JP3260837B2 - ファイバー型波長変換素子 - Google Patents
ファイバー型波長変換素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光波長変換素子に関し、
特にチェレンコフ放射型位相整合を用いた光ファイバー
型波長変換素子に関する。
特にチェレンコフ放射型位相整合を用いた光ファイバー
型波長変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】非線形光学結晶を用いて、光導波路を構
成し、光波を微小な領域に導波させ、効率よく第２高調
波を発生させる光波長変換素子の開発が行なわれてい
る。光波長変換素子は、位相整合を満足させる方法によ
り、大きく分けて二つのタイプに分けられる。一つは、
入射光により励起される非線形分極波と、第２高調波の
位相速度を一致させ、基本波すなわち入射光の導波モー
ドと第２高調波の導波モードとの間で位相整合を行うタ
イプであり、他方は、基本波の導波モードと、第２高調
波の放射モードとの間で位相整合を行う、いわゆるチェ
レンコフ放射型位相整合を用いるタイプである。
成し、光波を微小な領域に導波させ、効率よく第２高調
波を発生させる光波長変換素子の開発が行なわれてい
る。光波長変換素子は、位相整合を満足させる方法によ
り、大きく分けて二つのタイプに分けられる。一つは、
入射光により励起される非線形分極波と、第２高調波の
位相速度を一致させ、基本波すなわち入射光の導波モー
ドと第２高調波の導波モードとの間で位相整合を行うタ
イプであり、他方は、基本波の導波モードと、第２高調
波の放射モードとの間で位相整合を行う、いわゆるチェ
レンコフ放射型位相整合を用いるタイプである。
【０００３】チェレンコフ放射型位相整合を用いる光波
長変換素子には、非線形光学結晶のコアと該コアを囲繞
するクラッドからなる光ファイバーの形状で形成され
て、光ファイバー型の第２高調波発生素子（Second Har
monics Generator）（以下、ＳＨＧともいう）としても
知られているものがある。図１は、かかるＳＨＧ３の概
念図である。このＳＨＧは円柱状のコア１０と該コア１
０を同心円的に囲繞する円筒状のクラッド層２０とから
なる。図１において、基本波がコア１０中を図中左から
右へ伝播すると、第２高調波を発生する。同一の位相速
度をもって伝播する非線形分極波が所定角度をなす方向
に第２高調波を発生し、第２高調波がクラッド層２０の
外側内面で反射し伝搬する。基本波のコア１０中の導波
モードと第２高調波のクラッド層２０への放射モードと
の間で位相整合がなされる。
長変換素子には、非線形光学結晶のコアと該コアを囲繞
するクラッドからなる光ファイバーの形状で形成され
て、光ファイバー型の第２高調波発生素子（Second Har
monics Generator）（以下、ＳＨＧともいう）としても
知られているものがある。図１は、かかるＳＨＧ３の概
念図である。このＳＨＧは円柱状のコア１０と該コア１
０を同心円的に囲繞する円筒状のクラッド層２０とから
なる。図１において、基本波がコア１０中を図中左から
右へ伝播すると、第２高調波を発生する。同一の位相速
度をもって伝播する非線形分極波が所定角度をなす方向
に第２高調波を発生し、第２高調波がクラッド層２０の
外側内面で反射し伝搬する。基本波のコア１０中の導波
モードと第２高調波のクラッド層２０への放射モードと
の間で位相整合がなされる。
【０００４】このようにして第２高調波及びその反射波
は、図１に示すように、ファイバー端面から円錘状に出
射される。また、このようにして出射された第２高調波
の出射波面の等位相面はＳＨＧの中心軸を軸とした円錘
状になっている。このように、チェレンコフ放射方式で
は、ほとんど自動的に光の位相整合のとれた第２高調波
の発生が可能であるので、ＳＨＧは短波長光源などに応
用される。短波長光源の一例としては、図３に示すよう
に、半導体レーザ１と、半導体レーザから放射される光
を集光しＳＨＧ３の端面に光を注入するためのカップリ
ングレンズ２と、コアを非線形光学結晶で構成したＳＨ
