JPH03278034A - Fiber type wavelength conversion element - Google Patents

Fiber type wavelength conversion element

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JPH03278034A
JPH03278034A JP7848090A JP7848090A JPH03278034A JP H03278034 A JPH03278034 A JP H03278034A JP 7848090 A JP7848090 A JP 7848090A JP 7848090 A JP7848090 A JP 7848090A JP H03278034 A JPH03278034 A JP H03278034A
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JP
Japan
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core
refractive index
wave
cladding
electrodes
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Application number
JP7848090A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyobumi Chikuma
清文 竹間
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Pioneer Corp
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Pioneer Electronic Corp
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Publication date
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Publication of JPH03278034A publication Critical patent/JPH03278034A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the output of an SH wave be providing the fiber type wavelength conversion element with at least a pair of electrodes arranged through a clad. CONSTITUTION:The optical fiber type second harmonic generating element (SHG) consists of a cylindrical core 10 constituted of non-linear crystal, a cylindrical clad layer 20 cylindrically surrounding the core 10 and at least a pair of electrodes 30 arranged through the clad layer 30 in their diameter direction. Both the electrodes 30 are connected to a prescribed power supply 40 and a prescribed voltage is impressed between the electrodes 30 so that the equivalent refractive index of a clad mode coincides with that of primary light. Thus, the refractive index of a core material is slightly changed by changing the impressed voltage and utilizing the electro-optical effect of the non-linear material charged into the core 10. Thus, the output of the second harmonic wave (SH wave) matching the phases of light can be automatically improved.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、このチェレンコフ放射型位相整合を用いた光
フアイバー型の波長変換素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to an optical fiber type wavelength conversion element using this Cerenkov radiation type phase matching.

背景技術 非線形結晶のコアと該コアを囲繞するクラッドからなる
光ファイバー(以下)・アイバーという)の形状で形成
してチェレンコフ放射型位相整合を用いる光波長変換素
子が知られている。この光波長変換素子は、光フアイバ
ー型の第2高調波発生素子(Second 1lars
onlcs Generator)  (以下SRGと
いう)としても知られている。チェレンコフ放射方式で
は、はとんど自動的に光の位相整合のとれた第2高調波
(以下、SH波という)の発生が可能であるので、SH
Gは短波長光源などに応用される。
BACKGROUND ART An optical wavelength conversion element is known that is formed in the shape of an optical fiber (hereinafter referred to as an eyebar) consisting of a nonlinear crystal core and a cladding surrounding the core and uses Cerenkov radiation type phase matching. This optical wavelength conversion element is an optical fiber type second harmonic generation element (Second 1lars).
onlcs Generator) (hereinafter referred to as SRG). In the Cerenkov radiation method, it is possible to generate second harmonic waves (hereinafter referred to as SH waves) that are automatically phase-matched.
G is applied to short wavelength light sources.

第4図に示すように、短波長光源は、半導体レーザ1と
、半導体レーザから放射される光を集光しSHGの端面
に光を注入するためのカップリングレンズ2と、コアを
非線形結晶で構成したSHG3と、°波長変換素子で変
換され放射されたSH波の波面を整形しSH波を平行光
束にするためのアキシコン4とにより構成されている。
As shown in FIG. 4, the short wavelength light source includes a semiconductor laser 1, a coupling lens 2 for condensing the light emitted from the semiconductor laser and injecting the light into the end face of the SHG, and a core made of a nonlinear crystal. It is composed of the SHG 3 and an axicon 4 for shaping the wavefront of the SH wave converted and radiated by the wavelength conversion element and converting the SH wave into a parallel light beam.

第5図はかかるSHGの概念図であり、このSHGは円
柱状のコア10と該コア10を同心円的に囲繞する円筒
状のクラッド層20とからなる。
FIG. 5 is a conceptual diagram of such an SHG, and this SHG consists of a cylindrical core 10 and a cylindrical cladding layer 20 concentrically surrounding the core 10.

