結晶はｄ３３を利用する領域１１とｄ
３１を利用する領域１０とからなっている。＋ｃ面上に
長さL1、周期Λ１＝１８．８４μｍ、長さL２、周期Λ
２＝１４．３２μｍを持った櫛形上電極４６を反対面は
一面電極４５を装着する。＋ｃ面がプラスとなるような
にパルス状電界を印加することにより（５００V/mm）１
８０°分極反転を生じる電極パターンに沿った周期分極
反転構造を生じさせることができる。

【００３２】ネオブ酸カリウム結晶の場合、ｄ３３＝２
２、ｄ３１＝１８ｐｍ／Vとほぼ同等の値を有するた
め、領域１１と領域１０の長さの比は１：１．５程度に
すれば良い。具体的にはL１＝１ｃｍ、L２＝１．５ｃｍ
とする。領域１１と領域１０の変換効率のわずかな違い
は結晶の温度を精密にコントロールすることにより変換
効率が等しくなるよう調整することができる。またネオ
ブ酸カリウム結晶はネオブ酸リチウム結晶と比較して光
損傷による不安定化がないため、室温でも安定動作させ
ることが可能となる。

【００３３】実施形態１で説明した温度制御素子の上に
セットすることによりこのような配置構造をとることに
より差周波発生において、入射する信号光の偏光状態に
依存せず一定の効率で波長変換を行うことができる。こ
のため光ファイバー通信において時間とともに信号光の
偏光状態が変動しても安定した、波長変換を行うことが
可能となり、光通信ネットワークに必要な広帯域、一括
波長変換素子（例えば、CバンドとLバンドの一括波長変
換）を実現することが可能となる。以上、非線形光学
材料としてネオブ酸リチウム、ネオブ酸カリウム結晶に
ついて説明したが、他材料、例えばＬｉＴａＯ₃（略称
ＬＴ）、ＫＴｉＯＰＯ₄（略称ＫＴＰ）などにも適応で
きることはいうまでもない。

【００３４】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、周
期分極反転構造による疑似位相整合を満たす波長変換素
子において非線形光学材料として周期分極反転構造が２
つの周期Λ１とΛ２をもった領域を作ることにより、非
線型光学定数の対角項と非対角項を用いた波長変換が同
時にたっせいすることを可能にし、入射信号光の偏光方
向の変化による変換効率の変動を押さえることが可能な
偏光無依存の波長変換素子を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】テンソル成分ｄ31を利用する場合を説明する
図。

【図２】テンソル成分ｄ33を用する場合を説明する図。

【図３】本発明において周期構造の場合を説明する図。

【図４】本発明において周期構造の場合を説明する図。

【図５】分極反転周期Λ１、Λ２の温度依存性を示す
図。

【図６】分極反転周期Λ１、Λ２の温度依存性を示す
図。

【図７】本発明の第一の実施形態を示す図。

【図８】第二の実施形態の主要部を説明する図。

【図９】従来技術を説明する図。

【符号の説明】

１光軸２ポンプ光光軸１０周期分極反転領域１１１周期分極反転領域２１２分極反転結晶１３入射面１４出射面２０光ファイバ２１ポンプ光光源２２ペルチエ素子２５ダイクロイックミラー３０、３１集光レンズ４５一面電極４６櫛形電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非線形光学材料の分極方向がコヒーレン
ス長の周期で交互に反転して疑似位相整合を満たす光通
信用の波長変換素子であって、非線形定数テンソルｄij
の対角項と非対角項を同時に利用することにより信号光
の偏光方向にかかわらず一定の波長変換効率を実現する
ことを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】非線形光学材料基板に非線形光学定数テン
ソルの対角項に対して擬似位相整合が達成できる第一の
周期で分極反転を施した第一の領域を有しかつ非線形光
学定数の非対角項に対して擬似位相整合が達成できる第
二の周期で分極反転を施した第二の領域を有しているこ
とを特徴とする請求項１の波長変換素子。
【請求項３】前記第一の領域の長さと第二の領域の長さ
が、それそれの領域での変換効率が等しくなるように調
整されたことを特徴とする請求項２の波長選択素子。
【請求項４】非線形光学材料基板に非線形光学定数テン
ソルの対角項と非対角項に対して同時に擬似位相整合が
達成できる周期で分極反転を施したことを特徴とする請
求項１の波長変換素子。
【請求項５】非線形光学定数テンソルの対角項と非対角
項を用いた波長変換の変換効率が等しくなるように温度
調整されたことを特徴とする請求項４の波長選択素子。
【請求項６】前記非線形光学基板がネオブ酸リチウ
ム、またはネオブ酸カリウムであることを特徴とする請
求項１から５のいずれかに記載の波長変換素子。
【請求項７】前記非線形光学基板に導波路構造を持っ
たことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の
波長変換素子。