JPH03188428A - ファイバー型波長変換素子 - Google Patents
ファイバー型波長変換素子Info
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- JPH03188428A JPH03188428A JP2137632A JP13763290A JPH03188428A JP H03188428 A JPH03188428 A JP H03188428A JP 2137632 A JP2137632 A JP 2137632A JP 13763290 A JP13763290 A JP 13763290A JP H03188428 A JPH03188428 A JP H03188428A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
- G02F1/383—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure of the optical fibre type
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、ファイバー型波長変換素子に関し、特にチェ
レンコフ放射型位相整合を用いたファイバー型波長変換
素子に関する。
レンコフ放射型位相整合を用いたファイバー型波長変換
素子に関する。
背景技術
非線形媒質を用いて光導波路を構成し、光波を微少な領
域に導波させ、効率良く光第２高調波を発生させる波長
変換素子が知られている。この波長変換素子は、位相整
合を満足させる方法により、大きく分けて次の２タイプ
に分けられる。すなわち、その一つは、入射光により励
起される非線形分極波と第２高調波の位相速度を一致さ
せ、基本波即ち入射光の導波モードと第２高調波の導波
モードとの間で位相整合を行なうタイプであり、他方は
、基本波の導波モードと第２高調波の放射モードとの間
で位相整合を行なういわゆるチェレンコフ放射型位相整
合を用いるタイプである。
域に導波させ、効率良く光第２高調波を発生させる波長
変換素子が知られている。この波長変換素子は、位相整
合を満足させる方法により、大きく分けて次の２タイプ
に分けられる。すなわち、その一つは、入射光により励
起される非線形分極波と第２高調波の位相速度を一致さ
せ、基本波即ち入射光の導波モードと第２高調波の導波
モードとの間で位相整合を行なうタイプであり、他方は
、基本波の導波モードと第２高調波の放射モードとの間
で位相整合を行なういわゆるチェレンコフ放射型位相整
合を用いるタイプである。
発明の概要
［発明の目的］
本発明は、チェレンコフ放射型位相整合を用いるタイプ
でかつ高効率のファイバー型波長変換素子を提供するこ
とを目的とする。
でかつ高効率のファイバー型波長変換素子を提供するこ
とを目的とする。
［発明の構成］
本発明によるファイバー型波長変換素子は、ファイバー
のコア部分が非線形光学結晶体からなり、このコア部分
における２次の非線形光学効果によって入射光の波長を
変換するファイバー型波長変換素子であって、コアの入
射光に対する屈折率を０１゜１０、クラッドの第２次高
調波光に対する屈折率をｎｃｌａ４２″′としたとき、 ０．９５ ＜ ｎ ｃｌｍｍ”／ ｎ ｔｅｒｍ” ＜
１．００５なる条件を満足す、る屈折率のクラッド材
料を用いた構成となっている。
のコア部分が非線形光学結晶体からなり、このコア部分
における２次の非線形光学効果によって入射光の波長を
変換するファイバー型波長変換素子であって、コアの入
射光に対する屈折率を０１゜１０、クラッドの第２次高
調波光に対する屈折率をｎｃｌａ４２″′としたとき、 ０．９５ ＜ ｎ ｃｌｍｍ”／ ｎ ｔｅｒｍ” ＜
１．００５なる条件を満足す、る屈折率のクラッド材
料を用いた構成となっている。
実施例
以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に説明する。
先ず、チェレンコフ放射方式の位相整合を用いたファイ
バー型波長変換素子における第２高調波（以下、ＳＨ波
と称する）の発生の概念について第１図に基づいて説明
する。
バー型波長変換素子における第２高調波（以下、ＳＨ波
と称する）の発生の概念について第１図に基づいて説明
する。
