JP3255853B2 - 波長変換装置 - Google Patents

波長変換装置

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JP3255853B2 JP23506596A JP23506596A JP3255853B2 JP 3255853 B2 JP3255853 B2 JP 3255853B2 JP 23506596 A JP23506596 A JP 23506596A JP 23506596 A JP23506596 A JP 23506596A JP 3255853 B2 JP3255853 B2 JP 3255853B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長変換装置に関
し、特に、変換効率を向上させた波長変換装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、光通信における回線容量の増
加等を目的として、波長の異なる複数の光を多重化して
伝送する波長多重通信が研究されている。このような波
長多重通信においては、複数の入力信号(光信号)の多
重化を行うために光の波長を変換する必要がある。
【0003】このような波長の変換を行う素子として
は、例えば「Applied Physics letters ,Vol.63,
P.1170(1993)」に示されたLiNbO3
導波路素子がある。また、高効率、安定な変換を行う方
法として、例えば「Japan Journal of Applied Physic
s,Vol.31,P.2104(1992)」(以下、
文献1という。)等に示されている、入射波(基本波)
の波長の2分の1の波長の光(2次高調波)を発生する
2次高調波発生(Second Harmonic Generation:SH
G)素子が知られている。
【0004】このようなSHG素子では、図2に示すよ
うに光導波路X1の両端に、上述の基本波に対する反射
率が高いDBR(Distributed Bragg Reflector )グレ
ーティングX2、X3を備えている。このようなDBR
グレーティングX2、X3を設けることにより、光導波
路X1から出射しようとする基本波を反射させて光導波
路X1内に帰還させて共振させ、光導波路X1内で発生
した2次高調波のみを透過させて出射させるようになっ
ている。これにより、入射した光の2次高調波を発生す
ることができるようになっている。
【0005】また、例えば「Journal of Optical Socie
ty of America B,Vol.5,P.267(198
8)」(以下、文献2という。)等に示すように、上述
のDBRグレーティングの代わりに、基本波を反射さ
せ、2次高調波を透過させる多層膜反射ミラーを用いた
SHG素子が知られている。このような多層膜反射ミラ
ーを用いることにより、上述のDBRグレーティングを
用いた場合と同様に、基本波を光共振器(光導波路)内
に帰還させて基本波の強度を増幅することができる。こ
れにより、基本波の強度の自乗に比例する2次高調波の
強度を向上させて、波長変換効率を向上させることがで
きる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなSHG素子では、以下のような問題点がある。
【0007】(1)共振できる基本波の波長λres に要
求される条件が非常に厳しい。SHG素子の位相整合
(phase match )の要求があるため、位相整合波長λpm
はλres と等しい必要がある。このような条件を満足さ
せるのは、特に実用上では難しい。
【0008】(2)光がSHG素子内を伝搬する際に、
伝播損失が生じる。伝搬損失、素子長、反射率と波長変
換効率は互いに関連しており、変換効率を向上させるた
めの最適な反射率が存在するが、これを探すのが容易で
なく、素子の設計が複雑となる。
【0009】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、位相整合波長λpmを発振する基本波
の波長λres と容易に一致させることができる波長変換
装置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】本発明に係る波長変換装