Ｇ３と、波長変換素子で変換され放射された第２高調波
の波面を整形し第２高調波を平行光束にするためのアキ
シコン４とにより構成されるものがある。
は、図１に示すように、ファイバー端面から円錘状に出
射される。また、このようにして出射された第２高調波
の出射波面の等位相面はＳＨＧの中心軸を軸とした円錘
状になっている。このように、チェレンコフ放射方式で
は、ほとんど自動的に光の位相整合のとれた第２高調波
の発生が可能であるので、ＳＨＧは短波長光源などに応
用される。短波長光源の一例としては、図３に示すよう
に、半導体レーザ１と、半導体レーザから放射される光
を集光しＳＨＧ３の端面に光を注入するためのカップリ
ングレンズ２と、コアを非線形光学結晶で構成したＳＨ
Ｇ３と、波長変換素子で変換され放射された第２高調波
の波面を整形し第２高調波を平行光束にするためのアキ
シコン４とにより構成されるものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】かかるＳＨＧにより、
短波長光源モジュールを構成しているが、コアに用いら
れる非線形光学定数が十分大きな非線形光学結晶材料は
未だ見いだされておらず、またコアの囲繞に適する屈折
率を有するクラッド材料の設定も容易ではない。よっ
て、ＳＨＧの波長変換効率（放射される第２高調波のパ
ワー／半導体レーザの出力すなわち基本波のパワー）
は、高々０．１％程度しか達成されていない。
短波長光源モジュールを構成しているが、コアに用いら
れる非線形光学定数が十分大きな非線形光学結晶材料は
未だ見いだされておらず、またコアの囲繞に適する屈折
率を有するクラッド材料の設定も容易ではない。よっ
て、ＳＨＧの波長変換効率（放射される第２高調波のパ
ワー／半導体レーザの出力すなわち基本波のパワー）
は、高々０．１％程度しか達成されていない。
【０００６】発明の目的は、コアの非線形光学材料の性
能を十分活用した変換効率の高いファイバー型ＳＨＧを
提供することにある。
能を十分活用した変換効率の高いファイバー型ＳＨＧを
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のファイバー型Ｓ
ＨＧは、非線形光学結晶からなるコアと該コアを囲繞す
るクラッドとからなるファイバーからなり、前記コアの
中心軸方向に入射され伝搬する波長λのＬＰ01モードの
基本波を波長λ／２の第２高調波へ変換するファイバー
型波長変換素子であって、コア及びクラッドは、下記数
式１で示される関係
ＨＧは、非線形光学結晶からなるコアと該コアを囲繞す
るクラッドとからなるファイバーからなり、前記コアの
中心軸方向に入射され伝搬する波長λのＬＰ01モードの
基本波を波長λ／２の第２高調波へ変換するファイバー
型波長変換素子であって、コア及びクラッドは、下記数
式１で示される関係
【０００８】
【数６】
【０００９】を満たすコア材料、コア半径及びクラッド
材料からなり、前記ファイバーの基本波に対する等価屈
折率は、下記数式４で示される固有方程式
材料からなり、前記ファイバーの基本波に対する等価屈
折率は、下記数式４で示される固有方程式
【００１０】
【数７】
【００１１】の根であることを特徴とする。本発明のフ
ァイバー型ＳＨＧは、上記数式１の条件を満たし、かつ
ァイバー型ＳＨＧは、上記数式１の条件を満たし、かつ
【００１２】
【数８】
【００１３】（上記式中、ωは基本波の角周波数を、μ
0は真空の透磁率を、ε0は真空の誘電率を、ｄはコア結
晶の非線形光学定数を、Ｃは基本波に基づく定数を、Ｇ
(２β)は第２高調波に対してコア及びクラッドの境界で
屈折率段差があることを反映した係数で丁度フレネルの
透過係数に相当するファクターを、Ｆ(２β)は非線形分
極分布と第２高調波の電界分布とのいわゆる重り積分を
示すファクターを、βは基本波の伝播定数を、Ｌはコア
結晶の長さを、それぞれ示す）におけるＧ(２β)の複数
の極大値を含む半値全幅内、好ましくはその極大値近傍
の波長が、前記基本波の波長λであり、前記基本波に基
づく定数Ｃは、下記数式３
0は真空の透磁率を、ε0は真空の誘電率を、ｄはコア結
晶の非線形光学定数を、Ｃは基本波に基づく定数を、Ｇ