第5図(a)において、基本波モードが実効屈折率N(
ω)をもったコア10中を図中左から右へ伝播すると、
SH波を発生する非線形分極波も同一の位相速度C/N
 (ω)(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
例えばクラッド層20中を伝播して単位時間後C点に達
し、θがAC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。
In FIG. 5(a), the fundamental mode has an effective refractive index N(
When propagating from left to right in the figure through the core 10 with ω),
The nonlinear polarization wave that generates the SH wave also has the same phase velocity C/N.
(ω) (C: speed of light). This nonlinear polarization wave is SH at point A in the figure in a direction that makes an angle θ with the waveguide direction
Assume that a SH wave is generated, and after a unit time, an SH wave is generated again in the θ direction at point B as before. For example, if the SH wave generated at point A propagates through the cladding layer 20 and reaches point C after a unit time, and θ is such an angle that AC and BC are perpendicular to each other, then the SH wave generated between A and B is a nonlinear polarization wave. The wave front of the wave becomes BC, and as a result, a coherent SH wave is generated.

このようにして発生したSH波は、第5図(b)に示す
ようにクラッド層20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。また、このように
して出射されたSH波の出射波面の等位相面はファイバ
ーの中心軸を軸とした円錐状になっている。
The SH wave generated in this way propagates as a cladding mode that repeats total reflection at the boundary between the cladding layer 20 and air, as shown in FIG.
The light is emitted in a conical direction in the direction determined by . Further, the equiphase front of the output wavefront of the SH wave outputted in this manner has a conical shape with the central axis of the fiber as its axis.

第5図に示すように、SHGは発生したSH波がクラッ
ドと空気との境界面で反射し再びコアに戻る程度のファ
イバー基が良いとされていた。戻ってきたSH波がそこ
で発生したSH波と干渉を起こしその結果消滅すると考
えられていた為である。変換効率はファイバー基に比例
すると考えられていた為、変換効率向上のためには、ク
ラッド径の大きなファイバーが用いられていた。また、
変換効率の向上のためにはコアに充填する非線型材料の
非線型定数が大きいならば変換効率向上がはかられるも
のと考えられ、フィイバーのクラッド材料などの選択に
細い注意が払われなかった。
As shown in FIG. 5, SHG was considered to have a fiber base in which the generated SH waves are reflected at the interface between the cladding and air and returned to the core. This is because it was thought that the returning SH waves would interfere with the SH waves that were generated there and would disappear as a result. Since conversion efficiency was thought to be proportional to the fiber group, fibers with large cladding diameters were used to improve conversion efficiency. Also,
In order to improve the conversion efficiency, it was thought that the conversion efficiency could be improved if the nonlinear material filled in the core had a large nonlinear constant, so no careful attention was paid to the selection of the fiber's cladding material, etc. .

しかしながら、このようなりラッド径の大きなファイバ
ーは作り難く、結局径が細い場合短いフフイバーしか用
いることができず、効率向上の妨げとなっていた。また
細くて長いSHGを作製した場合、コア径あるいはクラ
ッド径の製作誤差や、コアやクラッドの屈折率の誤差等
で位相整合を達成させることは困難である。そのためS
HGの波長変換効率は実際に作製するとそれほど効率の
良いものができないという欠点があった。
However, it is difficult to produce fibers with such a large rad diameter, and in the end, if the diameter is small, only short fibers can be used, which hinders efficiency improvement. Furthermore, when a thin and long SHG is manufactured, it is difficult to achieve phase matching due to manufacturing errors in the core diameter or cladding diameter, errors in the refractive index of the core or cladding, and the like. Therefore, S
The disadvantage of the wavelength conversion efficiency of HG is that when it is actually manufactured, it cannot be made with high efficiency.