置は、ポンプ光に含まれる第1の波長の成分から、第1
の波長に基づく第2の波長の変換光を生成して外部に出
力する波長変換装置であって、自らポンプ光を生成して
出力すると共に、入射されたポンプ光を増幅して出力す
る光生成・増幅手段と、波長変換効率を最大とする入射
光の波長が第1の波長近傍にあり、上記光生成・増幅手
段から出力されたポンプ光が入射され、入射されたポン
プ光の第1の波長の成分の一部を非線形光学効果に基づ
いて第2の波長の変換光に変換して、ポンプ光及び変換
光を出力する波長変換手段と、上記波長変換手段から出
力されたポンプ光と変換光とを分離して変換光を外部に
出力する光出力手段と、上記光出力手段で分離されたポ
ンプ光を上記光生成・増幅手段に入射させる光帰還手段
と、上記光帰還手段の途中に備えられ、上記波長変換手
段における波長変換効率を最大とする波長近傍の通過帯
域内の光のみを通過させる波長可変フィルタとを備えて
いる。
【0011】また、本発明に係る波長変換装置の他の態
様は、第1の波長の成分を含むポンプ光と、少なくとも
第2の波長の成分を含む信号光から、第1の波長及び第
2の波長に基づく第3の波長の変換光を生成して外部に
出力する波長変換装置であって、自らポンプ光を生成し
て出力すると共に、入射されたポンプ光を増幅して出力
する光生成・増幅手段と、上記光生成・増幅手段から出
力されたポンプ光に信号光を合波する合波手段と、上記
合波手段から出力されたポンプ光及び信号光の一部を
線形光学効果に基づいて変換して第3の波長の変換光を
生成して、ポンプ光、信号光、及び変換光を出力する波
長変換手段と、上記波長変換手段から出力された光から
変換光を分離して外部に出力する光出力手段と、上記光
出力手段を通過した光を上記光生成・増幅手段に入射さ
せる光帰還手段と、上記光帰還手段の途中に備えられ、
上記第1の波長近傍の通過帯域内の光のみを通過させる
波長可変フィルタとを備えており、第1の波長が、前記
波長変換手段における波長変換効率を最大とするポンプ
光波長の近傍にあり、前記波長可変フィルタの通過帯域
が、前記波長変換手段における波長変換効率を最大とす
るポンプ光波長の近傍である。
【0012】
【発明の実施の形態】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している。同図中に示す
ように、この波長変換装置は、入射された光の波長を変
換する波長変換素子1と、この波長変換素子1からの光
を分割する光カプラ2と、入射光の増幅を行う光増幅器
3と、入射光の帯域を制限して出力する波長可変フィル
タ4と、波長変換素子1〜波長可変フィルタ4をリング
状に接続する光ファイバ5とを備えている。この波長変
換器は、同図中に示すように光増幅器3から出射した光
を光ファイバ5を用いて光増幅器3に帰還させるファイ
バリングレーザ共振器となっている。
【0013】波長変換素子1は、例えば図3に示すよう
に、LiNbO3 基板6上に形成された光導波路7と、
LiNbO3 基板6上に、光導波路7に沿って一定間隔
毎に、この導波路7に直交する方向に設けられたドメイ
ン反転グレーティング8とを備えるQPM−SHG(Qu
asiphase Mattinng Second Harmonic Generator:擬似
位相整合第2高周波発生)素子1からなる。
【0014】ドメイン反転グレーティング8の間隔Λ
は、18μm程度となっており、例えば波長が1.54
μmの光(基本波)に対して後述のQPM条件を満足す
るようになっている。すなわち、この繰り返し周期Λの
半周期Λ/2は、次式で表されるQPM条件を満たす場
合に、コヒーレント長lc の奇数倍となる。
【0015】k2−2k1−2π(2m−1)/Λ=0 ここで、mは正の整数、k1、k2はそれぞれプロトン交
換光導波路7中の基本波、2次高調波の波数ベクトル
(wave vectors)である。
【0016】また、コヒーレント長lc は、次式で表さ
れる。
【0017】lc =λ/4[N(λ/2)−N(λ)] ここで、λは、真空中における基本波の波長であり、N
(λ)は波長λの光に対する光学屈折率である。
【0018】上述のようなQPM条件を満たすように、
ドメイン反射グレーティング8の間隔Λを設定すること
により、このSHG素子1は、特定の波長(例えば1.
