JP4715706B2 - Wavelength conversion element - Google Patents

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この発明は、入力光の波長を変換して出力する波長変換素子に関し、特に、光通信における光通信信号の光搬送波の波長を変換するための波長変換素子に関する。   The present invention relates to a wavelength conversion element that converts the wavelength of input light and outputs it, and more particularly to a wavelength conversion element for converting the wavelength of an optical carrier wave of an optical communication signal in optical communication.

非線形光学効果（nonlinear-optical effect）を利用すれば、光通信信号の光搬送波（以後、単に「信号光」ということもある。）の波長変換を、光通信信号の伝送速度及び変調方式に依存せずに実現できる。また、波長の異なる複数の信号光に対して、一括して波長変換できる。このため、非線形光学効果を利用する波長変換素子が盛んに研究されている。   If the nonlinear-optical effect is used, the wavelength conversion of the optical carrier wave of the optical communication signal (hereinafter sometimes simply referred to as “signal light”) depends on the transmission speed of the optical communication signal and the modulation method. Can be realized without. In addition, wavelength conversion can be performed collectively for a plurality of signal lights having different wavelengths. For this reason, a wavelength conversion element using a nonlinear optical effect has been actively researched.

非線形光学効果を利用する波長変換素子として、もっとも盛んに研究されている素子は、擬似位相整合（QPM: Quasi-Phase Matching）条件を満足させることによって波長変換を実現させる方式が採用された素子である。以後の説明において、位相整合条件をQPM条件ということもある。QPM条件とは、波長変換素子に入力されてその波長が変換される光（「被変換光」と呼ばれることもある。）と、波長変換されて波長変換素子から出力される光（「変換光」呼ばれることもある。）との、波長変換素子内における位相を整合させるための条件である。   The most actively researched wavelength conversion element that uses nonlinear optical effects is an element that employs a method that realizes wavelength conversion by satisfying the Quasi-Phase Matching (QPM) condition. is there. In the following description, the phase matching condition is sometimes referred to as a QPM condition. The QPM condition refers to light that is input to the wavelength conversion element and whose wavelength is converted (sometimes referred to as “converted light”) and light that is wavelength-converted and output from the wavelength conversion element (“converted light”). Is a condition for matching the phase in the wavelength conversion element.

以後の説明において、QPM条件を満足させることによって波長変換を実現させる波長変換素子を、QPM波長変換素子と略記することもある。また、混乱が生じない範囲で、QPM波長変換素子を、単に波長変換素子ということもある。   In the following description, a wavelength conversion element that realizes wavelength conversion by satisfying the QPM condition may be abbreviated as a QPM wavelength conversion element. In addition, the QPM wavelength conversion element may be simply referred to as a wavelength conversion element within a range that does not cause confusion.

QPM波長変換素子には、QPM条件を満足させる手段として、非線形光学係数の符号を周期的に反転させた構造が形成されている。非線形光学係数の符号が周期的に反転している構造は、自発分極（Spontaneous polarization）の方向が単一方向に揃っている、シングルドメイン（Single-domain）の強誘電体結晶（ferroelectric crystal）に形成することができる。すなわち、シングルドメインの強誘電体結晶の自発分極の方向を周期的に反転させ、周期的ドメイン反転（periodic domain inversion）構造を形成することによって、非線形光学係数の符号が周期的に反転する構造を形成できることが知られている。   The QPM wavelength conversion element has a structure in which the sign of the nonlinear optical coefficient is periodically inverted as means for satisfying the QPM condition. The structure in which the sign of the nonlinear optical coefficient is periodically inverted is a single-domain ferroelectric crystal in which the direction of spontaneous polarization is aligned in a single direction. Can be formed. That is, a structure in which the sign of the nonlinear optical coefficient is periodically reversed by periodically reversing the direction of spontaneous polarization of a single-domain ferroelectric crystal to form a periodic domain inversion structure. It is known that it can be formed.

例えば、シングルドメインの強誘電体結晶として、c軸カットされたLiNbO3（lithium niobate、以後「LN」と略記することもある。）基板が使われる。以後の説明において、特に断らない限り、強誘電体結晶基板としてc軸カットされたLN基板を対象として取り上げることとする。ただし、強誘電体結晶基板としてc軸カットされたLN基板（以後、「c-LN基板」と略記する。）に限定されることはなく、同様の性質を有する、例えば、LiTaO3（lithium tantalate）基板等も同様に利用することが可能である。 For example, a cN-axis cut LiNbO 3 (lithium niobate, hereinafter abbreviated as “LN”) substrate is used as a single domain ferroelectric crystal. In the following description, unless otherwise specified, a c-axis cut LN substrate is taken as a ferroelectric crystal substrate. However, the ferroelectric crystal substrate is not limited to the c-axis cut LN substrate (hereinafter abbreviated as “c-LN substrate”), and has similar properties, for example, LiTaO 3 (lithium tantalate ) A substrate or the like can be used in the same manner.

ここで、c-LN基板とは、LN基板であって、LN基板の表面に対して垂直な方向に、自発分極の向きが揃えられたシングルドメイン結晶基板を指す。自発分極ベクトルの終点側の面を+c面、自発分極ベクトルの始点側の面を-c面と呼ぶこともある。c-LN基板の+c面に、周期的に自発分極の方向を反転させてQPM波長変換素子が形成される。c軸カットLN結晶であって、自発分極の方向を周期的に反転させた構造を有する結晶は、PPLN（Periodically poled lithium niobate）と呼ばれることもある。また、周期的に自発分極の方向を反転させて周期的分極反転構造が形成されている領域を周期的分極反転領域ということもある。   Here, the c-LN substrate refers to a single domain crystal substrate in which the direction of spontaneous polarization is aligned in a direction perpendicular to the surface of the LN substrate. The surface on the end point side of the spontaneous polarization vector may be called + c surface, and the surface on the start point side of the spontaneous polarization vector may be called -c surface. A QPM wavelength conversion element is formed on the + c plane of the c-LN substrate by periodically reversing the direction of spontaneous polarization. A c-axis cut LN crystal having a structure in which the direction of spontaneous polarization is periodically reversed may be referred to as PPLN (Periodically poled lithium niobate). In addition, a region where a periodic polarization reversal structure is formed by periodically reversing the direction of spontaneous polarization may be referred to as a periodic polarization reversal region.

図1を参照して、c-LN基板を用いて形成された、代表的なQPM波長変換素子の構成及びその動作について説明する。図1は、QPM波長変換素子を斜め上方から見た概略的な斜視図である。この斜視図において、光導波路あるいはドメインの存在を表示するために、該当する箇所に斜線を施してある。したがってこの斜線は、立体的な構造物の断面形状を意味するものではない。また、周期的ドメイン反転構造の部分において、自発分極の向きを矢印によって示してある。   With reference to FIG. 1, the configuration and operation of a typical QPM wavelength conversion element formed using a c-LN substrate will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view of a QPM wavelength conversion element as viewed obliquely from above. In this perspective view, in order to display the presence of the optical waveguide or the domain, the corresponding portion is hatched. Therefore, this oblique line does not mean the cross-sectional shape of the three-dimensional structure. In addition, the direction of spontaneous polarization is indicated by an arrow in the portion of the periodic domain inversion structure.

波長変換素子10は、光導波路22に周期的ドメイン反転構造20が作り付けられたQPM波長変換素子である。周期的ドメイン反転構造20は、c-LN基板12の+c面に形成されており、自発分極の方向が保たれている第1ドメイン16と、自発分極の方向が反転されて形成された第2ドメイン18とから構成されている。すなわち、第1ドメイン16及び第2ドメイン18のそれぞれの自発分極の向きは、互いに180°逆向きの関係となっている。第1ドメイン16の自発分極の向きは-c面から+c面に向かう方向であるのに対して、第2ドメイン18の自発分極の向きは+c面から-c面に向かう方向である。   The wavelength conversion element 10 is a QPM wavelength conversion element in which the periodic domain inversion structure 20 is formed in the optical waveguide 22. The periodic domain inversion structure 20 is formed on the + c plane of the c-LN substrate 12, and the first domain 16 in which the direction of spontaneous polarization is maintained, and the first domain 16 in which the direction of spontaneous polarization is inverted. It consists of 2 domains 18 and. In other words, the directions of spontaneous polarization of the first domain 16 and the second domain 18 are in a relationship opposite to each other by 180 °. The direction of spontaneous polarization of the first domain 16 is the direction from the −c plane to the + c plane, whereas the direction of spontaneous polarization of the second domain 18 is the direction from the + c plane to the −c plane.

第1ドメイン16と第2ドメイン18とで形成される周期構造の周期はΛである。第1ドメイン16の寸法d１と第2ドメイン18の寸法d２とを等しくとることによって、波長変換効率を最大にすることができる。すなわち、d１＝d２として、Λ＝d１+d２とするのが好適である。 The period of the periodic structure formed by the first domain 16 and the second domain 18 is Λ. By taking equal dimension d 1 of the first domain 16 and the dimension d 2 of the second domain 18, it is possible to maximize the wavelength conversion efficiency. That is, it is preferable that d 1 = d 2 and Λ = d 1 + d 2 .

自発分極の方向が反転している領域の形成は、c-LN基板の自発分極の方向を反転させる領域に、Tiを高温熱拡散するかあるいは高電圧を印加することで行えることが知られている。Tiを高温熱拡散するには第2ドメイン18が形成される部分に、真空蒸着法等でTi薄膜を50 nmの厚さに形成し、1,000℃で10時間熱拡散すればよい。高電圧を印加して自発分極の方向を反転させるには、ドメイン18が形成される部分に、電極を形成して高電圧（20 kV/mm程度）を瞬間的に印加すればよい。   It is known that the formation of the region where the direction of spontaneous polarization is reversed can be achieved by thermal diffusion of Ti or applying a high voltage to the region where the direction of spontaneous polarization of the c-LN substrate is reversed. Yes. In order to thermally diffuse Ti at a high temperature, a Ti thin film having a thickness of 50 nm may be formed in a portion where the second domain 18 is formed by a vacuum deposition method or the like, and thermally diffused at 1,000 ° C. for 10 hours. In order to reverse the direction of spontaneous polarization by applying a high voltage, an electrode may be formed in a portion where the domain 18 is formed and a high voltage (about 20 kV / mm) may be applied instantaneously.

続いて、c軸カットLN基板に形成された周期的ドメイン反転構造の、自発分極ベクトルと直交するように光導波路22を形成する。光導波路は、安息香酸を交換源としたH+-Li+イオン交換法（プロトン交換法とも呼ばれる。）によって形成できることが知られている。例えば、光導波路22を形成する領域のみを空けてその他の領域を金属（AlあるいはCr）マスクで覆った状態で、200℃の安息香酸中に2時間浸して、金属マスク及び安息香酸を除去し350℃のAr雰囲気中で6時間アニール処理する。この処理をすることで、Li+イオンと交換されたH+イオンがLN基板に拡散し、この拡散部分の屈折率が高くなることによって光導波路が形成される。 Subsequently, the optical waveguide 22 is formed so as to be orthogonal to the spontaneous polarization vector of the periodic domain inversion structure formed on the c-axis cut LN substrate. It is known that an optical waveguide can be formed by an H + -Li + ion exchange method (also called a proton exchange method) using benzoic acid as an exchange source. For example, the metal mask and benzoic acid are removed by immersing in benzoic acid at 200 ° C. for 2 hours with only the area where the optical waveguide 22 is formed and the other area covered with a metal (Al or Cr) mask. Annealing is performed in an Ar atmosphere at 350 ° C for 6 hours. By performing this treatment, H + ions exchanged with Li + ions are diffused into the LN substrate, and an optical waveguide is formed by increasing the refractive index of the diffusion portion.

また、変換効率の高いQPM波長変換素子を製造するために、LN基板を貼り合わせる技術と、ダイシングあるいはドライエッチング技術とを組み合わせることによって、光導波路22を形成する方法も知られている。この方法は、次の工程によって実現される。   In addition, in order to manufacture a QPM wavelength conversion element with high conversion efficiency, a method of forming the optical waveguide 22 by combining a technique of bonding an LN substrate and a dicing or dry etching technique is also known. This method is realized by the following steps.

まず。周期的ドメイン反転構造を形成したLN基板と、このLN基板より低い屈折率の結晶基板とを、光学接着剤で張り合わせる。この結晶基板としては、MgドープのLN基板を利用することができる。   First. An LN substrate having a periodic domain inversion structure and a crystal substrate having a refractive index lower than that of the LN substrate are bonded together with an optical adhesive. As this crystal substrate, an Mg-doped LN substrate can be used.

次に、張り合わされたMgドープのLN基板を数ミクロンメートルの厚さになるまで研磨する。その後、光導波路を挟んで、光が導波される方向に沿って平行な方向にダイシングソーで溝を形成することによって、チャンネル型の光導波路が形成される。すなわち、光導波路の両側面を、ダイシングソーで溝を形成することによって形成する。   Next, the bonded Mg-doped LN substrate is polished to a thickness of a few micrometers. Thereafter, a channel-type optical waveguide is formed by forming a groove with a dicing saw in a direction parallel to the direction in which light is guided with the optical waveguide interposed therebetween. That is, both side surfaces of the optical waveguide are formed by forming grooves with a dicing saw.

この一連の処理によって、光導波路は、基板のLN結晶とMgドープのLN結晶（光導波路よりも屈折率が小さい。）とで上下方向に光を閉じ込めるクラッド層が形成される。一方、光導波路の左右（光導波路の両側面）はダイシングソーで形成された溝の側面として形成されているので、屈折率が1である空気によって、光を閉じ込める構造となる。従って、光導波路に光を効率よく閉じ込めることができるため、この光導波路を伝播する光の密度を大きくできる。そのため、変換効率の高いQPM波長変換素子が実現できる。また、LN基板を貼り合わせる方法によれば、H+-Li+イオン交換法を用いることなく光導波路を形成できる。 By this series of processes, the optical waveguide forms a cladding layer that confines light in the vertical direction by the substrate LN crystal and the Mg-doped LN crystal (having a refractive index smaller than that of the optical waveguide). On the other hand, the left and right sides of the optical waveguide (both side surfaces of the optical waveguide) are formed as side surfaces of grooves formed by a dicing saw, so that light is confined by air having a refractive index of 1. Therefore, since light can be efficiently confined in the optical waveguide, the density of light propagating through the optical waveguide can be increased. Therefore, a QPM wavelength conversion element with high conversion efficiency can be realized. Further, according to the method of attaching the LN substrate, the optical waveguide can be formed without using the H + -Li + ion exchange method.

波長変換素子10の光導波路22に、入力信号光（被変換光）21と、連続波（CW：continuous wave）光である第1ポンプ光23を同時に光導波路22の出力端から入力すると、光導波路22において、和周波発生（SFG: sum-frequency generation）によって、入力信号光21より波長の短い中間生成光25が生成される。ここで、更に、中間生成光25と、光導波路22において、波長可変のCW光である第2ポンプ光27との差周波発生（DFG: difference-frequency generation）によって、波長変換された出力信号光（変換光）29が生成されて出力される。第2ポンプ光27の波長の変化に対応して、波長変換されて生成される出力信号光29の波長も変化する。 When the input signal light (converted light) 21 and the first pump light 23 which is continuous wave (CW) light are simultaneously input to the optical waveguide 22 of the wavelength conversion element 10 from the output end of the optical waveguide 22, In the waveguide 22, intermediate generation light 25 having a shorter wavelength than the input signal light 21 is generated by sum-frequency generation (SFG). Here, further, the intermediate optical 25, in the optical waveguide 22, difference frequency generation between the second pump light 27 is CW light of a wavelength tunable: by (DFG difference -frequency generation), the wavelength converted output signal light (Conversion light) 29 is generated and output. Corresponding to the change in the wavelength of the second pump light 27, the wavelength of the output signal light 29 generated by wavelength conversion also changes.

図1において、入力信号光21、第1ポンプ光23及び第2ポンプ光27は、光導波路22の図面の左側の入力端から入力される。また、出力信号光29は、光導波路22の図面の右側の出力端から出力される。   In FIG. 1, an input signal light 21, a first pump light 23, and a second pump light 27 are input from an input end on the left side of the optical waveguide 22 in the drawing. The output signal light 29 is output from the output end on the right side of the optical waveguide 22 in the drawing.

このようにして、入力信号光21の波長を変換して出力信号光29を生成する方法は、入力信号光21の強度が小さくても、第1ポンプ光23の強度が大きければ、高効率な波長変換が実現するという利点がある。また、第2ポンプ光27の波長と出力信号光29の波長とが近接するように、第1ポンプ光23及び第2ポンプ光27を設定すれば、広い波長範囲にわたって、第2ポンプ光27と出力信号光29とが位相整合可能となるので、出力信号光29の波長を広い範囲にわたって設定できるという利点がある。   In this way, the method of generating the output signal light 29 by converting the wavelength of the input signal light 21 is highly efficient if the intensity of the first pump light 23 is large even if the intensity of the input signal light 21 is small. There is an advantage that wavelength conversion is realized. Further, if the first pump light 23 and the second pump light 27 are set so that the wavelength of the second pump light 27 and the wavelength of the output signal light 29 are close to each other, the second pump light 27 Since phase matching with the output signal light 29 is possible, there is an advantage that the wavelength of the output signal light 29 can be set over a wide range.

図2(A)及び(B)を参照して、入力信号光21、第1ポンプ光23、中間生成光25、第2ポンプ光27及び出力信号光29の波長の相互関係について説明する。図2(A)は、入力信号光21、第1ポンプ光23、及びこれらのSFGに基づき生成される中間生成光25のそれぞれの波長スペクトルを示す図であり、図2(B)は、中間生成光25、第2ポンプ光27及びこれらのDFGに基づき生成される出力信号光29のそれぞれの波長スペクトルを示す図である。横軸に波長を任意スケールで示し、縦軸に光強度を任意スケールで示してある。   With reference to FIGS. 2A and 2B, the interrelationships of wavelengths of the input signal light 21, the first pump light 23, the intermediate generated light 25, the second pump light 27, and the output signal light 29 will be described. FIG. 2 (A) is a diagram showing the wavelength spectrum of each of the input signal light 21, the first pump light 23, and the intermediate generated light 25 generated based on these SFGs, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating wavelength spectra of generated light 25, second pump light 27, and output signal light 29 generated based on these DFGs. The horizontal axis indicates the wavelength on an arbitrary scale, and the vertical axis indicates the light intensity on an arbitrary scale.

入力信号光21の波長スペクトルは、広い波長範囲の信号光の波長変換が可能となるように、広い波長帯域が設定されている。入力信号光21はパルス光であるので、光パルスの時間幅が狭くなることに対応して、その波長スペクトル帯域幅は広くなる。一方、第1ポンプ光23及び第2ポンプ光27は、CW光であるので、これらの波長スペクトル幅はきわめて狭い（理論上はδ関数で与えられる。）。 The wavelength spectrum of the input signal light 21, as in the wavelength conversion of the signal light in a wide wavelength range is possible, a wide wavelength band is set. Since the input signal light 21 is pulsed light, its wavelength spectrum bandwidth is widened corresponding to the narrowing of the time width of the optical pulse. On the other hand, since the first pump light 23 and the second pump light 27 are CW light, their wavelength spectrum widths are extremely narrow (theoretically, they are given by a δ function).

中間生成光25は、入力信号光21の信号が移されるため、中間生成光25の波長スペクトル帯域幅は広い領域を占める。また、出力信号光29にも、入力信号光21の信号が移されるため、出力信号光29の波長スペクトル帯域幅は広い領域を占める。例えば、160 GHzの光パルス信号であれば、3 nmの波長帯域を光信号による周波数成分として占めることが知られている。すなわち、160 GHzの光パルス信号の波長スペクトルの幅は、ほぼ3 nmである。   Since the signal of the input signal light 21 is transferred to the intermediate generation light 25, the wavelength spectrum bandwidth of the intermediate generation light 25 occupies a wide region. Further, since the signal of the input signal light 21 is also transferred to the output signal light 29, the wavelength spectrum bandwidth of the output signal light 29 occupies a wide region. For example, in the case of an optical pulse signal of 160 GHz, it is known that a wavelength band of 3 nm is occupied as a frequency component by the optical signal. That is, the width of the wavelength spectrum of the 160 GHz optical pulse signal is approximately 3 nm.

以上、入力信号光21の他に、CW光である第1ポンプ光23を用いて、これらのSFGを発現させることによって、中間生成光25を生成する方法を説明した。しかしながら、入力信号光21がそれ自身との相互作用（SHG: second harmonic generation）を発現させて、中間生成光25を生成してもよい。この場合には、中間生成光25と出力信号光29を構成する光パルスの時間波形は、入力信号光21を構成する光パルスの時間波形の2乗の関数で与えられ、その光パルス幅（時間波形の幅）が狭くなる。従って、中間生成光25と出力信号光29の波長スペクトル帯域幅は広くなるため、波長変換過程において、周波数の依存性が高くなり、光パルスの形状が歪むことが起こり得る。   As described above, the method of generating the intermediate generation light 25 by expressing the SFG using the first pump light 23 which is CW light in addition to the input signal light 21 has been described. However, the intermediate generation light 25 may be generated by causing the input signal light 21 to exhibit an interaction with itself (SHG: second harmonic generation). In this case, the time waveform of the optical pulse constituting the intermediate generation light 25 and the output signal light 29 is given as a function of the square of the time waveform of the optical pulse constituting the input signal light 21, and the optical pulse width ( The width of the time waveform becomes narrower. Therefore, since the wavelength spectrum bandwidth of the intermediate generation light 25 and the output signal light 29 is widened, the frequency dependency becomes high in the wavelength conversion process, and the shape of the optical pulse may be distorted.