発明の概要 [発明の目的] 本発明はこれらの欠点を改善するために成されたもので
あり、コアに満たした非線型材料の能力を充分生かした
変換効率の高いファイバー型SRGの設計方法と、コア
内を伝搬する非線形分極波とクラッド内を伝搬するクラ
ッドモードとの伝播定数を等しくする手段、即ち位相整
合の方法とを提供するものである。
Summary of the Invention [Object of the Invention] The present invention has been made to improve these drawbacks, and provides a method for designing a fiber-type SRG with high conversion efficiency, making full use of the capabilities of the nonlinear material filled in the core. The present invention provides means for equalizing the propagation constants of a nonlinear polarization wave propagating in the core and a cladding mode propagating in the cladding, that is, a method of phase matching.

[発明の構成] 本発明のSHGは、コアと該コアを囲繞するクラッドか
らなるSHGであって、前記クラッドを挾む少なくとも
一対の電極が設けられていることを特徴とする。
[Structure of the Invention] The SHG of the present invention includes a core and a cladding surrounding the core, and is characterized by being provided with at least one pair of electrodes sandwiching the cladding.

また、本発明のSHGは、コアを導波する一次光の屈折
率をηgとし、変換された波長に対するコアの屈折率を
n。とし、na<ηgの材料を用い、クラッド材料の基
本波の屈折裡率をηsとしたときn5≧ncとしたこと
を特徴とする。
Further, in the SHG of the present invention, the refractive index of the primary light guided through the core is ηg, and the refractive index of the core with respect to the converted wavelength is n. It is characterized in that a material with na<ηg is used, and n5≧nc, where ηs is the refractive index of the fundamental wave of the cladding material.

更にまた、本発明のSHGは、コアを導波する一次光の
屈折率をηgとし、変換された波長に対するコアの屈折
率をn6とし、na<ηgの材料を用い、コアを伝播す
るLP01モードの等偏屈折率n e t tをnaI
I>naとなるようクラッド材とコア径を選定したこと
を特徴とする。
Furthermore, in the SHG of the present invention, the refractive index of the primary light guided through the core is ηg, the refractive index of the core with respect to the converted wavelength is n6, and the LP01 mode propagating through the core is made of a material with na<ηg. The equipolarized refractive index n e t t is naI
A feature is that the cladding material and core diameter are selected so that I>na.

[発明の作用〕 本発明によれば、コア材料の屈折率に応じてクラッド材
料を選定し、一対の電極に電圧を加えコアに充填した非
線形材料の電気光学効果を利用してコア材料の屈折率を
僅かに変化させ、クラッドモードの等偏屈折率と導波さ
れる一次光の等偏屈折率とを等しくするように位相整合
をなすことができる。
[Operation of the Invention] According to the present invention, the cladding material is selected according to the refractive index of the core material, and the refraction of the core material is achieved by applying voltage to a pair of electrodes and utilizing the electro-optic effect of the nonlinear material filled in the core. Phase matching can be achieved by slightly changing the index so that the equipolarized refractive index of the cladding mode and the equipolarized refractive index of the guided primary light are made equal.

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。Example Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図は、本発明によるSHGの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a SHG according to the present invention.

このSHGは非線形結晶で構成した円柱状のコア10と
該コア10を同心円的に囲繞する円筒状のクラッド層2
0と、クラッド層20をその直径方向において挾む少な
くとも一対の電極30とからなる。第2図に示すように
電極30は所定の電源40に接続され、この一対の電極
30間には、所定の電圧力ご印加され得る。このように
、印加電圧を変化させてコア10に充填した非線形材料
の電気光学効果を利用してコア材料の屈折率を僅かに変
化させる。
This SHG includes a cylindrical core 10 made of nonlinear crystal and a cylindrical cladding layer 2 concentrically surrounding the core 10.
0 and at least one pair of electrodes 30 sandwiching the cladding layer 20 in the diametrical direction thereof. As shown in FIG. 2, the electrodes 30 are connected to a predetermined power source 40, and a predetermined voltage can be applied between the pair of electrodes 30. In this way, by changing the applied voltage, the refractive index of the core material is slightly changed by utilizing the electro-optic effect of the nonlinear material filled in the core 10.

クラッドとコアの境界の存在を考慮し、クラッド径を実
際のファイバーのように有限にし、電磁界を解析した結
果、SH波はクラッドを伝播する離散的なモードの重ね
合わせで表されることが判った。このようなモードの等
偏屈折率は僅かに量だけ異なって非常に多く存在する。
Considering the existence of the boundary between the cladding and the core, making the cladding diameter finite like in an actual fiber, and analyzing the electromagnetic field, it was found that the SH wave is represented by a superposition of discrete modes propagating through the cladding. understood. There are a large number of equipolar refractive indices of such modes, which differ by only small amounts.

このようなモードのうち、非線形分極波の伝搬速度に非
常に近いモードにエネルギーが移り、SH波が伝搬する
Among these modes, energy is transferred to a mode that is very close to the propagation speed of the nonlinear polarization wave, and the SH wave propagates.

これはSH波がコア中を伝搬し導波した一次光と位相整
合を行う、モード−モード位相整合の場合のSHGと非
常に良く似ている。モード−モード位相整合の場合導波
された一次光の等偏屈折率と等しい等偏屈折率を持つコ
アを導波する二次光のモードを存在させるためには、コ
ア径や屈折率を非常に厳しく管理する必要がある。
This is very similar to SHG in the case of mode-mode phase matching, in which the SH wave propagates in the core and performs phase matching with the guided primary light. In the case of mode-mode phase matching, in order to create a mode of secondary light guided through a core that has an equipolarized refractive index equal to that of the guided primary light, the core diameter and refractive index must be adjusted extremely. need to be strictly controlled.

一方、クラッドを導波するモードは、厳しい製造誤差管
理を行わずとも容具に存在し、しかも極めて密に存在す
る。従って、電気光学効果等で屈折率を僅かに変化させ
一次光の等偏屈折率を変化させ、これらのクラッドモー
ドの等偏屈折率に一致させることができる。こうすれば
ファイバーの長さは太くせずとも長くすることができ効
率向上が図れるのである。
On the other hand, the mode guided through the cladding exists in the container even without strict manufacturing error control, and moreover, it exists extremely densely. Therefore, by slightly changing the refractive index by an electro-optic effect or the like, the equipolarized refractive index of the primary light can be changed to match the equipolarized refractive index of these cladding modes. In this way, the length of the fiber can be increased without making it thicker, and efficiency can be improved.

コアとクラッドの境界と、クラッドと空気との境界の影
響をも考慮しSH波の出力を以下のような方法で解析し
た。
The SH wave output was analyzed using the following method, taking into account the effects of the boundary between the core and cladding and the boundary between cladding and air.

導波方向を2軸とし、コア半径をa1結晶の長さをLと
し、ここに伝播定数をβで伝播するLP、、モードが導
波されると仮定する。これにより励起される非線形分極
pNLを以下で定義する。
It is assumed that the waveguide direction is two axes, the core radius is a1, the length of the crystal is L, and an LP mode propagating here with a propagation constant β is guided. The nonlinear polarization pNL excited by this is defined below.

pNL−godcJo(ur)2Cxp(−12β2)
C:定数、  [2−ω2μ0ε1−β2ε、:コアの
誘電率 コア中のSR波E2“(r)は結晶の誘電率ε1を用い
、境界を考慮したグリーン関数CD(r、r’)を用い
、 E”(r) −12ω2μ0εodC と表現できる。GD(r、r’)は、全空間のグリーン
関数C; (r、r’)と任意関数A(λ)を用い、C
D(r、r’)−G(r、r゛)+A(λ)Jo(rζ
)Jo(r’ζ)である。
pNL-godcJo(ur)2Cxp(-12β2)
C: Constant, [2-ω2μ0ε1-β2ε,: Permittivity of the core SR wave E2''(r) in the core uses the dielectric constant ε1 of the crystal, and uses the Green's function CD(r, r') considering the boundary. , E”(r) −12ω2μ0εodC. GD(r, r') is the Green's function C in the entire space; using (r, r') and an arbitrary function A(λ), C
D(r, r')-G(r, r゛)+A(λ)Jo(rζ
)Jo(r'ζ).

G(r、r’)は、 である。G(r, r') is It is.

ここで、Ho1l)及びJoは0次の第一種ハンケル関
数及びベッセル関数であり、ζ2−4ω2μ0ε1−λ
2とした。SH波のパワーP2“は以下の式で求めるこ
とができる。
Here, Ho1l) and Jo are the zero-order Hankel function and Bessel function of the first kind, and ζ2−4ω2μ0ε1−λ
It was set as 2. The power P2'' of the SH wave can be determined by the following formula.

P2′−8ru3BOε02d2C2 (i:虚数単位) 単位G(λ)は境界条件から定めることができ、クラッ
ドの誘電率をε2とし、空気の誘電率をε。とすれば、
η、ξを以下で定義し、η2−4ω2μ0ε2−λ2 ξ2−λ2−4ω2uo E。
P2'-8ru3BOε02d2C2 (i: imaginary unit) The unit G (λ) can be determined from the boundary conditions, where the dielectric constant of the cladding is ε2 and the dielectric constant of air is ε. given that,
η, ξ are defined below, η2−4ω2μ0ε2−λ2 ξ2−λ2−4ω2uo E.

関数A(λ)、 A’ (λ)、B(λ)、C(λ)、
 C’ (1)、 D(λ)をA(λ)ah(i【)J
+ (sl)(N+ (*ζ)JO(11)A’(λ)
 =tJo(!r)J+ (*q)−ζJ1(1ζ)J
o(n)B(λ)−rNo(b考)K1(bF)−萼N
+(b薯)Ko(bF)C(λ) −rNo (B)J
l(!【)−sN+ (tl)Jo i【)C’(λ)
 −rNo(IW)N+ (tr)−IN+ (It)
No(1ζ)D(λ)−ξJo(bz)II (bF)
−1JI (bl)KO(bF)と定めれば、 となる。関数G(λ)は実軸上に一位のポールλ1を持
つ関数で、(1)式で表されるSH波のパワーはこれら
の多くのポールに於ける位数で表すことができる。
Functions A (λ), A' (λ), B (λ), C (λ),
C' (1), D(λ) as A(λ)ah(i[)J
+ (sl)(N+ (*ζ)JO(11)A'(λ)
=tJo(!r)J+ (*q)−ζJ1(1ζ)J
o(n)B(λ)-rNo(bthought)K1(bF)-calyx N
+(b)Ko(bF)C(λ) -rNo (B)J
l(![)-sN+ (tl)Jo i[)C'(λ)
-rNo(IW)N+ (tr)-IN+ (It)
No(1ζ)D(λ)−ξJo(bz)II (bF)
-1JI (bl) KO (bF), it becomes. The function G(λ) is a function having a first-order pole λ1 on the real axis, and the power of the SH wave expressed by equation (1) can be expressed by the orders of many of these poles.

即ち、G(λ)はλ−λH(J−1,2,・・・・・・
)に特異点を持つ関数であり、この特異点における位数
をRe5G(λ、)とすれば、 P2・−8π2ω3μ0ε02 d 2 (2で表せる
。この離散的なポールは調度クラッドを伝搬するSH波
の伝搬定数になっている。即ち、SH波はクラッド中を
伝搬定数λ、をもつクラッドモードとして伝搬すること
になり、そのパワーはこれらのモードのパワーの和とし
て表せることが解る。
That is, G(λ) is λ-λH(J-1, 2,...
), and if the order at this singularity is Re5G(λ, ), then it can be expressed as P2・−8π2ω3μ0ε02 d 2 (2. This discrete pole is the SH wave propagating through the cladding. In other words, the SH wave propagates in the cladding as a cladding mode with a propagation constant λ, and its power can be expressed as the sum of the powers of these modes.

SH波のパワーはコア内を伝搬する非線形分極波とクラ
ッド内を伝搬するクラッドモードとの伝播定数が等しい
ときに最も大きくなる。即ち位相整合条件を満たすとき
である。言い変えれば2β−λjが達成されれば大きな
パワーを得ることができる。
The power of the SH wave is maximized when the propagation constants of the nonlinear polarization wave propagating in the core and the cladding mode propagating in the cladding are equal. That is, when the phase matching condition is satisfied. In other words, if 2β-λj is achieved, large power can be obtained.

さらに変換効率を向上させるためには、高調波のパワー
に大きな影響を与える という積分の値を大きくする必要がある。これは非線型
分極Jo(Ur)2と高調波の界分布J0(rζ)との
重なり積分であり、 ζ−(2k)   nc ” −n−x ’U−kηg
’−n、−1− ηg:二次高調波に対するコアの屈折率n9 :基本波
に対するコアの屈折率 77att’コアを伝播する基本波のLP、、モードの
等偏屈折率である。
In order to further improve the conversion efficiency, it is necessary to increase the value of the integral, which has a large effect on the power of harmonics. This is the overlap integral of the nonlinear polarization Jo(Ur)2 and the harmonic field distribution J0(rζ), and ζ−(2k) nc ” −n−x ′U−kηg
'-n, -1- ηg: refractive index of the core for the second harmonic n9: refractive index of the core for the fundamental wave 77att' is the equipolarized refractive index of the LP, mode of the fundamental wave propagating through the core.

この積分の鎖を大きくするにはn、、、の鎖をなるべく
naの値に近く設定することが必要である。
In order to increase the chain of this integral, it is necessary to set the chain of n, . . . as close to the value of na as possible.

しかしながら、n、、、はηgより小さく、したがって
材料の屈折率分散の大きな材料では77 a t tは
ncにあまり近くならず、重なり積分は大きくならない
。効率向上のためには屈折率分散の小さい材料かもしく
はd 23+  d 3 +などの様な基本波の偏光と
、二次光の偏光が異なるタイプのものを用い、ηgとn
6の差が小さい結晶配光を選定しなければならない。
However, n, , is smaller than ηg, so for materials with large refractive index dispersion, 77 a t t will not be very close to nc, and the overlap integral will not become large. In order to improve efficiency, a material with small refractive index dispersion or a type such as d 23 + d 3 + where the polarization of the fundamental wave and the polarization of the secondary light are different is used, and ηg and n
6, a crystal light distribution with a small difference must be selected.

コアには非線形材料DAN (−4−(N、N−dlm
etbylamlno)−3−acetamldonl
trobenzene)  を用い、クラッドガラスに
はSFIガラスを用いたSHGでコア直径を1.8μm
1フアイバー直径を1−mとし、ファイバーの長さを6
mmとする。このファイバーに波長11084nのYA
Gレーザが入射され、入射光はLP01モードを励起す
る。その偏光方向はx−z面内にある構成を考えた。結
晶の2軸はファイバー軸に対し55″傾いているが、こ
の構成は非線形感受率テンソルのd23を有効に利用で
きる構成となり、有効に利用できる非線形定数d、1.
はd ell −40p m/ Vとなる。また導波さ
れたLP01モードのパワーは40mWであるとする。
The core is made of nonlinear material DAN (-4-(N, N-dlm
etbylamlno)-3-acetamldonl
trobenzene), and the core diameter was 1.8 μm with SHG using SFI glass as the cladding glass.
1 fiber diameter is 1-m, fiber length is 6
Let it be mm. This fiber has a YA wavelength of 11084n.
A G laser is incident, and the incident light excites the LP01 mode. A configuration was considered in which the polarization direction is within the xz plane. Although the two axes of the crystal are inclined by 55'' with respect to the fiber axis, this configuration allows effective use of d23 of the nonlinear susceptibility tensor, and the nonlinear constants d, 1.
becomes del -40pm/V. Further, it is assumed that the power of the guided LP01 mode is 40 mW.

コア材料DANの屈折率は11064nの波長に対し、
1.738であり、変換されたSH波532nmの波長
に対し1.7274であり、クラッド材料のSFIガラ
スの屈折率は1164nmの波長に対し1゜693であ
り、変換されたSH波532nmの波長に対し1.72
54である。
The refractive index of the core material DAN is for a wavelength of 11064n,
1.738, which is 1.7274 for the wavelength of the converted SH wave 532 nm, and the refractive index of SFI glass as the cladding material is 1°693 for the wavelength of 1164 nm, and the wavelength of the converted SH wave 532 nm. 1.72 against
It is 54.

この場合すなわち電極対を有さない従来のSHGにおい
ては、SH波は空気中に11.8度で放射される。この
パラメータを用いてSH波の変換効率を算出した結果、
従来のものは0.2796であった。
In this case, ie, in a conventional SHG without an electrode pair, the SH wave is radiated into the air at 11.8 degrees. As a result of calculating the conversion efficiency of SH waves using this parameter,
The conventional one was 0.2796.

かかる従来のSHGにおいて位相整合条件が満たされて
いるかどうかを調べる為に、 のポールの位置とを計算した結果、第3図に示すように
、G(λ)のポールは5ink(λ)のメインローブに
は入るが2βとは一致していない。ポールの間隔はクラ
ッドモードの伝搬する伝搬定数の間隔であるが、伝搬定
数を真空中のSH波の波数で割って屈折率に換算すれば
、0.5 Xl0−’程度となる。位相整合は屈折率で
言い変えれば、導波される一次光の等偏屈折率N、1.
とクラッドモードの等偏屈折率N’allを一致させる
ことであり、今の場合、 N a r r  詭1.7132O N’*f、−・・・・・・、!、71315.1.71
3219 、・・・となり、各々は近いが一致はしてお
らず、これが効率向上の妨げになっていることが判った
In order to check whether the phase matching condition is satisfied in such a conventional SHG, we calculated the position of the pole of Although it falls within the lobe, it does not match 2β. The spacing between the poles is the spacing of the propagation constant of the cladding mode, and if the propagation constant is divided by the wave number of the SH wave in vacuum and converted into a refractive index, it becomes about 0.5 Xl0-'. Phase matching can be expressed in terms of refractive index, in other words, the equipolarized refractive index N, 1 of the guided primary light.
The purpose is to match the equipolarized refractive index N'all of the cladding mode, and in this case, N a r r 1.7132O N'*f, -......,! , 71315.1.71
3219, . . . , which are close to each other but do not match, and it has been found that this is an impediment to improving efficiency.

ここで、クラッドモードの等偏屈折率と導波される一次
光の等偏屈折率との差は非常に小さく、温度変化による
屈折率変化によっても一致する可能性がある。
Here, the difference between the equipolarized refractive index of the cladding mode and the equipolarized refractive index of the guided primary light is very small, and there is a possibility that they will match even if the refractive index changes due to temperature change.

そこで、本発明では、積極的にこれらを一致させるため
に、コア材料の持つ、電気光学効果に着目し、第1TI
!Jに示すように電極対をクラッドの廻りに設けこれに
電圧を印加することにより、屈折率を微小に変化させる
ことを行った。
Therefore, in the present invention, in order to actively match these, we focused on the electro-optic effect of the core material, and the first TI
! As shown in J, a pair of electrodes was provided around the cladding and a voltage was applied to the electrode pair to slightly change the refractive index.

上記パラメータを同様に用いて本実施例のSHGについ
て、SH波の変換効率を算用した結果、屈折率を僅か0
.12 Xl0−’変化させたとき、変換効率0.54
%を得ることができた。
Using the above parameters in the same way, we calculated the SH wave conversion efficiency for the SHG of this example, and found that the refractive index was only 0.
.. 12 When changing Xl0-', conversion efficiency is 0.54
I was able to get %.

さらに、DANでは入射−次光の偏光は、Z方向二次光
の偏光はy方向の偏光を使っているため、n g−1,
7381:対しna−1,728と二次光に対する屈折
率の方が基本波に対する屈折率より低くなる。この場合
SF4ガラスをクラッドに用い、コアを半径1.5μ−
とするとn−x−1,729となり、nc 2βmzt
 ’ < 0となる。この時ζは虚数となりJ。(ζ「
)−1゜(lrlr)と書ける。
Furthermore, in DAN, the polarization of the incident-order light is n g-1, since the polarization of the Z-direction secondary light uses the y-direction polarization.
7381: On the other hand, when na-1, 728, the refractive index for the secondary light is lower than the refractive index for the fundamental wave. In this case, SF4 glass is used for the cladding, and the core has a radius of 1.5 μ-
Then, it becomes n-x-1,729, and nc 2βmzt
'< 0. At this time, ζ becomes an imaginary number and becomes J. (ζ"
)−1°(lrlr).

10  (lrlr)増加関数となり、の1以上の値を
もつ。したがって、この場合型なり積分は非常に大きく
なり同じ条件で変換効率3%が得られた。
10 (lrlr) is an increasing function and has a value of 1 or more. Therefore, in this case, the integral becomes very large, and a conversion efficiency of 3% was obtained under the same conditions.

発明の効果 以上の如く、本発明によれば、クラッドを挾む少なくと
も一対の電極が設けられたSHGであるので、クラッド
モードの等礁屈折率と導波される一次光の等偏屈折率と
を一致させるようにクラッド及びコアに電界を印加する
ことにより、SH波の出力を向上できる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, since the SHG is provided with at least one pair of electrodes sandwiching the cladding, the equirefractive index of the cladding mode and the equipolarized refractive index of the guided primary light can be By applying an electric field to the cladding and the core so that they match, the output of the SH wave can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるSHGの斜視図、第2図は第1図
の断面図、第3図は位相整合条件が満されていない時の
6(λ)のポールと5INK(λ)のメインローブの関
係を示すグラフ、第4図はSHGを用いた短波長光源の
概略図、第5図はSHGの概略断面図である。 主要部分の符号の説明 3・・・・・・SHG      10・・・・・・コ
ア20・・・・・・クラッド 30・・・・・・電極 40・・・・・・電源
Figure 1 is a perspective view of the SHG according to the present invention, Figure 2 is a sectional view of Figure 1, and Figure 3 is the main pole of 6 (λ) and 5 INK (λ) when the phase matching condition is not satisfied. A graph showing the relationship between lobes, FIG. 4 is a schematic diagram of a short wavelength light source using SHG, and FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the SHG. Explanation of symbols of main parts 3...SHG 10... Core 20... Clad 30... Electrode 40... Power supply

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)コアと該コアを囲繞するクラッドからなるファイ
バー型波長変換素子であって、前記クラッドを挾む少な
くとも一対の電極が設けられていることを特徴とする波
長変換素子。
(1) A fiber-type wavelength conversion element comprising a core and a cladding surrounding the core, characterized in that at least a pair of electrodes sandwiching the cladding are provided.
(2)コアを導波する一次光の屈折率をη_gとし、変
換された波長に対するコアの屈折率をη_Gとし、η_
G<η_gの材料を用い、クラッド材料の基本波の屈折
裡率をη_sとしたときη_s≧η_Gとしたことを特
徴とするファイバー型波長変換素子。
(2) The refractive index of the primary light guided through the core is η_g, the refractive index of the core for the converted wavelength is η_G, and η_
A fiber-type wavelength conversion element characterized in that, using a material where G<η_g, η_s≧η_G, where η_s is the refractive index of the fundamental wave of the cladding material.
(3)コアを導波する一次光の屈折率をη_gとし、変
換された波長に対するコアの屈折率をη_Gとし、η_
G<η_gの材料を用い、コアを伝播するLP_0_1
モードの等価屈折率η_e_f_fをη_e_f_f>
η_Gとなるようクラッド材とコア径を選定したことを
特徴とするファイバー型波長変換素子。
(3) The refractive index of the primary light guided through the core is η_g, the refractive index of the core for the converted wavelength is η_G, and η_
LP_0_1 using material with G<η_g and propagating through the core
The equivalent refractive index of the mode η_e_f_f is η_e_f_f>
A fiber-type wavelength conversion element characterized in that the cladding material and core diameter are selected so that η_G.
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