54μm)の光が入射した際に、2次高調波発生の効率
が最大となるように設定されている。
【0019】また、このようなLiNbO3 を光導波路
として用いたQPM型のSHG素子1では、TE(tran
svers Electric)波に対しては屈折率差が小さく光導波
路中を伝搬するTE光が拡散してしまうため、TM(tr
ansvers Magnetic)光しか導波しない。このため、上述
の光ファイバ5としては、入射光の偏波を保存する偏波
保存ファイバ(単一モードファイバ)を用いることが望
ましい。
【0020】光カプラ2は、2つの並行する光導波路を
有し、一方の光導波路にSHG素子1から入射した光
は、この光導波路中を伝搬して波長可変フィルタ4に供
給されるが、その一部は他方の光導波路中に誘導され、
外部に出力される。この他方の光導波路に誘導される光
の強度は、光導波路の長さや波長に依存性を有する。
【0021】この光カプラ2は、上述のようなSHG素
子1からの出力光の基本波成分(例えば波長が1.54
μmの光)の半分を波長可変フィルタ4に供給し、2次
高調波成分(波長が0.77μmの光)の90%程度を
外部に出力する。
【0022】光増幅器3は、1.55μm帯半導体レー
ザの光導波路の両端面に無反射膜を蒸着したものであ
る。1.55μmの入射光に対して最大20dBの利得
が得られる。
【0023】また、波長可変フィルタ4は、多層膜構造
を有し、通過帯域幅が2.3nmであり、可変幅が約3
0nmである。
【0024】以下、上述のように構成された波長変換装
置の動作を、例えば波長が1.54μmである光(基本
波)を波長が0.77μmである光(2次高調波)に変
換する場合について説明する。
【0025】まず、光増幅器3に電流を注入すると、こ
の電流によるキャリアによって生成された電界により、
光増幅器3中の電子が励起される。このような状態で光
増幅器3の外部から光が入射すると、この光によって励
起された電子の再結合が起こり、このときに光が放出
(誘導放出)される。
【0026】ところで、上述のように電界によって励起
されたキャリアは、外部からの光の入射がなくても、そ
のうちに再結合を引き起こし、光が放出される。この光
がSHG素子1、光カプラ2、波長可変フィルタ4を介
して再度光増幅器3に入射すると、この光により誘導放
射が引き起こされる。これにより、いわゆるASE(Am
plified Spontaneous Emission:増幅された自然放出)
が発生される。
【0027】ここで、この波長変換装置では、所定の波
長(SHG素子1の基本波の波長)の光のみを通過させ
る波長可変フィルタ4を使用しているため、光ファイバ
5によりリング状の共振器を一周して再度、光増幅器3
に戻る光は、波長可変フィルタ4の通過帯域内の光だけ
である。この光は光増幅器3によって、増幅され、再
度、SHG素子1、光カプラ2、波長可変フィルタ4を
介して光増幅器3に入射する。
【0028】また、SHG素子1からの出力光のうち2
次高調波成分に相当する光は、光カプラ2によって外部
に取り出される。
【0029】上述のような光のフィードバックが繰り返
されると、最終的には、レーザ発振が起こる。このレー
ザ発振によるレーザ光の波長は光増幅器3にフィードバ
ックされる光の波長に依存しているため、波長可変フィ
ルタ4の通過帯域の設定により自由に設定できる。
【0030】このため、波長可変フィルタ4の通過帯域
をSHG素子1のQPM波長(λpm)に設定すれば、S
HG素子1のQPM波長でレーザ発振を行うことができ
る。これにより、SHG素子1に入射されるQPM波長
成分の強度を増加させ、このQPM波長成分の強度の2
乗に応じた強度で発生する2次高調波成分の発生強度を
増加させて、波長変換の効率を向上させることができ
る。
【0031】以上説明したように、この第1の実施形態
に係る波長変換装置では、波長可変フィルタの通過帯域
を制御することにより、発振波長を自由に設定できるた
め、レーザの共振波長λres と波長変換素子(SHG素
子)のQPM波長λpmを容易に一致させることができ、
変換効率を向上させることが可能になる。
【0032】また、この実施形態では、波長変換素子
(SHG素子)自体が、光共振器内部にあるため、光共
振器内で発生し、反射面を透過した光(基本波)を波長
変換素子に入射する場合と比較して、基本波の強度を向
上させることができる。このためこの基本波の強度の2