第１図において、基本波モードが実効屈折率Ｎ”をもっ
てコア中を伝播すると、ＳＨ波を発生する非線形分極波
も同一の位相速度Ｃ／Ｎ″ （Ｃ：光速）をもって伝播
する。この非線形分極波が図のＡ点で導波方向とθの角
度をなす方向にＳＨ波を発生し、単位時間後、Ｂ点で前
と同様に、θ方向に再びＳＨ波を発生したとする。Ａ点
で発生したＳＨ波が例えばクラッド中を伝播して単位時
間後Ｃ点に達し、θがＡ、ＣとＢＣの直交するような角
度であれば、非線形分極波がＡＢ間で発生したＳＨ波の
波面はＢＣとなり、結局、コヒーレントなＳＨ波が生成
されたことになる。
てコア中を伝播すると、ＳＨ波を発生する非線形分極波
も同一の位相速度Ｃ／Ｎ″ （Ｃ：光速）をもって伝播
する。この非線形分極波が図のＡ点で導波方向とθの角
度をなす方向にＳＨ波を発生し、単位時間後、Ｂ点で前
と同様に、θ方向に再びＳＨ波を発生したとする。Ａ点
で発生したＳＨ波が例えばクラッド中を伝播して単位時
間後Ｃ点に達し、θがＡ、ＣとＢＣの直交するような角
度であれば、非線形分極波がＡＢ間で発生したＳＨ波の
波面はＢＣとなり、結局、コヒーレントなＳＨ波が生成
されたことになる。
クラッドのＳＨ波長に対する屈折率をｎｃｌａｄ”・と
すると、この位相整合条件は、図を参照してＮω −ｎ
ｔ＋□２″ｃｏｓθ・・・・・・（１）となる。すなわ
ち、 Ｎω ＜ｎｃ＋ａａ２− ・・・・・・（２）であ
りさえすれば、ＳＨ波は自動的に位相整合のとれたθ方
向に発生されるのである。一般に、基本波に対するクラ
ッドおよびコアの屈折率をｎ。２．６・およびｎｃａｒ
ｅ 、オーバーレイヤは空気とすると、基本波がモー
ドとしてコア内を伝播する条件は、 ｎ ｃＩ６４” ＜ Ｎ’ ＜ ｎ ｔｅｒｍ
”’ （３）である。また、クラッドの屈折率の
波長分散を考えると、ｎ ｔｌａｍ’ ＜ ｎ ｃｌ□
″であるからｎ ｃｌａｄ−＜ ｎ ｃｏｒｅ”’ ＜
ｎ ｃｌａｄ”・・・ （４） の条件が満たされれば、どのようなコア径でもすべての
基本波モードに対して（２）式が満たされる。また、仮
に ｎ ｇｌａｄ−＜ ｎ ｃ＋ｍ−”＜ ｎ ｃｏｒｅで
あってもある範囲の膜厚で（２）式を満たす基本波モー
ドが存在する。
すると、この位相整合条件は、図を参照してＮω −ｎ
ｔ＋□２″ｃｏｓθ・・・・・・（１）となる。すなわ
ち、 Ｎω ＜ｎｃ＋ａａ２− ・・・・・・（２）であ
りさえすれば、ＳＨ波は自動的に位相整合のとれたθ方
向に発生されるのである。一般に、基本波に対するクラ
ッドおよびコアの屈折率をｎ。２．６・およびｎｃａｒ
ｅ 、オーバーレイヤは空気とすると、基本波がモー
ドとしてコア内を伝播する条件は、 ｎ ｃＩ６４” ＜ Ｎ’ ＜ ｎ ｔｅｒｍ
”’ （３）である。また、クラッドの屈折率の
波長分散を考えると、ｎ ｔｌａｍ’ ＜ ｎ ｃｌ□
″であるからｎ ｃｌａｄ−＜ ｎ ｃｏｒｅ”’ ＜
ｎ ｃｌａｄ”・・・ （４） の条件が満たされれば、どのようなコア径でもすべての
基本波モードに対して（２）式が満たされる。また、仮
に ｎ ｇｌａｄ−＜ ｎ ｃ＋ｍ−”＜ ｎ ｃｏｒｅで
あってもある範囲の膜厚で（２）式を満たす基本波モー
ドが存在する。
このように、ファイバーのコアに非線形光学材料を用い
て結晶化させたファイバー型波長変換素子に対し、半導
体レーザやＹＡＧレーザの如きコヒーレントな光を発す
るレーザ光源から放射された光をファイバーに導きＬＰ
、、モードを導波させ、この光によって励起された非線
形分極により生成された発生したＳＨ波は、第２図に示
す如くクラッドと空気の境界で全反射を繰り返すクラッ
ド・モードとして伝播し、ファイバ一端面からθで決ま
る方向に円錐状に出射されることになる。
て結晶化させたファイバー型波長変換素子に対し、半導
体レーザやＹＡＧレーザの如きコヒーレントな光を発す
るレーザ光源から放射された光をファイバーに導きＬＰ
、、モードを導波させ、この光によって励起された非線
形分極により生成された発生したＳＨ波は、第２図に示
す如くクラッドと空気の境界で全反射を繰り返すクラッ
ド・モードとして伝播し、ファイバ一端面からθで決ま
る方向に円錐状に出射されることになる。
ところで、チェレンコフ放射型位相整合によるＳＨ波の
発生の大まかな様子を知るためには、扱い易い近似方程
式を導いて解析を行なうことが必要である。そこで、Ｓ
Ｈ波の発生を記述する近似方程式とその解を導き、ＳＨ
波の出力について考察する。
発生の大まかな様子を知るためには、扱い易い近似方程
式を導いて解析を行なうことが必要である。そこで、Ｓ
Ｈ波の発生を記述する近似方程式とその解を導き、ＳＨ
波の出力について考察する。
入射光波の電界をＥ１真空の誘電率を８０、真空の透磁
率をμ０とするとき、ＳＨ波Ｅ２“については、近似的
にＥ２“０を考えれば良く、Ｅ２“０は次式から算出で
きる。
率をμ０とするとき、ＳＨ波Ｅ２“については、近似的
にＥ２“０を考えれば良く、Ｅ２“０は次式から算出で
きる。
ｅ−Ｉｋｒ−ｒ
これは、次のような非斉次のＨｅｌ■ｈｏＩｔＺ方程式
の解となる。
の解となる。
２ Ｅ ２”ｏ＋μ’ （２”）２ＥｏＥ２°ｏ−ｆな
お、ｆ＝−４ω” ｐ６ ｅＯｄ” Ｅ” Ｅ”であり
、ｄ（２）は２次の非線形効果を表わす定数である。結
局Ｅ”ｏは、導波路やコア部でも誘電率が基板またはク
ラッドのそれと等しく、全空間に亘って一定で、１次光
により励起された非線形分極が光源であるということを
仮定したときの物理系を記述する解であると解釈するこ
とができる。
お、ｆ＝−４ω” ｐ６ ｅＯｄ” Ｅ” Ｅ”であり
、ｄ（２）は２次の非線形効果を表わす定数である。結
局Ｅ”ｏは、導波路やコア部でも誘電率が基板またはク
ラッドのそれと等しく、全空間に亘って一定で、１次光
により励起された非線形分極が光源であるということを
仮定したときの物理系を記述する解であると解釈するこ
とができる。
ここで、ｒがｒ′に比べて十分遠くにあることを利用す
れば、次式が得られる。すなわち、４π ｒ ３次元ベクトルｒを２次元ベクトルｐと２とで表す。
れば、次式が得られる。すなわち、４π ｒ ３次元ベクトルｒを２次元ベクトルｐと２とで表す。
すなわち、ｖ−（ｐ、ｚ）であるとする。またＺ軸方向
に導波される電界もこの表現を用い、Ｅ“（ｒ） −ｅ
″ （］））ｅ−’β″と表わすことにすると、非線形
媒質のあるーＬ／２≦２≦Ｌ／２の範囲では、非線形分
極は ｆ−−４ω２μ、６ Ｅ６ ｄ” ｅ−ｅ” （ｐ）
ｅ−＋２ハである。ＳＨ波の電界は以下の式で表せるが
、２に関する積分範囲は−Ｌ／２≦２≦Ｌ／２であり、
ｐに関しては全空間をとる。
に導波される電界もこの表現を用い、Ｅ“（ｒ） −ｅ
″ （］））ｅ−’β″と表わすことにすると、非線形
媒質のあるーＬ／２≦２≦Ｌ／２の範囲では、非線形分
極は ｆ−−４ω２μ、６ Ｅ６ ｄ” ｅ−ｅ” （ｐ）
ｅ−＋２ハである。ＳＨ波の電界は以下の式で表せるが
、２に関する積分範囲は−Ｌ／２≦２≦Ｌ／２であり、
ｐに関しては全空間をとる。
向に強く放射されることがわかる。これはチェレンコフ
放射の特徴を良く表すものであり、近似方程式及びその
解は良くこれを記述している。
放射の特徴を良く表すものであり、近似方程式及びその
解は良くこれを記述している。
次に、ＳＨ波の出力について考察する。
ＳＨ波のパワーの値をｐ２ｍとすると、ｐ２°−ｆ
（Ｅ”−Ｅ”率 ）４ωμｏｌｒｌ−Ｒ πＮ Ｊ’ ｅｌｋｌｒ−ｒ′ｌｄ＋２） ｅ’−ｅ−（、’
）ｅ−１２＃ｇ ｄ、／ ｄｚここで、基本波の真空で
の波長をλとし、にを以下のように置く。
（Ｅ”−Ｅ”率 ）４ωμｏｌｒｌ−Ｒ πＮ Ｊ’ ｅｌｋｌｒ−ｒ′ｌｄ＋２） ｅ’−ｅ−（、’
）ｅ−１２＃ｇ ｄ、／ ｄｚここで、基本波の真空で
の波長をλとし、にを以下のように置く。
に−に／２−２πｎｔ Ｉ ＠ ｄ ”／λｒ−（ｂｌ
シｎｏ回θφ、１ｒ１シｎθりｎφ、旧囲θ）と表し、
２の積分を実行すると、 パワーを求めるためにＥ２″・Ｅ２″″を計算する。ま
たｒを極座標によって ｒ −（ｌｒｌ ｓｉｎθ部φ、１ｒｌｓ＋ｎθｓｔｎ
φ、１ｒｌｃｏｓθ）と表し、ｒ−（ｐ、 ｚ） ｒ
−（１）’＋ ｚ’）であるとする。２の積分を実行す
るとｆ ＊ｘｐ［−１ｋ−・ｐ’］ｄ” ｅ″Ｆ？
（ｐ’）ｄｐ’「 この表現から電界Ｅ２″はｃｏｓθ−β／にで決まる方
ｘｆｅｘｐ［川ｐ−，ｌ ｌｓ＋ｎθａｌｓ（φ−φｏ
）］ （ｄ” ｅ“ｅ” （ｐ）Ｉ ・（ｄ” ｅ
″ｅ−（ｐ’））ｄｐｄｐ’式を簡単にするために次の
ような置き換えを行う。
シｎｏ回θφ、１ｒ１シｎθりｎφ、旧囲θ）と表し、
２の積分を実行すると、 パワーを求めるためにＥ２″・Ｅ２″″を計算する。ま
たｒを極座標によって ｒ −（ｌｒｌ ｓｉｎθ部φ、１ｒｌｓ＋ｎθｓｔｎ
φ、１ｒｌｃｏｓθ）と表し、ｒ−（ｐ、 ｚ） ｒ
−（１）’＋ ｚ’）であるとする。２の積分を実行す
るとｆ ＊ｘｐ［−１ｋ−・ｐ’］ｄ” ｅ″Ｆ？
（ｐ’）ｄｐ’「 この表現から電界Ｅ２″はｃｏｓθ−β／にで決まる方
ｘｆｅｘｐ［川ｐ−，ｌ ｌｓ＋ｎθａｌｓ（φ−φｏ
）］ （ｄ” ｅ“ｅ” （ｐ）Ｉ ・（ｄ” ｅ
″ｅ−（ｐ’））ｄｐｄｐ’式を簡単にするために次の
ような置き換えを行う。
ｄ−ｒｔ ２９ （ｐ）・９ （ｐ’）＝ （ｄ” ｅ
−ｅ′ （ｐ）） ・（ｄ（２）ｅ−８・ （ｐ’）
） これらと、下記（ω式より、 かって、 ・ｔｘｐ［ｉｋ ｌ ｐ−ｐ’ ｌｓ＋ｎθｃｏｓ（φ
−φｏ ）］９ （ｐ）”９ （Ｐ’）ｄｐｄｐ’ ｄ
φｓｔｎθｄθφの積分を実行し、ベッセル関数の加法
定理を使う。
−ｅ′ （ｐ）） ・（ｄ（２）ｅ−８・ （ｐ’）
） これらと、下記（ω式より、 かって、 ・ｔｘｐ［ｉｋ ｌ ｐ−ｐ’ ｌｓ＋ｎθｃｏｓ（φ
−φｏ ）］９ （ｐ）”９ （Ｐ’）ｄｐｄｐ’ ｄ
φｓｔｎθｄθφの積分を実行し、ベッセル関数の加法
定理を使う。
同時にｐ、ｐ’を極座標表示し
ｐ−（ｒｃｏｓψ、 ｒｓ＋ｎψＬｐ’−（ｒｃｏｓ
ψ’、ｒｓ＋ｎψ′）と表示する。
ψ’、ｒｓ＋ｎψ′）と表示する。
・ｌ ｆ Ｊｏ （２にｒｓｔｎの９（ｒ）ｔｄｔｌ
’ Ｓｉ１θｄθとなる。但し、ωは入射光の角周波数
、Ｃは真空中の光の速さ、βは導波光の伝搬定数、Ｌは
波長変換素子の波長変換に寄与する長さ、Ｊｏは第１種
第０次のベッセル関数である。またａはファイバーのコ
ア径（半径）であり、ｄ＊ｔｔは波長変換に有効に寄与
する非線形定数である。９（ｒ）はＬＰ、、モードが導
波されることより、容易に算出され、Ｘ９（ｆ、φ）・
９ （ｒ’、φ′）ｒ白山゛ｄφｄφ’３ｅｄｅ−・−
＜ａ）ε−はＮｅｕｍａｎｎ因子でｍ−０のとき１、そ
の他のときは２である。
’ Ｓｉ１θｄθとなる。但し、ωは入射光の角周波数
、Ｃは真空中の光の速さ、βは導波光の伝搬定数、Ｌは
波長変換素子の波長変換に寄与する長さ、Ｊｏは第１種
第０次のベッセル関数である。またａはファイバーのコ
ア径（半径）であり、ｄ＊ｔｔは波長変換に有効に寄与
する非線形定数である。９（ｒ）はＬＰ、、モードが導
波されることより、容易に算出され、Ｘ９（ｆ、φ）・
９ （ｒ’、φ′）ｒ白山゛ｄφｄφ’３ｅｄｅ−・−
＜ａ）ε−はＮｅｕｍａｎｎ因子でｍ−０のとき１、そ
の他のときは２である。
ファイバーのコアに非線形結晶を用い波長変換を行うよ
うな軸対称な場合には９（ｒ、ψ）はψ依存性を持たず
、（ω式でｍ−０の項しか残らない。した但し、Ｕ−（
ω２μ０ εｌ −β２ ） ｌ／２ ａＷ−（β２−
（Ｌ１２μＯｇ２） ” ａμ０は真空の透磁率であり
、Ｊ、は第１種第１次ベッセル関数、Ｋ、は第１種変形
ベッセル関数である。またε１、ε２はそれぞれコアお
よびクラッドの入射光（ω）に対する誘電率であり、 ε１−εｏ（ｎｏ。１．”）２、ε２−εＯ（ｒｌｃｌ
ａｄ” ） ２である。
うな軸対称な場合には９（ｒ、ψ）はψ依存性を持たず
、（ω式でｍ−０の項しか残らない。した但し、Ｕ−（
ω２μ０ εｌ −β２ ） ｌ／２ ａＷ−（β２−
（Ｌ１２μＯｇ２） ” ａμ０は真空の透磁率であり
、Ｊ、は第１種第１次ベッセル関数、Ｋ、は第１種変形
ベッセル関数である。またε１、ε２はそれぞれコアお
よびクラッドの入射光（ω）に対する誘電率であり、 ε１−εｏ（ｎｏ。１．”）２、ε２−εＯ（ｒｌｃｌ
ａｄ” ） ２である。
また、Ｃは定数でファイバーに導波される光の全エネル
ギーから求められる。実際１次光のパワーＰ″は、コア
部分にある光のパワーＰ６゜１．′に分けられ、ｐ”
−ｐｃ、、、” ＋ｐ□、。
ギーから求められる。実際１次光のパワーＰ″は、コア
部分にある光のパワーＰ６゜１．′に分けられ、ｐ”
−ｐｃ、、、” ＋ｐ□、。
２β
Ｊ、（Ｕ）２Ｕ２
２β
であり、導波される光のパワーＰωから上記の式により
Ｃを求めることが出来る。
Ｃを求めることが出来る。
ここで、ファイバー型波長変換素子において、コアの非
線形材料を定めた場合、ファイバーのコア径ａとクラッ
ド材料の屈折率をパラメータとして変化させ、上記の式
により波長変換素子の出力を数値計算により見積ること
により、高効率なファイバー型波長変換素子を得ること
ができることになる。このとき、クラッド材料としては
、０．９８ ＜ １１１ａｄ”７ ｎ ｇａｔｅ”＜
１．００５なる条件を満足する屈折率のものを選定する
。
線形材料を定めた場合、ファイバーのコア径ａとクラッ
ド材料の屈折率をパラメータとして変化させ、上記の式
により波長変換素子の出力を数値計算により見積ること
により、高効率なファイバー型波長変換素子を得ること
ができることになる。このとき、クラッド材料としては
、０．９８ ＜ １１１ａｄ”７ ｎ ｇａｔｅ”＜
１．００５なる条件を満足する屈折率のものを選定する
。
例えば、コアの非線形材料をＤＡＮの（４−（Ｎ。
Ｎ−ジメチルアミノ）−３−アセトアミドニトロベンゼ
ン） （ｎ ｃｏｒｅ” ＝１．７３８）とし、クラ
・ラド材料としてタイプがＬａＰＯ４のガラス（ｎｔｒ
ａａ”−１，’１１７６１ ｎ ｇ＋ａ＊２″−１，７
３Ｈ）を用いた場合、ｎ ｔｌａｍ” ／ ｎ ｇａｔ
ｅ”’ ＝ ０．９８８ｎ ｃｌａｄ２７ ｎ ｔｏｒ
ｅ”’ −１，００１となり、上記の条件を満足できた
。この場合の変換効率［％］は、コア径［μｍ］が０．
５のとき０．２３Ｘ １０−２ 、０．７のとき０．２
４ＸｌＯ’ 、 ０．９のとき０．１Ｂ、 １．１のと
き０．１７．１．３のとき０．１５．１．５のとき０．
１３となる。
ン） （ｎ ｃｏｒｅ” ＝１．７３８）とし、クラ
・ラド材料としてタイプがＬａＰＯ４のガラス（ｎｔｒ
ａａ”−１，’１１７６１ ｎ ｇ＋ａ＊２″−１，７
３Ｈ）を用いた場合、ｎ ｔｌａｍ” ／ ｎ ｇａｔ
ｅ”’ ＝ ０．９８８ｎ ｃｌａｄ２７ ｎ ｔｏｒ
ｅ”’ −１，００１となり、上記の条件を満足できた
。この場合の変換効率［％］は、コア径［μｍ］が０．
５のとき０．２３Ｘ １０−２ 、０．７のとき０．２
４ＸｌＯ’ 、 ０．９のとき０．１Ｂ、 １．１のと
き０．１７．１．３のとき０．１５．１．５のとき０．
１３となる。
また、コアの非線形材料をＤＡＮとし、クラッド材料と
してタイプがＳＦＩのガラス（ｎｃｌ＊ｄ”１．６９２
５．ｎ ｃｔａｎ”””’１．７２５４）を用いた場合
、ｎ ｔｌａｍ′／ ｎ ｃａｒｅ’ −０，９７３
ｎ ｃ、、、２７ ｎ ｃｏｒｅ’ −０，９９３と
なり、上記の条件を満足できた。この場合の変換効率［
％］は、コア径［μｍ］が ０．５のとき０．１［ｉ、
０．７のとき０．３４． ０．９のとき０．８３と
なる。
してタイプがＳＦＩのガラス（ｎｃｌ＊ｄ”１．６９２
５．ｎ ｃｔａｎ”””’１．７２５４）を用いた場合
、ｎ ｔｌａｍ′／ ｎ ｃａｒｅ’ −０，９７３
ｎ ｃ、、、２７ ｎ ｃｏｒｅ’ −０，９９３と
なり、上記の条件を満足できた。この場合の変換効率［
％］は、コア径［μｍ］が ０．５のとき０．１［ｉ、
０．７のとき０．３４． ０．９のとき０．８３と
なる。
また、コアの非線形材料をＭＮＡ （２−メチル−４−
ニトロアニリン） （ｎ 、、、、＝１．７Ｊ１５）
とし、クラッド材料としてタイプが５Ｆ１４のガラス（
ｎ ｃ Ｉ−ａ＝ ＝１．７３３１．ｎ ｃｔａｔ”−
１，７７１３）を用いた場合にも、 ｎ ｃｌｍ、′／ ｎ ｃｏｒｅ“−０，９７１ｎｃｌ
ａ４２″／ ｎ ｇ。、、” −０，９９２３となり、
上記の条件を満足できた。この場合の変換効率［％］は
、コア径［μｍ］が０．５のとき７．８７．０．７のと
き１８．９． ０．９のとき３０．４となり、高効率と
なる。なお、いずれの場合も、入射光パワーＰω−４０
［ｍＷ］ 、入射光の波長λ−１０８４［ｎ１１］の条
件下における結果である。
ニトロアニリン） （ｎ 、、、、＝１．７Ｊ１５）
とし、クラッド材料としてタイプが５Ｆ１４のガラス（
ｎ ｃ Ｉ−ａ＝ ＝１．７３３１．ｎ ｃｔａｔ”−
１，７７１３）を用いた場合にも、 ｎ ｃｌｍ、′／ ｎ ｃｏｒｅ“−０，９７１ｎｃｌ
ａ４２″／ ｎ ｇ。、、” −０，９９２３となり、
上記の条件を満足できた。この場合の変換効率［％］は
、コア径［μｍ］が０．５のとき７．８７．０．７のと
き１８．９． ０．９のとき３０．４となり、高効率と
なる。なお、いずれの場合も、入射光パワーＰω−４０
［ｍＷ］ 、入射光の波長λ−１０８４［ｎ１１］の条
件下における結果である。
さらに、クラッド材料として０．９５＜ｎ、＋□″／ｎ
ｃｏｒｅ−＜ １．００５の条件を満す屈折率のもの
を選定する。
ｃｏｒｅ−＜ １．００５の条件を満す屈折率のもの
を選定する。
例えばこの例としては、コアの非線形材料にＤＭＮＰ
（３，５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラ
ゾール） （ｎｃｏｒ＊” −１，７８８）を用いた
場合、基本波に８７０ｎｓの半導体レーザ出射光を用い
波長変換する場合、下記第１表に示すガラス材について
変換効率、η［％］の屈折率比「（−ｎｃｌａｄ２ｗ”
／ ｎ ｃ。１．“）およびコアの半径依存性を調べた
。但し導波される一次光のパワー４０ｍＷファイバー長
さ１１１１の場合であって、第１表中にはη×１００の
値を記入した。
（３，５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラ
ゾール） （ｎｃｏｒ＊” −１，７８８）を用いた
場合、基本波に８７０ｎｓの半導体レーザ出射光を用い
波長変換する場合、下記第１表に示すガラス材について
変換効率、η［％］の屈折率比「（−ｎｃｌａｄ２ｗ”
／ ｎ ｃ。１．“）およびコアの半径依存性を調べた
。但し導波される一次光のパワー４０ｍＷファイバー長
さ１１１１の場合であって、第１表中にはη×１００の
値を記入した。
第１表にはないが、上記同様の条件として、クラッドに
光学ガラスＳ Ｆ １５ （ｎ ｇｒａｍ”−１，７２
９）を用いた場合で、コアの半径０．４７５μｍで変換
効率、０Ｊ４１％を得た。
光学ガラスＳ Ｆ １５ （ｎ ｇｒａｍ”−１，７２
９）を用いた場合で、コアの半径０．４７５μｍで変換
効率、０Ｊ４１％を得た。
また、クラッドに光学ガラスＬａＰＯ７（ｎｃｌａｍ”
−１，７３４）を用いた場合で、コアの半径０．４２５
μｍで変換効率、０．１１７％を得、コアの半径０．
４７５μｍで変換効率、０．２９８％を得た。
−１，７３４）を用いた場合で、コアの半径０．４２５
μｍで変換効率、０．１１７％を得、コアの半径０．
４７５μｍで変換効率、０．２９８％を得た。
さらに、ＤＡＮをコア材料に用い、波長１１０８４ｎの
ＹＡＧレーザー出射光を波長変換する場合、下記第２表
に示すガラス材について調べた。但し導波される一次光
のパワー４０ｍＷ、ファイバー長さ１＋ａｍの場合であ
って、第２表中には変換効率η〔％］とした場合ηＸ１
００の値を記入した。
ＹＡＧレーザー出射光を波長変換する場合、下記第２表
に示すガラス材について調べた。但し導波される一次光
のパワー４０ｍＷ、ファイバー長さ１＋ａｍの場合であ
って、第２表中には変換効率η〔％］とした場合ηＸ１
００の値を記入した。
第１表及び第２表から明らかなように、屈折率比がｒが
０．９５＜ ｎ ｃ＋＊ａ”／ ｎ ｃａｒｅ” ＜
１．００５の範囲にある場合が好ましいのである。すな
わち、ｎｃｌａｄ２７ ｎ ｃｏｒｅ＝の値が、１．０
０５を越える様なりラッドのガラス材料を選択した場合
、高調波変換効率が低下する。ｎ ｔ ＋ａ、”／ ｎ
ｔ。１．′の値が０．９５以下の場合は、波長変換素
子として利用価値のある導波される一次光がシングルモ
ードであるコア径の範囲が狭くなり、実際の製造にあた
ってはコア径の制御が厳しくなる、或いは、−次光の波
長変換素子へのカップリング効率が低下し結果として変
換効率が低下する。或いは、−次光の波長変換素子への
カップリングが温度変化、外部振動などに対し極めて敏
感になり信頼性の欠如したデバイスとなってしまうから
である。
０．９５＜ ｎ ｃ＋＊ａ”／ ｎ ｃａｒｅ” ＜
１．００５の範囲にある場合が好ましいのである。すな
わち、ｎｃｌａｄ２７ ｎ ｃｏｒｅ＝の値が、１．０
０５を越える様なりラッドのガラス材料を選択した場合
、高調波変換効率が低下する。ｎ ｔ ＋ａ、”／ ｎ
ｔ。１．′の値が０．９５以下の場合は、波長変換素
子として利用価値のある導波される一次光がシングルモ
ードであるコア径の範囲が狭くなり、実際の製造にあた
ってはコア径の制御が厳しくなる、或いは、−次光の波
長変換素子へのカップリング効率が低下し結果として変
換効率が低下する。或いは、−次光の波長変換素子への
カップリングが温度変化、外部振動などに対し極めて敏
感になり信頼性の欠如したデバイスとなってしまうから
である。
発明の詳細
な説明したように、本発明によるファイバー型波長変換
素子においては、クラッド材料として０．９５ ＜ ｎ
ｃ、、、２７ ｎ ｃｏｒｅ” ＜ １．００５なる
条件を満足する屈折率のものを用いたので、波長変換効
率の高効率化が図れることになる。
素子においては、クラッド材料として０．９５ ＜ ｎ
ｃ、、、２７ ｎ ｃｏｒｅ” ＜ １．００５なる
条件を満足する屈折率のものを用いたので、波長変換効
率の高効率化が図れることになる。
第１図はファイバー型波長変換素子におけるＳＨ波の発
生の概念を示す図、第２図はファイバー型波長変換素子
からのＳＨ波の出射状態を示す図である。 羊 回
生の概念を示す図、第２図はファイバー型波長変換素子
からのＳＨ波の出射状態を示す図である。 羊 回
Claims (10)
- （１）ファイバーのコア部分が非線形光学結晶体からな
り、このコア部分における２次の非線形光学効果によっ
て入射光の波長を変換するファイバー型波長変換素子で
あって、 コアの入射光に対する屈折率をｎ＿ｃ＿ｏ＿ｒ＿ｅ＾ｗ
、クラッドの第２次高調波光に対する屈折率をｎ＿ｃ＿
ｌ＿ａ＿ｄ＾２＾ｗとしたとき、 ０．９５＜ｎ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＾２＾ｗ／ｎ＿ｃ＿ｏ＿
ｒ＿ｅ＾ｗ＜１．００５なる条件を満足する屈折率のク
ラッド材料を用いたことを特徴とするファイバー型波長
変換素子。 - （２）前記非線形光学結晶体が（３，５−ジメチル−１
−（４−ニトロフェニル）ピラゾール）であることを特
徴とする請求項１記載のファイバー型波長変換素子。 - （３）前記クラッド材料は、ｎ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＾２＾
ｗが１．７２９の光学ガラスであることを特徴とする請
求項２記載のファイバー型波長変換素子。 - （４）前記クラッド材料は、ｎ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＾２＾
ｗが１．７４９の光学ガラスであることを特徴とする請
求項２記載のファイバー型波長変換素子。 - （５）前記クラッド材料は、ｎ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＾２＾
ｗが１．７３４の光学ガラスであることを特徴とする請
求項２記載のファイバー型波長変換素子。 - （６）前記非線形光学結晶体がＤＡＮ（４−（Ｎ，Ｎ−
ジメチルアミノ）−３−アセトアミドニトロベンゼン）
であることを特徴とする請求項１記載のファイバー型波
長変換素子。 - （７）前記クラッド材料はｎ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＾２＾ｗ
が１．７３９８の光学ガラスであることを特徴とする請
求項６記載のファイバー型波長変換素子。 - （８）前記クラッド材料はｎ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＾２＾ｗ
が１．７２５４の光学ガラスであることを特徴とする請
求項６記載のファイバー型波長変換素子。 - （９）前記非線形光学結晶体がＭＮＡ（２−メチル−４
−ニトロアニリン）であることを特徴とする請求項１記
載のファイバー型波長変換素子。 - （１０）前記クラッド材料はｎ＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ＾２＾
ｗが１．７７１３の光学ガラスであることを特徴とする
請求項９記載のファイバー型波長変換素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2137632A JPH03188428A (ja) | 1989-09-04 | 1990-05-28 | ファイバー型波長変換素子 |
| NL9001948A NL9001948A (nl) | 1989-09-04 | 1990-09-04 | Golflengteconversie-element van het fiber-type. |
| GB9019247A GB2235986B (en) | 1989-09-04 | 1990-09-04 | Fiber type wavelength conversion element |