(２β)は第２高調波に対してコア及びクラッドの境界で
屈折率段差があることを反映した係数で丁度フレネルの
透過係数に相当するファクターを、Ｆ(２β)は非線形分
極分布と第２高調波の電界分布とのいわゆる重り積分を
示すファクターを、βは基本波の伝播定数を、Ｌはコア
結晶の長さを、それぞれ示す）におけるＧ(２β)の複数
の極大値を含む半値全幅内、好ましくはその極大値近傍
の波長が、前記基本波の波長λであり、前記基本波に基
づく定数Ｃは、下記数式３
【００１４】
【数９】
【００１５】を満たすことを特徴とする。
【００１６】
【作用】かかる要件を満たすコア材料、入射基本波の波
長、コア半径及びクラッド材料を設定することにより、
第２高調波を容易に高変換効率で発生できる。
長、コア半径及びクラッド材料を設定することにより、
第２高調波を容易に高変換効率で発生できる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に
説明する。本発明によるＳＨＧの構成は図１に示すもの
と同一である。このＳＨＧは、非線形光学結晶からなる
コアと該コアを囲繞するクラッドとを用いて形成された
ファイバーである。かかるＳＨＧの特徴は、コアの断面
における半径をａとし、
説明する。本発明によるＳＨＧの構成は図１に示すもの
と同一である。このＳＨＧは、非線形光学結晶からなる
コアと該コアを囲繞するクラッドとを用いて形成された
ファイバーである。かかるＳＨＧの特徴は、コアの断面
における半径をａとし、
【００１８】
【数１０】
【００１９】を満たすことである。ファイバーの等価屈
折率は、後述するようにコア及びクラッドの屈折率並び
にコア半径で決まるからである。ＳＨＧテンソルは、以
下のように例えば３×６行列ｄilとして表現される２次
非線形光学定数ｄijkであって３階のテンソル量であ
る。
折率は、後述するようにコア及びクラッドの屈折率並び
にコア半径で決まるからである。ＳＨＧテンソルは、以
下のように例えば３×６行列ｄilとして表現される２次
非線形光学定数ｄijkであって３階のテンソル量であ
る。
【００２０】
【数１１】
【００２１】本発明者は、ファイバー径を実際のＳＨＧ
のように有限としクラッドとコアの境界の存在を考慮し
て電磁界分布を解析した結果、ファイバー径とＳＨＧ長
とをコアから１度発生した第２高調波が再度コアに戻ら
ないような長さ、すなわち多くとも１度だけ第２高調波
がクラッドと空気との境界で反射する程度の長さ、にし
たとき、そのＳＨＧの出力はクラッドが無限に大きい場
合のＳＨＧの出力に一致することを知見した。換言する
と、ＳＨＧの出力は第２高調波が１度だけクラッドと空
気との境界で反射する程度のＳＨＧ長によって十分近似
できることが判明したのである。
のように有限としクラッドとコアの境界の存在を考慮し
て電磁界分布を解析した結果、ファイバー径とＳＨＧ長
とをコアから１度発生した第２高調波が再度コアに戻ら
ないような長さ、すなわち多くとも１度だけ第２高調波
がクラッドと空気との境界で反射する程度の長さ、にし
たとき、そのＳＨＧの出力はクラッドが無限に大きい場
合のＳＨＧの出力に一致することを知見した。換言する
と、ＳＨＧの出力は第２高調波が１度だけクラッドと空
気との境界で反射する程度のＳＨＧ長によって十分近似
できることが判明したのである。
【００２２】そこで、クラッドとコアとからなるＳＨＧ
におけるファイバー径が無限に大きい場合の第２高調波
の出力ついて、以下のような方法で解析した。 （基本波のＬＰ0モード）
におけるファイバー径が無限に大きい場合の第２高調波
の出力ついて、以下のような方法で解析した。 （基本波のＬＰ0モード）
【００２３】
【数１２】
【００２４】ここで導波方向をｚ軸とし、ε0を真空の
誘電率、ｄを波長変換に際して有効に利用されるＳＨＧ
テンソルに対応するコア結晶の非線形光学定数、Ｃを基
本波に基づく定数としてある。
誘電率、ｄを波長変換に際して有効に利用されるＳＨＧ
テンソルに対応するコア結晶の非線形光学定数、Ｃを基
本波に基づく定数としてある。
【００２５】
【数１３】
【００２６】
【数１４】