乗に比例する2次高調波の強度を向上させて、変換効率
を向上させることができる。
【0033】また、この波長変換装置では、従来の反射
ミラーを用いたSHG素子を使用した場合と比較して、
反射ミラーを使用していないため、ミラーの反射率の最
適値の設定等の設計上の負担を軽減することができる。
【0034】図4は、本発明の第2の実施形態に係る波
長変換装置の構成を示している。同図中に示すように、
この波長変換装置は、波長変換素子11と、光サーキュ
レータ12と、ファイバグレーティング13と、波長可
変フィルタ15と、光増幅器16と、波長変換素子11
〜光増幅器16をリング状に接続する光ファイバ17と
を備えている。
【0035】波長変換素子11として、上述の第1の実
施形態と同様なLiNbO3 を光導波路として用いたQ
PM型波長変換素子(SHG素子)を使用する場合に
は、このSHG素子が上述のようにTM光しか導波しな
いため、ファイバ17として上述の偏波保存ファイバを
用いることが好ましい。
【0036】光サーキュレータ12は入射した光をその
入射方向に応じた経路に出力するようになっている。例
えば波長変換素子11方向から入射した光はファイバグ
レーティング13に供給し、逆にファイバグレーティン
グ13方向から入射した光は外部に出力される。
【0037】ファイバグレーティング13は、特定の波
長(例えば0.77μm)の光のみを全反射させる。
【0038】波長可変フィルタ15、光増幅器16は、
上述の第1の実施形態と同様に構成されており、波長可
変フィルタ15は、入射した光のうち基本波成分のみを
透過させて光増幅器1に供給し、光増幅器16は波長可
変フィルタ15からの光を増幅して出力する。
【0039】以下、上述のように構成された波長変換装
置の動作を、例えば波長が1.54μmである光(基本
波)から波長が0.77μmである光(2次高調波)を
発生させる場合について説明する。
【0040】まず、上述の第1の実施形態と同様に、光
増幅器16に電流を注入し、ASE(Amplified Sponta
neous Emission:増幅された自然放出)を発生させる。
この光は、波長変換素子11、光サーキュレータ12、
ファイバグレーティング13を介して波長可変フィルタ
15に供給され、この波長可変フィルタ15によって、
特定の波長の光(基本波)だけが透過されて、光増幅器
16にフィードバックされる。
【0041】この光増幅器16の光増幅率が波長変換装
置内部(上述のループ内部)の光損失より大きければ、
基本波成分が共振状態となってレーザ発振が起こる。こ
のレーザ発振する光の波長は、上述の第1の実施形態と
同様に波長可変フィルタ15の通過帯域によって決まる
ため、波長可変フィルタ15の通過帯域を変更すること
により容易に制御することができる。また、光増幅器の
最大出力パワーは光増幅器16の飽和出力パワーで決ま
る。
【0042】波長変換素子11内部では、このような基
本波によって2次高調波が発生する。この2次高調波成
分は、基本波成分と共に光サーキュレータ12を介して
ファイバグレーティング13に入射する。
【0043】このようなファイバグレーティング13に
入射した基本波は、グレーティングの表面で反射される
が、入射方向と反対の方向に反射された基本波(波長λ
ω が1.54μmである光)は、隣接する格子で反射さ
れた場合の光路差が2分の1波長の奇数倍となるため、
この方向の反射光の強度が0となる。従って基本波は光
ファイバグレーティングをそのまま通過して光増幅器1
6にフィードバックされる。
【0044】ところが、基本波にとって波長の2分の1
の光路差は2次高調波(波長λ2ωが0.77μmであ
る光)の波長に相当するため、この2次高調波はこのフ
ァイバグレーティング13により入射方向に反射されて
光サーキュレータ12に入射する。このような方向で光
サーキュレータ12に入射した2次高調波は上述のよう
に外部に出力される。
【0045】上述の第1の実施形態では、図1中の光カ
プラ2により、変換光(つまり2次高調波)を外部に取
り出す構成となっている。しかしながら、光カプラ2
は、波長分離性が完全ではないため、基本波の一部が外
部に出力されてしまうことがあり、共振器内の基本波の
強度が若干低下する。また、出力光中に基本波成分が含
まれているため、2次高調波成分のみが必要である場合
等には基本波成分の除去を必要とする。
【0046】一方、この第2の実施形態では、図4中の
ファイバグレーティング13により基本波のみを透過さ
せて光増幅器16にフィードバックさせ、2次高調波を
反射させ、光サーキュレータ12を介して出力すること
ができる。このファイバグレーティング13による波長
の分離性は、光カプラ2に対して優れている。従って、
この第2の実施形態に係る波長変換装置は、上述の第1
の実施形態に係る波長変換装置と同様な効果に加えて、
フィードバックさせる基本波成分の強度を向上させるこ
とができ、また、出力光中の基本波成分を低減させるこ
とができる。
【0047】図5は、本発明を適用した第3の実施形態
に係る波長変換装置の構成を示している。
【0048】同図中に示すように、この波長変換装置
は、波長変換素子21と、光サーキュレータ22、24
と、ファイバグレーティング23、25と、波長可変フ
ィルタ26と、光カプラ27と、光増幅器28と、波長
変換素子11〜光増幅器28をリング状に接続する光フ
ァイバ30と、信号光源29を備えている。
【0049】上述の第1及び第2の実施形態では、波長
変換素子として入力光の2次高調波を発生するQPM−
SHG素子を用いた場合を説明したが、この第3の実施
形態では、波長変換素子として、LiNbO3 を光導波
路として用いたQPM−DFG(Quasiphase Mattinng-
Dfference Frequency Generation:擬似位相整合差周波
発生)素子を用いた場合について説明する。
【0050】このQPM−DFG素子は、上述の図3に
示すように、LiNbO3 基板6と、このLiNbO3
基板6上に形成されたプロトン交換光導波路7と、Li
NbO3 基板6上に、プロトン交換光導波路7に沿って
一定間隔毎に、このプロトン交換光導波路7に直交する
方向に設けられたドメイン反転グレーティング8とを備
えている。このドメイン反転グレーティング8の繰り返
し周期Λは18μmである。この繰り返し周期Λは、以
下のようなQPM条件を満たすように設定される。
【0051】k3−k2−k1=2π/Λ ここで、k3、k2、k1は、それぞれポンプ光、信号
光、変換光の波数である。
【0052】また、第1実施形態と同様に波長変換素子
としてLiNbO3 を導波路として用いたQPM波長変
換素子を使用する場合には、光ファイバ30は単一モー
ド偏波保存型のほうが望ましい。
【0053】光増幅器28は0.77μm帯の光に対し
て増幅特性の最適化がなされており、波長可変フィルタ
26の通過帯域は、0.77μmに設定されている。ま
た、信号光源29が発生する信号光の波長は1.53μ
mとなっている。
【0054】ファイバグレーティング23、25は、そ
れぞれ変換光(波長が1.55μmの光)、信号光(波
長が1.53μmの光)を反射するように格子定数等が
設定されている。
【0055】光サーキュレータ22、24は入射した光
を、その入射方向に応じた出力先に出力する。これによ
り、光サーキュレータ22、24はそれぞれファイバグ
レーティング23、25によって反射された変換光、信
号光を外部に出力するようになっている。
【0056】以下、例えばポンプ光の波長が0.77μ
m、信号光の波長が1.53μmの場合に、これらの光
の周波数の差の周波数の光である波長が1.55μmの
変換光が発生される際の動作を説明する。
【0057】まず、光増幅器28に電流を注入し、レー
ザを発振させる。このときの発振波長は上述の第1及び
2実施形態とは異なり、0.77μm程度である。
【0058】次に、波長可変フィルタ26によって、通
過帯域の制御を行ってレーザ発振波長を調整し、QPM
波長(0.77μm)から所定の誤差範囲内の波長で発
振するように設定する。
【0059】さらに、信号光(1.53μm)を発生
し、光カプラ7を介して波長変換素子21に供給する。
【0060】このように、ポンプ光(波長が0.77μ
mの光)と信号光(波長が1.53μmの光)が入射さ
れると、波長変換素子21において、これらの光の差周
波数の光すなわち波長が1.55μmの変換光が発生す
る。
【0061】変換光、ポンプ光と信号光のうちの波長変
換素子21を透過した成分は、光サーキュレータ22を
介してファイバグレーティング23に入射し、変換光の
みがこのファイバグレーティング23で全反射され、再
度光サーキュレータ22に入射し、外部に出力される。