また、上述の入力信号光21の波長を変換して出力信号光29を生成する方法は、SFGを発現させて生成される中間生成光25と、入力信号光21及び出力信号光29との波長差が大きい。そのため、両者の群速度差が大きくなり、ビットレートの高い入力信号光の波長を変換する際、以下に説明する問題点があった。   In addition, the method of generating the output signal light 29 by converting the wavelength of the input signal light 21 described above, the intermediate generation light 25 generated by expressing SFG, the wavelengths of the input signal light 21 and the output signal light 29 The difference is big. For this reason, the difference in the group velocity between the two becomes large, and there is a problem described below when converting the wavelength of the input signal light having a high bit rate.

図3を参照して、この問題点について説明する。図3は、入力信号光21がQPM波長変換素子10の光導波路22に入力した初期の段階及び末期の段階での、入力信号光21、中間生成光25及び出力信号光29をそれぞれ構成する光パルスの伝播波形の様子を示す図である。初期の段階のそれぞれの光パルスの伝播波形を図3の左側に示してあり、末期の段階の光パルスの伝播波形を図3の右側に示してある。ここで、光導波路22に入力信号光21が入力した初期の段階とは、光導波路22の入力端の近傍における光パルスの伝播波形の様子を意味し、末期の段階とは、光導波路22の出力端の近傍における光パルスの伝播波形の様子を意味する。   This problem will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the light constituting the input signal light 21, the intermediate generation light 25, and the output signal light 29 at the initial stage and the final stage when the input signal light 21 is input to the optical waveguide 22 of the QPM wavelength conversion element 10, respectively. It is a figure which shows the mode of the propagation waveform of a pulse. The propagation waveform of each light pulse in the initial stage is shown on the left side of FIG. 3, and the propagation waveform of the light pulse in the last stage is shown on the right side of FIG. Here, the initial stage where the input signal light 21 is input to the optical waveguide 22 means the state of the propagation waveform of the optical pulse in the vicinity of the input end of the optical waveguide 22, and the final stage is the state of the optical waveguide 22 It means the state of the propagation waveform of the optical pulse in the vicinity of the output end.

光導波路22の入力端の近傍における、入力信号光21の光パルス31、中間生成光25の光パルス33及び出力信号光29となる信号光の光パルス37の時間波形は、図3の左側に示すような形状となっている。これら3種類の光パルスのピーク位置は、一致している。しかしながら、中間生成光25の波長は、入力信号光21及び出力信号光29の波長の半分程度である。そのため、中間生成光25の光パルス33の群速度は、入力信号光21の光パルス31及び出力信号光29の光パルス37の群速度と大幅に異なり、光導波路22を伝播する距離が長くなるにつれて、光パルス33は、光パルス31に対して遅れていく。   The time waveforms of the optical pulse 31 of the input signal light 21, the optical pulse 33 of the intermediate generated light 25, and the optical pulse 37 of the signal light that becomes the output signal light 29 in the vicinity of the input end of the optical waveguide 22 are shown on the left side of FIG. The shape is as shown. The peak positions of these three types of light pulses are the same. However, the wavelength of the intermediate generated light 25 is about half of the wavelengths of the input signal light 21 and the output signal light 29. Therefore, the group velocity of the optical pulse 33 of the intermediate generation light 25 is significantly different from the group velocity of the optical pulse 31 of the input signal light 21 and the optical pulse 37 of the output signal light 29, and the distance that propagates through the optical waveguide 22 becomes long. Accordingly, the light pulse 33 is delayed with respect to the light pulse 31.

この結果、中間生成光25の光パルス33は、光導波路22の出力端の近傍に達すると、図3の右側に示すように、光パルス35として示すように、その時間波形が変形する。中間生成光25の光パルス33が光パルス35として示すように、その時間波形が変化することに伴って、出力信号光29の光パルス37も、光パルス39として示すように、その時間波形が変形する。   As a result, when the optical pulse 33 of the intermediate generated light 25 reaches the vicinity of the output end of the optical waveguide 22, its time waveform is deformed as shown as an optical pulse 35 as shown on the right side of FIG. As the optical pulse 33 of the intermediate generation light 25 is shown as an optical pulse 35, the time waveform thereof is changed as the optical pulse 37 of the output signal light 29 is also shown as an optical pulse 39 as the time waveform changes. Deform.

例えば、入力信号光21の波長が1550 nm、中間生成光25の波長が775 nmであって、入力信号光21のビットレート周波数が160 Hzである場合を想定すると、光導波路22を18 mm進むことで、中間生成光25の光パルス33及び出力信号光29の光パルス37は、完全に光パルスとしての形状を保てなくなる。   For example, assuming that the wavelength of the input signal light 21 is 1550 nm, the wavelength of the intermediate generation light 25 is 775 nm, and the bit rate frequency of the input signal light 21 is 160 Hz, the optical waveguide 22 travels 18 mm As a result, the optical pulse 33 of the intermediate generation light 25 and the optical pulse 37 of the output signal light 29 cannot completely maintain the shape as an optical pulse.

以上説明した様に、従来のQPM波長変換素子は、その全長が1 cm以下に制限される。すなわち、QPM波長変換素子の全長は、光パルス37の時間波形が光パルスとしての形状を保てなくなる長さ18 mmのほぼ半分の長さ10 mm（＝1 cm）程度に制限される。波長変換効率は、QPM波長変換素子の全長をLwとしたとき、Lw 4に比例するので、全長Lwが1 cm以下に制限されることによって、その波長変換効率も全長Lwによって与えられる上限値を超えることができない。 As described above, the conventional QPM wavelength conversion element is limited to a total length of 1 cm or less. That is, the total length of the QPM wavelength conversion element is limited to about 10 mm (= 1 cm), which is almost half of the length of 18 mm at which the time waveform of the optical pulse 37 cannot maintain the shape as the optical pulse. Wavelength conversion efficiency, when the total length of the QPM wavelength converting element has a L w, is proportional to L w 4, by the total length L w is limited to less than 1 cm, given by the wavelength conversion efficiency is also the total length L w The upper limit that can be exceeded cannot be exceeded.

そこで、波長変換効率を、向上させるために、入力信号光の光パルスと中間生成光の光パルスの群速度を合致させるための方法が開示されている（例えば、特許文献1参照）。   In order to improve the wavelength conversion efficiency, a method for matching the group velocities of the optical pulse of the input signal light and the optical pulse of the intermediate generated light is disclosed (for example, refer to Patent Document 1).

しかし、この方法によれば、波長変換素子に入力する変換光を、非線形光学係数の小さな偏光の状態に設定する必要がある。すなわち、非線形光学結晶の有する非線形光学テンソルの、小さなテンソル成分を波長変換に寄与させる構成としなければならず、結果として波長変換効率を向上させることが難しい。これは、波長変換効率が非線形光学テンソル成分の2乗に比例するためであり、非線形光学テンソル成分が小さければ、波長変換効率を大きくすることができないからである。   However, according to this method, it is necessary to set the converted light input to the wavelength conversion element to a polarization state with a small nonlinear optical coefficient. That is, a configuration in which a small tensor component of the nonlinear optical tensor of the nonlinear optical crystal contributes to wavelength conversion must be made, and as a result, it is difficult to improve wavelength conversion efficiency. This is because the wavelength conversion efficiency is proportional to the square of the nonlinear optical tensor component, and if the nonlinear optical tensor component is small, the wavelength conversion efficiency cannot be increased.

また、フォトニック結晶を利用する方法も検討されているが、いずれにしても、十分大きな波長変換効率を実現できるまでには至っていない。   In addition, a method using a photonic crystal has been studied, but in any case, a sufficiently large wavelength conversion efficiency has not yet been realized.

波長変換効率を向上させるための別の方法として、群速度の異なる光パルス同士が、一旦時間軸上でずれた状態に達した時点で、両者を波長分離することで分離させて、一方の光パルスを、遅延線を導波させることによって、時間軸上でずれた状態を解消して、再び合波させる手法が開示されている（例えば、特許文献2参照）。しかしながら、一方の光パルスのピーク位置を合致させる他に、両光パルスの光搬送波としての位相も合致させる必要がある。そのため、波長分離合成するための波長フィルタと遅延線とを、波長変換素子に組み込むための構造が複雑になるという問題がある。   As another method for improving the wavelength conversion efficiency, when light pulses having different group velocities reach a state where they are once shifted on the time axis, they are separated by wavelength separation, and one light is separated. A technique is disclosed in which a pulse is guided through a delay line to cancel a state shifted on the time axis and recombined (see, for example, Patent Document 2). However, in addition to matching the peak positions of one of the optical pulses, it is necessary to match the phases of the two optical pulses as the optical carrier. Therefore, there is a problem that a structure for incorporating a wavelength filter and a delay line for wavelength separation and synthesis into a wavelength conversion element becomes complicated.

また、波長変換効率を向上させるための更なる別の方法として、QPM構造を工夫することによって、広帯域で波長変換を可能とし、広い波長成分を含む光パルスに対して波長変換を可能とする方法が開示されている（例えば、特許文献3参照）。しかしながら、この方法によっても、十分な波長変換効率が得られる素子を形成できるまでには至っていない。
米国特許出願公開第2005/0063039号明細書 米国特許第6,687,042号明細書 米国特許第5,357,533号明細書 In addition, as another method for improving the wavelength conversion efficiency, by devising the QPM structure, it is possible to perform wavelength conversion in a wide band and enable wavelength conversion for optical pulses containing a wide wavelength component Is disclosed (for example, see Patent Document 3). However, even this method has not yet reached the point where an element capable of obtaining sufficient wavelength conversion efficiency can be formed.
US Patent Application Publication No. 2005/0063039 U.S. Patent 6,687,042 U.S. Pat.No. 5,357,533

そこで、この発明は、光パルスの時間波形を歪ませることなく、高い波長変換効率が実現可能である波長変換素子を提供することにある。   Therefore, the present invention is to provide a wavelength conversion element capable of realizing high wavelength conversion efficiency without distorting the time waveform of an optical pulse.

上述の目的を達成するため、この発明の第1の波長変換素子は、光導波路と、この光導波路に、擬似位相整合を実現するための周期的な分極反転構造が形成された周期的分極反転領域を付随させることによって形成される波長変換素子であって、以下のとおりの構造上の特徴を有している。   In order to achieve the above object, the first wavelength conversion element of the present invention includes an optical waveguide and a periodic polarization reversal in which a periodic polarization reversal structure for realizing quasi phase matching is formed in the optical waveguide. The wavelength conversion element is formed by attaching a region, and has the following structural features.

光導波路は、擬似位相整合を実現するための分極反転構造の周期の方向に当該光導波路を光が伝播するように、分極反転領域を含んで設置されている。そして、光導波路に、入力信号光、第1ポンプ光及び第2ポンプ光が同時に入力されると、この光導波路内で出力信号光が生成されて、この出力信号光がこの光導波路から出力される。   The optical waveguide is installed including a domain-inverted region so that light propagates through the optical waveguide in the direction of the period of the domain-inverted structure for realizing quasi-phase matching. When the input signal light, the first pump light, and the second pump light are simultaneously input to the optical waveguide, output signal light is generated in the optical waveguide, and the output signal light is output from the optical waveguide. The

周期的分極反転構造の周期は、入力信号光と第1ポンプ光とのSFGによって中間生成光を発生させ、かつこの中間生成光と第2ポンプ光とのDFGによって出力信号光を発生させる条件を満足する値に設定されている。   The period of the periodically poled structure is such that the intermediate generated light is generated by the SFG of the input signal light and the first pump light, and the output signal light is generated by the DFG of the intermediate generated light and the second pump light. It is set to a satisfactory value.

その上で、光導波路に、中間生成光を減衰させる、中間生成光損失発生手段、中間生成光を増幅する中間生成光利得発生手段、あるいは、入力信号光及び第2ポンプ光を増幅する長波長光利得発生手段の三通りの手段うち、何れか一通りの手段が設けられている。   In addition, the optical waveguide has an intermediate generated light loss generating means for attenuating the intermediate generated light, an intermediate generated light gain generating means for amplifying the intermediate generated light, or a long wavelength for amplifying the input signal light and the second pump light. Any one of the three means of the optical gain generating means is provided.

中間生成光損失発生手段は、LN基板に形成された光導波路の両側に沿って、シリコン薄膜を形成することによって実現するのが好適である。   The intermediate generation light loss generating means is preferably realized by forming a silicon thin film along both sides of the optical waveguide formed on the LN substrate.

また、この中間生成光損失発生手段としてのシリコン薄膜は、光導波路の両側に沿って、この光導波路の両側の一部を覆うように形成し、シリコン薄膜が光導波路を覆う部分において、このシリコン薄膜の厚みが、光導波路の両側から中央部に向って減少するように形成して実現するのが良い。すなわち、LN基板に形成された光導波路の両側に沿ってシリコン薄膜を形成し、光導波路の直上には、スリット状にシリコン薄膜を形成しないで開口領域を設け、この開口領域の幅を調整することによって、中間生成光の吸収の度合いを決定する構成とするのが良い。   Further, the silicon thin film as the intermediate generation light loss generating means is formed so as to cover a part of both sides of the optical waveguide along both sides of the optical waveguide, and in the portion where the silicon thin film covers the optical waveguide, the silicon thin film is formed. It is preferable that the thickness of the thin film be formed so as to decrease from both sides of the optical waveguide toward the center. That is, a silicon thin film is formed along both sides of the optical waveguide formed on the LN substrate, and an opening region is provided immediately above the optical waveguide without forming a silicon thin film in a slit shape, and the width of the opening region is adjusted. Thus, it is preferable that the degree of absorption of the intermediate generated light is determined.

また、シリコン薄膜を、光導波路を覆う部分に段差部を設けた構成とすることによって、厚みが導波路の両側から中央部に向って減少するシリコン薄膜として構成するのが良い。   The silicon thin film may be configured as a silicon thin film whose thickness decreases from both sides of the waveguide toward the center by providing a stepped portion in the portion covering the optical waveguide.

この発明の第2の波長変換素子は、直列構成の波長変換素子と、並列構成の波長変換素子である。   The second wavelength conversion element of this invention is a wavelength conversion element having a series configuration and a wavelength conversion element having a parallel configuration.

直列構成の波長変換素子は、擬似位相整合を実現するための周期的な分極反転構造が形成された周期的分極反転領域と、この周期的分極反転領域が付随する光導波路とを具える単位波長変換素子を、この光導波路を共通にして、直列に複数配置されてなる波長変換素子であって、以下のとおりの構造上の特徴を有している。   A wavelength conversion element having a series configuration is a unit wavelength including a periodic polarization inversion region in which a periodic polarization inversion structure for realizing quasi-phase matching is formed, and an optical waveguide accompanied with the periodic polarization inversion region. A wavelength conversion element in which a plurality of conversion elements are arranged in series with this optical waveguide in common, and has the following structural features.

単位波長変換素子は、上述の第1の波長変換素子と同一の構造である。上述の第1の波長変換素子と、第2の波長変換素子である直列構成の波長変換素子との相違は、直列に複数配置された、隣接する単位波長変換素子の間に、中間生成光を吸収する中間生成光吸収体が設置されている点である。   The unit wavelength conversion element has the same structure as the first wavelength conversion element described above. The difference between the above-described first wavelength conversion element and the wavelength conversion element of the series configuration that is the second wavelength conversion element is that a plurality of the unit wavelength conversion elements that are arranged in series between the adjacent unit wavelength conversion elements, The intermediate generation light absorber which absorbs is installed.

並列構成の波長変換素子は、擬似位相整合を実現するための周期的な分極反転構造が形成された周期的分極反転領域と、この周期的分極反転領域が付随する光導波路とを具える単位波長変換素子を、波長選択性光反射部を介して並列に複数配置されてなる波長変換素子であって、以下のとおりの構造上の特徴を有している。   A wavelength conversion element having a parallel configuration has a unit wavelength including a periodic polarization inversion region in which a periodic polarization inversion structure for realizing quasi phase matching is formed, and an optical waveguide to which the periodic polarization inversion region is attached. A wavelength conversion element in which a plurality of conversion elements are arranged in parallel via a wavelength-selective light reflecting portion, and has the following structural features.

単位波長変換素子は、上述の第1の波長変換素子と同一の構造である。上述の第1の波長変換素子と、第2の波長変換素子である並列構成の波長変換素子との相違は、隣接する単位波長変換素子の光導波路同士が波長選択性光反射部を介して結合されている点である。そして、波長選択性光反射部は、2入力2出力型の光カプラと、位相調整用光導波路と、波長選択光反射鏡とを具えている。波長選択光反射鏡は、中間生成光を透過し、入力信号光、第1ポンプ光、第2ポンプ光及び出力信号光を反射する波長選択性を有している。   The unit wavelength conversion element has the same structure as the first wavelength conversion element described above. The difference between the first wavelength conversion element described above and the wavelength conversion element of the parallel configuration that is the second wavelength conversion element is that optical waveguides of adjacent unit wavelength conversion elements are coupled via a wavelength-selective light reflecting portion. It is a point that has been. The wavelength selective light reflecting section includes a two-input two-output optical coupler, a phase adjusting optical waveguide, and a wavelength selective light reflecting mirror. The wavelength selective light reflecting mirror has wavelength selectivity that transmits the intermediate generated light and reflects the input signal light, the first pump light, the second pump light, and the output signal light.

この発明の第3の波長変換素子は、波長変換部と光パルス波形整形部とを具えて構成される。波長変換部として、第1の波長変換素子をそのまま利用することができる。第3の波長変換素子の特徴は、入力信号光を構成する光パルスを単峰性光パルスから双峰性光パルスに変換する機能を有する光パルス波形整形部を具えていることにある。   The third wavelength conversion element of the present invention comprises a wavelength conversion unit and an optical pulse waveform shaping unit. As the wavelength conversion unit, the first wavelength conversion element can be used as it is. A feature of the third wavelength conversion element is that it includes an optical pulse waveform shaping unit having a function of converting an optical pulse constituting the input signal light from a monomodal optical pulse to a bimodal optical pulse.

第1の波長変換素子と同様に、波長変換部を構成する光導波路の一部分に中間生成光を減衰させる中間生成光吸収部を具えるのがよい。   Similar to the first wavelength conversion element, it is preferable to provide an intermediate generation light absorbing section for attenuating intermediate generation light in a part of the optical waveguide constituting the wavelength conversion section.

また、光パルス波形整形部は、第1光カプラと、遅延線と、第2光カプラとを具えて構成することが好適である。第1光カプラは、入力光信号光の光パルスを、第1光パルスと第2光パルスとに分割する。遅延線は、第1光パルスに時間遅延を与え、第1遅延光パルスとして生成する。第2光カプラは、第1遅延光パルスと第2光パルスとを合波する。   Further, it is preferable that the optical pulse waveform shaping unit includes a first optical coupler, a delay line, and a second optical coupler. The first optical coupler divides the optical pulse of the input optical signal light into a first optical pulse and a second optical pulse. The delay line gives a time delay to the first optical pulse and generates the first delayed optical pulse. The second optical coupler combines the first delayed optical pulse and the second optical pulse.

更に、遅延線が、第2光パルスに対する第1光パルスの位相を微調整するための位相調整部を具えるのがよい。   Further, it is preferable that the delay line includes a phase adjusting unit for finely adjusting the phase of the first optical pulse with respect to the second optical pulse.

この発明の第1の波長変換素子によれば、光導波路に、中間生成光を減衰させる中間生成光損失発生手段、中間生成光を増幅する中間生成光利得発生手段、あるいは、入力信号光及び第2ポンプ光を増幅する長波長光利得発生手段の三通りの手段うち、何れか一通りの手段が設けられているので、入力信号光の光パルスの時間波形を変形させることなく、入力光信号光を出力光信号光に、高い波長変換効率で波長変換することが可能となる。   According to the first wavelength conversion element of the present invention, the intermediate generated light loss generating means for attenuating the intermediate generated light, the intermediate generated light gain generating means for amplifying the intermediate generated light, or the input signal light and the first 2 Since any one of the three means of the long wavelength optical gain generating means for amplifying the pump light is provided, the input optical signal can be obtained without modifying the time waveform of the optical pulse of the input signal light. It becomes possible to convert light into output optical signal light with high wavelength conversion efficiency.

LN基板に形成された光導波路の両側に沿って、シリコン薄膜を形成すれば、中間生成光を吸収させることができるので、中間生成光損失発生手段として、このシリコン薄膜を利用することができる。   If a silicon thin film is formed along both sides of the optical waveguide formed on the LN substrate, intermediate generated light can be absorbed, so that this silicon thin film can be used as an intermediate generated light loss generating means.

LN基板に形成された光導波路の両側に沿ってシリコン薄膜を形成し、光導波路の直上には、スリット状に前記シリコン薄膜を形成しない開口領域を設け、この開口領域の幅を調整すれば、中間生成光の吸収の度合いを調整することができる。従って、中間生成光の吸収の度合いを調整できる中間生成光損失発生手段が実現される。   A silicon thin film is formed along both sides of the optical waveguide formed on the LN substrate, and an opening region in which the silicon thin film is not formed in a slit shape is provided immediately above the optical waveguide, and if the width of the opening region is adjusted, The degree of absorption of the intermediate generated light can be adjusted. Accordingly, an intermediate generated light loss generating means capable of adjusting the degree of absorption of intermediate generated light is realized.

また、シリコン薄膜を、光導波路を覆う部分において、このシリコン薄膜の厚みが、前記光導波路の両側から中央部に向って減少するように形成することによって、中間生成光に対する吸収波長帯域幅を制御することが可能である中間生成光損失発生手段が実現される。   In addition, the absorption wavelength bandwidth for the intermediate generated light is controlled by forming the silicon thin film so that the thickness of the silicon thin film decreases from both sides of the optical waveguide toward the center in the portion covering the optical waveguide. An intermediate generated light loss generating means that can be realized is realized.

この発明の第2の波長変換素子である直列構成の波長変換素子によれば、直列に複数配置された、隣接する単位波長変換素子の間に、中間生成光を吸収する中間生成光吸収体が設置されているので、この中間生成光吸収体が、上述の第1の波長変換素子の中間生成光損失発生手段に相当する役割を果たす。従って、入力信号光の光パルスの時間波形を変形させることなく、入力信号光を出力信号光に、高い波長変換効率で波長変換することが可能となる。   According to the wavelength conversion element of the serial configuration that is the second wavelength conversion element of the present invention, the intermediate generation light absorber that absorbs the intermediate generation light is disposed between the adjacent unit wavelength conversion elements that are arranged in series. Since it is installed, this intermediate generated light absorber plays a role corresponding to the intermediate generated light loss generating means of the first wavelength conversion element described above. Therefore, it is possible to convert the input signal light into the output signal light with high wavelength conversion efficiency without changing the time waveform of the optical pulse of the input signal light.

また、この発明の第2の波長変換素子である並列構成の波長変換素子によれば、隣接する単位波長変換素子の光導波路同士が波長選択性光反射部を介して結合されており、この波長選択性光反射部によって、中間生成光が透過され、入力信号光、第1ポンプ光、第2ポンプ光及び出力信号光が反射される。中間生成光が透過されることによって、中間生成光に損失が発生するのと同一の効果がえられる。従って、入力信号光の光パルスの時間波形を変形させることなく、入力信号光を出力信号光に、高い波長変換効率で波長変換することが可能となる。しかも、上述の直列構成の波長変換素子と比べて、素子の全長を短くできるという利点もある。   Further, according to the wavelength conversion element of the parallel configuration which is the second wavelength conversion element of the present invention, the optical waveguides of the adjacent unit wavelength conversion elements are coupled via the wavelength selective light reflecting portion. The selective light reflection unit transmits the intermediate generated light and reflects the input signal light, the first pump light, the second pump light, and the output signal light. By transmitting the intermediate generated light, the same effect as that in which loss occurs in the intermediate generated light can be obtained. Therefore, it is possible to convert the input signal light into the output signal light with high wavelength conversion efficiency without changing the time waveform of the optical pulse of the input signal light. In addition, there is an advantage that the total length of the element can be shortened as compared with the wavelength conversion element having the above-described series configuration.

この発明の第3の波長変換素子によれば、光パルス波形整形部において、入力信号光を構成する光パルスを単峰性光パルスから双峰性光パルスに変換される。詳細は後述するが、入力信号光を構成する光パルスを双峰性光パルスに変換してから、波長変換部に入力することによって、単峰性光パルスによって構成される出力信号光を生成して出力することができる。すなわち、入力信号光の光パルスの時間波形を変形させることなく、入力信号光を出力信号光に、高い波長変換効率で波長変換することが可能となる。   According to the third wavelength conversion element of the present invention, the optical pulse waveform shaping unit converts the optical pulse constituting the input signal light from the unimodal optical pulse to the bimodal optical pulse. As will be described in detail later, by converting the optical pulse that constitutes the input signal light into a bimodal optical pulse and then inputting it to the wavelength converter, the output signal light composed of the unimodal optical pulse is generated. Can be output. That is, the input signal light can be wavelength-converted to the output signal light with high wavelength conversion efficiency without changing the time waveform of the optical pulse of the input signal light.

第1の波長変換素子と同様に、波長変換部を構成する光導波路の一部分に中間生成光を減衰させる中間生成光吸収部を具えることによって、入力信号光の光パルスの時間波形に発生する歪みを一層効果的に防止できる。   Similar to the first wavelength conversion element, an intermediate generation light absorbing unit for attenuating intermediate generation light is provided in a part of the optical waveguide constituting the wavelength conversion unit, thereby generating a time waveform of the optical pulse of the input signal light. Distortion can be prevented more effectively.

また、光パルス波形整形部を、第1光カプラと、遅延線と、第2光カプラとを具えて構成することによって、入力信号光を構成する光パルスを単峰性光パルスから双峰性光パルスに変換することが可能である。すなわち、第1光カプラで単峰性光パルスを2分割して生成される第1光パルスを第2光パルスに対して時間遅延を与え、第2光パルスに対して第1光パルスの位相を反転させることによって、双峰性光パルスを生成することができる。   In addition, by configuring the optical pulse waveform shaping unit with the first optical coupler, the delay line, and the second optical coupler, the optical pulse constituting the input signal light can be changed from a single-peak optical pulse to a bimodal. It can be converted into a light pulse. That is, the first optical pulse generated by dividing the unimodal optical pulse into two by the first optical coupler is time-delayed with respect to the second optical pulse, and the phase of the first optical pulse with respect to the second optical pulse Can be generated to generate a bimodal light pulse.

遅延線が、位相調整部を具えることによって、第2光パルスに対する第1光パルスの位相を微調整することによって、第2光パルスに対して第1光パルスの位相を正確に反転させるために必要とされる時間遅延を、第1光パルスに発生させることが可能となる。   In order to accurately invert the phase of the first optical pulse with respect to the second optical pulse by finely adjusting the phase of the first optical pulse with respect to the second optical pulse by providing the phase adjustment unit with the delay line It is possible to generate the time delay required for the first optical pulse.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明に係る一構成例を図示するものであり、この発明が理解できる程度に各構成要素の断面形状や配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の材料および条件等を用いることがあるが、これら材料および条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each figure shows an example of the configuration according to the present invention, and only schematically shows the cross-sectional shape and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. Is not limited to the illustrated example. In the following description, specific materials and conditions may be used. However, these materials and conditions are only one of preferred examples, and are not limited to these.

＜第1実施例＞
図1と、図4(A)及び(B)と、図5(A)及び(B)とを参照して、第1の波長変換素子の構成及びその動作について説明する。 <First embodiment>
With reference to FIGS. 1, 4A and 4B, and FIGS. 5A and 5B, the configuration and operation of the first wavelength conversion element will be described.

第1の波長変換素子の構成は、光導波路に、中間生成光損失発生手段、中間生成光利得発生手段、あるいは、長波長光利得発生手段の三通りの手段うち、何れか一通りの手段が設けられていることが特徴であり、それ以外の構成部分は、図1に示した従来の波長変換素子と同一である。   The configuration of the first wavelength conversion element is that the optical waveguide has any one of three means of intermediate generation light loss generation means, intermediate generation light gain generation means, or long wavelength light gain generation means. The other components are the same as those of the conventional wavelength conversion element shown in FIG.

図4(A)は、第1の波長変換素子において、入力信号光がQPM波長変換素子の光導波路に入力した初期の段階及び末期の段階での、入力信号光、中間生成光及び出力信号光をそれぞれ構成する光パルスの伝播波形の様子を示す図である。横軸は、光導波路の入力端から出力端に向って光パルスの伝播距離を任意スケールで示してある。縦軸は省略してあるが、縦軸方向に光強度を任意スケールで示してある。図4(B)は、入力信号光のエネルギーに対する出力信号光のエネルギー比として与えられる、波長変換効率を入力信号光の波長に対して示した図である。横軸は、入力信号光の波長を任意スケールで示してある。縦軸は省略してあるが、縦軸方向に光強度を任意スケールで示してある。   FIG. 4A shows the input signal light, the intermediate generation light, and the output signal light at the initial stage and the final stage when the input signal light is input to the optical waveguide of the QPM wavelength conversion element in the first wavelength conversion element. It is a figure which shows the mode of the propagation waveform of the optical pulse which each comprises. The horizontal axis indicates the propagation distance of the optical pulse from the input end to the output end of the optical waveguide on an arbitrary scale. Although the vertical axis is omitted, the light intensity is shown in an arbitrary scale in the vertical axis direction. FIG. 4B is a diagram showing the wavelength conversion efficiency with respect to the wavelength of the input signal light, which is given as the energy ratio of the output signal light to the energy of the input signal light. The horizontal axis indicates the wavelength of the input signal light on an arbitrary scale. Although the vertical axis is omitted, the light intensity is shown in an arbitrary scale in the vertical axis direction.

第1の波長変換素子は、中間生成光の光パルス43を減衰させる中間生成光損失発生手段が設けられていることが特徴である。この中間生成光損失発生手段によって、波長変換素子の光導波路の出力端に近づくにつれて、中間生成光が減衰し、その時間波形を歪ませる光パルス成分43が取り除かれ、時間波形が保持された光パルス41となる。その結果、出力信号光の光パルスも、その時間波形が入力信号光の光パルスから歪むことなく、光パルス45として生成されて出力されることになる。すなわち、入力信号光21のエネルギーは、中間生成光25を介して波長変換され、光導波路を伝播する距離の長さが長くなるにつれて、出力信号光29に変換されるエネルギーの大きさが大きくなることによって、出力信号光29の光パルス41は、その強度が大きくなる。   The first wavelength conversion element is characterized in that intermediate generation light loss generation means for attenuating the optical pulse 43 of intermediate generation light is provided. This intermediate generation light loss generation means attenuates the intermediate generation light as it approaches the output end of the optical waveguide of the wavelength conversion element, removes the optical pulse component 43 that distorts the time waveform, and maintains the time waveform. Pulse 41. As a result, the optical pulse of the output signal light is also generated and output as the optical pulse 45 without the time waveform being distorted from the optical pulse of the input signal light. That is, the energy of the input signal light 21 is wavelength-converted via the intermediate generation light 25, and the amount of energy converted into the output signal light 29 increases as the distance of propagation through the optical waveguide increases. As a result, the intensity of the light pulse 41 of the output signal light 29 increases.

図4(B)に示す曲線(a)及び(b)は、それぞれ、従来及びこの発明の第1の波長変換素子の波長変換効率の、入力信号光の周波数依存性を示している。波長変換素子の全長を同一にし設定して、曲線(a)及び(b)を比較してある。曲線(a)で示すように、従来の波長変換素子によれば、狭い波長（周波数）範囲において高い変換効率が実現されている。このように、高い波長変換効率が得られる波長範囲が狭いことに起因して、波長変換されて得られる出力信号光を構成する光パルスの時間波形に歪みが生じる。   Curves (a) and (b) shown in FIG. 4 (B) show the frequency dependence of the input signal light of the wavelength conversion efficiency of the conventional and the first wavelength conversion element of the present invention, respectively. Curves (a) and (b) are compared by setting the total length of the wavelength conversion element to be the same. As shown by the curve (a), according to the conventional wavelength conversion element, high conversion efficiency is realized in a narrow wavelength (frequency) range. As described above, due to the narrow wavelength range in which high wavelength conversion efficiency is obtained, distortion occurs in the time waveform of the optical pulse constituting the output signal light obtained by wavelength conversion.

これに対してこの発明の第1の波長変換素子によれば、曲線(b)で示すように、広い波長（周波数）範囲にわたって、波長変換効率が一定である。このため、波長変換されて得られる出力信号光を構成する光パルスの時間波形に歪みの発生を抑圧できる。   On the other hand, according to the first wavelength conversion element of the present invention, as shown by the curve (b), the wavelength conversion efficiency is constant over a wide wavelength (frequency) range. For this reason, generation | occurrence | production of distortion can be suppressed in the time waveform of the optical pulse which comprises the output signal light obtained by wavelength conversion.

図5(A)及び(B)を参照して、中間生成光損失発生手段の構成及びその動作について説明する。図5(A)は中間生成光損失発生手段である中間生成光を吸収する手段を示し、(B)は中間生成光損失発生手段である中間生成光を散乱によって減衰させる手段を示す図である。   With reference to FIGS. 5A and 5B, the configuration and operation of the intermediate generation light loss generation means will be described. FIG. 5A shows a means for absorbing intermediate generated light that is an intermediate generated light loss generating means, and FIG. 5B shows a means for attenuating intermediate generated light that is an intermediate generated light loss generating means by scattering. .

まず、図5(A)を参照して、中間生成光損失発生手段である中間生成光を吸収する手段について説明する。図5(A)は、LN基板30に形成された光導波路32の導波方向に垂直に切断した垂直断面図であり、右側に、光導波路32の近傍について、その詳細図を示してある。   First, referring to FIG. 5A, a means for absorbing intermediate generated light, which is an intermediate generated light loss generating means, will be described. FIG. 5A is a vertical cross-sectional view cut perpendicularly to the waveguide direction of the optical waveguide 32 formed on the LN substrate 30, and a detailed view of the vicinity of the optical waveguide 32 is shown on the right side.

中間生成光を吸収する手段は、図5(A)に示すように、光導波路32の両側に沿って、シリコン薄膜34を形成することによって実現される。このシリコン薄膜34の厚さ、及び光導波路32に対して覆いかぶせる幅Tによって、中間生成光の吸収の度合いが決定される。すなわち、光導波路32の直上は、スリット状にシリコン薄膜34を形成しない開口34sを設けてあり、このシリコン薄膜34が形成されていない、スリット状の開口34sの幅を調整することによって、中間生成光の吸収の度合いが決定される。   The means for absorbing the intermediate generated light is realized by forming a silicon thin film 34 along both sides of the optical waveguide 32 as shown in FIG. The degree of absorption of the intermediate generated light is determined by the thickness of the silicon thin film 34 and the width T covering the optical waveguide 32. That is, an opening 34s that does not form a silicon thin film 34 in a slit shape is provided immediately above the optical waveguide 32, and an intermediate generation is achieved by adjusting the width of the slit shaped opening 34s in which the silicon thin film 34 is not formed. The degree of light absorption is determined.

入力信号光の波長が1550 nmである場合を例にして、中間生成光を吸収する手段について説明する。1550 nmの波長の光に対して、Siは透明であり、波長775 nmの中間生成光に対しては不透明である。従って、スリット状の開口34sの幅を調整することによって、波長775 nmの中間生成光に対する吸収量が調整でき、例えば、中間生成光が光導波路34を1〜2 mm伝播する間に吸収しきってしまうだけの吸収量を設定できる。   The means for absorbing the intermediate generated light will be described by taking as an example the case where the wavelength of the input signal light is 1550 nm. For light with a wavelength of 1550 nm, Si is transparent, and is opaque for intermediate generated light with a wavelength of 775 nm. Therefore, by adjusting the width of the slit-shaped opening 34s, the amount of absorption with respect to the intermediate generated light having a wavelength of 775 nm can be adjusted. For example, the intermediate generated light is completely absorbed while propagating through the optical waveguide 34 by 1 to 2 mm. Absorption amount can be set.

また、シリコン薄膜34の厚さを調整することによって、中間生成光に対する吸収波長帯域幅を制御できる。例えば、シリコン薄膜34の厚さが0.5μmでは、吸収波長帯域幅は、10 nmである。吸収波長帯域幅を広げるためには、シリコン薄膜34の形状を、図5(A)の右側の図に示すように、光導波路32に覆いかぶさる部分Tに段差部34tを設けたシリコン薄膜36として構成すればよい。又は、シリコン薄膜36の厚みを光導波路32の中心に向って、徐々に薄くする構成とすればよい。このように、シリコン薄膜36の厚みを光導波路32の中心に向って、薄くする構成とすることによって、吸収波長帯域幅を30 nm以上に広げることが可能であることをビーム伝播法（BPM: beam propagation method）によって確かめている。   Further, by adjusting the thickness of the silicon thin film 34, the absorption wavelength bandwidth for the intermediate generated light can be controlled. For example, when the thickness of the silicon thin film 34 is 0.5 μm, the absorption wavelength bandwidth is 10 nm. In order to widen the absorption wavelength bandwidth, the shape of the silicon thin film 34 is changed to a silicon thin film 36 in which a step 34t is provided in a portion T that covers the optical waveguide 32 as shown in the right side of FIG. What is necessary is just to comprise. Alternatively, the thickness of the silicon thin film 36 may be gradually reduced toward the center of the optical waveguide 32. In this way, the beam propagation method (BPM: BPM) indicates that the absorption wavelength bandwidth can be expanded to 30 nm or more by reducing the thickness of the silicon thin film 36 toward the center of the optical waveguide 32. beam propagation method).

LN基板を用いて構成される波長変換素子において、光導波路の波長775 nmの光に対する屈折率を2.4、光導波路の光導波方向に垂直な断面の縦横それぞれの寸法が7μｍ及び3μｍ、シリコン薄膜36の厚い部分の厚みを0.53μｍ、段差部34tの厚みを10 nmとして、中間生成光の吸収についてシミュレーションを行なった。   In a wavelength conversion element configured using an LN substrate, the refractive index for light with a wavelength of 775 nm of the optical waveguide is 2.4, the vertical and horizontal dimensions of the cross section perpendicular to the optical waveguide direction of the optical waveguide are 7 μm and 3 μm, silicon thin film 36 The thickness of the thick portion was 0.53 μm, and the thickness of the stepped portion 34 t was 10 nm.

このシミュレーションの結果、スリット状の開口34sの幅を5〜6μｍにするのが好適であり、吸収係数を10〜20 dB/cmとすることができた。光導波路32の導波方向に沿って設けられるシリコン薄膜36の幅を10μｍとすると、入力信号光のシリコン薄膜36内部への洩れ込みによる光パワーの低下を防止することが可能である。ここで、シリコン薄膜36の幅Wとは、段差部34tの光導波路32の直上の終端34aから、光導波路32の直上から離れたシリコン薄膜36の終端34wまでの幅をいう。シリコン薄膜36は、LN基板30に直接形成する方法の他にも、別の結晶基板にシリコン薄膜36に相当するシリコン薄膜を形成して、この結晶基板を光導波路32が形成されているLN基板30に貼り合わせるという方法でも形成可能である。   As a result of this simulation, it was preferable that the width of the slit-shaped opening 34s be 5 to 6 μm, and the absorption coefficient could be 10 to 20 dB / cm. When the width of the silicon thin film 36 provided along the waveguide direction of the optical waveguide 32 is 10 μm, it is possible to prevent a decrease in optical power due to leakage of input signal light into the silicon thin film 36. Here, the width W of the silicon thin film 36 refers to the width from the end 34a immediately above the optical waveguide 32 of the stepped portion 34t to the end 34w of the silicon thin film 36 away from the position directly above the optical waveguide 32. In addition to the method of directly forming the silicon thin film 36 on the LN substrate 30, a silicon thin film corresponding to the silicon thin film 36 is formed on another crystal substrate, and this crystal substrate is an LN substrate on which the optical waveguide 32 is formed. It can also be formed by a method of bonding to 30.

次に、図5(B)を参照して、中間生成光を散乱させて減衰させる手段について説明する。図5(B)は、回折格子44をLN基板40に形成された光導波路42の上部に形成し、中間生成光を散乱させて減衰させる手段を示す図である。光導波路42を伝播する中間生成光53は、回折格子44によって回折光53sとして光導波路42外に外部散乱光として生成されて出力される。ここで、回折光53sの回折格子の波数をKg、光導波路42を伝播する伝播光の波数をKs、中間生成光の波数をβとすると、これら3定数の間には、位相整合条件ks・cos(Θ)+ Kg＝βを満足する関係に設定されている。Θは、図5(B)に示すように、中間生成光53の光導波路42を伝播する方向と回折格子44によって生成される回折光53sの伝播する方向とのなす角度である。   Next, a means for scattering and attenuating the intermediate generated light will be described with reference to FIG. FIG. 5B is a diagram showing a means for forming the diffraction grating 44 on the optical waveguide 42 formed on the LN substrate 40 and scattering and attenuating intermediate generated light. The intermediate generated light 53 propagating through the optical waveguide 42 is generated as diffracted light 53s by the diffraction grating 44 as external scattered light outside the optical waveguide 42 and output. Here, when the wave number of the diffraction grating of the diffracted light 53s is Kg, the wave number of the propagating light propagating through the optical waveguide 42 is Ks, and the wave number of the intermediate generated light is β, the phase matching condition ks The relationship is set to satisfy cos (Θ) + Kg = β. As shown in FIG. 5B, Θ is an angle formed by the direction in which the intermediate generated light 53 propagates through the optical waveguide 42 and the direction in which the diffracted light 53s generated by the diffraction grating 44 propagates.

入力信号光21と出力信号光29に対しては、位相整合条件(ks/2)・cos(Θ')+Kg＝β/2が近似的に成立している。従って、cos(Θ)-cos(Θ')＝β/(2ks)が成立する。更に、βがKsとほぼ等しいことから、cos(Θ')＝2cos(Θ)-1となり、Θ＞90°であれば、cos(Θ')＜-1となって、cos(Θ')＝2cos(Θ)-1を満たすΘ'が存在しなくなる。従って、入力信号光21と出力信号光29、及び第1ポンプ光23と第2ポンプ光27は、回折格子44によって散乱されない。   For the input signal light 21 and the output signal light 29, the phase matching condition (ks / 2) · cos (Θ ′) + Kg = β / 2 is approximately established. Therefore, cos (Θ) −cos (Θ ′) = β / (2ks) is established. Furthermore, since β is approximately equal to Ks, cos (Θ ′) = 2cos (Θ) −1, and if θ> 90 °, cos (Θ ′) <− 1 and cos (Θ ′) Θ ′ that satisfies = 2cos (Θ) −1 does not exist. Therefore, the input signal light 21 and the output signal light 29, and the first pump light 23 and the second pump light 27 are not scattered by the diffraction grating 44.

例えば、160 GHzの光パルス信号の場合、この光パルス信号は、3 nm程度の周波数幅を有しているので、中間生成光25を散乱によって減衰させるためには、散乱波長帯域幅を、光パルス信号が有する3 nm程度の周波数幅をカバーする広さに確保する必要がある。このためには、回折格子44の光定数を光導波路42の導波方向に沿って、ランダムに変調するのが好適である。Θが90°である場合、回折格子44の光定数は、325 nmであるので、回折格子44の光定数に1.25 nmのランダムなゆらぎを導入すれば、上述の散乱波長帯域幅を確保できる。なお、回折格子44は、ドライエッチング法等の周知の手法で形成することが可能である。 For example, in the case of an optical pulse signal of 160 GHz, this optical pulse signal has a frequency width of about 3 nm. Therefore, in order to attenuate the intermediate generated light 25 by scattering, It is necessary to secure a width that covers the frequency width of about 3 nm that the pulse signal has. For this purpose, it is preferable to randomly modulate the optical constant of the diffraction grating 44 along the waveguide direction of the optical waveguide 42. If Θ is 90 °, light constant of the diffraction grating 44, since it is 325 nm, is introduced random Yura skill of 1.25 nm in the optical constant of the diffraction grating 44, can be secured scattering wavelength bandwidth above . The diffraction grating 44 can be formed by a known method such as a dry etching method.

次に、波長変換の過程を、第1ポンプ光23、第2ポンプ光27及び入力信号光21のエネルギーが、中間生成光53及び出力信号光29に大量には移行しない条件で、検討する。この条件は、現実の波長変換素子の動作に即した条件であり、波長変換の過程の解析を見通しよく行なうことが可能であるので、広く採用される条件である。   Next, the wavelength conversion process is examined under the condition that the energy of the first pump light 23, the second pump light 27, and the input signal light 21 does not transfer to the intermediate generation light 53 and the output signal light 29 in a large amount. This condition is a condition that conforms to the actual operation of the wavelength conversion element, and is a condition that is widely adopted since it is possible to analyze the wavelength conversion process with a good view.

以後の説明においては、図1に付した入力信号光21、第1ポンプ光23、中間生成光25、第2ポンプ光27、出力信号光29及び光導波路22を指示する番号、21、23、25、27、29及び22を、誤解を生じない範囲で省略して記載する。   In the following description, the input signal light 21, the first pump light 23, the intermediate generation light 25, the second pump light 27, the output signal light 29 and the number indicating the optical waveguide 22 attached to FIG. 1, 21, 23, 25, 27, 29 and 22 are omitted as long as they do not cause misunderstanding.

入力信号光及び第1ポンプ光、及び入力信号光と第1ポンプ光とのSFGによって生成される中間生成光の振幅の関係は、式(1)で与えられる。ここで、入力信号光の振幅はAs、第1ポンプ光の振幅はAp、中間生成光の振幅はAiとしてある。また、ｚ及びｚ’は、光導波路を伝播する光の伝播方向、Ω及びΩ'は、それぞれ入力信号光及び第1ポンプ光の周波数成分を示す。αは、中間生成光の損失係数(吸収係数あるいは散乱係数)である。ΔkSGFは、SFGの位相不整合量を与え、式(4a)で与えられる。また添え字s、p及びiは、それぞれ入力信号光、第1ポンプ光、及び中間生成光を意味する。Kは、QPMの波数、βは伝播定数、Vgは群速度を意味する。式(1)で与えられる微分方程式の解は、式(2)で表される。 The relationship between the amplitudes of the input signal light, the first pump light, and the intermediate generated light generated by the SFG of the input signal light and the first pump light is given by Equation (1). Here, the amplitude of the input signal light is A s , the amplitude of the first pump light is A p , and the amplitude of the intermediate generated light is A i . Z and z ′ denote the propagation direction of light propagating through the optical waveguide, and Ω and Ω ′ denote the frequency components of the input signal light and the first pump light, respectively. α is a loss coefficient (absorption coefficient or scattering coefficient) of intermediate generated light. Δk SGF gives the amount of phase mismatch of SFG and is given by equation (4a). The subscripts s, p, and i mean input signal light, first pump light, and intermediate generated light, respectively. K is the wave number of QPM, β is the propagation constant, and V g is the group velocity. The solution of the differential equation given by equation (1) is expressed by equation (2).

第2ポンプ光及び中間生成光、及び第2ポンプ光と中間生成光とのDFGによって生成される出力信号光の振幅の関係は、式(3)で与えられる。ここで、第2ポンプ光の振幅はAsp、出力信号光の振幅はAcとしてある。また、Ω"は、第2ポンプ光の周波数成分である。ΔkDFGは、DFGの位相不整合量を与え、式(4c)で与えられる。また添え字i、sp及びcは、それぞれ中間生成光、第2ポンプ光、及び出力信号光を意味する。 The relationship between the amplitudes of the output signal light generated by the DFG between the second pump light and the intermediate generated light, and the second pump light and the intermediate generated light is given by Expression (3). Here, the amplitude of the second pump light A sp, the amplitude of the output signal light is as A c. Also, Ω "is the frequency component of the second pump light. Δk DFG gives the amount of phase mismatch of DFG and is given by equation (4c). Subscripts i, sp and c are intermediate generations, respectively. Means light, second pump light, and output signal light.

Figure 0004715706
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式(2)と(3)とから、SFGとDFGが同時に進行した結果得られる出力信号光の振幅Acが式(5)で与えられる。 Since equations (2) and (3), the amplitude A c of the output signal light obtained as a result of SFG and DFG has progressed at the same time is given by equation (5).

Figure 0004715706
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ここで、第1及び第2ポンプ光が連続波光であるという条件を、数式上に反映させる。第1及び第2ポンプ光が連続波光であるという条件を課すには、第1及び第2ポンプ光を、それぞれδ関数を用いて、式(6a)及び式(6b)に示すように与えればよい。   Here, the condition that the first and second pump lights are continuous wave lights is reflected in the mathematical expression. In order to impose the condition that the first and second pump lights are continuous wave lights, the first and second pump lights are given as shown in the equations (6a) and (6b) using the δ function, respectively. Good.

Figure 0004715706
Figure 0004715706

式(5)は、整理すると式(7)の形になる。   Formula (5) can be rearranged into Formula (7).

Figure 0004715706
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更に、SFG及びDFGに対する位相整合条件が満足されているとすると、出力信号光の振幅は、式(8)で与えられる。ここで、Δci+Δisは、式(9)で与えられる。Vgc、Vgi及びVgsは、それぞれ、出力信号光、中間生成光及び入力信号光の群速度である。 Further, assuming that the phase matching condition for SFG and DFG is satisfied, the amplitude of the output signal light is given by equation (8). Here, Δ ci + Δ is is given by equation (9). V gc , V gi, and V gs are group velocities of the output signal light, the intermediate generated light, and the input signal light, respectively.

Figure 0004715706
Figure 0004715706

ここで、波長変換素子の全長Lが十分に長いものとして、光吸収距離LαをLα＝1／αと定義すると、式(8)は、式(10)のように簡略化される。 Here, as the overall length L of the wavelength conversion element is sufficiently long, the light absorption distance L alpha is defined as L α = 1 / α, the equation (8) may be simplified as equation (10).

Figure 0004715706
Figure 0004715706

入力信号光の周波数スペクトル帯域の範囲内で、αが、ΔisΩ、及びΔciΩに対して十分大きければ、この波長変換素子の周波数応答特性は、周波数依存性の小さな、いわゆるフラットな特性となる。このため、出力信号光の周波数成分には、入力信号光の周波数成分As(Ω)がそのまま反映される。すなわち、出力信号光を構成する光パルスは、入力信号光の光パルスと、その時間波形が同一の形状となる。 If α is sufficiently large with respect to Δ is Ω and Δ ci Ω within the frequency spectrum band of the input signal light, the frequency response characteristic of this wavelength conversion element is a so-called flat characteristic with small frequency dependence. It becomes. Therefore, the frequency component of the output signal light, the input signal light frequency component A s (Ω) is reflected as it is. That is, the optical pulse constituting the output signal light has the same shape as the time waveform of the optical pulse of the input signal light.

出力信号光の振幅は、L×Lαに比例し、素子の全長Lを増大させることに伴って、増大する。そして、波長変換のエネルギー変換効率ηは、（L×Lα）の2乗に比例する関係、すなわち、η＝(L×Lα)2で与えられる。 The amplitude of the output signal light is proportional to L × Lα , and increases as the total length L of the element increases. The energy conversion efficiency η of wavelength conversion is given by a relationship proportional to the square of (L × L α ), that is, η = (L × L α ) 2 .

以上、中間生成光に損失を与えることによって、出力信号光を構成する光パルスの時間波形の形状を保存することについて説明した。次に中間生成光に損失を与える代わりに利得を与えた場合にどのようなるかについて検討する。   As described above, it has been described that the shape of the time waveform of the optical pulse constituting the output signal light is preserved by giving a loss to the intermediate generated light. Next, what is considered when a gain is given instead of giving a loss to the intermediate generated light will be examined.

中間生成光に利得Gが与えられた場合の、出力信号光の振幅Acは、式(11)で与えられる。すなわち、式(11)は、G＝-α、LG＝1/Gとおいて、式(10)を変形して得られる式である。 The amplitude Ac of the output signal light when the gain G is given to the intermediate generated light is given by Expression (11). That is, Expression (11) is an expression obtained by modifying Expression (10) with G = −α and L G = 1 / G.

Figure 0004715706
Figure 0004715706

この場合にも、入力信号光の周波数スペクトル帯域の範囲内で、Gが、ΔisΩ、及びΔciΩに対して十分大きければ、この波長変換素子の周波数応答特性は、フラットな特性となる。そして、同様に、出力信号光の周波数成分が、入力信号光の周波数成分As(Ω)をそのまま反映し、出力信号光を構成する光パルスは、入力信号光の光パルスと、その時間波形が同一の形状となる。 Also in this case, if G is sufficiently large with respect to Δ is Ω and Δ ci Ω within the range of the frequency spectrum band of the input signal light, the frequency response characteristic of the wavelength conversion element becomes a flat characteristic. . Similarly, the frequency component of the output signal light reflects the frequency component A s (Ω) of the input signal light as it is, and the optical pulse constituting the output signal light includes the optical pulse of the input signal light and its time waveform. Are the same shape.

ただし、位相成分exp(ΔciΩL)によって、光パルスの時間軸上の位置ずれが発生する。出力信号光の振幅Acは、LGexp(GL)に比例して、素子の全長Lが長くなるに従って、急速に増大する。しかし、周波数Ωを分母に有する分散を与える項が2つ掛け算の形で含まれるので、損失αを与えることによって得られる出力信号光に対する場合よりも、周波数特性は劣化する。すなわち、生成されて出力される出力信号光を構成する光パルスの時間波形に多少の歪が発生する。 However, the positional deviation of the optical pulse on the time axis occurs due to the phase component exp (Δ ci ΩL). Amplitude A c of the output signal light is in proportion to L G exp (GL), in accordance with the overall length L of the element becomes longer, increases rapidly. However, since the term giving dispersion having the frequency Ω in the denominator is included in the form of multiplication by two, the frequency characteristics are deteriorated as compared with the case of the output signal light obtained by giving the loss α. That is, some distortion occurs in the time waveform of the optical pulse constituting the output signal light that is generated and output.

中間生成光に利得を付与するには、波長変換素子をLN基板ではなく、化合物半導体基板を利用して構成して、光導波路に、p-n接合による電流注入による光利得の発生機構を作りつけることによって、実現できる。   In order to give gain to the intermediate generated light, the wavelength conversion element is configured using a compound semiconductor substrate instead of an LN substrate, and a mechanism for generating optical gain by current injection by a pn junction is created in the optical waveguide. Can be realized.

図6を参照して、出力信号光を構成する光パルスの時間波形が、中間生成光を減衰させることによって、入力信号光の光パルスの時間波形とどの程度変化するかについて、数値計算によって検証した結果について説明する。図6は、光パルスの時間波形を示す図であり、実線で示す曲線(a)は、入力信号光の光パルスの時間波形、破線で示す曲線(b)は、中間生成光を減衰させない場合の出力信号光の光パルスの時間波形、及び一点破線で示す曲線(c)は、中間生成光を減衰させた場合の出力信号光の光パルスの時間波形を示している。横軸は時間をps（ピコ秒）単位で目盛って示してあり、更に、左側の縦軸は、入力信号光（被変換光）の光パルスの強度を、及び右側の縦軸は、出力信号光（変換光）の光パルスの強度を、それぞれ任意スケールで示してある。   Referring to Fig. 6, numerical calculation is performed to verify how much the time waveform of the optical pulse composing the output signal light changes from the time waveform of the optical pulse of the input signal light by attenuating the intermediate generated light. The results will be described. FIG. 6 is a diagram showing a time waveform of an optical pulse, a curve (a) indicated by a solid line is a time waveform of an optical pulse of input signal light, and a curve (b) indicated by a broken line is a case where intermediate generated light is not attenuated The time waveform of the optical pulse of the output signal light and the curve (c) indicated by the one-dot broken line show the time waveform of the optical pulse of the output signal light when the intermediate generated light is attenuated. The horizontal axis shows time in units of ps (picoseconds), the left vertical axis shows the intensity of the optical pulse of the input signal light (converted light), and the right vertical axis shows the output. The intensity of the optical pulse of the signal light (converted light) is shown on an arbitrary scale.

このシミュレーションは、波長変換素子の基板をLN基板とし、入力信号光、第1及び第2ポンプ光、及び出力信号光の波長を1550 nm前後の近接した値であるとし、及び中間生成光の波長を、775 nm程度と仮定して行った。波長変換係数kを0.00004として、かつQPM構造を形成する周期Λは19μmとした。また、波長変換素子の全長Lを4 cmとした。   This simulation assumes that the wavelength conversion element substrate is an LN substrate, the wavelengths of the input signal light, the first and second pump lights, and the output signal light are close to about 1550 nm, and the wavelength of the intermediate generated light Was performed on the assumption of about 775 nm. The wavelength conversion coefficient k was set to 0.00004, and the period Λ for forming the QPM structure was set to 19 μm. The total length L of the wavelength conversion element was 4 cm.

中間生成光を減衰するための手段が設けられていない、従来の波長変換素素子によれば、出力信号光の光パルス(曲線b)の強度は強いが、光パルスの時間幅が広がっていることがわかる。これに対して、中間生成光を減衰するための手段が設けられている、この発明の第1の波長変換素子によれば、出力信号光の光パルス(曲線c)の強度は弱いが、光パルスの時間幅が広がらず、入力光信号の光パルスの時間波形と相似の形状となっていることがわかる。   According to the conventional wavelength conversion element that does not provide means for attenuating the intermediate generated light, the intensity of the optical pulse (curve b) of the output signal light is strong, but the time width of the optical pulse is widened. I understand that. On the other hand, according to the first wavelength conversion element of the present invention provided with means for attenuating the intermediate generated light, the intensity of the optical pulse (curve c) of the output signal light is weak, It can be seen that the time width of the pulse does not widen and has a shape similar to the time waveform of the optical pulse of the input optical signal.

中間生成光を減衰するための手段が設けられていない、従来の波長変換素素子によっても、素子の全長Lを短く設定すれば、出力信号光の光パルスの時間幅の広がりを小さくすることが可能である。このことを、図7(A)及び(B)を参照して説明する。図7(A)は、素子の全長Lが0.8 cmである従来の波長変換素子によって生成される出力信号光の光パルスの時間波形を示す。また、図7(B)は、素子の全長Lが5 cmであって、中間生成光の光減衰率が15 dB/cmである、この発明の第1の波長変換素子によって生成される、出力信号光の光パルスの時間波形を示す。図7(A)及び(B)の横軸は、時間をps単位で目盛って示してある。また、左側の縦軸は、入力信号光の光パルスの強度を、及び右側の縦軸は、出力信号光の光パルスの強度を、それぞれ入力信号光の光パルス強度に対応させて示してある。また、図7(A)及び(B)において、入力信号光の光パルスの時間波形を実線で示し、及び出力信号光の光パルスの時間波形を一点破線で示してある。   Even with a conventional wavelength conversion element that does not have a means for attenuating the intermediate generated light, if the total length L of the element is set short, the time width of the optical pulse of the output signal light can be reduced. Is possible. This will be described with reference to FIGS. 7 (A) and (B). FIG. 7A shows a time waveform of an optical pulse of output signal light generated by a conventional wavelength conversion element having an overall length L of 0.8 cm. FIG. 7B shows an output generated by the first wavelength conversion element of the present invention in which the total length L of the element is 5 cm and the optical attenuation factor of the intermediate generated light is 15 dB / cm. The time waveform of the optical pulse of signal light is shown. The horizontal axes in FIGS. 7A and 7B indicate the time scaled in units of ps. Further, the left vertical axis indicates the intensity of the optical pulse of the input signal light, and the right vertical axis indicates the intensity of the optical pulse of the output signal light, corresponding to the optical pulse intensity of the input signal light. . 7A and 7B, the time waveform of the optical pulse of the input signal light is indicated by a solid line, and the time waveform of the optical pulse of the output signal light is indicated by a dashed line.

図7(A)に示す従来の波長変換素子に入力する入力信号光の光パルスの強度と、(B)に示す第１の波長変換素子に入力する入力信号光の光パルスの強度とを、等しく仮定してあり、その強度を1に規格化して示してある。図7(A)及び(B)に示す、出力信号光の光パルスの時間波形は、入力信号光の光パルスの時間波形から、いずれもその形状の変化がほとんど生じていない。しかしながら、その光パルスのピーク値は、異なっている。すなわち、図7(A)に示す、出力信号光の光パルスのピーク値は、0.0019程度であり、一方、図7(B)に示す、この発明の第1の波長変換素子によって生成される出力信号光の光パルスのピーク値は、0.032程度である。このように出力信号光のピーク値に違いが発生した理由は、この発明の第1の波長変換素子によれば、素子の全長Lを大きく設定しても、光パルスの時間波形の変形が発生しないため、従来の波長変換素子の全長Lに比べて長く設定できることにある。すなわち素子の全長Lを大きくすることによって、光パルスの時間波形の変形が発生を抑圧したまま、波長変換効率を向上させることが可能であることが証明された。   The intensity of the optical pulse of the input signal light input to the conventional wavelength conversion element shown in FIG. 7 (A) and the intensity of the optical pulse of the input signal light input to the first wavelength conversion element shown in FIG. They are assumed to be equal and their strengths are normalized to 1. The time waveform of the optical pulse of the output signal light shown in FIGS. 7A and 7B hardly changes in shape from the time waveform of the optical pulse of the input signal light. However, the peak value of the light pulse is different. That is, the peak value of the optical pulse of the output signal light shown in FIG. 7 (A) is about 0.0019, while the output generated by the first wavelength conversion element of the present invention shown in FIG. 7 (B). The peak value of the optical pulse of the signal light is about 0.032. The reason for the difference in the peak value of the output signal light is that, according to the first wavelength conversion element of the present invention, even if the total length L of the element is set large, deformation of the time waveform of the optical pulse occurs. Therefore, it can be set longer than the total length L of the conventional wavelength conversion element. That is, it has been proved that by increasing the total length L of the element, it is possible to improve the wavelength conversion efficiency while suppressing the deformation of the time waveform of the optical pulse.

次に、図8(A)及び(B)を参照して、中間生成光に利得を与えた場合について説明する。図8(A)は、左側に、光導波路の入力端の近傍における、入力信号光の光パルス31、中間生成光の光パルス33及び出力信号光の光パルス37の時間波形を示し、及び右側に、入力信号光の光パルス31、中間生成光の光パルス61及び出力信号光の光パルス63の時間波形を示す。図8(B)は、入力信号光の光パルス31と出力信号光の光パルス63の時間波形を示す。図8(B)の横軸は時間をps単位で目盛って示してあり、更に、左側の縦軸は、入力信号光の光パルスの強度を1に規格化して示してあり、及び右側の縦軸は、入力信号光の光パルスに対する出力信号光の光パルスの強度を入力信号光の光パルス強度に対応させて示してある。   Next, with reference to FIGS. 8A and 8B, a case where a gain is given to the intermediate generated light will be described. FIG. 8A shows the time waveforms of the optical pulse 31 of the input signal light, the optical pulse 33 of the intermediate generation light, and the optical pulse 37 of the output signal light in the vicinity of the input end of the optical waveguide on the left side, and the right side. These show time waveforms of the optical pulse 31 of the input signal light, the optical pulse 61 of the intermediate generation light, and the optical pulse 63 of the output signal light. FIG. 8B shows time waveforms of the optical pulse 31 of the input signal light and the optical pulse 63 of the output signal light. The horizontal axis of FIG. 8 (B) shows the time scaled in ps units, and the left vertical axis shows the intensity of the optical pulse of the input signal light normalized to 1, and the right side The vertical axis indicates the intensity of the optical pulse of the output signal light with respect to the optical pulse of the input signal light in correspondence with the optical pulse intensity of the input signal light.

中間生成光に利得を与えた場合の、波長変換素子の動作は、光導波路を伝播する初期に発生した中間生成光の光パルス33が増幅されて、光導波路を伝播する末期において、光パルス61となり、これによって、出力信号光の光パルス63として生成される。光導波路の伝播する末期に発生した中間生成光の光パルス61が極めて大きくなることに伴って、生成される出力信号光の光パルス63の時間波形に歪が生じる。   The operation of the wavelength conversion element when gain is given to the intermediate generation light is such that the optical pulse 61 of the intermediate generation light generated in the initial stage of propagation through the optical waveguide is amplified and the optical pulse 61 is transmitted at the final stage of propagation through the optical waveguide. Thus, an optical pulse 63 of the output signal light is generated. As the optical pulse 61 of the intermediate generation light generated at the end of propagation through the optical waveguide becomes extremely large, distortion occurs in the time waveform of the optical pulse 63 of the generated output signal light.

図8(B)に示す入力信号光の光パルス31と出力信号光の光パルス63の時間波形との関係は、式(11)に基づいてシミュレーションして得た結果である。このシミュレーションは、素子の全長Lを3 cm、利得Gを13 dB/cmとして行なわれている。生成される光パルス63の時間波形には、その時間幅が広がっており、時間波形の歪みが生じているとともに、そのピーク位置が-6 ps程度ずれていることがわかる。   The relationship between the time waveforms of the optical pulse 31 of the input signal light and the optical pulse 63 of the output signal light shown in FIG. 8B is a result obtained by simulation based on the equation (11). In this simulation, the total length L of the element is 3 cm, and the gain G is 13 dB / cm. It can be seen that the time waveform of the generated optical pulse 63 has a wide time width, the time waveform is distorted, and the peak position is shifted by about -6 ps.

以上、中間生成光に損失あるいは利得を与えることによって、光パルスの時間波形を変形させることなく、高い波長変換効率が実現可能である波長変換素子を実現する方法について説明した。次に、入力信号光に利得を与えることによっても、光パルスの時間波形を変形させることなく、高い波長変換効率が実現可能である波長変換素子を実現することが可能であることについて説明する。入力信号光に損失を与えることは、実質的に素子の全長Lを短くすることに相当するので、ここでは、入力信号光に損失を与えることについては、その検討を行なわない。   As described above, the method for realizing the wavelength conversion element capable of realizing the high wavelength conversion efficiency without deforming the time waveform of the optical pulse by giving the loss or gain to the intermediate generated light has been described. Next, it will be described that it is possible to realize a wavelength conversion element that can realize high wavelength conversion efficiency without deforming the time waveform of an optical pulse by giving gain to input signal light. Giving loss to the input signal light substantially corresponds to shortening the total length L of the element, so here, no consideration is given to giving loss to the input signal light.

入力信号光に利得を与える具体的な方法は、ErドープされたLN基板を利用することによって、形成できる。光導波路には、Er原子を励起するためのポンプ光（波長は、1480 nmあるいは980 nmの何れかとする。）を、入力信号光と、第１及び第2ポンプ光とともに入力させればよい。Er原子を励起するためのポンプ光は、その波長が、入力信号光及び出力信号光の波長（1550 nm及び775 nm）と十分に離れたた波長であるので、入力信号光から出力信号光への波長変換の過程にはなんら影響を与えない。   A specific method for giving gain to the input signal light can be formed by using an Er-doped LN substrate. Pump light for exciting Er atoms (with a wavelength of either 1480 nm or 980 nm) may be input to the optical waveguide together with the input signal light and the first and second pump lights. The pump light for exciting the Er atoms has a wavelength sufficiently separated from the wavelengths of the input signal light and the output signal light (1550 nm and 775 nm). This has no effect on the wavelength conversion process.

このほかの条件及び構成は、上述の、中間生成光に損失あるいは利得を与える方法を実行する場合と同様である。また、入力信号光に利得を与えることは、入力信号光と第1ポンプ光とのSFGの発現によって生成される中間生成光に対して損失を与えることと、出力信号光のパルス波形のひずみの抑圧という観点から、同等である。   Other conditions and configurations are the same as in the case of executing the above-described method for giving loss or gain to the intermediate generated light. In addition, giving a gain to the input signal light gives a loss to the intermediate generated light generated by the expression of SFG between the input signal light and the first pump light, and the distortion of the pulse waveform of the output signal light. It is equivalent from the viewpoint of suppression.

図9(A)及び(B)を参照して、入力信号光に利得を与えた場合について説明する。図9(A)は、左側に、光導波路の入力端の近傍における、入力信号光の光パルス31、中間生成光の光パルス33及び出力信号光の光パルス37の時間波形を示し、右側に、入力信号光の光パルス65、中間生成光の光パルス67及び出力信号光の光パルス69の時間波形を示す。図9(B)は、入力信号光の光パルス31と出力信号光の光パルス69の時間波形を示す。図9(B)の横軸は時間をps単位で目盛って示してあり、左側の縦軸は、入力信号光の光パルスの強度を1に規格化して示してあり、及び右側の縦軸は、入力信号光の光パルスに対する出力信号光の光パルスの強度を入力信号光の光パルス強度に対応させて示してある。   With reference to FIGS. 9A and 9B, the case where a gain is given to input signal light will be described. FIG. 9A shows the time waveforms of the optical pulse 31 of the input signal light, the optical pulse 33 of the intermediate generation light, and the optical pulse 37 of the output signal light in the vicinity of the input end of the optical waveguide on the left side, and on the right side. 4 shows time waveforms of an optical pulse 65 of input signal light, an optical pulse 67 of intermediate generated light, and an optical pulse 69 of output signal light. FIG. 9B shows time waveforms of the optical pulse 31 of the input signal light and the optical pulse 69 of the output signal light. The horizontal axis of FIG. 9 (B) shows the time scaled in ps, the left vertical axis shows the intensity of the optical pulse of the input signal light normalized to 1, and the right vertical axis These show the intensity of the optical pulse of the output signal light relative to the optical pulse of the input signal light in correspondence with the optical pulse intensity of the input signal light.

入力信号光に利得を与えた場合の、波長変換素子の動作は、光導波路を伝播する初期に発生した入力信号光の光パルス33が増幅されて、光導波路を伝播する末期（光導波路の出力端の近傍）において、光パルス65となり、これによって、出力信号光の光パルス63として生成される。入力信号光に利得が与えられているので、入力信号光の光パルス65は、光導波路を伝播する初期の段階の光パルス31に比べて多大きくなっている。このため、SFGよって生成される中間生成光の光パルス67も、導波路を伝播する初期の段階の光パルス33と比べて大きくなっている。これは、相対的に、上述の、中間生成光に利得を与えた場合において、中間生成光の光パルス43を減衰させたのと同等の効果が得られる。従って、DFGによって生成される出力信号光の光パルス69は、入力信号光の光パルス31の時間波形と相似の形状となる。   The operation of the wavelength conversion element when gain is given to the input signal light is the final stage (the output of the optical waveguide) where the optical pulse 33 of the input signal light generated in the initial stage of propagation through the optical waveguide is amplified and propagated through the optical waveguide. In the vicinity of the edge), an optical pulse 65 is generated, and as a result, an optical pulse 63 of output signal light is generated. Since gain is given to the input signal light, the optical pulse 65 of the input signal light is larger than the optical pulse 31 at the initial stage of propagation through the optical waveguide. For this reason, the optical pulse 67 of the intermediate generated light generated by the SFG is also larger than the optical pulse 33 at the initial stage of propagation through the waveguide. This is relatively the same effect as that obtained by attenuating the optical pulse 43 of the intermediate generated light when gain is given to the intermediate generated light. Accordingly, the optical pulse 69 of the output signal light generated by the DFG has a shape similar to the time waveform of the optical pulse 31 of the input signal light.

第2ポンプ光、出力信号光のみに利得を与え、入力信号光あるいは第1ポンプ光に利得を与えないという手法をとると、中間生成光の光パルスの歪みを防止することができないので、結果として、出力信号光の光パルスの時間波形の歪みを抑圧することができない。   If the technique of giving gain only to the 2nd pump light and output signal light and not giving gain to the input signal light or 1st pump light, it is impossible to prevent distortion of the optical pulse of the intermediate generated light. As a result, the distortion of the time waveform of the optical pulse of the output signal light cannot be suppressed.

図9(B)に示す入力信号光の光パルス31と出力信号光の光パルス63の時間波形との関係は、式(12)で与えられる微分方程式の解である式（13）に基づいてシミュレーションして得た結果である。   The relationship between the time waveform of the optical pulse 31 of the input signal light and the optical pulse 63 of the output signal light shown in FIG. 9B is based on the equation (13) that is the solution of the differential equation given by the equation (12). This is a result obtained by simulation.

Figure 0004715706
Figure 0004715706

第1及び第2ポンプ光を連続波光とし、均一な周期(Λ)を有するドメイン反転構造を仮定すると、式(14)によって、出力信号光の光パルス63の強度Ac(L, Ω)が与えられる。 Assuming a domain inversion structure with a uniform period (Λ), and the first and second pump lights are continuous wave lights, the intensity A c (L, Ω) of the optical pulse 63 of the output signal light is expressed by equation (14). Given.

Figure 0004715706
Figure 0004715706

素子の全長Lが十分に長いものとの近似を導入し、更に、LG＝1/Gとおくと、次式(15)が得られる。 If an approximation that the total length L of the element is sufficiently long is introduced and further L G = 1 / G is set, the following equation (15) is obtained.

Figure 0004715706
Figure 0004715706

Δci+Δisは、十分小さいので、式(15)で与えられる出力信号光の光パルス63の強度Ac(L, Ω)のΩ依存性は、式(10)の場合と同様であり、Gの値がΔisΩに対して十分大きければ、入力信号光の振幅成分As(Ω)がそのまま反映された出力信号光の光パルス63を得ることが可能となる。出力信号光の光パルス63の強度は、exp(GL)に比例するので、素子の全長Lの増大に伴って、急激に増大する。 Since Δ ci + Δ is is sufficiently small, the Ω dependence of the intensity A c (L, Ω) of the optical pulse 63 of the output signal light given by equation (15) is the same as in equation (10). if sufficiently large relative to the value of G is delta iS Omega, it is possible to obtain an optical pulse 63 of the input signal light amplitude component a s (Ω) is reflected as the output signal light. Since the intensity of the optical pulse 63 of the output signal light is proportional to exp (GL), it rapidly increases as the total length L of the element increases.

式(12)及び(13)は、第2ポンプ光に利得を与えた場合にも成立するので、第2ポンプ光に利得を与えても、上述と同様の効果が得られる。   Since Expressions (12) and (13) hold even when gain is given to the second pump light, the same effect as described above can be obtained even if gain is given to the second pump light.

図9(B)に入力信号光に利得を与えた場合に生成される出力信号光の光パルスの形状を示す。図9(B)を得るために実行したシミュレーションは、素子の全長Lを3 cm、利得Gを13 dB/cmとして行なわれている。生成される光パルス63の時間波形には、ほぼそのまま保存されており、そのピーク位置のずれは、-1.5 ps程度と小さい。また、光パルス63のピーク強度は、入力信号光の入力時点におけるピーク値の13.5倍程度と大変に大きくなっていることがわかる。すなわち、入力信号光に利得を与える手法は、光パルスの時間波形を変形させないだけでなく、生成される出力信号光の光パルス強度を大変大きくできる利点がある。   FIG. 9B shows the shape of the optical pulse of the output signal light generated when gain is given to the input signal light. The simulation executed to obtain FIG. 9B is performed with the total length L of the element being 3 cm and the gain G being 13 dB / cm. The time waveform of the generated optical pulse 63 is stored almost as it is, and the deviation of the peak position is as small as -1.5 ps. It can also be seen that the peak intensity of the optical pulse 63 is very large, about 13.5 times the peak value at the time of input signal light input. That is, the method of giving gain to the input signal light has an advantage that the optical pulse intensity of the generated output signal light can be greatly increased as well as not changing the time waveform of the optical pulse.

＜第2実施例＞
［直列構成の波長変換素子］
図10(A)及び(B)を参照して、この発明の第2の波長変換素子である、直列構成の波長変換素子の構成及びその動作について説明する。図10(A)及び(B)は、直列構成の波長変換素子を斜め上方から見た概略的な斜視図である。図10(A)は、中間生成光吸収体としてシリコン薄膜が利用されて構成される波長変換素子の概略的構成図であり、図10(B)は、中間生成光吸収体として光波長フィルタが利用されて構成される波長変換素子の概略的構成図である。 <Second embodiment>
[Wavelength conversion element in series]
With reference to FIGS. 10 (A) and (B), the configuration and operation of a wavelength conversion element having a series configuration, which is the second wavelength conversion element of the present invention, will be described. FIGS. 10A and 10B are schematic perspective views of a wavelength conversion element having a series configuration as viewed obliquely from above. FIG. 10 (A) is a schematic configuration diagram of a wavelength conversion element configured by using a silicon thin film as an intermediate generation light absorber, and FIG. 10 (B) shows an optical wavelength filter as an intermediate generation light absorber. It is a schematic block diagram of the wavelength conversion element comprised by being utilized.

直列構成の第2の波長変換素子の構成は、単位波長変換素子を、光導波路を共通にして、直列に複数配置されてなる波長変換素子であって、以下のとおりの構造上の特徴を有している。   The configuration of the second wavelength conversion element in the series configuration is a wavelength conversion element in which a plurality of unit wavelength conversion elements are arranged in series with a common optical waveguide, and has the following structural features. is doing.

単位波長変換素子は、上述の第1の波長変換素子と同一の構造である。上述の第1の波長変換素子と、第2の波長変換素子である直列構成の波長変換素子との相違は、直列に複数配置された、隣接する単位波長変換素子の間に、中間生成光を吸収する中間生成光吸収体が設置されている点である。   The unit wavelength conversion element has the same structure as the first wavelength conversion element described above. The difference between the above-described first wavelength conversion element and the wavelength conversion element of the series configuration that is the second wavelength conversion element is that a plurality of the unit wavelength conversion elements that are arranged in series between the adjacent unit wavelength conversion elements, The intermediate generation light absorber which absorbs is installed.

図10(A)に示す、中間生成光吸収体としてシリコン薄膜が利用されて構成される波長変換素子は、単位波長変換素子114-1〜4が、光導波路106を共通にして直列に配置されて構成されている。隣接する単位波長変換素子の間には、中間生成光吸収体108a、108b及び108cが配置されている。すなわち、中間生成光吸収体108aは、単位波長変換素子114-1と114-2との間に、中間生成光吸収体108bは、単位波長変換素子114-2と114-3との間に、中間生成光吸収体108cは、単位波長変換素子114-3と114-4との間に配置されている。   As shown in FIG. 10 (A), the wavelength conversion element configured by using a silicon thin film as the intermediate generation light absorber has unit wavelength conversion elements 114-1 to 114-4 arranged in series with a common optical waveguide 106. Configured. Intermediate generation light absorbers 108a, 108b, and 108c are disposed between adjacent unit wavelength conversion elements. That is, the intermediate generation light absorber 108a is between the unit wavelength conversion elements 114-1 and 114-2, and the intermediate generation light absorber 108b is between the unit wavelength conversion elements 114-2 and 114-3. The intermediate generated light absorber 108c is disposed between the unit wavelength conversion elements 114-3 and 114-4.

中間生成光吸収体108a、108b及び108cが配置される間隔は、中間生成光の光パルスの時間波形が、単一光パルスとしての形状を維持できる最大の間隔に設定される。すなわち、単位波長変換素子114-1〜4の素子の長さを、上述の中間生成光吸収体108a、108b及び108cが配置される間隔に等しく設定する。例えば、160 GHzの光パルス信号を想定した場合、中間生成光吸収体108a、108b及び108cが配置される間隔は、1 cm程度である。   The interval at which the intermediate generation light absorbers 108a, 108b and 108c are arranged is set to the maximum interval at which the time waveform of the optical pulse of the intermediate generation light can maintain the shape as a single optical pulse. That is, the lengths of the unit wavelength conversion elements 114-1 to 114-4 are set to be equal to the intervals at which the intermediate generation light absorbers 108a, 108b, and 108c are disposed. For example, assuming an optical pulse signal of 160 GHz, the interval at which the intermediate generation light absorbers 108a, 108b and 108c are arranged is about 1 cm.

入力信号光、第1及び第2ポンプ光、及び出力信号光が1550 nmの波長帯域である場合、中間生成光の波長は775 nmとなる。この場合、中間生成光吸収体108a、108b及び108cは、1550 nmの波長帯域の光を透過し、波長が775 nmである光を吸収する特性を持つことが必要である。シリコン薄膜がこの吸収透過特性を有している。   When the input signal light, the first and second pump lights, and the output signal light are in the wavelength band of 1550 nm, the wavelength of the intermediate generated light is 775 nm. In this case, the intermediate light absorbers 108a, 108b, and 108c are required to have characteristics of transmitting light having a wavelength band of 1550 nm and absorbing light having a wavelength of 775 nm. A silicon thin film has this absorption and transmission characteristics.

そこで、この発明の発明者らは、LN基板100に形成した深さ3μｍ、幅7μｍの光導波路106上に、中間生成光吸収体としてシリコン薄膜を形成して、光の吸収透過について検証した。その結果、厚さ100μｍのシリコン薄膜を形成することによって、波長が775 nmである光が吸収によって除去され、1550 nmの波長帯域の光に対しては、その損失は僅かであった。すなわち、厚さ100μｍのシリコン薄膜を、隣接する単位波長変換素子間に形成することによって、中間生成光吸収体を形成することが可能であることが確かめられた。   Therefore, the inventors of the present invention verified the absorption and transmission of light by forming a silicon thin film as an intermediate light absorber on the optical waveguide 106 having a depth of 3 μm and a width of 7 μm formed on the LN substrate 100. As a result, by forming a silicon thin film having a thickness of 100 μm, light having a wavelength of 775 nm was removed by absorption, and the loss was small for light having a wavelength band of 1550 nm. That is, it was confirmed that an intermediate generation light absorber can be formed by forming a silicon thin film having a thickness of 100 μm between adjacent unit wavelength conversion elements.

図10(B)に示す、中間生成光吸収体として光波長フィルタが利用されて構成される波長変換素子は、単位波長変換素子116-1〜4が、光導波路106を共通にして直列に配置されて構成されている。隣接する単位波長変換素子の間には、光波長フィルタ設置溝112a、112b及び112cが形成されており、この溝のそれぞれに光波長フィルタ118a、118b、118cが挿入されている。すなわち、光波長フィルタ設置溝に光波長フィルタを挿入することによって、中間生成光吸収体が形成される。   As shown in FIG. 10 (B), the wavelength conversion element configured by using the optical wavelength filter as the intermediate generation light absorber includes unit wavelength conversion elements 116-1 to 116-4 arranged in series with the common optical waveguide 106. Has been configured. Optical wavelength filter installation grooves 112a, 112b, and 112c are formed between adjacent unit wavelength conversion elements, and optical wavelength filters 118a, 118b, and 118c are inserted into the grooves, respectively. That is, an intermediate generation light absorber is formed by inserting the optical wavelength filter into the optical wavelength filter installation groove.

隣接する光波長フィルタの間隔は、上述の中間生成光吸収体108a、108b及び108cが配置される間隔と同一である。   The interval between adjacent optical wavelength filters is the same as the interval at which the intermediate generation light absorbers 108a, 108b, and 108c described above are disposed.