| US07/873,693 US5189722A (en) | 1989-09-04 | 1992-04-21 | Fiber type wavelength conversion element |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22863289 | 1989-09-04 | ||
| JP1-228632 | 1989-09-04 | ||
| JP2137632A JPH03188428A (ja) | 1989-09-04 | 1990-05-28 | ファイバー型波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188428A true JPH03188428A (ja) | 1991-08-16 |
Family
ID=26470874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2137632A Pending JPH03188428A (ja) | 1989-09-04 | 1990-05-28 | ファイバー型波長変換素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03188428A (ja) |
| GB (1) | GB2235986B (ja) |
| NL (1) | NL9001948A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0527653B1 (en) * | 1991-08-14 | 1998-04-22 | Pioneer Electronic Corporation | Fiber type wavelength converter |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4909595A (en) * | 1987-09-14 | 1990-03-20 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength conversion method and optical wavelength converter module |
| JP2685317B2 (ja) * | 1988-01-05 | 1997-12-03 | ブリテツシュ・テレコミュニケイションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 光パワーリミタ |
| GB8803450D0 (en) * | 1988-02-15 | 1988-03-16 | British Telecomm | Optical frequency mixer |
| EP0334363B1 (en) * | 1988-03-25 | 1995-09-13 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converter device |
| DE69021436T2 (de) * | 1989-05-15 | 1996-01-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | Optische Wellenlängenkonvertereinrichtung. |
-
1990
- 1990-05-28 JP JP2137632A patent/JPH03188428A/ja active Pending
- 1990-09-04 GB GB9019247A patent/GB2235986B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-04 NL NL9001948A patent/NL9001948A/nl not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2235986A (en) | 1991-03-20 |
| GB9019247D0 (en) | 1990-10-17 |
| GB2235986B (en) | 1994-03-16 |
| NL9001948A (nl) | 1991-04-02 |
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