ファイバグレーティング23を透過した残りのポンプ光
と信号光は光サーキュレータ24を介してファイバグレ
ーティング25に入射し、信号光のみがこのファイバグ
レーティング25で全反射され、再度光サーキュレータ
24に入射し、外部に出力される。
【0062】さらにファイバグレーティング25を透過
したポンプ光は、波長可変フィルタ26により波長が制
限されて光増幅器28にフィードバックされる。
【0063】以上説明したように、この第3の実施形態
によれば、第1と第2の実施の形態と同様に、波長変換
素子が共振器内部にあるためポンプ光(基本波)の強度
を向上させることができ、また、QPM波長がレーザの
共振波長と一致しているため変換効率を向上させること
ができる。
【0064】また、この第3の実施形態では、2つの入
射光の差周波数の光を発生する波長変換素子を用いたた
め、ポンプ光と信号光の差周波の光を発生することがで
き、さらに、二組のファイバグレーティングと光サーキ
ュレータを使用しているため、レーザ発振のために必要
なポンプ光(基本波)を光増幅器28にフィードバック
させた状態のまま、信号光と変換光を別個に外部に出力
することができる。
【0065】また、上述の各実施形態では、多層膜型波
長変換フィルタを使用したが、音響光学効果を用いて光
の波長を制限するAO(AcoustoOptic)フ
ィルタ等を使用しても同様な効果が得られる。
【0066】なお、上述の各実施形態では、波長変換素
子としてLiNbO3 を光導波路として用いたQPM素
子を使用したが、ほかの種類の波長変換素子、例えば四
つの光を混合する四光波混合型、複数の入力光の和周波
数の光を発生する和周波数発生型等の波長変換素子等に
も適用することができる。また、上述の各実施形態で
は、波長を変換した光を外部に出力するために、光カプ
ラ、ファイバグレーティングと光サーキュレータを使用
したが、方向性結合器等を用いて構成することもでき
る。
【0067】また、上述の各実施形態では、光ファイバ
によってループ構造を構成したが、反射ミラーによって
ループ構造を構成した場合であっても上述と同様な効果
が得られる。
【0068】その他、本発明の技術的思想の範囲内で適
宜変更を加えることができる。
【0069】
【発明の効果】本発明に係る波長変換装置は、光増幅手
段と光帰還手段等から構成されるループ状の光共振器の
内部に波長変換手段を設けているため、光共振器の外部
に波長変換手段を設けた場合等に比較して波長変換手段
に入射される光の強度を向上させることができる。従っ
て、入射光の強度に応じて強度が向上する波長変換され
た光の強度を向上させて波長変換の効率を向上させるこ
とができる。
【0070】また、光増幅手段が波長変換手段における
波長変換の効率が最大となる波長近傍の波長を有する光
(ポンプ光)の増幅を行う構成、あるいは、光帰還手段
が通過帯域を制御可能な波長可変フィルタを備え、この
波長可変フィルタの調整によって、光増幅手段に入射さ
れる光の波長を波長変換手段における波長変換の効率が
最大となる波長(位相整合波長)近傍の波長に制限する
構成とすることにより、容易に、光増幅手段と光帰還手
段等から構成されるループ状の光共振器の発振波長を波
長変換素子に適した波長に制限することができる。
【図面の簡単な説明】
【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ブロック図である。
【図2】 従来の共振型波長変換装置の構造を示す側断
面図である。
【図3】 上記本発明の第1の実施形態に係る波長変換
装置を構成する波長変換素子の構成を示す図である。
【図4】 本発明を適用した第2の実施形態に係る波長
変換装置の構成を示すブロック図である。
【図5】 本発明を適用した第3の実施形態に係る波長
変換装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1、11、21 波長変換素子、2、27 光カプラ、
3、16、28 光増幅器、4、15、26 波長可変
フィルタ、5、17、30 光ファイバ、12、22、
24 光サーキュレータ、13、23、25 ファイバ
グレーティング、29 信号光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−273391(JP,A) 特開 平1−147528(JP,A) 特開 平8−171108(JP,A) 特開 平8−160481(JP,A) 特開 平6−202181(JP,A) 特開 平6−110102(JP,A) 特開 平7−20518(JP,A) 特開 平6−110103(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/35 - 1/02 H01S 3/108 - 3/109 JICSTファイル(JOIS) WPI(DIALOG)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンプ光に含まれる第1の波長の成分か
    ら、第1の波長に基づく第2の波長の変換光を生成して
    外部に出力する波長変換装置において、 自らポンプ光を生成して出力すると共に、入射されたポ
    ンプ光を増幅して出力する光生成・増幅手段と、 波長変換効率を最大とする入射光の波長が第1の波長近
    傍にあり、上記光生成・増幅手段から出力されたポンプ
    光が入射され、入射されたポンプ光の第1の波長の成分
    の一部を非線形光学効果に基づいて第2の波長の変換光
    に変換して、ポンプ光及び変換光を出力する波長変換手
    段と、 上記波長変換手段から出力されたポンプ光と変換光とを
    分離して変換光を外部に出力する光出力手段と、 上記光出力手段で分離されたポンプ光を上記光生成・増
    幅手段に入射させる光帰還手段と、 上記光帰還手段の途中に備えられ、上記波長変換手段に
    おける波長変換効率を最大とする波長近傍の通過帯域内
    の光のみを通過させる波長可変フィルタとを有すること
    を特徴とする波長変換装置。
  2. 【請求項2】 第1の波長の成分を含むポンプ光と、少
    なくとも第2の波長の成分を含む信号光から、第1の波
    長及び第2の波長に基づく第3の波長の変換光を生成し
    て外部に出力する波長変換装置において、 自らポンプ光を生成して出力すると共に、入射されたポ
    ンプ光を増幅して出力する光生成・増幅手段と、 上記光生成・増幅手段から出力されたポンプ光に信号光
    を合波する合波手段と、 上記合波手段から出力されたポンプ光及び信号光の一部
    非線形光学効果に基づいて変換して第3の波長の変換
    光を生成して、ポンプ光、信号光、及び変換光を出力す
    る波長変換手段と、 上記波長変換手段から出力された光から変換光を分離し
    て外部に出力する光出力手段と、 上記光出力手段を通過した光を上記光生成・増幅手段に
    入射させる光帰還手段と、 上記光帰還手段の途中に備えられ、上記第1の波長近傍
    の通過帯域内の光のみを通過させる波長可変フィルタと
    を有し、 第1の波長が、前記波長変換手段における波長変換効率
    を最大とするポンプ光波長の近傍にあり、 前記波長可変フィルタの通過帯域が、前記波長変換手段
    における波長変換効率を最大とするポンプ光波長の近傍
    であることを特徴とする波長変換装置。
  3. 【請求項3】 上記波長変換手段から出力された光から
    信号光を分離して外部に出力する他の光出力手段を有す
    ることを特徴とする請求項2に記載の波長変換装置。
  4. 【請求項4】 上記波長変換手段から出力される第3の
    波長の変換光が、第1の波長のポンプ光及び第2の波長
    の信号光の差周波数を持つことを特徴とする請求項2又
    は3のいずれかに記載の波長変換装置。
  5. 【請求項5】 上記波長変換手段から出力される第3の
    波長の変換光が、上記波長変換手段に入射される光に含
    まれる各光の和周波数を持つことを特徴とする請求項2
    又は3のいずれかに記載の波長変換装置。
  6. 【請求項6】 上記光出力手段又は上記他の光出力手段
    が、光カプラからなることを特徴とする請求項1から5
    までのいずれかに記載の波長変換装置。
  7. 【請求項7】 上記光出力手段又は上記他の光出力手段
    が、外部に出力される光成分の進行方向を変更する反射
    手段と、上記反射手段により反射された光成分のみを外
    部に出力する光サーキュレータとを含むことを特徴とす
    る請求項1から5までのいずれかに記載の波長変換装
    置。
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