光波長フィルタは、誘電体多層膜によって形成できる。例えば、低屈折率材料としてSiO2、高屈折率材料としてTa2O5を使い、これらの材料を交互に真空蒸着法で薄膜多層膜として形成することによって、光波長フィルタを形成できる。光波長フィルタを、波長が775 nmである光を吸収し、かつ1550 nmの波長帯域の光を透過するように、構成することは、周知の設計手法を利用することで容易に実現される。また、光波長フィルタ設置溝112a、112b及び112cは、ダイシングソーを使って形成できる。光波長フィルタ設置溝112a、112b及び112cの幅は、数十ミクロンメータ以下にすることによって、光導波路が切断されることによる光損失量を1 dB以下にすることができる。 The optical wavelength filter can be formed of a dielectric multilayer film. For example, an optical wavelength filter can be formed by using SiO 2 as a low refractive index material and Ta 2 O 5 as a high refractive index material, and alternately forming these materials as a thin film multilayer film by vacuum deposition. The configuration of the optical wavelength filter so as to absorb light having a wavelength of 775 nm and transmit light having a wavelength band of 1550 nm can be easily realized by using a well-known design method. The optical wavelength filter installation grooves 112a, 112b and 112c can be formed using a dicing saw. By setting the width of the optical wavelength filter installation grooves 112a, 112b, and 112c to several tens of micrometers or less, the amount of light loss caused by cutting the optical waveguide can be reduced to 1 dB or less.

光波長フィルタ設置溝112a、112b及び112cを、光導波路106の導波方向に対して90°から5°程度斜めに傾けて形成することによって、中間生成光を光導波路106外へ向けて反射させることが可能である。光導波路106内へ入力されるように中間生成光を反射する構成（光波長フィルタ設置溝を導波方向に対して90°の方向に形成された構成）とすると、隣接する光波長フィルタ間がファブリ・ペロ共振器として機能してしまい、出力信号光に混入する雑音発生の原因となる。   By forming the optical wavelength filter installation grooves 112a, 112b and 112c obliquely about 90 ° to 5 ° with respect to the waveguide direction of the optical waveguide 106, the intermediate generated light is reflected outside the optical waveguide 106. It is possible. If the configuration is such that the intermediate generated light is reflected so as to be input into the optical waveguide 106 (the configuration in which the optical wavelength filter installation groove is formed in a direction of 90 ° with respect to the waveguide direction), between adjacent optical wavelength filters It functions as a Fabry-Perot resonator and causes noise to be mixed into the output signal light.

図10(A)及び(B)に示すいずれの波長変換素子（第2の波長変換素子）においても、中間生成光吸収体を設けることによって発生する位相差、すなわち、入力信号光、第1及び第2ポンプ光、中間生成光、及び出力信号光間の位相差、の補償機構を設けることが良い。この位相差補償機構は、光の導波方向に中間生成光吸収体を挟んで電極を構成して、ポッケルス効果によって光導波路の実効屈折率を調整できるように構成することで実現できる。また、位相差の補償機構として、アモルファスシリコン薄膜を形成し、そのアモルファスシリコン薄膜の一部をYAGレーザによってトリミングすることによって、光導波路の実効屈折率を調整できるように構成することでも実現できる。   In any of the wavelength conversion elements (second wavelength conversion elements) shown in FIGS. 10A and 10B, the phase difference generated by providing the intermediate generation light absorber, that is, the input signal light, It is preferable to provide a compensation mechanism for the phase difference between the second pump light, the intermediate generated light, and the output signal light. This phase difference compensation mechanism can be realized by configuring an electrode with an intermediate generation light absorber sandwiched in the light guiding direction so that the effective refractive index of the optical waveguide can be adjusted by the Pockels effect. Further, the phase difference compensation mechanism can be realized by forming an amorphous silicon thin film and trimming a part of the amorphous silicon thin film with a YAG laser so that the effective refractive index of the optical waveguide can be adjusted.

［並列構成の波長変換素子］
図11を参照して、この発明の第2の波長変換素子である、並列構成の波長変換素子の構成及びその動作について説明する。図11は、並列構成の波長変換素子を斜め上方から見た概略的な斜視図である。 [Wavelength conversion element in parallel]
With reference to FIG. 11, the configuration and operation of a parallel wavelength conversion element, which is the second wavelength conversion element of the present invention, will be described. FIG. 11 is a schematic perspective view of a wavelength conversion element having a parallel configuration as viewed obliquely from above.

並列構成の第2の波長変換素子の構成は、単位波長変換素子を、光導波路を共通にして、並列に複数配置されてなる波長変換素子であって、以下のとおりの構造上の特徴を有している。   The configuration of the second wavelength conversion element in parallel configuration is a wavelength conversion element in which a plurality of unit wavelength conversion elements are arranged in parallel with a common optical waveguide, and has the following structural features. is doing.

単位波長変換素子は、上述の第1の波長変換素子と同一の構造である。上述の第1の波長変換素子と、第2の波長変換素子である並列構成の波長変換素子との相違は、隣接する単位波長変換素子の光導波路同士が波長選択性光反射部1130-1〜5の何れかを介して結合されている点である。そして、波長選択性光反射部130-1〜5は、2入力2出力型の光カプラと、位相調整用光導波路と、選択反射鏡とを具えている。選択反射鏡は、中間生成光を透過し、かつ入力信号光と、第1及び第2ポンプ光と、出力信号光とを反射する波長選択性を有している。   The unit wavelength conversion element has the same structure as the first wavelength conversion element described above. The difference between the above-described first wavelength conversion element and the wavelength conversion element of the parallel configuration that is the second wavelength conversion element is that the optical waveguides of adjacent unit wavelength conversion elements are wavelength-selective light reflecting portions 1130-1 to 1130-1 It is a point connected through any one of 5. The wavelength-selective light reflecting units 130-1 to 130-5 include a 2-input 2-output type optical coupler, a phase adjusting optical waveguide, and a selective reflecting mirror. The selective reflecting mirror has wavelength selectivity that transmits the intermediate generated light and reflects the input signal light, the first and second pump lights, and the output signal light.

図11は、入力信号光121が入力され、出力信号光123が出力される様子を示している。図11において、黒く太い線で示す部分が光導波路であり、これら光導波路は、QPM光導波路138-1〜6を含んでいる。QPM光導波路138-1〜6の存在するそれぞれの部分が、単位波長変換素子である。   FIG. 11 shows a state in which the input signal light 121 is input and the output signal light 123 is output. In FIG. 11, the portions indicated by black and thick lines are optical waveguides, and these optical waveguides include QPM optical waveguides 138-1 to 136-1. Each portion where the QPM optical waveguides 138-1 to 136-1 exist is a unit wavelength conversion element.

選択反射鏡は、光波長フィルタを光送波路の出力端面に貼り付けることで形成できる。図11に示すように、波長選択性光反射部130-1〜5は、いずれも同様の構成であるので、波長選択性光反射部130-1を代表して、その構造を説明する。ここで、波長選択性光反射部130-1〜3が具える選択反射鏡は、選択反射鏡128bであり、波長選択性光反射部130-4及び130-5が具える選択反射鏡は、選択反射鏡128aである。   The selective reflection mirror can be formed by attaching an optical wavelength filter to the output end face of the optical waveguide. As shown in FIG. 11, since the wavelength selective light reflecting portions 130-1 to 130-5 all have the same configuration, the structure of the wavelength selective light reflecting portion 130-1 will be described as a representative. Here, the selective reflection mirrors provided by the wavelength selective light reflection units 130-1 to 130-3 are selective reflection mirrors 128b, and the selective reflection mirrors provided by the wavelength selective light reflection units 130-4 and 130-5 are: This is a selective reflecting mirror 128a.

波長選択性光反射部130-1は、QPM光導波路138-1から出力される、入力信号光と、中間生成光と、第1及び第2ポンプ光と、出力信号光とを入力する、2入力2出力型の光カプラ134を具えている。以後の説明において、入力信号光と、中間生成光と、第1及び第2ポンプ光と、出力信号光とをまとめて、信号光ということもある。   The wavelength selective light reflection unit 130-1 inputs the input signal light, the intermediate generation light, the first and second pump lights, and the output signal light output from the QPM optical waveguide 138-1. An input 2-output type optical coupler 134 is provided. In the following description, the input signal light, the intermediate generation light, the first and second pump lights, and the output signal light may be collectively referred to as signal light.

QPM光導波路138-1から出力された信号光は、2入力2出力型の光カプラ134の入力ポート126-1から2入力2出力型の光カプラ134に入力される。2入力2出力型の光カプラ134は、入力された信号光を2分割して出力する。2分割された信号光の一方は、位相調整部132aを通って選択反射鏡128bに達し、かつ2分割された信号光のもう一方は、位相調整部132bを通って選択反射鏡128bに達する。これら2分割された信号光は、選択反射鏡128bで信号光の入力信号光、第1及び第2ポンプ光、及び出力信号光の波長（1550 nm）成分が反射され、中間生成光の波長（772 nm）成分は透過されて破棄される。   The signal light output from the QPM optical waveguide 138-1 is input from the input port 126-1 of the 2-input 2-output optical coupler 134 to the 2-input 2-output optical coupler 134. The 2-input 2-output type optical coupler 134 divides the input signal light into two and outputs it. One of the two divided signal lights reaches the selective reflecting mirror 128b through the phase adjusting unit 132a, and the other of the two divided signal lights reaches the selective reflecting mirror 128b through the phase adjusting unit 132b. The signal light divided into two is reflected by the selective reflection mirror 128b, and the input signal light of the signal light, the first and second pump lights, and the wavelength (1550 nm) component of the output signal light are reflected, and the wavelength of the intermediate generated light ( 772 nm) component is transmitted and discarded.

選択反射鏡128bで反射された波長1550 nm成分は、再び2入力2出力型の光カプラ134に入力されて、2入力2出力型の光カプラ134の出力ポート126-2から出力されて、QPM光導波路138-2に入力される。   The wavelength 1550 nm component reflected by the selective reflection mirror 128b is input again to the 2-input 2-output optical coupler 134, and is output from the output port 126-2 of the 2-input 2-output optical coupler 134. Input to the optical waveguide 138-2.

位相調整部132a及び132bは、光導波路に電極を作りつけることによって、形成できる。この電極に電圧を印加することによって、光導波路の実効屈折率を変調することができ、この電極が形成されている部分を光が通過することによって、その光の位相を調整することが可能である。   The phase adjusters 132a and 132b can be formed by forming electrodes on the optical waveguide. By applying a voltage to this electrode, the effective refractive index of the optical waveguide can be modulated, and by passing light through the part where this electrode is formed, the phase of the light can be adjusted. is there.

図12を参照して、直列構成の波長変換素子及び並列構成の波長変換素子の動作について説明する。図12は、第2の波長変換素子の動作説明に供する図である。図12は、単位波長変換素子が2つ具える波長変換素子について示してあるが、単位波長変換素子が3つ以上であっても、以下の説明は同様に成立する。図12に示す単位波長変換素子140-1及び140-2は、それぞれ上述の直列構成の波長変換素子にあっては、単位波長変換素子114-1、114-2あるいは116-1、116-2と対応し、また、並列構成の波長変換素子にあっては、QPM光導波路138-1、138-2の存在するそれぞれの部分と対応する。   With reference to FIG. 12, the operation of the wavelength conversion element in the series configuration and the wavelength conversion element in the parallel configuration will be described. FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the second wavelength conversion element. FIG. 12 shows a wavelength conversion element having two unit wavelength conversion elements, but the following description holds true even if there are three or more unit wavelength conversion elements. Unit wavelength conversion elements 140-1 and 140-2 shown in FIG. 12 are unit wavelength conversion elements 114-1, 114-2 or 116-1, 116-2, respectively, in the wavelength conversion elements having the above-described series configuration. Further, in the wavelength conversion element of the parallel configuration, it corresponds to each portion where the QPM optical waveguides 138-1 and 138-2 exist.

入力信号光の光パルス121と、第1及び第2ポンプ光とを単位波長変換素子140-1に入力すると、入力信号光と第1ポンプ光とのSFGが発現して中間生成光が生成される。そして、第2ポンプ光と中間生成光とのDFGが発現して出力信号光が生成されて出力される。中間生成光の波長は、これ以外の信号光の波長と比較してその差が十分大きいので、中間生成光とこれ以外の信号光の群速度は大きく異なる。従って、入力信号光の光パルス121及び出力信号光の光パルス127に対して中間生成光の光パルス123は、時間軸上でその位置がずれる。光波長フィルタ142によって、中間生成光の光パルス123を除去し、入力信号光の光パルス121、出力信号光の光パルス127、第1及び第2ポンプ光を透過させる。   When the optical pulse 121 of the input signal light and the first and second pump lights are input to the unit wavelength conversion element 140-1, the SFG of the input signal light and the first pump light is expressed and intermediate generated light is generated. The Then, the DFG of the second pump light and the intermediate generated light is expressed and output signal light is generated and output. Since the difference between the wavelengths of the intermediate generated light and the wavelengths of the other signal lights is sufficiently large, the group velocities of the intermediate generated light and the other signal lights are greatly different. Accordingly, the position of the optical pulse 123 of the intermediate generated light is shifted on the time axis with respect to the optical pulse 121 of the input signal light and the optical pulse 127 of the output signal light. The optical wavelength filter 142 removes the optical pulse 123 of the intermediate generated light and transmits the optical pulse 121 of the input signal light, the optical pulse 127 of the output signal light, and the first and second pump lights.

単位波長変換素子140-1の後段に設置されている単位波長変換素子140-2においては、同様に、入力信号光の光パルス121から中間生成光の光パルス123’が第1ポンプ光とのSFGによって生成される。そして、出力信号光の光パルス127’が、中間生成光の光パルス123’と第2ポンプ光とのSFGによって生成される。出力信号光の光パルス127’は、単位波長変換素子140-1から出力された出力信号光の光パルス127より、その強度が増大している。   Similarly, in the unit wavelength conversion element 140-2 installed at the subsequent stage of the unit wavelength conversion element 140-1, the optical pulse 123 ′ of the intermediate generation light from the optical pulse 121 of the input signal light is compared with the first pump light. Generated by SFG. Then, the optical pulse 127 ′ of the output signal light is generated by SFG of the optical pulse 123 ′ of the intermediate generated light and the second pump light. The intensity of the optical pulse 127 ′ of the output signal light is greater than that of the optical pulse 127 of the output signal light output from the unit wavelength conversion element 140-1.

このような、出力信号光の光パルスの生成過程を繰り返すことによって、時間波形が大きく歪んでしまう前の中間生成光の光パルスを利用して、出力信号光の光パルスの強度を増大させることが可能となる。   By repeating the generation process of the optical pulse of the output signal light, the intensity of the optical pulse of the output signal light is increased by using the optical pulse of the intermediate generated light before the time waveform is greatly distorted. Is possible.

ここで、単位波長変換素子が、単位波長変換素子140-1から140-NまでのN段（Nは2以上の整数）つなげられて構成された波長変換素子から、出力される出力信号光の光パルスについて、定量的にその性質を検討する。   Here, the unit wavelength conversion element is connected to N stages (N is an integer of 2 or more) of unit wavelength conversion elements 140-1 to 140-N, and the output signal light output from the wavelength conversion element is configured. The characteristics of light pulses are examined quantitatively.

単位波長変換素子140-mと単位波長変換素子140-(m+1)との間（mは1〜（N-1）までの整数である。）に設定された光波長フィルタ（「m段目の波長フィルタ」ということもある。）における、出力信号光の波長変換量Ecmは、式(16a)及び式(16b)によって与えられる。 An optical wavelength filter ("m stage") set between the unit wavelength conversion element 140-m and the unit wavelength conversion element 140- (m + 1) (m is an integer from 1 to (N-1)) The wavelength conversion amount E cm of the output signal light is sometimes given by the equations (16a) and (16b).

Figure 0004715706
Figure 0004715706

ここで、Ωは光パルス信号を構成する周波数成分を表し、Lは個々の単位波長変換素子140-1の素子の長さを表す。Nは、波長変換素子を構成する単位波長変換素子の総数である。βs、βp、βc、βspは、それぞれ入力信号光、第１ポンプ光、出力信号光、第2ポンプ光の伝播定数である。また、Δcsは中間生成光の群速度の逆数と入力信号光の群速度の逆数との差、Δicは中間生成光の群速度の逆数と出力信号光の群速度の逆数との差である。As(Ω)は、入力信号光の光パルスの周波数成分である。 Here, Ω represents a frequency component constituting the optical pulse signal, and L represents the element length of each unit wavelength conversion element 140-1. N is the total number of unit wavelength conversion elements constituting the wavelength conversion element. β s , β p , β c , and β sp are propagation constants of the input signal light, the first pump light, the output signal light, and the second pump light, respectively. Δ cs is the difference between the reciprocal of the group speed of the intermediate generated light and the reciprocal of the group speed of the input signal light, and Δ ic is the difference between the reciprocal of the group speed of the intermediate generated light and the reciprocal of the group speed of the output signal light. is there. A s (Ω) is the frequency component of the optical pulse of the input signal light.

波長変換素子を構成する１段目から(m+1)段目までの全ての出力信号光の波長変換量を全て足し合わせると、式(17)で与えられる出力信号光の波長変換量Ecが求められる。分極反転構造の周期を与える波数Kには、次式（18-1）及び（18-2）で与えられる関係があることを考慮して、式(17)を整理すると、式(19)となる。 When the wavelength conversion amounts of all the output signal lights from the first stage to the (m + 1) stage constituting the wavelength conversion element are added together, the wavelength conversion quantity E c of the output signal light given by Expression (17) Is required. Considering the fact that the wave number K that gives the period of the domain-inverted structure has the relationship given by the following equations (18-1) and (18-2), Become.

Figure 0004715706
Figure 0004715706

入力信号光と出力信号光は両方とも1550 nmの波長帯域の光であり、両者の群速度の差は小さく、Δcsは0に近い。そこで、式(19)をこの条件で近似すると、式(20)が得られる。 Both the input signal light and the output signal light are light in the wavelength band of 1550 nm, the difference in group velocity between them is small, and Δ cs is close to zero. Therefore, when equation (19) is approximated under this condition, equation (20) is obtained.

Figure 0004715706
Figure 0004715706

式(20)によれば、波長変換量Ecは、単位波長変換素子一つによる波長変換量Ac(L, Ω)を、N倍したものとなっている。すなわち、出力信号光の光パルスの時間波形の歪みは、単位波長変換素子一つ当たりで発生する量以上には大きくならないことがいえる。また、N段の単位波長変換素子で構成される波長変換素子から出力される出力信号光の光パルスの大きさは、式（20）で与えられるように、その振幅がN倍となるので、エネルギーに換算するとN2倍となる。 According to equation (20), the wavelength conversion amount E c is N times the wavelength conversion amount Ac (L, Ω) of one unit wavelength conversion element. That is, it can be said that the distortion of the time waveform of the optical pulse of the output signal light does not become larger than the amount generated per unit wavelength conversion element. In addition, since the magnitude of the optical pulse of the output signal light output from the wavelength conversion element configured by the N-stage unit wavelength conversion elements is N times as given by the equation (20), In terms of energy, N 2 times.

このことから、単位波長変換素子の長さLを短くして、連結する単位波長変換素子の数を増やすことによって、出力信号光の光パルスの時間波形の歪みは小さくできるとともに、そのエネルギーだけを増大させることが可能である。単位波長変換素子を連結して、波長変換素子の全長を5 cmとすると、図1を参照して説明した、従来の波長変換素子に比べて、20倍の強度の出力信号光の光パルスを生成して出力することが可能である。従って、第2の波長変換素子によれば、入力信号光の光パルスの時間波形を変形させることなく、入力光信号光を出力光信号光に、高い波長変換効率で波長変換することが可能となる。 Therefore, by shortening the length L of the unit wavelength conversion element and increasing the number of unit wavelength conversion elements to be connected, the distortion of the time waveform of the optical pulse of the output signal light can be reduced, and only the energy can be reduced. It can be increased. When unit wavelength conversion elements are connected and the total length of the wavelength conversion element is 5 cm, the optical pulse of the output signal light 20 times stronger than the conventional wavelength conversion element described with reference to FIG. It can be generated and output. Therefore, according to the second wavelength conversion element, it is possible to convert the input optical signal light into the output optical signal light with high wavelength conversion efficiency without changing the time waveform of the optical pulse of the input signal light. Become.

＜第3実施例＞
図13を参照して、この発明の第3の波長変換素子の構成及びその動作について説明する。図13は、第3の波長変換素子を斜め上方から見た概略的な斜視図である。第3の波長変換素子の特徴は、入力信号光の波長を変換する波長変換部200に、光パルス波形整形部210が設けられていることにある。波長変換部200には、第1の波長変換素子をそのまま利用することが可能である。光導波路222には、中間生成光を減衰させる中間生成光吸収部230が設けられている。 <Third embodiment>
The configuration and operation of the third wavelength conversion element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic perspective view of the third wavelength conversion element as viewed obliquely from above. A feature of the third wavelength conversion element is that an optical pulse waveform shaping unit 210 is provided in the wavelength conversion unit 200 that converts the wavelength of the input signal light. The wavelength converter 200 can use the first wavelength conversion element as it is. The optical waveguide 222 is provided with an intermediate generation light absorbing unit 230 that attenuates intermediate generation light.

中間生成光吸収部230は、上述した第1の波長変換素子に設けられた中間生成光損失発生手段と、同一の構成とすることができる。   The intermediate generation light absorption unit 230 can have the same configuration as the intermediate generation light loss generation means provided in the first wavelength conversion element described above.

