JP4602923B2

JP4602923B2 - 波長変換器

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Publication number: JP4602923B2
Application number: JP2006061840A
Authority: JP
Inventors: 悦史山崎; 篤高田; 史一犬塚
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2026-03-07
Also published as: JP2007240780A

Description

本発明は、波長変換に関し、より詳細には、波長多重技術を基盤とする光ネットワークの光ノード等において用いられる波長変換に関する。

波長変換法としては、（１）変換において光位相情報を保持でき、（２）信号変調速度に依存せず、（３）多波長信号光を一括で変換可能であるなどの長所を有する光非線形媒質を利用したパラメトリック波長変換がある。特に、二次光非線形効果を利用する方法では、擬似位相整合技術によって変換効率が向上しており、波長変換法として有望である。

擬似位相整合二次光非線形媒質を利用する場合には、一般に、擬似位相整合波長に合わせた基本波励起光と入力信号光を入力し、変換光を発生させる方法が一般的である。そこでは、基本波励起光は擬似位相整合二次光非線形媒質中で二次高調波発生によって２倍の光周波数、つまり半波長の高調波励起光を生成する。この高調波励起光と入力信号光が差周波発生を起こし変換光が生成される。

ＡｔｓｕｓｈｉＴａｋａｄａ， "Ｏｐｔｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｒｉｃｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓ"，ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆＯＦＣ２００５，ＯＴｕＧ５，Ｍａｒｃｈ２００５Ｍ．Ｈ．Ｃｈｏｕｅｔａｌ． "１．５−μｍ−ＢａｎｄＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＣａｓｃａｄｅｄＳｅｃｏｎｄ−ＯｒｄｅｒＮｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙｉｎＬｉＮｂＯ３Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ"，ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．６，ｐ．６５３，Ｊｕｎｅ１９９９

従来の方法では、基本波励起光と入力信号光が同一の擬似位相整合二次光非線形媒質に入力されるため、励起光と入力信号光の和周波発生といった不要な非線形相互作用によるクロストーク光が発生するという問題があった。また、入力信号光と励起光の波長、および、変換光と励起光の波長の差が大きくなると、位相整合条件が十分に満足されないため、変換効率が低下するという課題もあった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、二次高調波発生（ＳＨＧ）過程と差周波発生（ＤＦＧ）過程とを分離した波長変換器を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、擬似位相整合二次光非線形導波路を用いたパラメトリック波長変換器であって、基本波励起光を出力する基本波励起光源と、前記基本波励起光を入力して、前記基本波励起光の二次高調波を出力する第１の擬似位相整合二次光非線形導波路と、前記基本波励起光の二次高調波と入力信号光とを合波して出力する光フィルタ合波手段と、前記光フィルタ合波手段から出力される光を入力して、前記基本波励起光の波長領域の変換光を出力する第２の擬似位相整合二次光非線形導波路とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、擬似位相整合二次光非線形導波路を用いたパラメトリック波長変換器であって、基本波励起光を出力する基本波励起光源と、前記基本波励起光を入力して、前記基本波励起光の二次高調波を出力する第１の擬似位相整合二次光非線形導波路と、前記第１の擬似位相整合二次光非線形導波路から出力される前記二次高調波光を２つに分離する光分波器と、第１のポートから入力された基本波波長の光を第２のポートに出力し、前記第２のポートから入力された光を第３のポートに出力する光サーキュレータと、前記光サーキュレータの前記第２のポートに接続された偏波共通ポート、垂直偏波ポート、および水平偏波ポートを有し、前記偏波共通ポートから入力された前記基本波波長の光を当該光の偏波によって、前記垂直偏波ポートまたは前記水平偏波ポートに分離して出力する偏波分離器と、前記偏波分離器の前記垂直偏波ポートと接続された第１の基本波ポート、前記光分波器に接続された第１の高調波ポート、および第１の共通ポートを有し、前記第１の基本波ポートからの前記基本波波長の光と前記高調波ポートからの前記二次高調波光の一方を合波して前記第１の共通ポートに出力する第１の光フィルタ合波器と、前記偏波分離器の前記水平偏波ポートと接続された第２の基本波ポート、前記光分波器に接続された第２の高調波ポート、および第２の共通ポートを有し、前記第２の基本波ポートからの前記基本波波長の光と前記高調波ポートからの前記二次高調波光の他方を合波して前記第２の共通ポートに出力する第２の光フィルタ合波器と、前記第１の光フィルタ合波器の前記共通ポートおよび前記第２の光フィルタ合波器の前記第２の共通ポートに接続された第２の擬似位相整合二次光非線形導波路とを備え、前記第２の擬似位相整合二次光非線形導波路、前記偏波分離器、前記第１の光フィルタ合波器、前記第２の光フィルタ合波器、およびこれらを接続する光導波路が偏波保持特性を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の波長変換器は、前記第１の擬似位相整合二次光非線形導波路からの出力のうち前記二次高調波光のみを透過する光フィルタをさらに備え、前記光分波器は、前記光フィルタを透過した前記二次高調波光を２つに分離することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の波長変換器は、前記第１の擬似位相整合二次光非線形導波路の擬似位相整合波長と、前記第２の擬似位相整合二次光非線形導波路の擬似位相整合波長とが一致することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の波長変換器は、前記第１の擬似位相整合二次光非線形導波路の擬似位相整合波長に比較して、前記第２の擬似位相整合二次光非線形導波路の擬似位相整合波長を長波長側にシフトさせるように、前記第１および第２の擬似位相整合二次光非線形導波路の温度を調整する温度調整機構を備えたことを特徴とする。

また、本発明によれば、ＳＨＧ過程とＤＦＧ過程とを分離することで不要光の発生を抑圧することができる波長変換器を提供することができる。

本発明は、二次高調波発生（ＳＨＧ）過程と差周波発生（ＤＦＧ）過程とを分離した、擬似位相整合二次光非線形導波路を用いたパラメトリック波長変換器に関する。
以下、図面を参照して、本発明に係る波長変換器の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１に、本発明に係る波長変換器の第１の実施形態の構成を示す。本実施形態の波長変換器１００は、基本波励起光を出力する基本波励起光源１０８と、基本波励起光源１０８からの基本波励起光を入力して、基本波励起光の二次高調波に変換して出力する擬似位相整合二次光非線形導波路１０２と、擬似位相整合二次光非線形導波路１０２から出力された光（基本波励起光の二次高調波）と入力信号光を合波する光フィルタ合波器１０４と、光フィルタ合波器１０４から出力される光を入力する擬似位相整合二次光非線形導波路１０６とを備える。

基本波励起光源１０８は、例えば、１．５μｍ帯の基本波励起光を発生して出力する。

基本波励起光源１０８で発生した励起光は、擬似位相整合二次光非線形導波路１０２へ入力され、二次高調波発生（ＳＨＧ）過程により基本波励起光の光周波数の２倍の光周波数を有するＳＨＧ光に変換され出力される。

入力信号および光擬似位相整合二次光非線形導波路１０２から出力されたＳＨＧ光は、光フィルタ合波器１０４へ入力され、合波され出力される。

光フィルタ合波器１０４から出力された光は、擬似位相整合二次光非線形導波路１０６へ入力され、差周波発生（ＤＦＧ）過程によって基本波波長領域の光（変換光）に変換され出力される。

光フィルタ合波器１０４としては、擬似位相整合二次光非線形導波路１０２から出力されるＳＨＧ光と基本波励起光を分離して、ＳＨＧ光のみを取り出した上で入力信号光と合波して擬似位相整合二次光非線形導波路１０６に入力することが望ましい。この光フィルタ合波器１０４としては、波長依存性を有する媒質・構造などを用いて実現され、ダイクロイックミラー、誘電体多層膜フィルタ、波長依存型導波路結合器などが利用できる。

また、光カプラなどの一般的な光結合器を用いてＳＨＧ光と入力信号光を合波することもできる。その場合は、フィルタを用いて、あらかじめ基本波励起光をリジェクトしておくことが望ましい。

擬似位相整合二次光非線形導波路１０２，１０６としては、ニオブ酸リチウム導波路などが利用できる。また、入力光としては、複数の波長を束ねたＷＤＭ信号光であっても良い。通信用に用いる場合には、基本波信号光としてＳ，Ｃ，Ｌ帯などの１．５μｍ周辺の信号光波長帯域内での波長変換が必要であり、したがって、基本波励起光としても１．５μｍ帯の光が利用される。基本波励起光として十分な光パワーを得るために、光ファイバ増幅器、光半導体増幅器などの光増幅器を利用してもよい。

図２に、従来の励起光と信号光の和周波発生過程を介した不要な相互作用により発生する変換クロストークを示す。

本発明によれば、ＳＨＧ過程とＤＦＧ過程を分離することで、図２に示すような不要光発生を抑圧することができるため大幅に変換による信号劣化を抑えることができる。

図３（ａ）に従来の波長変換器による波長変換スペクトルを、図３（ｂ）に本発明による波長変換スペクトルを示す。不要光発生を大幅に抑圧できていることがわかる。

（参考例）
図４に、参考例の波長変換器の構成を示す。本参考例の波長変換器４００は、基本波励起光を出力する基本波励起光源４０８と、ポート１から入力される光をポート２に出力し、ポート２から入力される光をポート３に出力し、ポート１から基本波励起光を入力する光合分波器４１２と、光合分波器４１２のポート２から出力される光を入力する擬似位相整合二次光非線形導波路４０２と、入力信号光と擬似位相整合二次光非線形導波路４０２からの二次高調波光とを合波して再び擬似位相整合二次光非線形導波路４０２へ出力する高調波反射器４１４とを備える。

基本波励起光源４０８は、例えば、１．５μｍ帯の基本波励起光を発生して出力する。

基本波励起光源４０８で発生した励起光は、光合分波器４１２のポート１へ入力され、ポート２から出力される。

光合分波器４１２のポート２からの光（励起光）は、擬似位相整合二次光非線形導波路４０２へ入力され、二次高調波発生（ＳＨＧ）過程により基本波励起光の光周波数の２倍の光周波数を有するＳＨＧ光に変換され出力される。

光擬似位相整合二次光非線形導波路４０２から出力されたＳＨＧ光は、高調波反射器４１４へ入力されるとともに、もう一方から入力された入力信号光と合波されて、再び擬似位相整合二次光非線形導波路４１４へ入力される。この高調波励起光と入力信号光は擬似位相整合二次光非線形導波路４１４を逆に伝播し、それらの差周波発生（ＤＦＧ）過程によって変換光に変換され出力される。この変換光は光合分波器４１２のポート２へ入力され、ポート３から出力される。

高調波反射器４１４としては、二次高調波の光周波数帯を反射し、信号光の光周波数領域を透過するような波長依存性を有する媒質・構造などを用いて実現され、ダイクロイックミラー、誘電体多層膜フィルタ、波長依存型導波路結合器などが利用できる。若しくは、光カプラなどの一般的な光結合器を用いてＳＨＧ光と入力信号光を合波することもできる。

また、高調波励起光の光周波数を反射し、入力信号光の波長領域の光を透過するようなフィルタを、擬似位相整合二次光非線形導波路４０２の端面に直接蒸着することで、擬似位相整合二次光非線形導波路４０２が高調波反射器４１４の機能を備えるようにしてもよい。

さらに、高調波反射器４１４が擬似位相整合二次光非線形導波路４０２に戻す光に混入する基本波励起光を十分に小さく抑圧し、ＤＦＧ過程に混入する基本波励起光を十分小さく抑えることは、不要なクロストーク成分を抑圧するために重要である。

擬似位相整合二次光非線形導波路の端面において基本波励起光の反射率が十分小さくなるように、導波路端面にAnti-Reflection コーティングを施す、あるいは斜め研磨を施してもよい。

また、擬似位相整合二次光非線形導波路としては、ニオブ酸リチウム導波路などが利用できる。

入力光としては、複数の波長を束ねたＷＤＭ信号光であっても良い、通信用に用いる場合には、基本波信号光としてＳ，Ｃ，Ｌ帯などの１．５μｍ周辺の信号光波長帯域内での波長変換が必要であり、したがって、基本波励起光としても１．５μｍ帯の光が利用される。

本参考例でも、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
一般に擬似位相整合二次光非線形導波路の変換効率は入力信号光、励起光の偏波に大きく依存する。一方、入力信号光の偏波はランダムに変動するため、実際にシステムで利用する際には偏波無依存な変換効率を実現できるような回路構成が必要になる。

図５に、本発明に係る波長変換器の第２の実施形態の構成を示す。本実施形態の波長変換器は、偏波無依存型回路構成である。本実施形態の波長変換器５００は、基本波励起光を出力する基本波励起光源５０８と、基本波励起光源５０８からの基本波励起光を入力する擬似位相整合二次光非線形導波路５０２と、擬似位相整合二次光非線形導波路５０２から出力される二次高調波光を２つに分離する光分波器５３０と、ポート１から入力された光をポート２に出力し、ポート２から入力された光をポート３に出力する光サーキュレータ５２２と、光サーキュレータ５２２のポート２に接続された偏波共通ポート、垂直偏波ポート、および水平偏波ポートを有し、偏波共通ポートから入力される光をその偏波によって分離して垂直偏波ポート、水平偏波ポートに出力する偏波分離器５２４と、偏波分離器５２４の垂直偏波ポートと接続された基本波ポート、光分波器５３０に接続された高調波ポート、および共通ポートを有し、基本波ポートからの基本波波長の光と高調波ポートからの高調波波長の光を合波して共通ポートに出力する光フィルタ合波器５２６と、偏波分離器５２４の水平偏波ポートと接続された基本波ポート、光分波器５３０に接続された高調波ポート、および共通ポートを有し、基本波ポートからの基本波波長の光と高調波ポートからの高調波波長の光を合波して共通ポートに出力する光フィルタ合波器５２８と、光フィルタ合波器５２６の共通ポートおよび光フィルタ合波器５２８の共通ポートに接続された擬似位相整合二次光非線形導波路５０６とを備える。また、波長変換器５００は、擬似位相整合二次光非線形導波路５０２から出力された光から基本波励起光を除去して分波器５３０へ入力する光フィルタ５３２をさらに備える。

波長変換器５００において、偏波分離器５２４の垂直ポートと光フィルタ合波器５２６の基本波ポートとが、偏波分離器５２４の水平偏波ポートと光フィルタ合波器５２８の基本波ポートとが、光フィルタ合波器５２６の共通ポートと擬似位相整合二次光非線形導波路５０６の一端とが、光フィルタ合波器５２８の共通ポートと擬似位相整合二次光非線形導波路５０６の他端とがそれぞれ接続された光ループを形成している。

基本波励起光源５０８は、例えば、１．５μｍ帯の基本波励起光を発生して出力する。

基本波励起光源５０８で発生した基本波励起光は、擬似位相整合二次光非線形導波路５０２に入力され、二次高調波発生（ＳＨＧ）過程により基本波励起光の光周波数の２倍の光周波数を有する、すなわち基本波励起光の半波長の高調波励起光ＳＨＧ光に変換され出力される。高調波励起光は、光フィルタ５３２によって基本波励起光を除去された後、分波器５３０によって２つに分配される。

一方、入力された信号光はサーキュレータ５２２のポート１に入力され、ポート２に出力される。その後、偏波分離器５２４に入力され、入力光はその偏波によって垂直偏波ポートまたは水平偏波ポートに出力される。

偏波分離器５２４の垂直偏波ポートからの信号光の垂直偏波成分は、光フィルタ合波器５２６に入力され、分波器５３０から高調波ポートを介して入力される高調波励起光と合波され、共通ポートへ出力される。

偏波分離器５２４の垂直偏波ポートからの高調波励起光と信号光の垂直偏波成分は、擬似位相整合二次光非線形導波路５０６へ入力され、差周波発生（ＤＦＧ）過程により両者の光周波数の差の変換光に変換され出力される。

擬似位相整合二次光非線形導波路５０６から出力された変換光は、光フィルタ合波器５２８の共通ポートへ入力され、基本波ポートから出力される。光フィルタ合波器５２８は、その透過特性から、変換光に混在していた高調波励起光を除去する機能を有する。

光フィルタ合波器５２８を透過した変換光は、偏波分離器の水平偏波ポートへ入力される。

偏波分離器５２４の水平偏波ポートから出力された信号光も同様の過程を経て変換光に変換され、垂直偏波ポートから偏波分離器に戻る。

偏波分離器５２４に戻った２つの変換光は、偏波多重されて、共通偏波ポートから出力される。さらに、偏波多重された変換光は、サーキュレータのポート２に入力され、ポート３から出力される。

高調波励起光を２つに分離するための分波器５３０として、その分岐比を調整できる分波器を利用することで、水平偏波成分と垂直偏波成分と合波する高調波励起光の光パワーのバランスを調整することができ、これにより両者の変換効率のバランスを調整することができる。分波器の分岐比を調整する機構は、熱的および／または電気的機構とすることができるが、これに限られない。両者の変換効率が同一になるように分岐比を調整することで、偏波無依存化を高精度に実現できる。

光フィルタ合波器としては、擬似位相整合二次光非線形導波路５０２から出力されるＳＨＧ光と基本波励起光を分離して、ＳＨＧ光のみを取り出した上で入力信号光と合波して擬似位相整合二次光非線形導波路５０６に入力することが望ましい。この光フィルタ合波器としては、波長依存性を有する媒質・構造などを用いて実現され、ダイクロイックミラー、誘電体多層膜フィルタ、波長依存型導波路結合器などが利用できる。また、光カプラなどの一般的な光結合器を用いてＳＨＧ光と入力信号光を合波することもできる。その場合は、光フィルタを用いて、あらかじめ基本波励起をリジェクトしておくことが望ましい。

図５に示す本実施形態では、擬似位相整合二次光非線形導波路５０２から出力される光から基本波励起光を除去するために光フィルタ５３２を用いる構成を示したが、本発明は、光フィルタ５３２を除いて構成することもできる。例えば、光フィルタ合波器５２６，５２８が基本波励起光を除去する機能をもつ場合、擬似位相整合二次光非線形導波路５０２が基本波励起光を除去する効果をもつ場合などは、光フィルタを省略することができる。

また、本実施形態では、光ループを形成する擬似位相整合導波路５２８、偏波分離器５２４、および光フィルタ合波器５２６，５２８、ならびにこれらを接続する光導波路（光ファイバ）は、偏波保持特性有する。すなわち、これらの要素は、入力される光の偏波（光波の電界振動面）を保持して出力し、他の偏波モードを誘発しない。

偏波分離器５２４によって分離された入力信号光の水平（垂直）偏波は、水平（垂直）偏波ポートから出力され、偏波を保持した状態で、光フィルタ合波器５２８（５２６）の基本波ポートへ入力され、共通ポートへ出力される。さらに偏波を保持した状態で、擬似位相整合導波路５２８へ入力され、出力される。次いで、偏波を保持した状態で、光フィルタ合波器５２６（５２８）の共通ポートへ入力されて基本波ポートへ出力される。さらに、偏波を維持した状態で、偏波分離器５２４の垂直（水平）偏波ポートへ入力される。

（第３の実施形態）
擬似位相整合二次光非線形導波路で発生するＳＨＧ過程、及びＤＦＧ過程の発生効率は、導波路の温度に大きく依存する。したがって、上記実施形態において、導波路の温度を調整する機構を備えてもよい。これにより、安定した高調波励起光を高効率に発生することができる。

（第４の実施形態）
擬似位相整合二次光非線形導波路は、ＳＨＧ発生効率が最大となる擬似位相整合（ＱＰＭ）波長を有する。その波長からずれた波長の基本波励起光を入力しても、高効率なＳＨＧが期待できず得られる高調波励起光のパワーが小さい。従って、高いＳＨＧ発生効率を得るためには、基本波励起光の波長λ_ｆpと擬似位相整合二次光非線形導波路のＱＰＭ波長λ_ＱＰＭ-1を一致させる必要がある。また、ＤＦＧ過程も同様であり、擬似位相整合二次光非線形導波路のＱＰＭ波長λ_ＱＰＭ-2と高調波励起光の波長λ_shpがλ_ＱＰＭ-2＝２λ_shpを満たす必要がある。基本波励起光の波長λ_fpと高調波励起光の波長λ_shpはλ_fp＝２λ_shpの関係があるため、λ_ＱＰＭ-2＝λ_ＱＰＭ-1を満足させることが望ましい。このλ_ＱＰＭ-1、λ_ＱＰＭ-2はそれらの導波路の温度によって決定されるため、これらが一致するように導波路の温度を設定する機構を備えることが望ましい。

（第５の実施形態）
擬似位相整合二次光非線形導波路は、ＳＨＧ発生効率が最大となる擬似位相整合（ＱＰＭ）波長を有する。第４の実施形態のようにＤＦＧのための高調波励起光の波長λ_shpをλ_ＱＰＭ-2の半波長に一致させた場合、λ_ＱＰＭ-2を中心として３０ｎｍ〜４０ｎｍ程度にわたる対象な波長領域の入力信号光に対して、ＤＦＧにおいて位相整合条件が満たされ高い変換効率を実現する。一方、λ_shpをλ_ＱＰＭ-2から少しシフトすると、位相整合条件を満たす入力信号光の波長領域がλ_ＱＰＭ-2から離れた波長帯域にシフトさせることができる。

図６に、ＱＰＭ波長の半波長から短波長側にシフトした波長の高調波励起光を入力した場合のＱＰＭ−ＬＮ導波路から出力される自然放出光スペクトルを示す。図６の測定例では、λ_ＱＰＭ-2は１５６７ｎｍである。λ_ＱＰＭ-2から長波長側、及び短波長側にシフトした位置に自然放出光のピークがあることがわかる。この原理を利用すれば、入力信号光の波長と、所望の変換光の波長との差が４０ｎｍ以上のように非常に大きい場合にも、高い変換効率で波長変換することができる。ＯＰＭ波長は導波路の温度によって制御できるため、λ_ＱＰＭ-1に比較してλ_ＱＰＭ-2が大きくなるように、両導波路の温度を制御することで信号光と変換光の波長差が大きい波長変換が実現される。

図７に示したように、入力信号光と変換信号光の中心光周波数差が大きい場合には、２倍のＱＰＭ光周波数２ν_ＱＰＭから高調波励起光周波数をδνだけシフトさせる。

図８に、ニオブ酸リチウム導波路の場合における、ν_ＱＰＭと信号中心光周波数との差Δνと、高調波励起光周波数シフト量δνとの関係を一例として示す。

（第６の実施形態）
上記の実施形態の波長変換器では、変換光に入力信号光が混在しており、入力信号除去フィルタによってこれを除去する必要がある。

図９に示す本実施形態の波長変換器９００は、上記実施形態のいずれかの波長変換器９０２と、波長変換器９０２から出力される光から、変換光を透過させる光フィルタ９０４を備える。

入力信号光と変換光では波長が異なるので、光フィルタ９０４として、透過波長が変換光にある光フィルタを用いることで、変換光に混在した入力信号光を除去することができる。同様に、変換光に混在した高調波励起光を除去することもできる。

本発明に係る波長変換器の一実施形態の構成図。励起光と信号光の和周波発生過程を介した不要な相互作用により発生する変換クロストークを示す図。（ａ）は従来の波長変換器による波長変換スペクトルを示す図、（ｂ）は本発明による波長変換スペクトルを示す図。参考例の波長変換器の構成図。本発明に係る波長変換器の一実施形態の構成図。擬似位相整合（ＱＰＭ）波長の半波長から短波長側にシフトした波長の高調波励起光を入力した場合のＱＰＭ−ＬＮ導波路から出力される自然放出光スペクトルを示す図。高調波励起光周波数をシフト量δνと、変換光の中心周波数の関係を説明する図。一実施形態における、擬似位相整合波長ν_ＱＰＭと信号中心光周波数との差Δνと、高調波励起光周波数シフト量δνとの関係を示す図。本発明に係る波長変換器の一実施形態の構成図。

符号の説明

１００，４００，５００，９００波長変換器
１０２，１０６，４０２，５０２，５０６擬似位相整合二次光非線形導波路
１０４，５２６，５２８光フィルタ合波器
１０８，４０８，５０８基本波励起光源
４１２，光合分波器
４１４高調波反射器
５２２サーキュレータ
５２４偏波分離器
５３０分波器
５３２光フィルタ

Claims

擬似位相整合二次光非線形導波路を用いたパラメトリック波長変換器であって、
基本波励起光を出力する基本波励起光源と、
前記基本波励起光を入力して、前記基本波励起光の二次高調波を出力する第１の擬似位相整合二次光非線形導波路と、
前記基本波励起光の二次高調波と入力信号光とを合波して出力する光フィルタ合波手段と、
前記光フィルタ合波手段から出力される光を入力して、前記基本波励起光の波長領域の変換光を出力する第２の擬似位相整合二次光非線形導波路と
を備えたことを特徴とする波長変換器。
擬似位相整合二次光非線形導波路を用いたパラメトリック波長変換器であって、
基本波励起光を出力する基本波励起光源と、
前記基本波励起光を入力して、前記基本波励起光の二次高調波を出力する第１の擬似位相整合二次光非線形導波路と、
前記第１の擬似位相整合二次光非線形導波路から出力される前記二次高調波光を２つに分離する光分波器と、
第１のポートから入力された基本波波長の光を第２のポートに出力し、前記第２のポートから入力された光を第３のポートに出力する光サーキュレータと、
前記光サーキュレータの前記第２のポートに接続された偏波共通ポート、垂直偏波ポート、および水平偏波ポートを有し、前記偏波共通ポートから入力された前記基本波波長の光を当該光の偏波によって、前記垂直偏波ポートまたは前記水平偏波ポートに分離して出力する偏波分離器と、
前記偏波分離器の前記垂直偏波ポートと接続された第１の基本波ポート、前記光分波器に接続された第１の高調波ポート、および第１の共通ポートを有し、前記第１の基本波ポートからの前記基本波波長の光と前記高調波ポートからの前記二次高調波光の一方を合波して前記第１の共通ポートに出力する第１の光フィルタ合波器と、
前記偏波分離器の前記水平偏波ポートと接続された第２の基本波ポート、前記光分波器に接続された第２の高調波ポート、および第２の共通ポートを有し、前記第２の基本波ポートからの前記基本波波長の光と前記高調波ポートからの前記二次高調波光の他方を合波して前記第２の共通ポートに出力する第２の光フィルタ合波器と、
前記第１の光フィルタ合波器の前記共通ポートおよび前記第２の光フィルタ合波器の前記第２の共通ポートに接続された第２の擬似位相整合二次光非線形導波路と
を備え、
前記第２の擬似位相整合二次光非線形導波路、前記偏波分離器、前記第１の光フィルタ合波器、前記第２の光フィルタ合波器、およびこれらを接続する光導波路が偏波保持特性を有する
ことを特徴とする波長変換器。
前記第１の擬似位相整合二次光非線形導波路からの出力のうち前記二次高調波光のみを透過する光フィルタをさらに備え、
前記光分波器は、前記光フィルタを透過した前記二次高調波光を２つに分離することを特徴とする請求項２に記載の波長変換器。
前記第１の擬似位相整合二次光非線形導波路の擬似位相整合波長と、前記第２の擬似位相整合二次光非線形導波路の擬似位相整合波長とが一致することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の波長変換器。
前記第１の擬似位相整合二次光非線形導波路の擬似位相整合波長に比較して、前記第２の擬似位相整合二次光非線形導波路の擬似位相整合波長を長波長側にシフトさせるように、前記第１および第２の擬似位相整合二次光非線形導波路の温度を調整する温度調整機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の波長変換器。