JP3527430B2 - 導波路および光変換装置 - Google Patents

導波路および光変換装置

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JP3527430B2
JP3527430B2 JP03640499A JP3640499A JP3527430B2 JP 3527430 B2 JP3527430 B2 JP 3527430B2 JP 03640499 A JP03640499 A JP 03640499A JP 3640499 A JP3640499 A JP 3640499A JP 3527430 B2 JP3527430 B2 JP 3527430B2
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、波長多重や
時間多重を利用した光通信システムにおける光駆動型光
回路装置、具体的には、非線形光学媒質中で生じる差周
波発生効果を用いて信号光の波長を別の波長に変換する
光駆動型波長変換装置およびパラメトリック増幅効果を
利用して入力信号を増幅する光駆動型光増幅装置に適用
可能な導波路および光変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、二次非線形光学効果を有する非線
形光学媒質中で生じる差周波発生効果を利用した波長変
換装置が知られている。
【０００３】図７は、この種の波長変換装置を示すもの
であり、情報を持った信号光の波長を制御光によって別
の波長へと変換する。
【０００４】また、同様な構成において、制御光のパワ
ーが十分に大きい場合には、差周波光を発生するだけで
なく、パラメトリック増幅効果により入力光を増幅する
増幅装置として構成することもできる。
【０００５】以下、簡単化のため、差周波発生効果を主
に利用した波長変換装置の場合について説明する。
【０００６】図７において、信号光Ａと制御光Ｂとを合
波する合波器１１と、二次の非線形光学効果を有する非
線形の導波路１２と、制御光Ｂと差周波光Ｃとを分波す
る分波器１３とによって主に構成される。
【０００７】そして、比較的小さな光強度を持つ信号光
Ａと比較的大きな光強度を持つ制御光Ｂとを合波器１１
で合波し、非線形の導波路１２に入射する。これによ
り、導波路１２中で信号光Ａは、別の波長を持つ差周波
光Ｃへと変換され、制御光Ｂと共に導波路１２から出射
される。差周波光Ｃと制御光Ｂは分波器１３により分離
される。
【０００８】例えば、制御光Ｂの波長λ1 ＝０．７７μ
ｍとした場合、波長λ2 ＝１．５５μｍの信号光Ａを波
長λ3 ＝１．５３μｍの差周波光Ｃへと変換することが
できる。
【０００９】非線形光学媒質としては、種々の材料が研
究開発されているが、中でも、例えば、文献（１）とし
て、Ｍ．Ｈ．Ｃｈｏｕ ｅｌ．ａｌ．，Ｏｐｔｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒ ｖｏｌ．２３ １００４（１９９８）に
示されるように、ＬｉＮｂＯ3 等の強誘電体結晶や、文
献（２）として、Ｓ．Ｊ．Ｂ．Ｙｏｏ ｅｔ．ａｌ．，
Ａｐｐｌｙｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ ｖｏ
１．６３ ２６０９（１９９６）に示されるように、Ｇ
ａＡｓ等の半導体結晶の非線形定数を周期的に変調し
た、いわゆる擬似位相整合型の媒質に導波路を形成した
構造が有望視されている。
【００１０】一般に、非線形光学効果を利用する場合、
制御光、信号光の偏光方向がある一定の方向を満たす必
要がある場合が多い。ただし、文献（２）に示されるよ
うなＺｉｎｃ Ｂｌｅｎｄ型の結晶構造を持つ半導体材
料を用いると、信号光の偏波が変化しても、変換効率が
変化しない構成とすることができる。
【００１１】しかし、半導体材料を用いた場合、擬似位
相整合構造を形成するために、基板の張り付け後、結晶
再成長を行うなど複雑なプロセスを経て製造が行われる
ため、散乱等による伝搬損失を小さくすることが困難で
ある。
【００１２】さらに、一般に基礎吸収端が他の材料に比
較して長波長側に存在しているため、特に、短波長とな
る制御光の吸収による伝搬損失が大きく、実用に供する
に十分な波長変換効率が得られていない。
【００１３】一方、文献（１）に示されるような、強誘
電体結晶を用いた場合は、電界の印加によって結晶の自
発分極を反転させるという簡単なプロセスによって擬似
位相整合構造を形成でき、吸収端も半導体材料に比較す
ると短波長にあるため、伝搬損失が小さく効率的な波長
変換が行える可能性がある。
【００１４】しかし、強誘電体結晶を用いる場合、効率
的な波長変換を行うためには、信号光と制御光との両方
が自発分極と同方向に偏光している必要があり、入力偏
波に対して著しい依存性がある。
【００１５】光通信システムヘの適用を考えた場合、制
御光の発生装置は、波長変換装置の近くに設置できると
考えられるので、偏光方向を一定にすることは比較的容
易に実現可能と考えられる。
【００１６】しかし、光通信システムに用いられている
単一モードファイバ中の偏光方向は絶えず変動してお
り、長距離のファイバを伝搬してきた信号光を従来の装
置に入射して波長変換を行うと、信号光の偏光方向の揺
らぎによって、差周波光への変換効率が変動してしま
い、実用的でない。
【００１７】このような問題を解決するために、特願平
８−２２８１８４号として本出願人により出願されてい
るものがある。これは、非線形光導波路の中間部分に位
相板を挿入し、該位相板が信号光波長においては２つの
直交する偏波成分間にほぼ１／２波長分の位相差を生
じ、制御光の波長に対しては２つの直交する偏波成分間
にほぼ１波長分の位相差を生じるように設計することに
より、信号光の偏波が変化しても波長変換効率が変化し
ない構成とされている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、擬似位相整
合構造を形成可能な強誘電体材料として知られるＬｉＮ
ｂＯ3 やＬｉＴａＯ3 を用いて導波路を形成する場合、
一般的に用いられている方法としては、Ｔｉ拡散による
方法と、プロトン交換による方法とがある。
【００１９】Ｔｉ拡散による方法では、結晶のＺ軸に平
行な偏波に対する屈折率ｎｅと垂直な方向の偏波に対す
る屈折率ｎｏとも同程度上昇し、ＴＥ，ＴＭの両モード
の偏波を伝搬させることができるため、上記の偏波無依
存型の装置構成に適している。
【００２０】しかし、Ｔｉ拡散による屈折率変化が小さ
いため、光の閉じこめが弱く、パワー密度を高めること
が難しい。
【００２１】また、高い強度の制御光を入射すると、光
損傷により波長変換効率も低下してしまうといった問題
がある。
【００２２】一方、プロトン交換による方法では、屈折
率差がＴｉ拡散に比べて大きいため比較的高いパワー密
度が得られ、光損傷の閾値も高いため比較的高い波長変
換効率が得られる。
【００２３】しかし、このプロトン交換による方法で
は、屈折率ｎｅのみが上昇し、屈折率ｎｏは低下するた
め、例えばＺ面に平行に切り出した基板を用いた場合、
ＴＭモードしか伝搬させることができず、偏波無依存の
構成を取ることができないといった問題がある。また、
Ｔｉ拡散、プロトン交換などの導波路形成法では、導波
層屈折率が徐々に基板の屈折率に近づいてゆく分布を持
ち、その境界が明確でない。このため光の電界分布が導
波路から広がりやすく電界強度を高めにくい。
【００２４】これらの基板への拡散等を用いた方法に代
わる光導波路の形成法としては、例えば、文献（３）
Ｔ．Ｋａｗａｇｕｃｈｉ ｅｔ．ａｌ．，Ｊｏｕｍａｌ
ｏｆＣｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ｖｏｌ．１６
６，４８９（１９９６）や、特開平５−８９６号公報な
どに示されているように、組成や添加元素の異なるＬｉ
ＮｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3 、及びその混晶であるＬｉＮｂ
x Ｔａ1-x Ｏ3 （０≦ｘ≦１）の薄膜をエピタキシャル
成長等の方法により、ＬｉＮｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3 基板
上に形成した多層薄膜導波路が知られている。この方法
では、屈折率の異なるコア層とクラッド層の境界が明確
で屈折率差も大きく取れるため、光の閉じ込めを強くす
ることができる。
【００２５】また、この方法によれば、例えば、文献
（４）のＷ．Ｍ．Ｙｏｕｎｇ ｅｔ．ａ１．，Ｊｏｕｍ
ａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ ｖｏ１．１０，１２３８．（１９９２）に示される
ように、Ｚｎをコア部に添加することにより、屈折率ｎ
ｅ，ｎｏの両方の屈折率が大きくなり、光損傷に対する
耐性が大きくなることが知られているので、ＴＥ，ＴＭ
の両モードの偏波が伝搬可能とし、かつ、光損傷の閾値
の高い導波路を形成することも可能と考えられる。
【００２６】しかし、こうした技術を用いても、従来例
では、ＴＥ，ＴＭモードの屈折率差が等しくないため、
両者の電界分布が異なった形状となってしまう。この結
果、例えば、導波路の入出力に光ファイバとの結合を行
った場合、光の偏波によってファイバとのモードの重な
りが異なってしまい、挿入損失が偏波に依存するような
素子となってしまう。
【００２７】また、前述の位相板を挿入して偏波無依存
型の波長変換装置を構成した場合、ＴＥ，ＴＭモードの
電界分布が異なると、位相板によって偏波を変換したと
ころで損失が生じてしまい、挿入損失の増大、変換効率
の偏波依存性、変換効率の低下を招くといった問題があ
る。
【００２８】以上説明してきたように、従来技術では、
光損傷を防ぎながら、光電界の閉じ込めを高く保ち、Ｔ
Ｅ，ＴＭモードの電界分布を実質的に等しくする手段を
欠いており、高効率で挿入損失及び変換効率が偏波に依
存しない波長変換装置を実現することができない。
【００２９】そこで、本発明の目的は、高い波長変換効
率が得られる共に、ＴＥ，ＴＭの両偏波が伝搬可能で、
挿入損失及び変換効率が偏波に依存しない光駆動型光回
路装置、具体的には、光駆動型波長変換装置および光駆
動型光増幅装置に適用可能な導波路および光変換装置を
提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明は、二次非線形光
学効果を有し、非線形定数を周期的に変調した非線形光
学媒質からなる擬似位相整合構造の導波路であって、該
導波路中のコア部は、該導波路中を伝搬する信号光波長
のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド部
との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコア
部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｚｎ
元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３により
形成され、該導波路中のクラッド部は、該導波路中を伝
搬する信号光波長のＴＥモードにおける該導波路中のコ
ア部とクラッド部との屈折率差と、ＴＭモードにおける
該導波路中のコア部とクラッド部との屈折率差とが一致
するように、ＬｉＮｂＯ ３により形成されたことによっ
て、導波路を構成する。
【００３１】本発明は、二次非線形光学効果を有し、非
線形定数を周期的に変調した非線形光学媒質からなる擬
似位相整合構造の導波路であって、該導波路中のコア部
は、該導波路中を伝搬する信号光波長のＴＥモードにお
ける該導波路中のコア部とクラッド部との屈折率差と、
ＴＭモードにおける該導波路中のコア部とクラッド部と
の屈折率差とが一致するように、Ｚｎ元素の屈折率上昇
元素が添加されたＬｉＮｂＯ３により形成され、該導波
路中のクラッド部は、該導波路中を伝搬する信号光波長
のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド部
との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコア
部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｍｇ
元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加されたＬ
ｉＮｂＯ３により形成されたことによって、導波路を構
成する。
【００３２】本発明は、二次非線形光学効果を有し、非
線形定数を周期的に変調した非線形光学媒質からなる擬
似位相整合構造の導波路であって、該導波路中のコア部
は、該導波路中を伝搬する信号光波長のＴＥモードにお
ける該導波路中のコア部とクラッド部との屈折率差と、
ＴＭモードにおける該導波路中のコア部とクラッド部と
の屈折率差とが一致するように、Ｚｎ元素の屈折率上昇
元素が添加されたＬｉＮｂＯ３により形成され、該導波
路中のクラッド部は、該導波路中を伝搬する信号光波長
のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド部
との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコア
部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｍｇ
元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加されたＬ
ｉＮｂｘＴａ１−ｘＯ３（０＜ｘ＜１）により形成され
たことによって、導波路を構成する。
【００３３】本発明は、導波路の非線形光学媒質中で生
じる差周波発生効果を用いて信号光の波長を別の波長に
変換する装置であって、二次非線形光学効果を有し、非
線形定数を周期的に変調した非線形光学媒質からなる擬
似位相整合構造の導波路と、該導波路中のコア部は、該
導波路中を伝搬する信号光波長のＴＥモードにおける該
導波路中のコア部とクラッド部との屈折率差と、ＴＭモ
ードにおける該導波路中のコア部とクラッド部との屈折
率差とが一致するように、Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が
添加されたＬｉＮｂＯ３により形成され、該導波路中の
クラッド部は、該導波路中を伝搬する信号光波長のＴＥ
モードにおける該導波路中のコア部とクラッド部との屈
折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコア部とク
ラッド部との屈折率差とが一致するように、ＬｉＮｂＯ
３により形成され、前記導波路に信号光および制御光を
合波して入力する入力手段と、前記導波路から出射され
る光の中から前記制御光とそれ以外の光とを分離する分
離手段とを具えることによって、光変換装置を構成す
る。
【００３４】本発明は、導波路の非線形光学媒質中で生
じる差周波発生効果を用いて信号光の波長を別の波長に
変換する装置であって、二次非線形光学効果を有し、非
線形定数を周期的に変調した非線形光学媒質からなる擬
似位相整合構造の導波路であって、該導波路中のコア部
は、該導波路中を伝搬する信号光波長のＴＥモードにお
ける該導波路中のコア部とクラッド部との屈折率差と、
ＴＭモードにおける該導波路中のコア部とクラッド部と
の屈折率差とが一致するように、Ｚｎ元素の屈折率上昇
元素が添加されたＬｉＮｂＯ３により形成され、該導波
路中のクラッド部は、該導波路中を伝搬する信号光波長
のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド部
との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコア
部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｍｇ
元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加されたＬ
ｉＮｂＯ３により形成され、前記導波路に信号光および
制御光を合波して入力する入力手段と、前記導波路から
出射される光の中から前記制御光とそれ以外の光とを分
離する分離手段とを具えることによって、光変換装置を
構成する。
【００３５】本発明は、導波路の非線形光学媒質中で生
じる差周波発生効果を用いて信号光の波長を別の波長に
変換する装置であって、二次非線形光学効果を有し、非
線形定数を周期的に変調した非線形光学媒質からなる擬
似位相整合構造の導波路であって、該導波路中のコア部
は、該導波路中を伝搬する信号光波長のＴＥモードにお
ける該導波路中のコア部とクラッド部との屈折率差と、
ＴＭモードにおける該導波路中のコア部とクラッド部と
の屈折率差とが一致するように、Ｚｎ元素の屈折率上昇
元素が添加されたＬｉＮｂＯ３により形成され、該導波
路中のクラッド部は、該導波路中を伝搬する信号光波長
のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド部
との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコア
部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｍｇ
元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加されたＬ
ｉＮｂｘＴａ１−ｘＯ３（０＜ｘ＜１）により形成さ
れ、前記導波路に信号光および制御光を合波して入力す
る入力手段と、前記導波路から出射される光の中から前
記制御光とそれ以外の光とを分離する分離手段とを具え
ることによって、光変換装置を構成する。
【００３６】
【００３７】本発明は、前記導波路は、Ｍｇ元素若しく
はＩｎ元素の屈折率低下元素が添加されたＬｉＮｂＯ ３
により形成された下部クラッド部と、Ｚｎ元素の屈折率
上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３により形成されたコ
ア部と、Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が
添加され、前記コア部よりも屈折率が小さなＬｉＮｂＯ
３ により形成された上部クラッド部とから構成してもよ
い。
【００３８】前記導波路は、Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素
の屈折率低下元素が添加されたＬｉＮｂＯ ３ により形成
された下部クラッド部と、Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が
添加されたＬｉＮｂＯ３により形成されたコア部と、前
記コア部よりも屈折率が小さなガラス材により形成され
た上部クラッド部とから構成してもよい。
【００３９】前記導波路は、Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素
の屈折率低下元素が添加されたＬｉＮｂ ｘＴａ １−ｘＯ
３（０＜ｘ＜１）により形成された下部クラッド部と、
Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３に
より形成されたコア部と、Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の
屈折率低下元素が添加され、前記コア部よりも屈折率が
小さなＬｉＮｂ ｘＴａ １−ｘＯ ３（０＜ｘ＜１）により
形成された上部クラッド部とから構成するか、又は、前
記導波路は、Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元
素が添加されたＬｉＮｂ ｘＴａ １−ｘＯ ３（０＜ｘ＜
１）により形成された下部クラッド部と、Ｚｎ元素の屈
折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３により形成され
たコア部と、前記コア部よりも屈折率が小さなガラス材
により形成された上部クラッド部とから構成してもよ
い。
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】信号光の波長に対しては２つの直交する偏
波成分間にほぼ１／２波長分の位相差を生じ、かつ、制
御光の波長に対しては２つの直交する偏波成分間にほぼ
１波長分の位相差を生じる位相板を用い、前記位相板
を、該位相板の複屈折の軸が前記制御光の偏波方向に対
してほぼ４５度をなす角度で、前記導波路のほぼ中間部
分に配置することができる。
【００４４】前記非線形光学媒質は、差周差発生効果を
用いて信号光の波長を変換する手段とすることができ
る。
【００４５】前記非線形光学媒質は、パラメトリック増
幅効果を用いて信号光を増幅する手段とすることができ
る。
【００４６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
【００４７】［概要］まず、本発明の概要について説明
する。
【００４８】本発明は、波長多重や時間多重を利用した
光通信システムにおける光駆動型光回路装置に適用でき
るものである。
【００４９】具体的には、二次の非線形光学効果を有し
非線形定数を周期的に変調した非線形光学媒質からなる
導波路と、該導波路内に信号光および制御光を合波して
入射する手段と、該導波路から出射する光から制御光と
それ以外の光を分離する手段とを少なくとも備え、該非
線形光学媒質中で生じる差周波発生効果を用いて該信号
光の波長を別の波長に変換する光駆動型の波長変換装
置、または、パラメトリック増幅効果を利用して入力信
号光を増幅する光駆動型の光増幅装置に適用できるもの
である。
【００５０】このような装置において、導波路中の光を
導波するコア部にＺｎを添加したＬｉＮｂＯ3 を用いて
導波路を形成し、該コア部に添加されるＺｎの濃度を調
整してＴＥ，ＴＭモードの偏波における屈折率差をほぼ
等しくなるような構成にする。
【００５１】また、以下の構成要件としてもよい。
【００５２】導波路中の光を導波するコア部はＺｎを添
加したＬｉＮｂＯ3 を用い、コア部と隣接するクラッド
部はＭｇまたはＩｎを添加したＬｉＮｂＯ3 を用いた導
波路を形成し、該コア部のＺｎの濃度及びクラッド部の
ＭｇとＩｎの濃度を調整して、ＴＥ，ＴＭモードの偏波
における屈折率差をほぼ等しくなるようにしてもよい。
【００５３】また、導波路中の光を導波するコア部はＺ
ｎを添加したＬｉＮｂＯ3 を用い、コア部と降接するク
ラッド部はＭｇまたはＩｎを添加したＬｉＮｂx Ｔａ
1-x Ｏ3 （０＜ｘ＜１）を用いた導波路を形成し、該コ
ア部のＺｎの濃度及びクラッド部のＭｇ、ＩｎおよびＴ
ａの濃度を調整してＴＥ，ＴＭモードの偏波における屈
折率差を大きくしかつ両者がほぼ等しくなるようにして
もよい。
【００５４】また、制御光の波長は信号光の波長に対し
て約半分の波長にし、非線形の導波路の中間またはその
近傍に、信号光の波長では１／２波長板に、制御光の波
長では１波長板となる位相板を、その位相板の複屈折の
軸が制御光の偏波方向に対して約４５度をなすように配
置してもよい。
【００５５】また、ＬｉＮｂＯ3 基板上に下部クラッド
部、コア部を形成し、下部クラッド部にＭｇまたはＩｎ
が添加されたＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 を用い、コア部に
Ｚｎを添加したＬｉＮｂＯ3 を用いた構造としてもよ
い。
【００５６】また、ＬｉＮｂＯ3 基板上に下部クラッド
部、コア部、上部クラッド部を形成し、下部クラッド部
にＭｇまたはＩｎが添加されたＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3
を用い、コア部にＺｎを添加したＬｉＮｂＯ3 を用い、
上部クラッド部にＭｇまたはＩｎが添加されたＬｉＮｂ
x Ｔａ1-x Ｏ3 あるいはＳｉＯ2 等のガラス材料を用い
た構造としてもよい。
【００５７】以下、具体的な例を挙げて説明する。
【００５８】［第１の例］本発明の第１の実施の形態
を、図１〜図４に基づいて説明する。
【００５９】本例では、二次非線形光学効果を有する非
線形光学媒質からなる導波路に信号光および制御光を入
射して差周波発生効果を用いて該信号光の波長を別の波
長に変換する光駆動型の波長変換装置を例に挙げて説明
する。
【００６０】（導波路構造）まず、光駆動型の波長変換
装置を構成する導波路の構造を、図２〜図４に基づいて
説明する。
【００６１】非線形光学媒質として一部の自発分極が周
期的に反転されているＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 （０≦ｘ
＜１）を用い、該媒質内に光を導波するコア部はＺｎを
添加したＬｉＮｂＯ3 により、コア部と隣接するクラッ
ド部はＭｇを添加したＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 により導
波路を形成する。この場合、コア部のＺｎの濃度、クラ
ッド部のＭｇとＴａの濃度をそれぞれ調整することによ
って、ＴＥ，ＴＭモードの偏波における屈折率差をほぼ
等しくなるように設定する。
【００６２】図２は、ＬｉＮｂＯ3 に屈折率上昇元素と
して知られるＺｎを添加した場合のＺｎの濃度に対する
屈折率変化を調べたものである。
【００６３】ここでは何も添加されていないＬｉＮｂＯ
3 の屈折率を基準にした変化分を％表示として示す。こ
の図２からわかるように、Ｚｎの添加により、屈折率ｎ
ｅ，ｎｏの両者が上昇するが、ほとんどの濃度で屈折率
ｎｅの上昇分が屈折率ｎｏのそれを下回っている。
【００６４】例えば、クラッド部を無添加のＬｉＮｂＯ
3 とすると、ＴＥ，ＴＭの両モードにおけるコア−クラ
ッド間の屈折率差（Δｎ）を任意のＺｎ濃度で同じにす
ることはできない。しかし、Ｚｎ濃度を１０％程度とす
れば、両モードの屈折率差をほぼ同程度にすることがで
きる。
【００６５】この場合、屈折率差は０．４％であるが、
光電界密度を高めるため、さらに大きな屈折率差を得る
には、クラッド部にＭｇまたはＩｎなどの屈折率低下元
素を添加することが考えられる。
【００６６】図３は、ＬｉＮｂＯ3 にＭｇを添加した場
合の屈折率変化を調べたものである。
【００６７】この図３からわかるように、Ｍｇを添加し
た場合、屈折率ｎｅ，ｎｏの両者が低下するが、両者の
変化分は異なっており、例えば８ｍｏｌ％以下の濃度で
は屈折率ｎｅの変化分の方が大きい。
【００６８】このように添加する元素によって、ＬｉＮ
ｂＯ3 の屈折率の変化する様子が異なる性質を利用して
屈折率差を大きく確保しつつ、ＴＥ，ＴＭの両モードの
屈折率差をほぼ等しくすることが技術的なポイントとな
る。
【００６９】例えば、コア部にＺｎが８ｍｏ１％、クラ
ッド部にＭｇが７ｍｏｌ％添加されたＬｉＮｂＯ3 を用
いればコア−クラッド間の屈折率差をＴＥ，ＴＭの両モ
ードとも、０．５５％に一致させることができる。
【００７０】ＬｉＮｂＯ3 やＬｉＴａＯ3 の屈折率を変
化させる添加元素としては、Ｚｎ，Ｍｇ，Ｉｎ以外にも
数多くの元素が知られているが、この３つの元素を添加
することによって光損傷の閾値を高めることが知られて
いるため、これらの元素を添加するのがよい。
【００７１】しかしながら、例えば、上述したＺｎとＭ
ｇの組み合わせだけではＴＥ，ＴＭ両モードの屈折率差
を同じにしようとすると、両者の引き起こす屈折率変化
を最大限に利用しているとは言えない。
【００７２】そこで、クラッド部の組成として、ＬｉＮ
ｂＯ3 に代わって、ＬｉＮｂＯ3 とＬｉＴａＯ3 との混
晶であるＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 （０＜ｘ＜１) を用い
ることによって、さらなる特性の改善を行うことができ
る。
【００７３】図４は、ＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 における
Ｔａの組成比に対する屈折率の変化を調べたものであ
る。
【００７４】ここでは、Ｔａが含まれていないＬｉＮｂ
Ｏ3 の屈折率を基準にした変化分を％表示として示す。
この図４からわかるように、Ｔａの組成比を増やしてゆ
くと、屈折率ｎｅ，ｎｏとも低下してゆくが、特に、屈
折率ｎｏの低下が著しい。この性質を利用すると、上述
したＭｇ，Ｚｎの添加による屈折率変化を活かした上
で、ＴＥ，ＴＭの両モードの偏波に対する屈折率差をほ
ぼ同じにすることができる。
【００７５】例えば、コア部にＺｎが１０ｍｏｌ％添加
されたＬｉＮｂＯ3 を用い、クラッド部にＭｇが５ｍｏ
ｌ％添加されたＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 を用い、Ｔａの
組成比を０．０８とすると、コア部−クラッド部間の屈
折率差をＴＥ，ＴＭモード共に０．８６％に一致させる
ことができる。
【００７６】このようにして、ＴＥ，ＴＭの両モードに
おける電界分布をほぼ等しくした導波路を作製すること
により、前後に光ファイバ等と結合を行っても、偏波に
よって挿入損失の変化しない波長変換装置を構成でき
る。
【００７７】（波長変換装置）次に、上述した導波路を
用いた波長変換装置の構成例を、図１に基づいて説明す
る。
【００７８】図１は、波長変換装置の構成例を示す。
【００７９】１は、本発明を構成する導波路である。こ
の導波路１は、ＬｉＮｂＯ3 基板３１と、Ｍｇが添加さ
れたＬｉＮｂ０．０８Ｔａ０．９２Ｏ3 からなるクラッ
ド層３２と、Ｚｎが添加されたＬｉＮｂＯ3 からなるコ
ア層３３とにより構成される。
【００８０】波長変換装置として構成する場合、ＴＥ，
ＴＭの両モードにおける電界分布をほぼ等しくした導波
路１のほぼ中間部分に、位相板３４が挿入されている。
【００８１】この位相板３４は、信号光Ａの波長（λ
2 ）に対しては２つの直交する偏波成分３８，３９間に
ほぼ１／２波長分の位相差を生じ、制御光Ｂの波長（λ
1 ）に対しては２つの直交する偏波成分３８，３９間に
ほぼ１波長分の位相差を生じる特性をもつ。そして、こ
のような特性をもつ位相板３４は、複屈折の主軸方向３
５が制御光Ｂの偏波方向３１０に対して約４５度をなす
ように配置される。３１１，３１２は、差周波光Ｃの偏
波方向である。
【００８２】この位相板３４を導波路１間に挿入するこ
とにより、信号光ＡのＴＥ，ＴＭモードの偏波成分３
８，３９が導波路１の前半部（入力側）、後半部（出力
側）においてそれぞれ偏波方向が入れ替わり、ＴＭ偏波
として伝搬しているときに制御光Ｂとの非線形相互作用
により波長変換が行われるため、両方の偏波を波長変換
できる。
【００８３】入力側の光路上には、信号光Ａと制御光Ｂ
とを合波する合波器３６が配設されている。出力側の光
路上には、差周波光Ｃと制御光Ｂとを分波する分波器３
７が配設されている。
【００８４】ここで、導波路１の作製方法について説明
する。
【００８５】本例では、波長λ1 ＝０．７７１μｍの制
御光Ｂを入射して、波長λ2 ＝１．５３５μｍの信号光
Ａを、波長λ3 ＝１．５５０μｍの差周波光Ｃへ変換で
きるような装置として構成する。
【００８６】導波路１は、ＴＥ，ＴＭの両モードの電界
分布をほぼ等しくするため、厚さ５００μｍのＬｉＮｂ
Ｏ3 基板３１上に、膜厚が２０μｍでＭｇが５ｍｏｌ％
添加されたＬｉＮｂ０．０８Ｔａ０．９２Ｏ3 のクラッ
ド層３２と、膜厚が５μｍでＺｎが１０ｍｏｌ％添加さ
れたコア層３３とをエピタキシャル成長により形成す
る。そして、イオンエッチングによりコア層３３の幅を
５．５μｍに加工することによって導波路１を作製す
る。
【００８７】この導波路１は、信号光Ａ、制御光Ｂ、差
周波光Ｃとの間の擬似位相整合条件を満たすように、周
期１９μｍで電界印加法によって分極反転処理が施され
る。導波路長は、２０ｍｍに設定される。
【００８８】また、位相板３４は、偏波無依存の構成と
するため、導波路１のほぼ中心に、主軸方向３５が基板
面に対して４５度の角度をなすように挿入される。この
位相板３４は、ＬｉＮｂＯ3 の基板を研磨して、信号光
Ａの波長λ2 に対しては２つの直交する偏波成分３８，
３９の間にほぼ１／２波長分の位相差を生じ、制御光Ｂ
の波長λ1 に対しては２つの直交する偏波成分３８，３
９の間にほぼ１波長分の位相差を生じるように、厚みを
調節することによって作製することができる。
【００８９】このように構成された波長変換装置におい
て、偏波方向３１１に示すように、導波路１中でＴＭモ
ードとなるように、ＬｉＮｂＯ3 基板３１に対して垂直
な方向に偏光した制御光Ｂを入射する。
【００９０】このとき、制御光Ｂの偏波成分は、位相板
３４を通過しても変化しない。また、信号光Ａの偏波成
分は、基板に垂直な偏波成分３８、基板に平行な偏波成
分３９、あるいは両者が混在したような任意の偏波成分
であっても、本例では、信号光Ａの偏波成分３８は導波
路１の前半部で、信号光Ａの偏波成分３９は導波路１の
後半部でそれぞれＴＭモードとなったとき、擬似位相整
合条件を満たして差周波光Ｃへ変換される。従って、任
意の偏波成分を有する信号光Ａを入力しても、波長変換
を行うことが可能である。
【００９１】本例では、ＴＥ，ＴＭモードとも、信号光
Ａの波長における強度がピークの１３％になるモード直
径が、縦方向４．７μｍ、横方向４．４μｍとなり、両
者の間に違いは見られなかった。
【００９２】また、信号光Ａを１ｍＷ、制御光Ｂを３４
０ｍＷ入射したところ、１ｍＷの差周波光Ｃが得られ、
１００％という極めて高い波長変換効率が信号光Ａの偏
波に依存せず得られることを確認することができた。
【００９３】また、信号の入出力は、光ファイバとのレ
ンズ結合によって行ったが、信号光Ａの偏波を変化させ
ても、素子全体の挿入損失の変化は観測されなかった。
【００９４】上述したように、光損傷を防ぎながら、光
電界の閉じ込めを高く保ち、ＴＥ，ＴＭモードの電界分
布を実質的に等しくすることができるため、高い波長変
換効率が得られ、ＴＥ，ＴＭの両モードの偏波が伝搬可
能で、挿入損失及び変換効率が偏波に依存しない波長変
換装置を構成することが可能になる。
【００９５】また、位相板３４を導波路１内に挿入した
ことにより、偏波の変換の際にモードの不整合による損
失が生じず、光損傷が起きにくく、光電界の閉じ込めが
有効に行われるため、高効率で偏波無依存の波長変換装
置を構成することができる。
【００９６】［第２の例］次に、本発明の第２の実施の
形態を、図５および図６に基づいて説明する。なお、前
述した第１の例と同一部分についての説明は省略し、同
一符号を付す。
【００９７】図５は、本発明に係る導波路２の構成例を
示す。
【００９８】ＬｉＮｂＯ3 基板４１上には、Ｍｇが添加
されたＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 からなる下部クラッド層
４２、Ｚｎが添加されたＬｉＮｂＯ3 からなるコア層４
３、Ｍｇが添加されたＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 からなる
上部クラッド層４４が順次積層されている。
【００９９】ここで、導波路２の作製方法について説明
する。
【０１００】厚さ５００μｍのＬｉＮｂＯ3 基板４１上
に、膜厚が３０μｍでＭｇが５ｍｏｌ％添加されたＬｉ
Ｎｂ０．０８Ｔａ０．９２Ｏ3 からなる下部クラッド層
４２、膜厚が３．５μｍでＺｎが１０ｍｏ１％添加され
たＬｉＮｂＯ3 からなるコア層４３をエピタキシャル成
長により形成する。そして、イオンエッチングによりコ
ア層４３の幅を３．５μｍに加工した後、膜厚が１０μ
ｍでＭｇが５ｍｏｌ％添加されたＬｉＮｂ０．０８Ｔａ
０．９２Ｏ3 からなる上部クラッド層４４をエピタキシ
ャル成長することによって、導波路２を作製する。
【０１０１】この場合、波長λ1 ＝０．７７１μｍの制
御光Ｂを入射し、波長λ2 ＝１．５３５μｍの信号光Ａ
を、波長λ3 ＝１．５５０μｍの差周波光Ｃへ変換でき
るように、導波路２に周期１９μｍで電界印加法を用い
て分極反転処理を施した。
【０１０２】そして、長さ３０ｍｍの導波路２を２つ用
意し、ＬｉＮｂＯ3 の基板を研磨して、信号光Ａの波長
においては２つの直交する偏波成分間にほぼ１／２波長
分の位相差を生じ、制御光Ｂの波長に対しては２つの直
交する偏波成分間にほぼ１波長分の位相差を生じるよう
に、厚みを調節することによって位相板３４を作製す
る。そして、この位相板３４を挟んで２つの導波路２を
接合した。このとき、位相板３４は、その主軸方向が基
板面に対して４５度の角度をなすように配置した。
【０１０３】このように構成された導波路２を用いて、
前述した第１の例で述べたような波長変換装置を構成
し、信号光Ａおよび制御光Ｂを合波して、同様な変換処
理を行う。
【０１０４】導波路２から出力された波長λ1 ＝０．７
７１μｍの制御光Ｂを第１の分波器で分離し、残った波
長λ2 ＝１．５３５μｍの信号光Ａと波長λ3 ＝１．５
５０μｍの差周波光Ｃとを第２の分波器を用いて分波し
た。
【０１０５】これにより、ＴＥ，ＴＭモードとも、信号
光Ａの波長における強度がピークの１３％になるモード
直径が、縦方向４．２μｍ、横方向４．２μｍとなり、
両者の間に違いは見られなかった。
【０１０６】また、信号光Ａを１ｍＷ、制御光Ｂを３５
ｍＷ入射したところ、１ｍＷの差周波光Ｃが得られ、１
００％という極めて高い波長変換効率が信号光Ａの偏波
成分に依存せず得られることを確認できた。
【０１０７】また、信号光Ａを１ｍＷ、制御光Ｂを２０
０ｍＷ入射したところ、６．８ｍＷの差周波光Ｃが得ら
れると共に、信号光Ａも７．２ｍＷまで増幅できた。
【０１０８】これにより、信号光Ａよりも大きな差周波
光Ｃを発生すると共に、信号光Ａに対して増幅作用を持
つことを確認できた。
【０１０９】また、入力信号の偏波に依存せず、差周波
光、増幅信号光を安定して出力できることを確認でき
た。
【０１１０】［変形例］図６は、導波路の変形例を示
す。
【０１１１】本導波路３は、基板４５上に、Ｍｇが添加
されたＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 からなる下部クラッド層
４６、Ｚｎが添加されたＬｉＮｂＯ3 からなるコア層４
７、上部クラッド層４８が順次積層され、上部クラッド
層はリッジ状に加工されている。このようなリッジ状に
加工された導波路３を用いた場合にも、導波路２と同様
な効果を得ることができる。
【０１１２】上述したように、導波路を構成するコア部
に添加される元素（Ｚｎ）濃度及びクラッド部に添加さ
れる元素（Ｍｇ，Ｉｎ，Ｔａ）濃度を調整してＴＥ，Ｔ
Ｍモードの偏波における屈折率差をほぼ等しくするよう
にしたので、両偏波における電界強度をほぼ等しくする
ことができ、これにより、光波の閉じ込めをよくしたま
ま、光損傷を防ぎ、挿入損及び変換効率が偏波に依存し
ない光駆動型の波長変換装置および光増幅装置を実現す
ることができる。
【０１１３】なお、上記例では、信号光と差周波光とが
別々の波長となるように擬似位相整合条件を設定した
が、信号光の波長を制御光の２倍の波長としたときに擬
似位相整合条件を満たすように導波路の周期分極反転の
周期を設定すると、差周波光の波長は信号光の波長と同
一になるため、上記例のような差周波光を発生する場合
よりもさらに効率のよい増幅作用を得ることができる。
【０１１４】また、導波路の構造として、上部クラッド
部と下部クラッド部とに同一の材料を用いたが、上部ク
ラッド部はコア部に比較して屈折率の小さなものであれ
ば、他の材料であってもよく、Ｍｇを添加したＬｉＮｂ
x Ｔａ1-x Ｏ3 やＳｉＯ2 などのガラス材料、あるい
は、前述した第１の例のように上部クラッド部のないリ
ッジ構造としてもよい。
【０１１５】また、基板に下部クラッド部と同一の組成
を用いる場合は、基板が下部クラッド部の役割を果たす
ので、下部クラッド部の形成を省略してもよい。
【０１１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非線形光学媒質として一部の自発分極が周期的に反転さ
れているＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 （０≦ｘ＜１）を用
い、Ｚｎが添加されたＬｉＮｂＯ3 をコア部とし、Ｍｇ
またはＩｎが添加されたＬｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 をクラ
ッド部として導波路を構成し、該コア部のＺｎの濃度及
びクラッド部のＭｇ，Ｉｎ，Ｔａの濃度を調整してＴ
Ｅ，ＴＭモードの偏波における屈折率差をほぼ等しくす
るようにしたので、両偏波における電界強度をほぼ等し
くすることができ、これにより、入力信号の偏波が変化
しても波長変換効率が変化せず、かつ、高い変換効率が
得られる光駆動型光回路装置、具体的には、光駆動型波
長変換装置および光駆動型光増幅装置を作製することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である波長変換装置
の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に対応するものであ
り、Ｚｎを添加したときのＬｉＮｂＯ3 の屈折率変化を
示す特性図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に対応するものであ
り、Ｍｇを添加したときのＬｉＮｂＯ3 の屈折率変化を
示す特性図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に対応するものであ
り、Ｔａの組成ｘを変化させたときのＬｉＮｂx Ｔａ
1-x Ｏ3 の屈折率変化を示す特性図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態である導波路の構成
を示す断面図である。
【図６】図５の変形例を示す断面図である。
【図７】従来における波長変換の原理を説明する斜視図
である。
【符号の説明】
１〜３ 導波路 ３１ ＬｉＮｂＯ3 基板 ３２ クラッド層 ３３ コア層 ３４ 位相板 ３５ 位相板の複屈折の主軸方向 ３６ 合波器 ３７ 分波器 ３８，３９ 信号光の偏波方向 ４１ 基板 ４２ 下部クラッド層 ４３ コア層 ４４ 上部クラッド層 ４５ 基板 ４６ 下部クラッド層 ４７ コア層 ４８ 上部クラッド層 ３１０ 制御光の偏波方向 ３１１，３１２ 差周波光の偏波方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−34745（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−43331（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−68976（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/00 - 1/125 G02F 1/29 - 7/00 G02B 6/00

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二次非線形光学効果を有し、非線形定数
    を周期的に変調した非線形光学媒質からなる擬似位相整
    合構造の導波路であって、 該導波路中のコア部は、該導波路中を伝搬する信号光波
    長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド
    部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコ
    ア部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｚ
    ｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３によ
    り形成され、 該導波路中のクラッド部は、該導波路中を伝搬する信号
    光波長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラ
    ッド部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中
    のコア部とクラッド部との屈折率差とが一致するよう
    に、ＬｉＮｂＯ３により形成されたことを特徴とする導
    波路。
  2. 【請求項２】 二次非線形光学効果を有し、非線形定数
    を周期的に変調した非線形光学媒質からなる擬似位相整
    合構造の導波路であって、 該導波路中のコア部は、該導波路中を伝搬する信号光波
    長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド
    部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコ
    ア部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｚ
    ｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３によ
    り形成され、 該導波路中のクラッド部は、該導波路中を伝搬する信号
    光波長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラ
    ッド部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中
    のコア部とクラッド部との屈折率差とが一致するよう
    に、Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加
    されたＬｉＮｂＯ３により形成されたことを特徴とする
    導波路。
  3. 【請求項３】 二次非線形光学効果を有し、非線形定数
    を周期的に変調した非線形光学媒質からなる擬似位相整
    合構造の導波路であって、 該導波路中のコア部は、該導波路中を伝搬する信号光波
    長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド
    部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコ
    ア部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｚ
    ｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３によ
    り形成され、 該導波路中のクラッド部は、該導波路中を伝搬する信号
    光波長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラ
    ッド部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中
    のコア部とクラッド部との屈折率差とが一致するよう
    に、Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加
    されたＬｉＮｂｘＴａ１−ｘＯ３（０＜ｘ＜１）により
    形成されたことを特徴とする導波路。
  4. 【請求項４】 前記導波路は、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加され
    たＬｉＮｂＯ ３ により形成された下部クラッド部と、 Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３に
    より形成されたコア部と、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加さ
    れ、前記コア部よりも屈折率が小さなＬｉＮｂＯ ３ によ
    り形成された上部クラッド部とからなることを特徴とす
    る請求項１又は２記載の導波路。
  5. 【請求項５】 前記導波路は、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加され
    たＬｉＮｂＯ ３ により形成された下部クラッド部と、 Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３に
    より形成されたコア部と、 前記コア部よりも屈折率が小さなガラス材により形成さ
    れた上部クラッド部とからなることを特徴とする請求項
    １又は２記載の導波路。
  6. 【請求項６】 前記導波路は、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加され
    たＬｉＮｂ ｘＴａ １−ｘＯ ３（０＜ｘ＜１）により形成
    された下部クラッド部と、 Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３に
    より形成されたコア部と、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加さ
    れ、前記コア部よりも屈折率が小さなＬｉＮｂ ｘＴａ
    １−ｘＯ ３（０＜ｘ＜１）により形成された上部クラッ
    ド部とからなることを特徴とする請求項３記載の導波
    路。
  7. 【請求項７】 前記導波路は、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加され
    たＬｉＮｂ ｘＴａ １−ｘＯ ３（０＜ｘ＜１）により形成
    された下部クラッド部と、 Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３に
    より形成されたコア部と、 前記コア部よりも屈折率が小さなガラス材により形成さ
    れた上部クラッド部とからなることを特徴とする請求項
    ３記載の導波路。
  8. 【請求項８】 導波路の非線形光学媒質中で生じる差周
    波発生効果を用いて信号光の波長を別の波長に変換する
    装置であって、 二次非線形光学効果を有し、非線形定数を周期的に変調
    した非線形光学媒質からなる擬似位相整合構造の導波路
    と、 該導波路中のコア部は、該導波路中を伝搬する信号光波
    長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド
    部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコ
    ア部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｚ
    ｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３によ
    り形成され、 該導波路中のクラッド部は、該導波路中を伝搬する信号
    光波長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラ
    ッド部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中
    のコア部とクラッド部との屈折率差とが一致するよう
    に、ＬｉＮｂＯ３により形成され、 前記導波路に信号光および制御光を合波して入力する入
    力手段と、 前記導波路から出射される光の中から前記制御光とそれ
    以外の光とを分離する分離手段とを具えたことを特徴と
    する光変換装置。
  9. 【請求項９】 導波路の非線形光学媒質中で生じる差周
    波発生効果を用いて信号光の波長を別の波長に変換する
    装置であって、 二次非線形光学効果を有し、非線形定数を周期的に変調
    した非線形光学媒質からなる擬似位相整合構造の導波路
    であって、 該導波路中のコア部は、該導波路中を伝搬する信号光波
    長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド
    部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコ
    ア部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｚ
    ｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３によ
    り形成され、 該導波路中のクラッド部は、該導波路中を伝搬する信号
    光波長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラ
    ッド部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中
    のコア部とクラッド部との屈折率差とが一致するよう
    に、Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加
    されたＬｉＮｂＯ３により形成され、 前記導波路に信号光および制御光を合波して入力する入
    力手段と、 前記導波路から出射される光の中から前記制御光とそれ
    以外の光とを分離する分離手段とを具えたことを特徴と
    する光変換装置。
  10. 【請求項１０】 導波路の非線形光学媒質中で生じる差
    周波発生効果を用いて信号光の波長を別の波長に変換す
    る装置であって、 二次非線形光学効果を有し、非線形定数を周期的に変調
    した非線形光学媒質からなる擬似位相整合構造の導波路
    であって、 該導波路中のコア部は、該導波路中を伝搬する信号光波
    長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラッド
    部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中のコ
    ア部とクラッド部との屈折率差とが一致するように、Ｚ
    ｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３によ
    り形成され、 該導波路中のクラッド部は、該導波路中を伝搬する信号
    光波長のＴＥモードにおける該導波路中のコア部とクラ
    ッド部との屈折率差と、ＴＭモードにおける該導波路中
    のコア部とクラッド部との屈折率差とが一致するよう
    に、Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加
    されたＬｉＮｂｘＴａ１−ｘＯ３（０＜ｘ＜１）により
    形成され、 前記導波路に信号光および制御光を合波して入力する入
    力手段と、 前記導波路から出射される光の中から前記制御光とそれ
    以外の光とを分離する分離手段とを具えたことを特徴と
    する光変換装置。
  11. 【請求項１１】 前記導波路は、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加され
    たＬｉＮｂＯ ３ により形成された下部クラッド部と、 Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３に
    より形成されたコア部と、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加さ
    れ、前記コア部よりも屈折率が小さなＬｉＮｂＯ ３ によ
    り形成された上部クラッド部とからなることを特徴とす
    る請求項８又は９記載の光変換装置。
  12. 【請求項１２】 前記導波路は、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加され
    たＬｉＮｂＯ ３ により形成された下部クラッド部と、 Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３に
    より形成されたコア部と、 前記コア部よりも屈折率が小さなガラス材により形成さ
    れた上部クラッド部とからなることを特徴とする請求項
    ８又は９記載の光変換装置。
  13. 【請求項１３】 前記導波路は、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加され
    たＬｉＮｂ ｘＴａ １−ｘＯ ３（０＜ｘ＜１）により形成
    された下部クラッド部と、 Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３に
    より形成されたコア部と、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加さ
    れ、前記コア部よりも屈折率が小さなＬｉＮｂ ｘＴａ
    １−ｘＯ ３（０＜ｘ＜１）により形成された上部クラッ
    ド部とからなることを特徴とする請求項１０記載の光変
    換装置。
  14. 【請求項１４】 前記導波路は、 Ｍｇ元素若しくはＩｎ元素の屈折率低下元素が添加され
    たＬｉＮｂ ｘＴａ １−ｘＯ ３（０＜ｘ＜１）により形成
    された下部クラッド部と、 Ｚｎ元素の屈折率上昇元素が添加されたＬｉＮｂＯ３に
    より形成されたコア部と、 前記コア部よりも屈折率が小さなガラス材により形成さ
    れた上部クラッド部とからなることを特徴とする請求項
    １０記載の導波路。
  15. 【請求項１５】 信号光の波長に対しては２つの直交す
    る偏波成分間にほぼ１／２波長分の位相差を生じ、か
    つ、制御光の波長に対しては２つの直交する偏波成分間
    にほぼ１波長分の位相差を生じる位相板を用い、 前記位相板を、該位相板の複屈折の軸が前記制御光の偏
    波方向に対してほぼ４５度をなす角度で、前記導波路の
    ほぼ中間部分に配置したことを特徴とする請求項８ない
    し１４のいずれかに記載の光変換装置。
  16. 【請求項１６】 前記非線形光学媒質は、差周差発生効
    果を用いて信号光の波長を変換する手段であることを特
    徴とする請求項８ないし１４のいずれかに記載の光変換
    装置。
  17. 【請求項１７】 前記非線形光学媒質は、パラメトリッ
    ク増幅効果を用いて信号光の波長を増幅する手段である
    ことを特徴とする請求項８ないし１４のいずれかに記載
    の光変換装置。
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