光パルス波形整形部210は、第1光カプラ238aと、遅延線234と、第2光カプラ238ｂとを具えて構成される。第1光カプラ238aは、入力信号光を構成する光パルス235aを第1光パルス235bと第2光パルス235cとに分割する。遅延線234は、第1光パルス235bに時間遅延を与え、第1遅延光パス235b'として生成する。第2光カプラ238ｂは、第1遅延光パルス235b'と第2光パルス235cとを合波する。   The optical pulse waveform shaping unit 210 includes a first optical coupler 238a, a delay line 234, and a second optical coupler 238b. The first optical coupler 238a splits the optical pulse 235a constituting the input signal light into the first optical pulse 235b and the second optical pulse 235c. The delay line 234 gives a time delay to the first optical pulse 235b to generate a first delayed optical path 235b ′. The second optical coupler 238b combines the first delayed optical pulse 235b ′ and the second optical pulse 235c.

第1遅延光パス235b'と第2光パルス235cと合波されると、整形光パルス235dとして生成されて光パルス波形整形部210から出力され、波長変換部200の光導波路222に入力される。   When combined with the first delayed optical path 235b ′ and the second optical pulse 235c, it is generated as a shaped optical pulse 235d, outputted from the optical pulse waveform shaping unit 210, and inputted to the optical waveguide 222 of the wavelength conversion unit 200 .

遅延線234は、第1光パルス235bに時間遅延を与えるとともに、第2光パルス235cに対して、その位相を反転させるための必要な光路長に設定されている。   The delay line 234 is set to an optical path length necessary for inverting the phase of the second optical pulse 235c while giving a time delay to the first optical pulse 235b.

第1遅延光パス235b'と第2光パルス235cとの間の遅延量をdTとし、入力光信号の中心光周波数をωsとして、ωs・dT＝π+2Mπとなるように、遅延線234の光路長が設定されている。ここで、Mは整数である。例えば、入力信号光の波長を1550 nmであるとすると、ωs＝1.215×1015sec-1である。入力信号光のビットレートを160 GHzとすると、遅延量は、光パルス幅の程度（10-12 sec程度）であるので、dTの値を実現可能な程度とするためには、Mの値を数千に設定する必要がある。 The delay line is set so that the delay amount between the first delay optical path 235b ′ and the second optical pulse 235c is dT, the center optical frequency of the input optical signal is ω s , and ω s · dT = π + 2Mπ 234 optical path lengths are set. Here, M is an integer. For example, if the wavelength of the input signal light is 1550 nm, ω s = 1.215 × 10 15 sec −1 . If the bit rate of the input signal light is 160 GHz, the amount of delay is about the optical pulse width (about 10 -12 sec), so to make the dT value realizable, the value of M must be It must be set to thousands.

第1遅延光パス235b'及び第2光パルス235cの群速度をVgsとすると、dT間に光りパルスが伝播する距離dLは、dL＝Vgs・dTで与えられる。すなわち、遅延線234の光路長を、第1光カプラ238aと第2光カプラ238bとの間を第2光パルス235cが伝播する導波路の光路長よりもdLだけ長く設定すればよい。ここで、Vgsは、132μm/psec程度の値であり、dLは200〜300μm程度の値である。 When the group velocity of the first delay optical path 235b ′ and the second optical pulse 235c is V gs , the distance dL that the light pulse propagates between dT is given by dL = V gs · dT. That is, the optical path length of the delay line 234 may be set longer by dL than the optical path length of the waveguide through which the second optical pulse 235c propagates between the first optical coupler 238a and the second optical coupler 238b. Here, V gs is a value of about 132 μm / psec, and dL is a value of about 200 to 300 μm.

また、遅延線234は、第1光パルス235bに時間遅延を与えるとともに、第2光パルス235cに対して、その位相を反転させる機能を有していなければならない。そこで、第2光パルス235cに対して、第1光パルス235bの位相を正確に反転させるために、遅延線234の光路長を微調整することが必要となる。そこで、この微調整のために、位相調整部242を設けるのが好ましい。位相調整部242は、遅延線234を構成する光導波路の一部に、電極を設けることで実現する。すなわち、この電極に電圧を印加することによって、ポッケルス効果を発現させて、実質的にこの電極が設けられている部分の光導波路の実効屈折率を調整することによって、第1光パルス235bの位相を正確に反転させるために必要な、時間遅延を発生できる。   The delay line 234 must have a function of giving a time delay to the first optical pulse 235b and inverting the phase of the second optical pulse 235c. Therefore, in order to accurately invert the phase of the first optical pulse 235b with respect to the second optical pulse 235c, it is necessary to finely adjust the optical path length of the delay line 234. Therefore, it is preferable to provide a phase adjustment unit 242 for this fine adjustment. The phase adjustment unit 242 is realized by providing an electrode in a part of the optical waveguide constituting the delay line 234. That is, by applying a voltage to this electrode, the Pockels effect is developed, and the phase of the first optical pulse 235b is substantially adjusted by adjusting the effective refractive index of the optical waveguide in the portion where this electrode is provided. It is possible to generate a time delay necessary for accurately inverting.

光パルス波形整形部210は、LiNbO3基板に形成するほか、石英基板240を用いて形成できる。例えば、石英基板240に火炎堆積法あるいはCVD（Chemical Vapor Deposition）法で、30μm程度の厚さの下部クラッド層を形成し、下部クラッド層の上面にGeドープの石英層を更に10μm程度形成する。次に、Geドープの石英層を光導波路として機能させる部分だけを残して、その他の部分はドライエッチング法によって除去する。この工程に続いて、20μm程度の厚さの上部クラッド層を形成する。このようにして、光パルス波形整形部210は、従来の周知の技術のみで形成できる。 The optical pulse waveform shaping unit 210 can be formed using a quartz substrate 240 in addition to being formed on a LiNbO 3 substrate. For example, a lower cladding layer having a thickness of about 30 μm is formed on the quartz substrate 240 by flame deposition or CVD (Chemical Vapor Deposition), and a Ge-doped quartz layer is further formed on the upper surface of the lower cladding layer by about 10 μm. Next, only the portion that allows the Ge-doped quartz layer to function as an optical waveguide is left, and the other portions are removed by dry etching. Following this step, an upper cladding layer having a thickness of about 20 μm is formed. In this way, the optical pulse waveform shaping unit 210 can be formed only by a conventional known technique.

図14及び図15を参照して、入力光信号を構成する光パルスを双峰型の光パルスに整形して、波長変換部200に入力することによって、生成されて出力される出力信号光を構成する光パルスの波形に歪みが発生することを防止できるのかについて説明する。   Referring to FIGS. 14 and 15, the output signal light generated and output by shaping the optical pulse constituting the input optical signal into a bimodal optical pulse and inputting it to the wavelength conversion unit 200 A description will be given of whether distortion can be prevented from occurring in the waveform of the optical pulse to be configured.

図14は、波長変換部200における、出力信号光を構成する光パルスの生成過程の説明に供する図である。図14は、波長変換部200に中間生成光を損失させるための機構が設けられていないものと仮定されて、光パルスの生成過程を示してある。横軸は、光パルスの伝播距離を示しており、図14の左側に示す光パルスは、波長変換部200の光導波路222に入力された直後の時間波形を示し、右側に示す光パルスは、光導波路222の出力端の近傍に達した時点での時間波形を示している。 FIG. 14 is a diagram for explaining the generation process of the optical pulse constituting the output signal light in the wavelength conversion unit 200. FIG. FIG. 14 shows an optical pulse generation process on the assumption that the wavelength conversion unit 200 is not provided with a mechanism for losing intermediate generated light. The horizontal axis indicates the propagation distance of the optical pulse, the optical pulse shown on the left side of FIG. 14 shows the time waveform immediately after being input to the optical waveguide 222 of the wavelength converter 200, and the optical pulse shown on the right side is A time waveform when reaching the vicinity of the output end of the optical waveguide 222 is shown.

双峰型に整形された入力信号光の光パルス241と第1ポンプ光とのSFGによって、中間生成光の光パルス243が生成される。光パルス243も、光導波路222の入力端の近傍では双峰型の光パルスである。次に中間生成光の光パルス243と第2ポンプ光とのDFGによって、出力信号光の光パルス245が生成される。この光パルス245も光導波路222の入力端の近傍では双峰型の光パルスである。   The optical pulse 243 of the intermediate generation light is generated by the SFG of the input signal light optical pulse 241 and the first pump light shaped in a bimodal shape. The optical pulse 243 is also a bimodal optical pulse in the vicinity of the input end of the optical waveguide 222. Next, the optical pulse 245 of the output signal light is generated by the DFG of the intermediate generated light optical pulse 243 and the second pump light. This optical pulse 245 is also a bimodal optical pulse in the vicinity of the input end of the optical waveguide 222.

中間生成光の群速度と入力信号光の群速度とは大きく異なっているので、光導波路222の出力端近傍においては、光パルス241の先頭部分は、光パルス247として示す形状の中間生成光の光パルス成分に反映される。一方、光パルス241の後方部分は、光パルス247'として示す形状の中間生成光の光パルス成分に反映される。しかしながら、入力光信号の光パルス241は、その先頭部分と後方部分とでは、光搬送波としての位相が反転しているので、光パルス247と光パルス247'とは、光導波路222の出力端近傍においては、そのほとんどの部分が干渉して消滅し、中間生成光の光パルス249及び249'のみが残る。これに応じて出力信号光の光パルス生成される出力信号光の光パルス251及び251'のように、時間幅の狭い光パルスとなる。中間生成光の光パルス249及び249'が、出力信号光の光パルス251及び251'と共に伝播するので、出力信号光の光パルス251及び251'は、光導波路222の出力端に近くなるにつれて、その強度が増大していく。   Since the group velocity of the intermediate generated light and the group velocity of the input signal light are greatly different, the head portion of the optical pulse 241 is near the output end of the optical waveguide 222, and the intermediate generated light having the shape shown as the optical pulse 247 is formed. Reflected in the light pulse component. On the other hand, the rear portion of the optical pulse 241 is reflected in the optical pulse component of the intermediate generated light having the shape shown as the optical pulse 247 ′. However, since the optical pulse 241 of the input optical signal is inverted in phase as an optical carrier wave at the head portion and the rear portion thereof, the optical pulse 247 and the optical pulse 247 ′ are in the vicinity of the output end of the optical waveguide 222. In FIG. 3, most of the light interference interferes and disappears, and only the optical pulses 249 and 249 ′ of the intermediate generation light remain. In response to this, an optical pulse with a narrow time width is obtained, such as the optical pulses 251 and 251 ′ of the output signal light generated by the optical pulse of the output signal light. Since the intermediate generated light optical pulses 249 and 249 ′ propagate with the output signal light optical pulses 251 and 251 ′, the output signal light optical pulses 251 and 251 ′ become closer to the output end of the optical waveguide 222. Its strength increases.

次に、図15を参照して、波長変換部200に中間生成光を損失させるための機構が設けられている場合における、出力信号光を構成する光パルスの生成過程を説明する。図15は、中間生成光を損失させるための機構が設けられている場合の、出力信号光を構成する光パルスの生成過程の説明に供する図である。   Next, with reference to FIG. 15, a description will be given of a generation process of optical pulses constituting output signal light when the wavelength conversion unit 200 is provided with a mechanism for losing intermediate generated light. FIG. 15 is a diagram for explaining the generation process of the optical pulse constituting the output signal light when the mechanism for losing the intermediate generated light is provided.

中間生成光を損失させるための機構を設けることによって、図14を参照して説明した、中間生成光の光パルス249及び249'を排除できる。中間生成光が光導波路222を伝播するに従って、減衰していく場合を考えると、中間生成光の光パルスの遅延量は伝播距離に比例するので、遅延量の大きな光パルスほどその強度が低下する。入力信号光の光パルス241の先頭部分で生成される中間生成光の光パルスは、図15に破線で示す光パルス261のようになる。入力信号光の光パルス241の後半部分で生成される中間生成光の光パルスは、図15に破線で示す光パルス261'のようになる。光パルス261及び261'は、共に遅延量が増えるにしたがって、その強度が低下した形となる。   By providing a mechanism for losing the intermediate generated light, the optical pulses 249 and 249 ′ of the intermediate generated light described with reference to FIG. 14 can be eliminated. Considering the case where the intermediate generation light is attenuated as it propagates through the optical waveguide 222, the delay amount of the optical pulse of the intermediate generation light is proportional to the propagation distance, so that the intensity of the optical pulse with a larger delay amount decreases. . The optical pulse of the intermediate generated light generated at the head portion of the optical pulse 241 of the input signal light is like an optical pulse 261 indicated by a broken line in FIG. The optical pulse of the intermediate generated light generated in the second half portion of the optical pulse 241 of the input signal light is like an optical pulse 261 ′ indicated by a broken line in FIG. Both of the optical pulses 261 and 261 ′ are reduced in intensity as the delay amount increases.

この結果、光パルス261と光パルス261'との差として表される実際の中間生成光の光パルスの時間波形は、光パルス273'及び263として示すように、余分な光パルス273'の強度は、必要とされる光パルス263の強度に比較して小さくできる。したがって、光パルス273'及び263の光エネルギーが移行することによって成長する出力信号光の光パルス265'及び265についても、余分な光パルス265'は、必要とされる光パルス265の強度に比較して小さくできる。中間生成光を損失させるための機構が設けられているので、入力信号光の光パルス241の前半と後半のピークの高さP1とP2について、前半のピークの高さP1のほうが後半のピークの高さP2より大きくなるように設定する必要がある。 As a result, the time waveform of the optical pulse of the actual intermediate generated light expressed as the difference between the optical pulse 261 and the optical pulse 261 ′ is the intensity of the extra optical pulse 273 ′, as shown as optical pulses 273 ′ and 263. Can be made smaller than the required intensity of the light pulse 263. Therefore, even for the optical pulses 265 ′ and 265 of the output signal light that grows when the optical energy of the optical pulses 273 ′ and 263 is transferred, the extra optical pulse 265 ′ is compared with the intensity of the required optical pulse 265. To make it smaller. Since a mechanism for losing the intermediate generated light is provided, the peak height P 1 and P 2 of the first half and the latter half of the optical pulse 241 of the input signal light are higher in the first half of the peak height P 1. it is necessary to set the to be larger than the height P 2 of the peak.

図16を参照して、第3の波長変換素子の波長変換において、入力信号光の光パルスの形状と生成される出力信号光の光パルスの形状との関係について説明する。図16は、入力信号光の光パルスの時間波形と生成される出力信号光の光パルスの時間波形を示す図である。横軸は、時間をps単位で目盛って示してある。また、左側の縦軸は入力信号光の光パルスの強度を1に規格化して示してあり、及び右側の縦軸は、出力信号光の光パルスの強度を入力信号光の光パルスの強度と同一のスケールで目盛って示してある。   Referring to FIG. 16, the relationship between the shape of the optical pulse of the input signal light and the shape of the optical pulse of the generated output signal light in the wavelength conversion of the third wavelength conversion element will be described. FIG. 16 is a diagram illustrating a time waveform of an optical pulse of input signal light and a time waveform of an optical pulse of generated output signal light. The horizontal axis shows the time scaled in ps. The vertical axis on the left side shows the intensity of the optical pulse of the input signal light normalized to 1, and the vertical axis on the right side shows the intensity of the optical pulse of the output signal light and the intensity of the optical pulse of the input signal light. Scaled on the same scale.

入力信号光の光パルスを第1光パルスと第2光パルスとに、エネルギー比にして1：1.5の割合に分岐する。そして、第1光パルスに1.5 psの時間遅延を与えることによって、第1遅延光パルスとして生成し、第1遅延光パルスと第2光パルスとを合波して、整形光パルスを生成した。中間生成光を損失させるための機構によって中間生成光の光パルスの強度が1/e2にまで減衰する距離をLαとして、中間生成光の光パルスの時間遅延が無視できなくなる距離をLwとする。そして、Lw/Lα＝0.2となるように条件を設定した。これは、中間生成光の減衰量に換算して、2 dB/cmに相当する。 The optical pulse of the input signal light is branched into a first optical pulse and a second optical pulse at an energy ratio of 1: 1.5. Then, a time delay of 1.5 ps was given to the first optical pulse to generate a first delayed optical pulse, and the first delayed optical pulse and the second optical pulse were combined to generate a shaped optical pulse. Let L α be the distance at which the intensity of the optical pulse of the intermediate generated light is attenuated to 1 / e 2 by the mechanism for losing the intermediate generated light, and let L w be the distance at which the time delay of the optical pulse of the intermediate generated light cannot be ignored. And The conditions were set so that L w / L α = 0.2. This corresponds to 2 dB / cm in terms of the amount of attenuation of the intermediate generated light.

周期的分極反転部分の周期（図1に示すΛ）を19μｍとし、周期的分極反転部分の周期を3000とした。すなわちQPM波長変換素子としての全長は、19μm×3000＝57 mmである。波長変換係数kは、2.5×10-7μm-1であると仮定した。 The period of the periodically poled portion (Λ shown in FIG. 1) was 19 μm, and the period of the periodically poled portion was 3000. That is, the total length of the QPM wavelength conversion element is 19 μm × 3000 = 57 mm. The wavelength conversion coefficient k was assumed to be 2.5 × 10 −7 μm −1 .

図16には、入力光信号の光パルスの時間波形を実線の曲線(b)で示し、かつ出力信号光の光パルスの時間波形を一点破線の曲線(a)で示してある。この図から明らかなように、曲線(a)は、曲線(b)とその形状はほとんど変化していないことがわかる。すなわち、出力信号光の光パルスには、ほとんど歪みが生じていない。出力信号光の光パルスのピーク強度は0.9となっており、従来型の波長変換素子によって波長変換された場合におけるピーク値0.002と比べて45倍の強度であることがわかる。   In FIG. 16, the time waveform of the optical pulse of the input optical signal is indicated by a solid curve (b), and the time waveform of the optical pulse of the output signal light is indicated by a dashed-dotted curve (a). As is apparent from this figure, curve (a) shows that curve (b) and its shape have hardly changed. That is, the optical pulse of the output signal light is hardly distorted. The peak intensity of the optical pulse of the output signal light is 0.9, which indicates that the intensity is 45 times the peak value of 0.002 when the wavelength is converted by the conventional wavelength conversion element.

Lw/Lα（＝rm）を小さく設定しすぎると、不要な光パルス成分（出力信号光の光パルス251に相当する。）が発生する。また、パラメータrmを大きく設定しすぎると、双峰型の光パルスの打ち消し効果が小さくなって、出力される出力信号光の光りパルスが双峰型となってしまう。パラメータrmは、入力信号光の双峰型光パルスのピークパワー比（図15に示した、ピークP1の強度とピークP2の強度との比）Rpの関数であり、最適な値が存在する。Rpは、入力信号光の光パルスの時間幅をτとして、Rp＝exp(-4πrmｄT/τ)で与えられる。 If L w / L α (= r m ) is set too small, an unnecessary optical pulse component (corresponding to the optical pulse 251 of the output signal light) is generated. Also, set too large parameter r m, negating the effect of the bimodal optical pulse is reduced, the light pulses of the outputted output signal light becomes bimodal. Parameter r m is a twin peak power ratio of the peak type light pulse (shown in FIG. 15, the ratio between the intensity and the intensity of a peak P 2 of the peak P 1) function of R p of the input signal light, the optimum value Exists. R p is given by R p = exp (−4πr m dT / τ) where τ is the time width of the optical pulse of the input signal light.

図17を参照して、出力信号光の光パルスのピーク強度の、周期的分極反転構造の周期数依存性について説明する。図17は、周期的分極反転構造の周期の数Nに対する出力信号光の光パルスのピーク強度の関係を示す図である。横軸は周期的分極反転構造の周期の数Nを対数目盛りで目盛って示してあり、縦軸は出力信号光の光パルスのピーク強度を対数目盛りで目盛って示してある。   With reference to FIG. 17, the dependence of the peak intensity of the optical pulse of the output signal light on the number of periods of the periodically poled structure will be described. FIG. 17 is a diagram showing the relationship of the peak intensity of the optical pulse of the output signal light with respect to the number N of periods of the periodically poled structure. The horizontal axis shows the number N of periods of the periodically poled structure on a logarithmic scale, and the vertical axis shows the peak intensity of the optical pulse of the output signal light on the logarithmic scale.

出力信号光の光パルスのピーク強度は、QPM波長変換素子の全長（周期的分極反転構造の周期×周期の数N）に対して、2.3乗依存性をもっている。図17には、パラメータrm＝0.1の場合を一点破線（a）で示してあり、パラメータrm＝0.2の場合を実線(b)で示してある。パラメータrm＝0.1の場合の方が、生成される光パルスのピーク強度を大きくできるが、この場合には、不要な出力信号光の光パルス成分である光パルス251が存在する。 The peak intensity of the optical pulse of the output signal light has a 2.3 power dependence on the total length of the QPM wavelength conversion element (period of the periodically poled structure × number of periods N). In FIG. 17, a case where the parameter r m = 0.1 is indicated by a one-dot broken line (a), and a case where the parameter r m = 0.2 is indicated by a solid line (b). In the case of the parameter r m = 0.1, the peak intensity of the generated optical pulse can be increased, but in this case, there is an optical pulse 251 that is an optical pulse component of unnecessary output signal light.