【００２７】（第２高調波の電界）
【００２８】
【数１５】
【００２９】（第２高調波のパワー）
【００３０】
【数１６】
【００３１】ここで、Ｇ(κ)は第２高調波に対してコア
及びクラッドの境界で屈折率段差があることを反映した
係数で丁度フレネルの透過係数に相当するファクターを
示し、Ｆ(κ)はいわゆる非線形分極分布と第２高調波の
電界分布との重り積分を示すファクターを示す。Ｇ(κ)
は境界条件から定めることができる。Ｇ(κ)及びＦ(κ)
は、数式９及び１０で表せる。
及びクラッドの境界で屈折率段差があることを反映した
係数で丁度フレネルの透過係数に相当するファクターを
示し、Ｆ(κ)はいわゆる非線形分極分布と第２高調波の
電界分布との重り積分を示すファクターを示す。Ｇ(κ)
は境界条件から定めることができる。Ｇ(κ)及びＦ(κ)
は、数式９及び１０で表せる。
【００３２】
【数１７】
【００３３】数式８においてＳＨＧ長が実際のＳＨＧの
ように数mmオーダーの場合には、数式８におけるｓｉｎ
2［（２β−κ）Ｌ／２］／（２β−κ）2の項をディラ
ックのδ関数、πＬδ（２β−κ）／２で近似できるた
め、チェレンコフ位相整合を利用したファイバー型波長
変換素子の第２高調波出力は、次の数式１１で表せる。
ように数mmオーダーの場合には、数式８におけるｓｉｎ
2［（２β−κ）Ｌ／２］／（２β−κ）2の項をディラ
ックのδ関数、πＬδ（２β−κ）／２で近似できるた
め、チェレンコフ位相整合を利用したファイバー型波長
変換素子の第２高調波出力は、次の数式１１で表せる。
【００３４】
【数１８】
【００３５】したがって、第２高調波のパワーは、数式
１１中のＧ(２β)及びＦ(２β)に影響される。 （第２高調波のパワーのＦ(２β)）特に、第２高調波の
パワーは数式１１中のＦ(２β)に大きく影響されるの
で、変換効率を高めるためには、まず、Ｆ(２β)の値を
考慮することが必要である。すなわち、
１１中のＧ(２β)及びＦ(２β)に影響される。 （第２高調波のパワーのＦ(２β)）特に、第２高調波の
パワーは数式１１中のＦ(２β)に大きく影響されるの
で、変換効率を高めるためには、まず、Ｆ(２β)の値を
考慮することが必要である。すなわち、
【００３６】
【数１９】
【００３７】の積分の値を大きくすれば良いことが解
る。さらに、この積分の中でＪ0（Ｕr）2の部分は導波
された基本波のコア内の電界分布を表わす関数であっ
て、Ｊ0（Ｕr）2は、ｒに対して緩やかに変化する。故
に、Ｊ0（Ｕr）＝１で積分すると以下の数式１３の如く
になる。
る。さらに、この積分の中でＪ0（Ｕr）2の部分は導波
された基本波のコア内の電界分布を表わす関数であっ
て、Ｊ0（Ｕr）2は、ｒに対して緩やかに変化する。故
に、Ｊ0（Ｕr）＝１で積分すると以下の数式１３の如く
になる。
【００３８】
【数２０】
【００３９】この積分値のａγに対する形状は、円形開
口の回折像と同様なパターンとなり、γ＝０で最大とな
るフリンジを成す。ａγ＜３．８３３ならば積分値は第
１ローブの値を採ることになり、そうで無い場合と比べ
大きな値となる。すなわちγ2は
口の回折像と同様なパターンとなり、γ＝０で最大とな
るフリンジを成す。ａγ＜３．８３３ならば積分値は第
１ローブの値を採ることになり、そうで無い場合と比べ
大きな値となる。すなわちγ2は
【００４０】
【数２１】
【００４１】である。換言すれば、第２高調波のパワー
は、γ＝ｋGｓｉｎθとして、以下の数式で近似され
る。
は、γ＝ｋGｓｉｎθとして、以下の数式で近似され
る。
【００４２】
【数２２】
【００４３】但し、θはコア内のチェレンコフ放射角度
を示し、ｋGはλを基本波の波長として
を示し、ｋGはλを基本波の波長として
【００４４】
【数２３】
【００４５】と示され第２高調波に対するコアの屈折率
を用いた規格周波数を示している。この近似式１４によ
れば第２高調波のパワーは、図２に示すように、グラフ
化でき、振幅分布Ｊ0（Ｕr）2をもつ回折光のうちチェ
レンコフ放射方向の回折光が放射する。そのパワーはエ
アリパターン（Airy pattern）と同様である。よって、
図２から明らかなように、第２高調波のパワーの特性は
ａｋGｓｉｎθの軸の第１番目の谷（３．８３２７）ま
での第１ローブで主な強度を得ることができる。すなわ
ち、チェレンコフ放射角度θは
を用いた規格周波数を示している。この近似式１４によ
れば第２高調波のパワーは、図２に示すように、グラフ
化でき、振幅分布Ｊ0（Ｕr）2をもつ回折光のうちチェ
レンコフ放射方向の回折光が放射する。そのパワーはエ
アリパターン（Airy pattern）と同様である。よって、
図２から明らかなように、第２高調波のパワーの特性は
ａｋGｓｉｎθの軸の第１番目の谷（３．８３２７）ま
での第１ローブで主な強度を得ることができる。すなわ
ち、チェレンコフ放射角度θは
【００４６】
【数２４】
【００４７】を満たす範囲にあれば十分である。よっ
て、コアの等価屈折率が
て、コアの等価屈折率が
【００４８】
【数２５】
【００４９】で表わされるので、これを用いれば
【００５０】
【数２６】
【００５１】となる。したがって、クラッドの光学ガラ
スの屈折率とコアの基本波に対する屈折率と半径とから
基本波の導波モードの等価屈折率が定まるので、上記数
式１を満たすように、コア材料、入射基本波、コア半径
及びクラッド材料を設定することにより、容易に高波長
変換効率で第２高調波を発生させることができる。 （第２高調波のパワーのＧ（２β））さらに高い変換効
率を得るためには、ＳＨＧは数式１の条件を満足し、更
に数式１１のもう１つのファクターであるＧ（２β）を
大きくすることが望ましい。Ｇ（２β）の値は、コア及
びクラッドの屈折率に対して複雑な変化をなすγ，ηを
含む関数であるが、これは次の数式１９及び２０によっ
て、Ｇ（２β）の値の傾向がわかる。
スの屈折率とコアの基本波に対する屈折率と半径とから
基本波の導波モードの等価屈折率が定まるので、上記数
式１を満たすように、コア材料、入射基本波、コア半径
及びクラッド材料を設定することにより、容易に高波長
変換効率で第２高調波を発生させることができる。 （第２高調波のパワーのＧ（２β））さらに高い変換効
率を得るためには、ＳＨＧは数式１の条件を満足し、更
に数式１１のもう１つのファクターであるＧ（２β）を
大きくすることが望ましい。Ｇ（２β）の値は、コア及
びクラッドの屈折率に対して複雑な変化をなすγ，ηを
含む関数であるが、これは次の数式１９及び２０によっ
て、Ｇ（２β）の値の傾向がわかる。
【００５２】
【数２７】
【００５３】このグラフは、縦横軸がなす平面において
Ｇ（２β）の値が等しい値を複数の曲線で表わし、Ｇ
（２β）の値の高い方向が図面垂直方向に対応してい
る。このグラフから、Ｇ（２β）の値は、第２高調波に
対するコア及びクラッドの屈折率（従って、誘電率）が
等しい場合にはＧ（２β）＝１になることが解析的に示
される（図４に示す破線Ｃ）。Ｇ（２β）は横軸に沿っ
て所々に極大値Ｐを持ち、その稜線においても大きいこ
とが解り、ファイバー型波長変換素子の設計に際して
は、この極大値を利用することが望ましいことが解る。
すなわち、基本波として、Ｇ（２β）の極大値を含む半
値全幅内、好ましくはその極大値近傍の波長を選ぶこと
によって大きな変換効率を得ることができる。
Ｇ（２β）の値が等しい値を複数の曲線で表わし、Ｇ
（２β）の値の高い方向が図面垂直方向に対応してい
る。このグラフから、Ｇ（２β）の値は、第２高調波に
対するコア及びクラッドの屈折率（従って、誘電率）が
等しい場合にはＧ（２β）＝１になることが解析的に示
される（図４に示す破線Ｃ）。Ｇ（２β）は横軸に沿っ
て所々に極大値Ｐを持ち、その稜線においても大きいこ
とが解り、ファイバー型波長変換素子の設計に際して
は、この極大値を利用することが望ましいことが解る。
すなわち、基本波として、Ｇ（２β）の極大値を含む半
値全幅内、好ましくはその極大値近傍の波長を選ぶこと
によって大きな変換効率を得ることができる。
【００５４】図５はコア材料にＤＭＮＰを用いクラッド
材料にはＳＦ１１ガラスを用いたＳＨＧ（曲線Ａ）と、
コア材料にＤＭＮＰを用いクラッド材料にはＳＦ１５ガ
ラスを用いたＳＨＧ（曲線Ｂ）との変換効率の基本波波