光パルス251と入力信号光の光パルスのうち次のビットを与える光パルスまでの時間間隔をdTpとし、入力信号光の光パルスのパルス幅をτとする。光パルス251と、入力信号光の光パルスのうち次のビットを与える光パルスとが干渉しないためには、光パルス251が、次のビットを与える光パルスが現れるまでの時点において、十分減衰している必要がある。中間生成光に対する吸収係数をαLpとすると、αLpとdTpとの関係は、αLp＝(2πrmdTp/τ)+ln(Rp)/2で与えられる。パラメータrmが0.2において、入力信号光の光パルスピーク強度と出力信号光の光パルスのピーク強度との強度比を20 dBに確保するには、dTp/τの値を1.5程度に設定する必要がある。 The time interval between light pulses to provide a light pulse 251 the next bit of the input signal light pulses and dT p, the pulse width of the input signal light pulses and tau. In order that the optical pulse 251 does not interfere with the optical pulse that gives the next bit among the optical pulses of the input signal light, the optical pulse 251 is sufficiently attenuated until the optical pulse that gives the next bit appears. Need to be. When the absorption coefficient for the intermediate generated light is αL p , the relationship between αL p and dT p is given by αL p = (2πr m dT p / τ) + ln (R p ) / 2. In the parameter r m is 0.2, the intensity ratio of the peak intensity of the optical pulse of the optical pulse peak intensity of the input signal light and output signal light to be secured to the 20 dB sets the value of dT p / tau about 1.5 There is a need.

QPM波長変換素子を斜め上方から見た概略的な斜視図である。It is the schematic perspective view which looked at the QPM wavelength conversion element from diagonally upward. 入力信号光、第1ポンプ光、中間生成光、第2ポンプ光及び出力信号光の波長の相互関係についての説明に供する図である。(A)は、入力信号光、第1ポンプ光、及びこれらの和周波発生に基づき生成される中間生成光のそれぞれの波長スペクトルを示す図であり、(B)は、中間生成光、第2ポンプ光及びこれらの差周波発生に基づき生成される出力信号光のそれぞれの波長スペクトルを示す図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the mutual relationship among wavelengths of input signal light, first pump light, intermediate generated light, second pump light, and output signal light. (A) is a diagram showing the wavelength spectrum of each of the input signal light, the first pump light, and the intermediate generated light generated based on the sum frequency generation thereof, (B) is the intermediate generated light, the second It is a figure which shows each wavelength spectrum of the output signal light produced | generated based on pump light and these difference frequency generation | occurrence | production. 入力信号光がQPM波長変換素子の光導波路に入力した初期の段階及び末期の段階での、入力信号光、中間生成光及び出力信号光をそれぞれ構成する光パルスの伝播波形の様子を示す図である。The figure which shows the mode of the propagation waveform of the optical pulse which each constitutes input signal light, intermediate generation light, and output signal light in the initial stage and the last stage where input signal light was inputted into the optical waveguide of the QPM wavelength conversion element is there. (A)は、第1の波長変換素子において、入力信号光がQPM波長変換素子の光導波路に入力した初期の段階及び末期の段階での、入力信号光、中間生成光及び出力信号光をそれぞれ構成する光パルスの伝播波形の様子を示す図である。(B)は、波長変換効率を入力信号光の波長に対して示した図である。(A) in the first wavelength conversion element, the input signal light, the intermediate generation light and the output signal light at the initial stage and the final stage when the input signal light is input to the optical waveguide of the QPM wavelength conversion element, respectively. It is a figure which shows the mode of the propagation waveform of the optical pulse to comprise. (B) is a diagram showing the wavelength conversion efficiency with respect to the wavelength of the input signal light. 中間生成光損失発生手段を示す図であり、(A)は、中間生成光を吸収する手段を示し、(B)は、中間生成光を散乱によって減衰させる手段を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing intermediate generated light loss generating means, where (A) shows means for absorbing intermediate generated light and (B) shows means for attenuating intermediate generated light by scattering. 実線で示す曲線(a)、破線で示す曲線(b)及び一点破線で示す曲線(c)は、それぞれ、入力信号光の光パルスの時間波形、中間生成光を減衰させない場合の出力信号光の光パルスの時間波形、及び中間生成光を減衰させた場合の出力信号光の光パルスの時間波形を示す図である。The curve (a) indicated by the solid line, the curve (b) indicated by the broken line, and the curve (c) indicated by the one-dot broken line are respectively the time waveform of the optical pulse of the input signal light and the output signal light when the intermediate generation light is not attenuated. It is a figure which shows the time waveform of the optical pulse of the time waveform of an optical pulse, and the optical pulse of the output signal light at the time of attenuating intermediate generation light. 従来の波長変換素素子及び第1の波長変換素子による、出力信号光の光パルスの時間波形を示す図である。(A)は従来の波長変換素子によって生成される出力信号光の光パルスの時間波形を示し、(B)は、この発明の第1の波長変換素子によって生成される出力信号光の光パルスの時間波形を示す。FIG. 6 is a diagram illustrating a time waveform of an optical pulse of output signal light by a conventional wavelength conversion element and a first wavelength conversion element. (A) shows the time waveform of the optical pulse of the output signal light generated by the conventional wavelength conversion element, and (B) shows the optical pulse of the output signal light generated by the first wavelength conversion element of the present invention. A time waveform is shown. 中間生成光に利得を与えた場合に生成される出力信号光の光パルスの形状を示す図である。(A)は、入力信号光、第1ポンプ光、及びこれらの和周波発生に基づき生成される中間生成光のそれぞれの波長スペクトルを示す図であり、(B)は、入力信号光の光パルスと出力信号光の光パルスの時間波形を示す。It is a figure which shows the shape of the optical pulse of the output signal light produced | generated when a gain is given to intermediate production | generation light. (A) is a diagram showing the wavelength spectrum of the input signal light, the first pump light, and the intermediate generated light generated based on the sum frequency generation thereof, (B) is an optical pulse of the input signal light And shows the time waveform of the optical pulse of the output signal light. 入力信号光に利得を与えた場合に生成される出力信号光の光パルスの形状を示す図である。(A)は、入力信号光、第1ポンプ光、及びこれらの和周波発生に基づき生成される中間生成光のそれぞれの波長スペクトルを示す図であり、(B)は、入力信号光の光パルスと出力信号光の光パルスの時間波形を示す。It is a figure which shows the shape of the optical pulse of the output signal light produced | generated when a gain is given to input signal light. (A) is a diagram showing the wavelength spectrum of the input signal light, the first pump light, and the intermediate generated light generated based on the sum frequency generation thereof, (B) is an optical pulse of the input signal light And shows the time waveform of the optical pulse of the output signal light. 直列構成の波長変換素子を斜め上方から見た概略的な斜視図である。(A)は、中間生成光吸収体としてシリコン薄膜が利用されて構成される波長変換素子の概略的構成図であり、(B)は、中間生成光吸収体として光波長フィルタが利用されて構成される波長変換素子の概略的構成図である。It is the schematic perspective view which looked at the wavelength conversion element of a serial structure from diagonally upward. (A) is a schematic configuration diagram of a wavelength conversion element configured using a silicon thin film as an intermediate generation light absorber, and (B) is configured using an optical wavelength filter as an intermediate generation light absorber. It is a schematic block diagram of the wavelength conversion element used. 並列構成の波長変換素子を斜め上方から見た概略的な斜視図である。It is the schematic perspective view which looked at the wavelength conversion element of a parallel structure from diagonally upward. 第2の波長変換素子の動作説明に供する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the second wavelength conversion element. 第3の波長変換素子を斜め上方から見た概略的な斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view of a third wavelength conversion element as viewed obliquely from above. 中間生成光を損失させるための機構が設けられていない場合の、出力信号光を構成する光パルスの生成過程の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the production | generation process of the optical pulse which comprises output signal light in case the mechanism for losing intermediate | middle generation light is not provided. 中間生成光を損失させるための機構が設けられている場合の、出力信号光を構成する光パルスの生成過程の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the production | generation process of the optical pulse which comprises output signal light in case the mechanism for losing intermediate | middle production | generation light is provided. 入力信号光の光パルスの時間波形と生成される出力信号光の光パルスの時間波形を示す図である。It is a figure which shows the time waveform of the optical pulse of the optical pulse of input signal light, and the optical pulse of the output signal light produced | generated. 周期的分極反転構造の周期の数Nに対する出力信号光の光パルスの強度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the intensity | strength of the optical pulse of output signal light with respect to the number N of the periods of a periodic polarization inversion structure.

符号の説明Explanation of symbols

10：波長変換素子
12、30、40：c-LN基板
16：第1ドメイン
18：第2ドメイン
20：周期的ドメイン反転構造
21：入力信号光（被変換光）
22、32、42、106、222：光導波路
23：第1ポンプ光
25、53：中間生成光
27：第2ポンプ光
29：出力信号光（変換光）
31、65、121、235a、241：入力信号光の光パルス
33、41、43、61、67、123、123'、243、247、247'、249、249'、251、251'、261、261'、263、273'、：中間生成光の光パルス
34、36：シリコン薄膜
37、45、63、69、127、127'、245、251、251'、265'、265：出力信号光の光パルス
44：回折格子
108a、108b、108c：シリコン薄膜（中間生成光吸収体）
112a、112b、112c：光波長フィルタ設置溝
114-1〜4、116-1〜4、140-1、140-2：単位波長変換素子
118a、118b、118c、142：光波長フィルタ
126-1：入力ポート
126-2：出力ポート
128a、128b：選択反射鏡
130-1〜5：波長選択性光反射部
132a、132b、242：位相調整部
134：2入力2出力型の光カプラ
138-1〜6：QPM光導波路
200：波長変換部
210：光パルス波形整形部
230：中間生成光吸収部
234：遅延線
238a：第1光カプラ
238b：第2光カプラ
235b：第1光パルス
235b'：第1遅延光パルス
235c：第2光パルス
235d：整形光パルス
238b：第2光カプラ
240：石英基板 10: Wavelength conversion element
12, 30, 40: c-LN substrate
16: First domain
18: Second domain
20: Periodic domain inversion structure
21: Input signal light (converted light)
22, 32, 42, 106, 222: Optical waveguide
23: 1st pump light
25, 53: Intermediate generation light
27: Second pump light
29: Output signal light (converted light)
31, 65, 121, 235a, 241: Light pulses of input signal light
33, 41, 43, 61, 67, 123, 123 ', 243, 247, 247', 249, 249 ', 251, 251', 261, 261 ', 263, 273': Light pulses of intermediate generated light
34, 36: Silicon thin film
37, 45, 63, 69, 127, 127 ', 245, 251, 251', 265 ', 265: Optical pulse of output signal light
44: Diffraction grating
108a, 108b, 108c: Silicon thin film (intermediate light absorber)
112a, 112b, 112c: Optical wavelength filter installation groove
114-1 to 4, 116-1 to 4, 140-1, 140-2: Unit wavelength conversion element
118a, 118b, 118c, 142: Optical wavelength filter
126-1: Input port
126-2: Output port
128a, 128b: Selective reflector
130-1 to 5: Wavelength selective light reflector
132a, 132b, 242: Phase adjustment unit
134: 2-input 2-output optical coupler
138-1 to 6: QPM optical waveguide
200: Wavelength converter
210: Optical pulse waveform shaping section
230: Intermediate generation light absorber
234: Delay line
238a: First optical coupler
238b: Second optical coupler
235b: First light pulse
235b ': First delayed optical pulse
235c: Second light pulse
235d: Shaping light pulse
238b: Second optical coupler
240: Quartz substrate

Claims (6)

光導波路と、該光導波路に設けられた周期的分極反転領域であって、擬似位相整合を実現するための周期的分極反転構造が形成された当該周期的分極反転領域とを具える波長変換素子において、
該光導波路は、前記分極反転構造の周期の方向に当該光導波路を光が伝播するように、設置されており、
前記光導波路は、該光導波路に、入力信号光と、第1ポンプ光及び第2ポンプ光とを同時に入力して、出力信号光を生成して該出力信号光を出力する構成とされており、
前記周期的分極反転構造の周期は、前記入力信号光と前記第1ポンプ光との和周波発生によって中間生成光を発生させ、かつ該中間生成光と前記第2ポンプ光との差周波発生によって前記出力信号光を発生させる条件を満足する値に設定されており、及び
前記光導波路に、前記中間生成光を減衰させる中間生成光損失発生手段が設けられている
ことを特徴とする波長変換素子。 A wavelength conversion element comprising: an optical waveguide; and a periodic polarization inversion region provided in the optical waveguide, wherein the periodic polarization inversion region is formed with a periodic polarization inversion structure for realizing quasi-phase matching. In
The optical waveguide is installed so that light propagates through the optical waveguide in the direction of the period of the domain-inverted structure,
The optical waveguide is configured to simultaneously input the input signal light and the first pump light and the second pump light to the optical waveguide to generate the output signal light and output the output signal light. ,
The period of the periodic domain-inverted structure generates intermediate generated light by generating a sum frequency of the input signal light and the first pump light, and generating a difference frequency between the intermediate generated light and the second pump light. The wavelength conversion element is set to a value that satisfies the condition for generating the output signal light, and the optical waveguide is provided with intermediate generation light loss generation means for attenuating the intermediate generation light . 光導波路と、該光導波路に設けられた周期的分極反転領域であって、擬似位相整合を実現するための周期的分極反転構造が形成された当該周期的分極反転領域とを具える波長変換素子において、
該光導波路は、前記分極反転構造の周期の方向に当該光導波路を光が伝播するように、設置されており、
前記光導波路は、該光導波路に、入力信号光と、第1ポンプ光及び第2ポンプ光とを同時に入力して、出力信号光を生成して該出力信号光を出力する構成とされており、
前記周期的分極反転構造の周期は、前記入力信号光と前記第1ポンプ光との和周波発生によって中間生成光を発生させ、かつ該中間生成光と前記第2ポンプ光との差周波発生によって前記出力信号光を発生させる条件を満足する値に設定されており、及び
前記光導波路に、前記中間生成光を増幅する、中間生成光利得発生手段が設けられている
ことを特徴とする波長変換素子。 A wavelength conversion element comprising: an optical waveguide; and a periodic polarization inversion region provided in the optical waveguide, wherein the periodic polarization inversion region is formed with a periodic polarization inversion structure for realizing quasi-phase matching. In
The optical waveguide is installed so that light propagates through the optical waveguide in the direction of the period of the domain-inverted structure,
The optical waveguide is configured to simultaneously input the input signal light and the first pump light and the second pump light to the optical waveguide to generate the output signal light and output the output signal light. ,
The period of the periodic domain-inverted structure generates intermediate generated light by generating a sum frequency of the input signal light and the first pump light, and generating a difference frequency between the intermediate generated light and the second pump light. The wavelength conversion is set to a value that satisfies the conditions for generating the output signal light, and the optical waveguide is provided with intermediate generation light gain generation means for amplifying the intermediate generation light. element. 前記光導波路がLiNbO3基板に形成されており、
前記中間生成光損失発生手段が、
前記光導波路の両側に沿って、該光導波路の両側の一部を覆うように形成されたシリコン薄膜であり、
該光導波路の直上はスリット状に前記シリコン薄膜を形成しない開口部が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の波長変換素子。 The optical waveguide is formed on a LiNbO 3 substrate;
The intermediate generated light loss generating means is
A silicon thin film formed so as to cover a part of both sides of the optical waveguide along both sides of the optical waveguide,
2. The wavelength conversion element according to claim 1, wherein an opening that does not form the silicon thin film is provided in a slit shape immediately above the optical waveguide. 前記シリコン薄膜の前記光導波路を覆う部分において、当該シリコン薄膜の厚みが、前記光導波路の両側から中央部に向って減少するように形成されている
ことを特徴とする請求項3に記載の波長変換素子。 4. The wavelength according to claim 3, wherein a thickness of the silicon thin film is formed so as to decrease from both sides of the optical waveguide toward a central portion in a portion covering the optical waveguide of the silicon thin film. Conversion element. 光導波路と、該光導波路に設けられた周期的分極反転領域であって、擬似位相整合を実現するための周期的分極反転構造が形成された当該周期的分極反転領域とを具える単位波長変換素子を、前記光導波路を共通にして、直列に複数配置されて成る波長変換素子であって、
該光導波路は、前記分極反転構造の周期の方向に当該光導波路を光が伝播するように、設置されており、
前記光導波路は、該光導波路に、入力信号光と、第1ポンプ光及び第2ポンプ光とを同時に入力して、出力信号光を生成して該出力信号光を出力する構成とされており、
前記周期的分極反転構造の周期は、前記入力信号光と前記第1ポンプ光との和周波発生によって中間生成光を発生させ、かつ該中間生成光と前記第2ポンプ光との差周波発生によって前記出力信号光を発生させる条件を満足する値に設定されており、及び
隣接する前記単位波長変換素子の間に、前記中間生成光を吸収する中間生成光吸収体が設置されている
ことを特徴とする波長変換素子。 Unit wavelength conversion comprising an optical waveguide and a periodic polarization inversion region provided in the optical waveguide, wherein the periodic polarization inversion region is formed with a periodic polarization inversion structure for realizing quasi phase matching. A wavelength conversion element comprising a plurality of elements arranged in series with the optical waveguide in common,
The optical waveguide is installed so that light propagates through the optical waveguide in the direction of the period of the domain-inverted structure,
The optical waveguide is configured to simultaneously input the input signal light and the first pump light and the second pump light to the optical waveguide to generate the output signal light and output the output signal light. ,
The period of the periodic domain-inverted structure generates intermediate generated light by generating a sum frequency of the input signal light and the first pump light, and generating a difference frequency between the intermediate generated light and the second pump light. It is set to a value that satisfies the condition for generating the output signal light, and an intermediate generation light absorber that absorbs the intermediate generation light is installed between the adjacent unit wavelength conversion elements. And a wavelength conversion element. 光導波路と、該光導波路に設けられた周期的分極反転領域であって、擬似位相整合を実現するための周期的分極反転構造が形成された当該周期的分極反転領域とを具える単位波長変換素子を、波長選択性光反射部を介して並列に複数配置されて成る波長変換素子であって、
該光導波路は、前記分極反転構造の周期の方向に当該光導波路を光が伝播するように、設置されており、
前記光導波路は、該光導波路に、入力信号光と、第1ポンプ光及び第2ポンプ光とを同時に入力して、出力信号光を生成して該出力信号光を出力する構成とされており、
前記周期的分極反転構造の周期は、前記入力信号光と前記第1ポンプ光との和周波発生によって中間生成光を発生させ、かつ該中間生成光と前記第2ポンプ光との差周波発生によって前記出力信号光を発生させる条件を満足する値に設定されており、
前記波長選択性光反射部が、2入力2出力型の光カプラと、位相調整用光導波路と、前記中間生成光を透過し、前記入力信号光、前記第1ポンプ光、前記第2ポンプ光及び出力信号光を反射する波長選択性反射鏡とを具えている
ことを特徴とする波長変換素子。 Unit wavelength conversion comprising an optical waveguide and a periodic polarization inversion region provided in the optical waveguide, wherein the periodic polarization inversion region is formed with a periodic polarization inversion structure for realizing quasi phase matching. A wavelength conversion element comprising a plurality of elements arranged in parallel via a wavelength-selective light reflecting section,
The optical waveguide is installed so that light propagates through the optical waveguide in the direction of the period of the domain-inverted structure,
The optical waveguide is configured to simultaneously input the input signal light and the first pump light and the second pump light to the optical waveguide to generate the output signal light and output the output signal light. ,
The period of the periodic domain-inverted structure generates intermediate generated light by generating a sum frequency of the input signal light and the first pump light, and generating a difference frequency between the intermediate generated light and the second pump light. It is set to a value that satisfies the conditions for generating the output signal light,
The wavelength-selective light reflecting section transmits a two-input two-output type optical coupler, a phase adjusting optical waveguide, the intermediate generated light, the input signal light, the first pump light, and the second pump light. And a wavelength selective reflecting mirror that reflects the output signal light.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05327107A (en) * 1992-05-22 1993-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical waveguide type optical amplifire and its forming mehtod
JPH06148444A (en) * 1992-11-06 1994-05-27 Fujitsu Ltd Optical multiple signal separator
JP2004093583A (en) * 2002-07-12 2004-03-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wavelength conversion circuit and wavelength conversion method
JP2004347709A (en) * 2003-05-20 2004-12-09 National Institute Of Information & Communication Technology Reciprocating optical modulator
JP2006113490A (en) * 2004-10-18 2006-04-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wavelength conversion apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05327107A (en) * 1992-05-22 1993-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical waveguide type optical amplifire and its forming mehtod
JPH06148444A (en) * 1992-11-06 1994-05-27 Fujitsu Ltd Optical multiple signal separator
JP2004093583A (en) * 2002-07-12 2004-03-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wavelength conversion circuit and wavelength conversion method
JP2004347709A (en) * 2003-05-20 2004-12-09 National Institute Of Information & Communication Technology Reciprocating optical modulator
JP2006113490A (en) * 2004-10-18 2006-04-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Wavelength conversion apparatus

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