長依存特性を示す。基本波の波長λをパラメータとして
数式１１から、基本波パワーを４０ｍＷとし、ＳＨＧ長
を１ｍｍとして第２高調波パワー／基本波パワーの変換
効率を求めた。
材料にはＳＦ１１ガラスを用いたＳＨＧ（曲線Ａ）と、
コア材料にＤＭＮＰを用いクラッド材料にはＳＦ１５ガ
ラスを用いたＳＨＧ（曲線Ｂ）との変換効率の基本波波
長依存特性を示す。基本波の波長λをパラメータとして
数式１１から、基本波パワーを４０ｍＷとし、ＳＨＧ長
を１ｍｍとして第２高調波パワー／基本波パワーの変換
効率を求めた。
【００５５】図５の曲線Ａに示すように、クラッドガラ
スをＳＦ１１に、変換する基本波の波長を約９６０ｎｍ
に選べば、大きな変換効率が得られていることが解る。
クラッドガラスをＳＦ１１に、変換する基本波の波長を
約９６０ｎｍに選んだＳＨＧの場合、図４に示すＧ（２
β）の極大値の１つがこれに一致していることが解る。
ＳＦ１５ガラスの場合には、図５の曲線Ｂに示すよう
に、基本波の波長を約８９３ｎｍに選んだＳＨＧの場
合、図４に示すＧ（２β）の極大値がこれに一致してい
る。
スをＳＦ１１に、変換する基本波の波長を約９６０ｎｍ
に選べば、大きな変換効率が得られていることが解る。
クラッドガラスをＳＦ１１に、変換する基本波の波長を
約９６０ｎｍに選んだＳＨＧの場合、図４に示すＧ（２
β）の極大値の１つがこれに一致していることが解る。
ＳＦ１５ガラスの場合には、図５の曲線Ｂに示すよう
に、基本波の波長を約８９３ｎｍに選んだＳＨＧの場
合、図４に示すＧ（２β）の極大値がこれに一致してい
る。
【００５６】このように、コア及びクラッド材料の屈折
率は注入される基本波の波長分散の為に変化するが、基
本波の波長を掃引することによって、適切なクラッド材
料と波長を選べば大きな変換効率が得られる。従って、
高い変換効率を得るためには、ＳＨＧは少なくとも数式
１の条件を満足し、更に数式１１のもう１つのファクタ
ーＧ（２β）の項が極大値を生ずるようなクラッドガラ
スと波長変換すべき基本波の波長を選ぶならば、変換効
率の大きなＳＨＧを得ることができる。
率は注入される基本波の波長分散の為に変化するが、基
本波の波長を掃引することによって、適切なクラッド材
料と波長を選べば大きな変換効率が得られる。従って、
高い変換効率を得るためには、ＳＨＧは少なくとも数式
１の条件を満足し、更に数式１１のもう１つのファクタ
ーＧ（２β）の項が極大値を生ずるようなクラッドガラ
スと波長変換すべき基本波の波長を選ぶならば、変換効
率の大きなＳＨＧを得ることができる。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、非線形光学結晶からな
るコアと該コアを囲繞するクラッドとからなり、コアの
中心軸方向に伝搬する波長λの基本波を波長λ／２の第
２高調波へ変換するファイバー型波長変換素子であっ
て、上記数式１を満たすコア材料、入射基本波、コア半
径及びクラッド材料からなる波長変換素子である故に、
高波長変換効率で第２高調波を発生させることができ
る。さらに、ＳＨＧは上記数式１の条件を満足し、更に
数式１１のもう１つのファクターであるＧ（２β）を大
きくすること、すなわち、Ｇ（２β）の極大値を含む半
値全幅内、好ましくはその極大値近傍の波長を選ぶこと
により、高い変換効率を得ることができる。
るコアと該コアを囲繞するクラッドとからなり、コアの
中心軸方向に伝搬する波長λの基本波を波長λ／２の第
２高調波へ変換するファイバー型波長変換素子であっ
て、上記数式１を満たすコア材料、入射基本波、コア半
径及びクラッド材料からなる波長変換素子である故に、
高波長変換効率で第２高調波を発生させることができ
る。さらに、ＳＨＧは上記数式１の条件を満足し、更に
数式１１のもう１つのファクターであるＧ（２β）を大
きくすること、すなわち、Ｇ（２β）の極大値を含む半
値全幅内、好ましくはその極大値近傍の波長を選ぶこと
により、高い変換効率を得ることができる。
【図１】ファイバー型波長変換素子の拡大斜視図であ
る。
る。
【図２】本発明による実施例のファイバー型波長変換素
子におけるの第２高調波のパワーの特性を示すグラフ図
である。
子におけるの第２高調波のパワーの特性を示すグラフ図
である。
【図３】ファイバー型波長変換素子を用いた短波長光源
の概略図である。
の概略図である。
【図４】ファイバー型波長変換素子のＧ（２β）の波長
特性を示すグラフである。
特性を示すグラフである。
【図５】ファイバー型波長変換素子の入射された基本波
に対する変換効率を示すグラフである。
に対する変換効率を示すグラフである。
１０ コア ２０ クラッド
Claims (2)
- 【請求項１】 非線形光学結晶からなるコアと該コアを
囲繞するクラッドとからなるファイバーからなり、前記
コアの中心軸方向に入射され伝搬する波長λのＬＰ01モ
ードの基本波を波長λ／２の第２高調波へ変換するファ
イバー型波長変換素子であって、コア及びクラッドは、
下記数式１で示される関係 【数１】 を満たすコア材料、コア半径及びクラッド材料からな
り、 前記ファイバーの基本波に対する等価屈折率は、下記数
式４で示される固有方程式 【数２】 の根であり、 【数３】 （上記式中、ωは基本波の角周波数を、μ 0 は真空の等
磁率を、ε 0 は真空の誘電率を、ｄはコア結晶の非線形
光学定数を、Ｃは基本波に基づく定数を、Ｇ（２β）は
第２高調波に対してコア及びクラッドの境界で屈折率段
差があることを反映 したファクターを、Ｆ（２β）は非
線形分極分布と第２高調波の電界分布との重り積分を示
すファクターを、βは基本波の伝播定数を、Ｌはコア結
晶の長さを、それぞれ示す）におけるＧ（２β）の複数
の極大値を含む半値全幅内又はその極大値近傍の波長が
前記基本波の波長であり、 前記基本波に基づく定数は、下記数式 【数４】 を満たすことを特徴とするチェレンコフ放射型位相整合
を用いたファイバー型波長変換素子。 - 【請求項２】 チェレンコフ放射角度θは 【数５】 と示された規格周波数を示す）を満たす範囲にあること
を特徴とする請求項１記載のファイバー型波長変換素
子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21171292A JP3260837B2 (ja) | 1991-08-14 | 1992-08-07 | ファイバー型波長変換素子 |
| US07/928,512 US5278930A (en) | 1991-08-14 | 1992-08-11 | Fiber type wavelength converter |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-204422 | 1991-08-14 | ||
| JP20442291 | 1991-08-14 | ||
| JP21171292A JP3260837B2 (ja) | 1991-08-14 | 1992-08-07 | ファイバー型波長変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05210136A JPH05210136A (ja) | 1993-08-20 |
| JP3260837B2 true JP3260837B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=26514461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21171292A Expired - Fee Related JP3260837B2 (ja) | 1991-08-14 | 1992-08-07 | ファイバー型波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3260837B2 (ja) |
-
1992
- 1992-08-07 JP JP21171292A patent/JP3260837B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05210136A (ja) | 1993-08-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |