JPH0367232A - Optical wavelength converting element - Google Patents

Optical wavelength converting element

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JPH0367232A
JPH0367232A JP9998890A JP9998890A JPH0367232A JP H0367232 A JPH0367232 A JP H0367232A JP 9998890 A JP9998890 A JP 9998890A JP 9998890 A JP9998890 A JP 9998890A JP H0367232 A JPH0367232 A JP H0367232A
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JP
Japan
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wavelength
refractive index
waveguide
wavelength conversion
wave
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Application number
JP9998890A
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Japanese (ja)
Inventor
Akinori Harada
明憲 原田
Chiaki Goto
後藤 千秋
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To relieve the conditions for phase matching by using an org. nonlinear optical material which is lower in the refractive index to the wavelength of a wavelength converting wave than the refractive index to the wavelength of a basic wave as a material to constitute a waveguide part so that the effective refractive indices sensed by the basic wave and wavelength converting wave respectively guided in zero order mode are equaled. CONSTITUTION:The optical wavelength converting element 10 is an optical fiber formed by packing a core 11 consisting of the nonlinear optical material into the hollow part at the center of a clad 12. The org. nonlinear optical material which is lower in the refractive index to the wavelength of the wavelength converting wave than the refractive index to the wavelength of the basic wave is used as this nonlinear optical material. This element is so formed that the effective refractive index to the basic wave guided in the zero order mode and the effective refractive index to the wavelength converting wave guided in the zero order mode are equaled. The phase matching of the basic wave and the wavelength converting wave is taken in this way after the conditions for the diameter and thickness of the waveguide part are releived down to the level which can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光波長変換素子、特に詳細にはクラッド部と、
それよりも高屈折率の非線形光学材料から形成されて該
クラッド部内に配された導波部とからなり、各々導波モ
ードで進行する基本波と波長変換波との間で位相整合を
取るようにした光波長変換素子に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical wavelength conversion element, particularly a cladding part,
It consists of a waveguide section made of a nonlinear optical material with a higher refractive index and disposed within the cladding section, and is designed to achieve phase matching between the fundamental wave and the wavelength-converted wave traveling in each waveguide mode. The present invention relates to an optical wavelength conversion element.

(従来の技術) 従来より、非線形光学材料によりレーザ光を第2高調波
等に波長変換(短波長化)する試みが種々なされている
。このようにして波長変換を行なう光波長変換素子とし
て具体的には、バルク結晶型のものがよく知られている
。ところがこの光波長変換素子は、位相整合条件を満た
すために結晶の複屈折を利用するので、非線形性が大き
くても複屈折性が無い材料あるいは小さい材料は利用で
きない、という問題があった。
(Prior Art) Various attempts have been made to convert the wavelength of laser light into a second harmonic or the like (shorten the wavelength) using nonlinear optical materials. Specifically, a bulk crystal type optical wavelength conversion element that performs wavelength conversion in this manner is well known. However, since this optical wavelength conversion element uses the birefringence of the crystal to satisfy the phase matching condition, there is a problem in that even if the nonlinearity is large, a material with no or small birefringence cannot be used.

上記のような問題を解決できる光波長変換素子として、
いわゆるファイバー型のものが提案されている。この光
波長変換素子は、クラッド内に非線形光学材料からなる
コアが充てんされた光ファイバーであり、応用物理学会
懇話会微小光学研究グループ機関誌VOL、3. No
、2.  p28〜32にはその一例が示されている。
As an optical wavelength conversion element that can solve the above problems,
A so-called fiber type has been proposed. This optical wavelength conversion element is an optical fiber whose cladding is filled with a core made of a nonlinear optical material, and is published in Journal of the Micro-Optics Research Group of the Japan Society of Applied Physics, Vol. 3. No
, 2. An example is shown on pages 28-32.

このファイバー型の光波長変換素子は、基本波と波長変
換波との間の位相整合をとることも容易であるので、最
近ではこのファイバー型光波長変換素子についての研究
が盛んになされている。また、例えば特開昭63−15
233号、同63−15234号公報に示されるように
、クラッド部となる2枚の基板の間に非線形光学材料か
らなる2次元光導波路を形成した2次元光導波路型の光
波長変換素子も知られている。さらには、ガラス基板内
に非線形光学材料からなる3次元光導波路が埋め込まれ
てなり、ガラス基板中に第2高調波を出射する3次元光
導波路型の光波長変換素子も知られている。これらの先
導波路型光波長変換素子も、上述のような特長を有して
いる。
Since this fiber-type optical wavelength conversion element can easily achieve phase matching between the fundamental wave and the wavelength-converted wave, research on this fiber-type optical wavelength conversion element has been actively conducted recently. Also, for example, JP-A-63-15
As shown in No. 233 and No. 63-15234, two-dimensional optical waveguide type optical wavelength conversion elements are also known, in which a two-dimensional optical waveguide made of a nonlinear optical material is formed between two substrates serving as cladding parts. It is being Furthermore, a three-dimensional optical waveguide-type optical wavelength conversion element is also known in which a three-dimensional optical waveguide made of a nonlinear optical material is embedded in a glass substrate and emits a second harmonic wave into the glass substrate. These leading waveguide type optical wavelength conversion elements also have the above-mentioned features.

また、特願昭63−72752号明細書において、和周
波および差周波も同様に、ファイバー型波長変換素子に
よって発生することが詳細に記されている。導波路型光
波長変換素子における和差周波発生についても特願昭6
3−72753号明細書において詳細に記されている。
Further, in the specification of Japanese Patent Application No. 63-72752, it is described in detail that the sum frequency and the difference frequency are similarly generated by the fiber type wavelength conversion element. Regarding generation of sum-difference frequency in a waveguide type optical wavelength conversion element, a patent application filed in 1986
It is described in detail in the specification of No. 3-72753.

さらに3次の非線形性を利用した第3高調波発生も十分
に可能である。
Furthermore, third harmonic generation using third-order nonlinearity is also fully possible.

以上列挙した先導波路型(ファイバー型のものも含むも
のとする)の光波長変換素子は、位相整合方式の点から
、 ■波長変換波のクラッド部への放射モードと、基本波の
導波モードとの間で位相整合を取る、いわゆるチェレン
コフ放射タイプのものと、■各々導波モードで進行する
基本波と波長変換波との間で位相整合を取る、いわゆる
導波−導波タイプのものに大別される。
The leading waveguide type (including fiber type) optical wavelength conversion elements listed above have the following characteristics from the point of view of the phase matching method: It is roughly divided into two types: the so-called Cerenkov radiation type, which achieves phase matching between the waves, and the so-called waveguide-waveguide type, which achieves phase matching between the fundamental wave and the wavelength-converted wave, each traveling in a waveguide mode. be done.

この■の導波−導波タイプの波長変換素子は、■のチェ
レンコフ放射タイプの光波長変換素子と比べると、基本
波と波長変換波との相互作用が大きいので、原理的には
より高い波長変換効率が期待できる。すなわち相互作用
長(光導波路の長さ)をLとすると、波長変換効率は、
チェレンコフ放射タイプの光波長変換素子ではLに比例
するのに対し、導波−導波タイプの光波長変換素子では
Lの2乗に比例するようになる。
Compared to the Cherenkov radiation type optical wavelength conversion element described in (■), this waveguide-waveguide type wavelength conversion element (■) has a larger interaction between the fundamental wave and the wavelength-converted wave, so in principle it has a higher wavelength. Conversion efficiency can be expected. In other words, if the interaction length (length of the optical waveguide) is L, the wavelength conversion efficiency is
In the Cerenkov radiation type optical wavelength conversion element, it is proportional to L, whereas in the waveguide-waveguide type optical wavelength conversion element, it is proportional to the square of L.

またチェレンコフ放射タイプの光波長変換素子にあって
は、素子から出射した波長変換波のビーム断面形状がリ
ング形状や三日月形状となるので、この波長変換波を小
さなスポットに集光するには特殊な集光光学系が必要と
なるのに対し、導波−導波タイプの光波長変換素子にあ
っては、波長変換波を単一モードで導波させればその出
射ビームがほぼガウスビームとなるので、この波長変換
波を簡単に回折限界まで絞り込めるという有利性がある
In addition, in the case of Cerenkov radiation type optical wavelength conversion elements, the cross-sectional shape of the wavelength-converted wave emitted from the element is ring-shaped or crescent-shaped. Whereas a condensing optical system is required, in the case of a waveguide-waveguide type optical wavelength conversion element, if the wavelength-converted wave is guided in a single mode, the output beam will be approximately a Gaussian beam. Therefore, there is an advantage that this wavelength-converted wave can be easily narrowed down to the diffraction limit.

(発明が解決しようとする課題) ところが、従来提案されている導波−導波タイプの光波
長変換素子は、導波部に無機の非線形光学材料を用いた
ものであるため、位相整合を果たすためにコア径あるい
は先導波路厚さや、基本波波長を非常に高精度に制御す
る必要がある。その上この光波長変換素子においては、
波長変換波を単一モードで導波させた上で位相整合を果
たすためには、素子温度を100 ’ C以上に設定し
てしかも±o、t’c程度の許容誤差で所定温度に維持
する必要がある。このように各種の条件を厳しく制御す
る必要があるため、現在のところこの導波−導波タイプ
の光波長変換素子は実用化されるに至っていない。
(Problem to be solved by the invention) However, since the waveguide-waveguide type optical wavelength conversion elements that have been proposed so far use an inorganic nonlinear optical material in the waveguide, it is difficult to achieve phase matching. Therefore, it is necessary to control the core diameter, the thickness of the leading waveguide, and the wavelength of the fundamental wave with extremely high precision. Moreover, in this optical wavelength conversion element,
In order to achieve phase matching while guiding the wavelength-converted wave in a single mode, the element temperature must be set to 100'C or higher and maintained at a specified temperature with a tolerance of ±o, t'c. There is a need. Since it is necessary to strictly control various conditions as described above, this waveguide-waveguide type optical wavelength conversion element has not been put into practical use at present.

そこで本発明は、位相整合条件が緩やかで、十分実用に
供されうる導波−導波タイプの光波長変換素子を提供す
ることを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, it is an object of the present invention to provide a waveguide-waveguide type optical wavelength conversion element that has a relaxed phase matching condition and can be put to practical use.

(課題を解決するための手段) 本発明による第1の光波長変換素子は、以上説明したよ
うな導波−導波タイ・ブの光導波路型の光波長変換素子
において、 導波部を構成する非線形光学材料として、波長変換波の
波長に対する屈折率が、基本波波長に対する屈折率より
も低い有機非線形光学材料を用い、0次モードで導波す
る基本波に対する実効屈折率と、0次モードで導波する
波長変換波に対する実効屈折率とが相等しくなるように
形成したことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) A first optical wavelength conversion element according to the present invention constitutes a waveguide section in the optical waveguide type optical wavelength conversion element of the waveguide-waveguide type as described above. As a nonlinear optical material, an organic nonlinear optical material whose refractive index with respect to the wavelength of the wavelength-converted wave is lower than the refractive index with respect to the fundamental wave wavelength is used, and the effective refractive index with respect to the fundamental wave guided in the 0th-order mode and the 0th-order mode It is characterized by being formed so that the effective refractive indexes for the wavelength-converted waves guided by the refractive indexes are equal to each other.

また、本発明による第2の光波長変換素子は、同じく導
波−導波タイプの光導波路型の光波長変換素子において
、 導波部を構成する非線形光学材料として、波長変換波の
波長に対する屈折率が、基本波波長に対する屈折率とほ
ぼ等しい有機非線形光学材料を用いるとともに、 クラッド部を構成する材料として、波長変換波の波長に
対する屈折率が、基本波波長に対する屈折率とほぼ等し
い材料を用い、 0次モードで導波する基本波に対する実効屈折率と、0
次モードで導波する波長変換波に対する実効屈折率とが
相等しくなるように形成したことを特徴とするものであ
る。
Further, in the second optical wavelength conversion element according to the present invention, in the same waveguide-waveguide type optical wavelength conversion element, as a nonlinear optical material constituting the waveguide part, refraction with respect to the wavelength of the wavelength-converted wave is used. An organic nonlinear optical material whose refractive index is approximately equal to the refractive index for the wavelength of the fundamental wave is used, and a material is used as the material constituting the cladding portion, and the refractive index for the wavelength of the wavelength-converted wave is approximately equal to the refractive index for the fundamental wavelength. , the effective refractive index for the fundamental wave guided in the 0th mode, and 0
It is characterized by being formed so that the effective refractive indexes for wavelength-converted waves guided in the next mode are equal to each other.

(作  用) 第5図(2)は、従来の導波−導波タイプのファイバー
型光波長変換素子におけるモード分散の一例を示してい
る。このモード分散は常温下におけるものであり、コア
を0次モードで導波する基本波が感じる実効屈折率n 
;ppは、該基本波の波長に対するクラッド材料の屈折
率n :LADとコア材料の屈折率n ”C0REとの
間の値をとる。一方コアを0次モードで導波する波長変
換波(この場合は第2高調波)が感じる実効屈折率n 
gppは、この第2高調波の波長に対するクラッド材料
の屈折率n CLADとコア材料の屈折率n C0RE
との間の値を取る。そして n″cLAD<nCLAD   かつ n COR+!< n C0R1 であるから、これら0次モードの基本波と同じく0次モ
ードの第2高調波との間では、導波−導波タイプの光波
長変換素子における位相整合条件n EPP = n 
ttpp    −−(1)を満足するコア径は存在し
得ない。
(Function) FIG. 5 (2) shows an example of mode dispersion in a conventional waveguide-waveguide type fiber type optical wavelength conversion element. This mode dispersion is at room temperature, and is the effective refractive index n felt by the fundamental wave guided in the core in the zero-order mode.
;pp takes a value between the refractive index n of the cladding material with respect to the wavelength of the fundamental wave: LAD and the refractive index n''C0RE of the core material.On the other hand, the wavelength-converted wave guided in the core in the zero-order mode (this the effective refractive index n felt by the second harmonic)
gpp is the refractive index of the cladding material n CLAD and the refractive index of the core material n C0RE for the wavelength of this second harmonic.
Takes a value between . Since n″cLAD<nCLAD and nCOR+!<nC0R1, between the fundamental wave of the 0th mode and the second harmonic of the 0th mode, a waveguide-waveguide type optical wavelength conversion element is used. Phase matching condition n EPP = n
ttpp--A core diameter that satisfies (1) cannot exist.

常温から著しく外れた温度下では、上記(1)式の位相
整合条件を満足するコア径が存在し得るが、ただしその
場合は、前述した通り、温度を非常に厳しく制御する必
要がある。一方策5図<2+に示されるように、0次モ
ードの基本波と高次(図では一例として1次)モードの
第2高調波とならば、上記(1)式の位相整合条件を満
足するコア径が存在し得る。しかしこの場合は、2つの
モード分散曲線の互いに傾きが大きく異なる部分が交差
する形となるので、コア径を厳密に所定値に設定しなけ
れば、上記位相整合条件が満足されないことになる。し
かもこの場合は、第2高調波がガウスビームからかけ離
れたものとなってしまう。
At a temperature significantly different from room temperature, there may be a core diameter that satisfies the phase matching condition of equation (1) above, but in that case, as described above, it is necessary to control the temperature very strictly. On the other hand, as shown in Figure 5 < 2+, if the fundamental wave of the 0th mode and the second harmonic of the higher order (1st order as an example in the figure) mode, the phase matching condition of equation (1) above is satisfied. There can be core diameters of However, in this case, the portions of the two mode dispersion curves with greatly different slopes intersect with each other, so the above phase matching condition will not be satisfied unless the core diameter is strictly set to a predetermined value. Moreover, in this case, the second harmonic will be far from the Gaussian beam.

それに対して本発明による第1の導波−導波タイプの光
波長変換素子(これも−例としてファイバー型とする)
におけるモード分散は、常温下で基本的に第5図(1)
に示すようになる。つまりクラッドについては、基本波
と第2高調波の波長差に基づいて、 n CLAD< n CLAD であるのに対し、コアについては n C0RII> n C0RE となっているために、0次モードの基本波と同じく0次
モードの第2高調波との間で、前記(1)式の位相整合
条件を満足するコア径が存在することになる。しかもこ
の場合は、2つのモード分散曲線の互いに傾きが同じよ
うな部分が交差する形となるので、この交差範囲が広く
なる。つまりこの場合は、比較的広いコア径範囲に亘っ
て位相整合条件が満足される。
In contrast, the first waveguide-waveguide type optical wavelength conversion element according to the present invention (also - for example, fiber type)
The mode dispersion in is basically as shown in Figure 5 (1) at room temperature.
It becomes as shown in . In other words, for the cladding, based on the wavelength difference between the fundamental wave and the second harmonic, n CLAD < n CLAD, while for the core, n C0RII> n C0RE, so the basics of the 0th-order mode There exists a core diameter that satisfies the phase matching condition of equation (1) between the wave and the second harmonic of the zero-order mode. In addition, in this case, the two mode dispersion curves intersect with each other with similar slopes, so the range of intersection becomes wider. In other words, in this case, the phase matching condition is satisfied over a relatively wide range of core diameters.

一方、本発明による第2の導波−導波タイプの光波長変
換素子(−例として3次元光導波路型とする)における
モード分散は、常温下で基本的に第5図(3)に示すよ
うになる。この場合は、n″CLAD” n CLAD
   かつn Co11!l= n C0RE となっているので、0次モードの基本波、0次モードの
第2高調波についての2つのモード分散曲線が、はぼ全
域に亘って交差するようになり、はとんど導波路層厚に
よって制限を受けずに、位相整合条件が満足されること
になる。
On the other hand, the mode dispersion in the second waveguide-waveguide type optical wavelength conversion element (for example, a three-dimensional optical waveguide type) according to the present invention is basically shown in FIG. 5 (3) at room temperature. It becomes like this. In this case, n″CLAD” n CLAD
Katsn Co11! Since l= n C0RE, the two mode dispersion curves for the fundamental wave of the 0th mode and the second harmonic of the 0th mode intersect over almost the entire area, and the The phase matching condition is satisfied without being limited by the waveguide layer thickness.

(実 施 例) 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail based on an example shown in the drawings.

第1図は本発明の一実施例による光波長変換素子lOを
示すものである。この光波長変換素子ioは、クラッド
12の中心の中空部分内に、非線形光学材料からなるコ
ア11が充てんされた光ファイバーである。上記非線形
光学材料としては、先に述べたように波長変換波の波長
に対する屈折率が、基本波の波長に対する屈折率よりも
低い有機非線形光学材料が用いられる。本実施例ではそ
のような有機非線形光学材料として、特開昭62−21
0432号公報に示される3、5−ジメチル−1−(4
−ニトロフェニル)ピラゾール(以下、PRAと称する
)を用いてコア11を形成している。また本実施例にお
いてクラッド12は、アモルファス材料である5F15
ガラスから形成されている。
FIG. 1 shows an optical wavelength conversion element IO according to an embodiment of the present invention. This optical wavelength conversion element io is an optical fiber in which a core 11 made of a nonlinear optical material is filled in a hollow part at the center of a cladding 12. As described above, the nonlinear optical material used is an organic nonlinear optical material whose refractive index with respect to the wavelength of the wavelength-converted wave is lower than the refractive index with respect to the wavelength of the fundamental wave. In this example, as such an organic nonlinear optical material, JP-A-62-21
3,5-dimethyl-1-(4
-nitrophenyl) pyrazole (hereinafter referred to as PRA) is used to form the core 11. Further, in this embodiment, the cladding 12 is made of 5F15, which is an amorphous material.
formed from glass.

上記PRAのバルク結晶構造を第2図に示す。The bulk crystal structure of the above PRA is shown in FIG.

このPRAの結晶は斜方晶系をなし、点打はmm2であ
る。したがって非線形光学定数のテンソルは、 となる。ここでd31は、第2図に示すように結晶軸a
Sb%Cに対して定まる光学軸x、y、zを考えたとき
、X方向に直線偏光した光(以下、X偏光という。7%
2についても同様。)を基本波として入射させて2偏光
の第2高調波を取り出す場合の非線形光学定数であり、
同様にd3□はY偏光の基本波を入射させてZ偏光の第
2高調波を取り出す場合の非線形光学定数、d33はZ
偏光の基本波を入射させてZ偏光の第2高調波を取り出
す場合の非線形光学定数、d24はYとZ偏光の基本波
を入射させてY偏光の第2高調波を取り出す場合の非線
形光学定数、disはXとZ偏光の基本波を入射させて
X偏光の第2高調波を取り出す場合の非線形光学定数で
ある。各非線形光学定数の大きさを下表に示す。
The crystal of this PRA has an orthorhombic crystal system, and the dots are mm2. Therefore, the tensor of nonlinear optical constants becomes . Here, d31 is the crystal axis a as shown in FIG.
Considering the optical axes x, y, and z determined for Sb%C, light linearly polarized in the X direction (hereinafter referred to as X-polarized light.7%
The same goes for 2. ) is incident as a fundamental wave and the second harmonic of two polarized lights is extracted.
Similarly, d3□ is the nonlinear optical constant when the fundamental wave of Y polarization is input and the second harmonic of Z polarization is extracted, and d33 is the Z
d24 is the nonlinear optical constant when the fundamental wave of polarized light is input and the second harmonic of Z polarization is extracted, and d24 is the nonlinear optical constant when the fundamental wave of Y and Z polarization is input and the second harmonic of Y polarization is extracted. , dis are nonlinear optical constants when the fundamental waves of X and Z polarization are input and the second harmonic of the X polarization is extracted. The magnitude of each nonlinear optical constant is shown in the table below.

なお上の表において■はX線結晶構造解析による値、■
はMarker Frlnge法による実測値であり、
単位は双方とも[X1O−9e s ulである。
In the above table, ■ is the value obtained by X-ray crystal structure analysis, ■
is an actual value measured by the Marker Frlnge method,
Both units are [X1O-9e sul.

この表から明らかなように、d32、d33、d24が
大きな値となっている。特にd3□とd24は、現在間
らかになっている範囲で、例えば特開昭60−2503
34号公報等に示されるMNA (2−メチル−4−ニ
トロアニリン)の1つの非線形光学定数600X10”
9es u、そしてJ、Opt。
As is clear from this table, d32, d33, and d24 have large values. In particular, d3□ and d24 are within the range that is currently clear, for example, JP-A-60-2503.
One nonlinear optical constant of MNA (2-methyl-4-nitroaniline) shown in Publication No. 34 etc. 600X10"
9es u, and J, Opt.

Soc、Am、B、Vol、4  p977 (198
7)に記載されているNPP (N−(4−ニトロフェ
ニル)−L−プロリノール)の1つの非線形光学定数2
00 X to°9esuに次ぐ大きな値となっている
Soc, Am, B, Vol, 4 p977 (198
One nonlinear optical constant of NPP (N-(4-nitrophenyl)-L-prolinol) described in 7) 2
This is the second largest value after 00X to°9esu.

そこで、PRAからなるコア(lをクラッド12内に充
てんさせてファイバー型の光波長変換素子10を形成す
るに当り、第3図に示すように、PRAの結晶をそのC
軸(光学軸ではX軸)がコア軸方向に延びるように配向
させた上で(これは以下に記す方法で実現可能である)
、この光波長変換素子lOに結晶のa軸(光学軸では2
軸)あるいはb軸(光学軸ではY軸)の方向に直線偏光
した基本波を入射させれば、上記の大きな非線形光学定
数d12、d33を利用できることになる。
Therefore, when forming the fiber type optical wavelength conversion element 10 by filling the core (l) made of PRA into the cladding 12, as shown in FIG.
After oriented so that the axis (the optical axis is the X axis) extends in the direction of the core axis (this can be achieved by the method described below)
, the a-axis of the crystal (optical axis is 2
If a fundamental wave linearly polarized in the direction of the optical axis) or the b-axis (the Y-axis in the optical axis) is incident, the large nonlinear optical constants d12 and d33 described above can be used.

なお上記の両材料を用い、そしてPRAの結晶配向を上
述の通りにして光ファイバーである光波長変換素子10
を形成するには、例えば特開昭64−73327号公報
に示されている方法を用いればよい。
Note that the optical wavelength conversion element 10, which is an optical fiber, is manufactured using both of the above materials and with the crystal orientation of PRA as described above.
For example, the method disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-73327 may be used.

この光波長変換素子10は、第1図図示のようにして使
用される。本実施例においては、基本波を発生する光源
としてYAGレーザ−21が用いられており、そこから
発せられた波長11064nの平行ビームであるレーザ
ー光(基本波)15は、ビームエキスパンダ22により
ビーム径が拡大された上でλ/2板25に通され、集光
レンズ2Bで小さなビームスポットに絞られた上で、光
波長変換素子lOの入射端面10aに照射される。それ
により、この基本波15が光波長変換素子10内に入射
する。前述した通り、コア11を構成するPRAは、X
軸がコア軸方向に延びる結晶配向状態となっている。ま
た本例では、光源装置20のλ/2板25を回転させる
ことにより、Y偏光状態の基本波15を光波長変換素子
10に入力させる。
This optical wavelength conversion element 10 is used as shown in FIG. In this embodiment, a YAG laser 21 is used as a light source that generates a fundamental wave, and a laser beam (fundamental wave) 15, which is a parallel beam with a wavelength of 11064n, is emitted from the YAG laser 21 and is converted into a beam by a beam expander 22. The beam is enlarged in diameter and passed through the λ/2 plate 25, focused into a small beam spot by the condenser lens 2B, and then irradiated onto the incident end face 10a of the optical wavelength conversion element IO. Thereby, this fundamental wave 15 enters into the optical wavelength conversion element 10. As mentioned above, the PRA constituting the core 11 is
The crystal is oriented in such a way that the axis extends in the direction of the core axis. Further, in this example, by rotating the λ/2 plate 25 of the light source device 20, the fundamental wave 15 in the Y polarization state is input to the optical wavelength conversion element 10.

本例でコアitの径は1.422μmとされており、光
波長変換素子10内に入射した基本波15は0次モード
のみでコア11を導波し、このコア11を構成するPR
Aにより、波長が1/2 (−532nm)の第2高調
波(5″に変換される。この第2高調波15′はZ偏光
となり、また0次モードのみが励振されて単一モードの
状態でコア11を導波する。以下、この第2高調波15
°の位相整合について説明する。
In this example, the diameter of the core it is 1.422 μm, and the fundamental wave 15 that has entered the optical wavelength conversion element 10 is guided through the core 11 only in the zero-order mode, and the PR that constitutes this core 11 is
A converts it to the second harmonic (5") with a wavelength of 1/2 (-532 nm). This second harmonic 15' becomes Z-polarized light, and only the 0th-order mode is excited, resulting in a single mode. The wave is guided through the core 11 in this state.Hereinafter, this second harmonic wave 15
The phase matching of ° will be explained.

第4図は、コア11を構成するPRAのY軸方向の屈折
率nvおよびZ軸方向の屈折率n2と、クラッド12を
構成する5F15ガラスの屈折率n CLADの分散特
性を示している。なおこの特性は、25℃下におけるも
のである。Y偏光である波長1084 nmの基本波1
5が感じる実効屈折率n ;ppは、屈折率n CLA
Dの波長11064nに対する値n :LADと、屈折
率nyの波長11084nに対する値n :OR+!と
の間の値をとる。一方2偏光である波長512nmの第
2高調波15’が感じる実効屈折率n gppは、屈折
率n CLADの波長532nmに対する値n CLA
Dと、屈折率nzの波長532nmに対する値n 北R
aとの間の値をとる。図示される通りクラッド12の屈
折率については、 n CLAD< n CLAD であるが、コア11の屈折率については反対に、n C
0RB> n C0RB となっている。つまり基本波15と第2高調波15゜の
モード分散は、25℃において、第5図(1)に示すよ
うになっている。本実施例におけるコア径−1,422
μmの値は、0次モードの基本波15の分散曲線と、同
じく0次モードの第2高調波15°の分散曲線とが重な
り合う領域のほぼ中心の値である。
FIG. 4 shows the dispersion characteristics of the refractive index nv in the Y-axis direction and the refractive index n2 in the Z-axis direction of PRA constituting the core 11, and the refractive index nCLAD of the 5F15 glass constituting the cladding 12. Note that this characteristic is at 25°C. Fundamental wave 1 with wavelength 1084 nm which is Y polarized light
5 is the effective refractive index n; pp is the refractive index n CLA
Value n of D for wavelength 11064n: LAD, and value n of refractive index ny for wavelength 11084n: OR+! takes a value between . On the other hand, the effective refractive index n gpp felt by the second harmonic 15' with a wavelength of 512 nm, which is bipolarized light, is the value n CLA of the refractive index n CLAD at a wavelength of 532 nm.
D and the value n of the refractive index nz for a wavelength of 532 nm North R
Takes a value between a. As shown in the figure, for the refractive index of the cladding 12, n CLAD < n CLAD, but on the contrary, for the refractive index of the core 11, n C
0RB> n C0RB. In other words, the mode dispersion of the fundamental wave 15 and the second harmonic 15° at 25° C. is as shown in FIG. 5(1). Core diameter in this example -1,422
The value of μm is approximately at the center of the region where the dispersion curve of the fundamental wave 15 in the 0th-order mode and the dispersion curve of the second harmonic 15° in the 0th-order mode overlap.

したがって、先に説明した(1)式の位相整合条件n 
gpp  n app が満たされ、0次モードの第2高調波15° と、同じ
く0次モードの基本波15との間で位相整合が取られる
ようになる。
Therefore, the phase matching condition n of equation (1) explained earlier
gpp n app is satisfied, and phase matching is achieved between the second harmonic 15° of the zero-order mode and the fundamental wave 15 of the zero-order mode.

光波長変換素子10の出射端面tabからは、上記第2
高調波15°と基本波15とが混合したビーム15”が
出射する。この出射ビーム15”は、集光レンズ27に
通されて集光された後、上記532nmの第2高調波1
5′ は良好に透過させる一方、10B4nmの基本波
15は吸収するバンドパスフィルター28に通され、第
2高調波15’ のみが取り出される。偏光板等を使用
して、上記第2高調波15’ はZ偏光であることが確
認された。つまり本例では、前述したPRAの非線形光
学定数d32が利用されている。
From the output end surface tab of the optical wavelength conversion element 10, the second
A beam 15" which is a mixture of harmonics 15° and fundamental waves 15 is emitted. This emitted beam 15" is passed through a condensing lens 27 and condensed, and then the second harmonics of 532 nm are emitted.
5' is passed through a band pass filter 28 which absorbs the fundamental wave 15 of 10B4 nm while allowing only the second harmonic 15' to be extracted. Using a polarizing plate or the like, it was confirmed that the second harmonic 15' was Z-polarized light. That is, in this example, the nonlinear optical constant d32 of the PRA described above is used.

この第2高調波15′ の光強度を光パワーメータ29
で測定して、波長変換効率を求めたところ、素子長さが
5mmのときIW換算で約10%であった。
The optical power meter 29 measures the optical intensity of this second harmonic 15'.
When the wavelength conversion efficiency was determined by measurement, it was about 10% in terms of IW when the element length was 5 mm.

第2高調波15’ は、単一モードでコア(1を導波し
たものであるから、光波長変換素子10から出射したこ
の第2高調波15′ はほぼガウスビームとなり、よっ
て球面レンズからなる一般的な集光光学系を用いて、こ
の第2高調波15°を回折限界まで絞り込むことが可能
である。
Since the second harmonic wave 15' is guided by the core (1) in a single mode, the second harmonic wave 15' emitted from the optical wavelength conversion element 10 becomes a nearly Gaussian beam, and therefore consists of a spherical lens. Using a general condensing optical system, it is possible to narrow down this second harmonic of 15° to the diffraction limit.

本発明の光波長変換素子においては、先に述べた理由に
より、コア径精度が比較的低くても上述の位相整合を実
現して、高い波長変換効率を得ることができる。第6図
には、上記実施例の光波長変換素子IOにおいてコア径
が変化したときの波長変換効率の変動の様子を示す。な
お波長変換効率は、コア径が理想値(−1,422μm
)のときの値を1として、それに対する相対値で示しで
ある。
In the optical wavelength conversion element of the present invention, for the reasons described above, even if the core diameter accuracy is relatively low, the above-mentioned phase matching can be realized and high wavelength conversion efficiency can be obtained. FIG. 6 shows how the wavelength conversion efficiency changes when the core diameter changes in the optical wavelength conversion element IO of the above embodiment. Note that the wavelength conversion efficiency is determined when the core diameter is the ideal value (-1,422 μm
) is assumed to be 1, and the values are shown relative to that value.

図示の通り、波長変換効率を最大値の1/2以上確保で
きるコア径の許容誤差は約±2nmとなる。
As shown in the figure, the allowable error in the core diameter that can ensure wavelength conversion efficiency of 1/2 or more of the maximum value is approximately ±2 nm.

コア径の誤差をこの範囲に収めて光ファイバーを形成す
ることは、現在の技術で十分可能である。
It is fully possible with current technology to form an optical fiber with a core diameter error within this range.

また第7図には、基本波波長が変化したときの波長変換
効率の変動の様子を示す。図示されるように、基本波波
長が理想値(−1064,0n m )のときの波長変
換効率の1/2以上を確保できる基本波波長の許容誤差
は約±0.6nmとなる。
Further, FIG. 7 shows how the wavelength conversion efficiency changes when the fundamental wave wavelength changes. As shown in the figure, the allowable error of the fundamental wavelength that can ensure 1/2 or more of the wavelength conversion efficiency when the fundamental wavelength is an ideal value (-1064,0 nm) is approximately ±0.6 nm.

また第8図には、光波長変換素子の温度が変化したとき
の波長変換効率の変動の様子を示す。図示されるように
、温度が理想値(−25’ C)のときの波長変換効率
の1/2以上を確保できる温度の許容誤差は約±5″C
となる。
Further, FIG. 8 shows how the wavelength conversion efficiency changes when the temperature of the optical wavelength conversion element changes. As shown in the figure, the temperature tolerance that can ensure 1/2 or more of the wavelength conversion efficiency when the temperature is at the ideal value (-25'C) is approximately ±5"C.
becomes.

以上説明した実施例においては、コア■の材料としてP
RAが用いられているが、本発明において用いられる、
波長変換波の波長に対する屈折率が基本波波長に対する
屈折率よりも低い有機非線形光学材料としては上記PR
Aに限らず、例えば特願昭63−224195号明細書
に示されるTRI等を用いることもできる。一方本発明
においてクラッド部は、上記実施例における5F15ガ
ラスに限らず、その他のアモルファス材料あるいは結晶
材料から形成することができる。ただしアモルファス材
料を用いれば、屈折率や屈折率の分散の選択自由度が極
めて高くなるので、非常に好ましい。
In the embodiment described above, P is used as the material for the core (2).
Although RA is used, in the present invention,
The organic nonlinear optical materials whose refractive index for the wavelength of the wavelength-converted wave is lower than the refractive index for the fundamental wave wavelength include the above-mentioned PR.
In addition to A, it is also possible to use, for example, TRI shown in Japanese Patent Application No. 63-224195. On the other hand, in the present invention, the cladding portion is not limited to the 5F15 glass in the above embodiments, but may be formed from other amorphous materials or crystalline materials. However, it is very preferable to use an amorphous material because the degree of freedom in selecting the refractive index and the dispersion of the refractive index becomes extremely high.

また上記実施例の光波長変換素子10はファイバー型の
ものであるが、本発明の光波長変換素子は前述した2次
元あるいは3次元光導波路型のものとして形成すること
も可能である。
Furthermore, although the optical wavelength conversion element 10 in the above embodiment is of the fiber type, the optical wavelength conversion element of the present invention can also be formed as the aforementioned two-dimensional or three-dimensional optical waveguide type.

次に第9図および第1O図を参照して、本発明の別の実
施例について説明する。なおこれら第9および10図に
おいて、既に説明したものと同等の要素には同番号を付
し、それらについての説明は特に必要の無い限り省略す
る。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG. 1O. Note that in FIGS. 9 and 10, elements equivalent to those already explained are given the same numbers, and explanations thereof will be omitted unless particularly necessary.

この実施例の光波長変換素子50は3次元光導波路型の
ものであり、前述したPRAからなる3次元光導波路5
1が、複屈折性を有するアロマティックポリアミドから
なるクラッド(基板)52中に埋め込まれて形成されて
いる。
The optical wavelength conversion element 50 of this embodiment is of a three-dimensional optical waveguide type, and the three-dimensional optical waveguide 5 made of the above-mentioned PRA.
1 is embedded in a cladding (substrate) 52 made of aromatic polyamide having birefringence.

光導波路51を構成するPRAは、光導波路51のアス
ペクト比を適当に設定する等により、結晶のC軸(光学
軸ではX軸)が導波方向すなわち先導波路長手方向に延
び、a軸(光学軸ではZ軸)、b軸(光学軸ではY軸)
がそれぞれ第10図の紙面と垂直な方向、上下方向に延
びるように配向されている。
In the PRA constituting the optical waveguide 51, by appropriately setting the aspect ratio of the optical waveguide 51, etc., the C-axis (X-axis in the optical axis) of the crystal extends in the wave-guiding direction, that is, the longitudinal direction of the leading waveguide, and the a-axis (optical (Z-axis for optical axis), b-axis (Y-axis for optical axis)
are oriented so as to extend vertically in a direction perpendicular to the paper plane of FIG. 10, respectively.

一方、クラッド材料であるアロマティックポリアミドは
、2つの光学軸が各々上記PRAのY軸、Z軸と平行な
方向に延びるように用いられている。
On the other hand, aromatic polyamide, which is a cladding material, is used so that its two optical axes extend in directions parallel to the Y-axis and Z-axis of the PRA, respectively.

このアロマティックポリアミドの、上記Y軸と同方向に
偏光した光に対する屈折率をn CLAD(Y)、そし
てZ軸と同方向に偏光した光に対する屈折率をn CL
AD(Z)として示す。
The refractive index of this aromatic polyamide for light polarized in the same direction as the Y axis is n CLAD (Y), and the refractive index for light polarized in the same direction as the Z axis is n CL
Denoted as AD(Z).

上記構成の光波長変換素子50は、第10図図示のよう
にして使用される。本実施例においては、基本波を発生
する光源として半導体レーザー61が用いられており、
そこから発せられた波長980nmの発散ビームである
レーザー光(基本波)65は、コリメーターレンズ62
により平行光とされた上でλ/2板25に通され、集光
レンズ26で小さなビームスポットに絞られた上で、光
導波路51の入射端面51aに照射される。それにより
、この基本波65が光波長変換素子50内に入射する。
The optical wavelength conversion element 50 having the above configuration is used as shown in FIG. In this embodiment, a semiconductor laser 61 is used as a light source that generates a fundamental wave.
The laser beam (fundamental wave) 65, which is a diverging beam with a wavelength of 980 nm, is emitted from the collimator lens 62.
The beam is made into parallel light, passed through the λ/2 plate 25, focused into a small beam spot by the condenser lens 26, and then irradiated onto the incident end surface 51a of the optical waveguide 51. Thereby, this fundamental wave 65 enters into the optical wavelength conversion element 50.

なお本例でも、λ/2板25を回転させることにより、
Y偏光状態の基本波B5を光波長変換素子50に人力さ
せる。
Note that in this example as well, by rotating the λ/2 plate 25,
The fundamental wave B5 in the Y polarization state is manually applied to the optical wavelength conversion element 50.

光波長変換素子50内に入射した基本波65は0次モー
ドのみで先導波路51を導波し、この光導波路51を構
成するPRAにより、波長が1/2 (−49Qnm)
の第2高調波65°に変換される。この第2高調波65
°はZ偏光となり、また0次モードのみが励振されて単
一モードの状態で光導波路5iを導波する。
The fundamental wave 65 that has entered the optical wavelength conversion element 50 is guided through the leading waveguide 51 only in the 0th order mode, and due to the PRA that constitutes this optical waveguide 51, the wavelength is reduced to 1/2 (-49 Qnm).
is converted to the second harmonic of 65°. This second harmonic 65
° becomes Z-polarized light, and only the zero-order mode is excited and guided through the optical waveguide 5i in a single mode state.

以下、この第2高調波65゛ の位相整合について説明
する。第11図は、光導波路51を構成するPRAのY
軸方向の屈折率nyおよびZ軸方向の屈折率nzと、ク
ラッド62を構成するアロマティックポリアミドの屈折
率ncLAD(Y)、ncLAD(z)の分散特性を示
している。なおこの特性は、25℃下におけるものであ
る。Y偏光である波長940nmの基本波65が感じる
実効屈折率n 芸PPは、屈折率n cLAD(Y)の
波長980nmに対する値n :LADと、屈折率ny
の波長980nmに対する値n ’C0RII+との間
の値をとる。一方2偏光である波長490nmの第2高
調波65′が感じる実効屈折率n 、;=は、屈折率n
 CLAD(Z)の波長490nmに対する値n CL
ADと、屈折率nzの波長490nmに対する値n C
0REとの間の値をとる。図示される通り本実施例にお
いては、 n″cLAD= n CLAD  (ともに約1.H)
かつn ’coRa= n C0RE  (ともに約1
.78)となっている。つまり基本波65と第2高調波
65゛のモード分散曲線は、25℃において、第5図(
3)に示すようにほぼ全域に亘って交差するようになる
。したがって、はとんど導波路層厚によって制限を受け
ずに、位相整合条件 n app  = n EPP が満たされ、0次モードの第2高調波65′ と、同じ
く0次モードの基本波65との間で位相整合が取られる
ようになる。
The phase matching of this second harmonic 65' will be explained below. FIG. 11 shows the Y of PRA constituting the optical waveguide 51.
The dispersion characteristics of the refractive index ny in the axial direction, the refractive index nz in the Z-axis direction, and the refractive indexes ncLAD(Y) and ncLAD(z) of the aromatic polyamide constituting the cladding 62 are shown. Note that this characteristic is at 25°C. The effective refractive index n sensed by the fundamental wave 65 with a wavelength of 940 nm, which is Y-polarized light, is the refractive index n.
It takes a value between the value n'C0RII+ for a wavelength of 980 nm. On the other hand, the effective refractive index n, ;=, felt by the second harmonic 65' with a wavelength of 490 nm, which is bipolarized light, is the refractive index n
Value n CL for wavelength 490 nm of CLAD (Z)
AD and the value n C of the refractive index nz for a wavelength of 490 nm
It takes a value between 0RE and 0RE. As shown in the figure, in this example, n″cLAD=nCLAD (both about 1.H)
and n'coRa=n C0RE (both about 1
.. 78). In other words, the mode dispersion curves of the fundamental wave 65 and the second harmonic 65' at 25°C are as shown in Figure 5 (
As shown in 3), they intersect over almost the entire area. Therefore, the phase matching condition n app = n EPP is satisfied without being limited by the waveguide layer thickness, and the second harmonic 65' of the 0th mode and the fundamental wave 65 of the 0th mode Phase matching is achieved between the two.

先に説明した実施例の光波長変換素子10においては、
第6図図示の通り、波長変換効率を最大値の172以上
確保できるコア径の許容誤差は釣上2nmであったが、
本実施例では、同様の条件での先導波路層厚の許容誤差
は、約士50nmと著しく緩和されるようになる。
In the optical wavelength conversion element 10 of the embodiment described above,
As shown in Figure 6, the allowable error in the core diameter that can ensure wavelength conversion efficiency of 172 or more, which is the maximum value, is approximately 2 nm.
In this example, the tolerance for the thickness of the leading waveguide layer under similar conditions is significantly relaxed to about 50 nm.

なお本発明の光波長変換素子は、以上述べた第2高調波
を発生するものに限らず、基本波をその他第3高調波や
、和周波、差周波等に波長変換するように形成すること
もできる。
Note that the optical wavelength conversion element of the present invention is not limited to the one that generates the second harmonic as described above, but can be formed to convert the wavelength of the fundamental wave into other third harmonics, sum frequency, difference frequency, etc. You can also do it.

(発明の効果) 以上詳細に説明した通り本発明の第1の光波長変換素子
は、導波部を構成する材料として、波長変換波の波長に
対する屈折率が基本波の波長に対する屈折率よりも低い
有機非線形光学材料を用いた上で、各々0次モードで導
波する基本波と波長変換波が感じる実効屈折率が相等し
くなるように構成したから、導波部の径や厚さの条件を
実現可能なレベルまで緩やかにした上で、基本波と波長
変換波との位相整合を取ることが可能となる。
(Effects of the Invention) As explained above in detail, the first optical wavelength conversion element of the present invention uses a material constituting the waveguide section, and the refractive index for the wavelength of the wavelength-converted wave is higher than the refractive index for the wavelength of the fundamental wave. By using a low organic nonlinear optical material, the fundamental wave guided in the 0th-order mode and the wavelength-converted wave are constructed so that the effective refractive index felt is equal to each other, so the conditions for the diameter and thickness of the waveguide section are It becomes possible to achieve phase matching between the fundamental wave and the wavelength-converted wave by slowing down to a feasible level.

一方、本発明の第2の光波長変換素子は、導波部を構成
する材料として、波長変換波の波長に対する屈折率が、
基本波の波長に対する屈折率とほぼ等しい有機非線形光
学材料を用いるとともに、クラッド部を構成する材料と
して、波長変換波の波長に対する屈折率が、基本波の波
長に対する屈折率とほぼ等しい材料を用いた上で、各々
0次モードで導波する基本波と波長変換波が感じる実効
屈折率が広範な領域で相等しくなるように構成したから
、導波部の径や厚さの条件を著しく緩やかにした上で、
基本波と波長変換波との位相整合を取ることが可能とな
る。
On the other hand, in the second optical wavelength conversion element of the present invention, the material constituting the waveguide section has a refractive index with respect to the wavelength of the wavelength-converted wave.
An organic nonlinear optical material is used that has a refractive index that is approximately equal to the wavelength of the fundamental wave, and a material that has a refractive index that is approximately equal to the wavelength of the wavelength-converted wave is used as the material for the cladding. In the above, the fundamental wave guided in the 0th-order mode and the wavelength-converted wave are configured so that the effective refractive index felt is equal over a wide range, so the conditions for the diameter and thickness of the waveguide section can be made considerably looser. After that,
It becomes possible to achieve phase matching between the fundamental wave and the wavelength-converted wave.

また本発明の光波長変換素子は、上述のようにして位相
整合を実現するものであるから、常温下での位相整合が
可能である。そして本発明の光波長変換素子は、導波部
を有機非線形光学材料を用いて形成したから、該導波部
を無機材料から形成した従来の導波−導波タイプの光波
長変換素子と比べれば、温度変化や基本波波長の変化に
対する基本波および波長変換波の実効屈折率変化が小さ
く、よって温度や基本波波長の精度を上記従来の光波長
変換素子に対するより緩くしても位相整合が実現される
Furthermore, since the optical wavelength conversion element of the present invention achieves phase matching as described above, phase matching is possible at room temperature. Since the optical wavelength conversion element of the present invention has a waveguide section formed using an organic nonlinear optical material, it is compared with a conventional waveguide-waveguide type optical wavelength conversion element in which the waveguide section is formed from an inorganic material. For example, the change in the effective refractive index of the fundamental wave and wavelength-converted wave due to changes in temperature or fundamental wavelength is small, so even if the precision of temperature and fundamental wavelength is made looser than that of the conventional optical wavelength conversion element, phase matching cannot be achieved. Realized.

また本発明の光波長変換素子は、単一モードで導波する
波長変換波と基本波との間で位相整合が取られるもので
あるから、該素子から出射する波長変換波はほぼガウス
ビームとなり、よってこの波長変換波を、−殻内な球面
レンズからなる集光光学系を用いて回折限界まで絞り込
むことが可能となる。
Furthermore, since the optical wavelength conversion element of the present invention achieves phase matching between the wavelength converted wave guided in a single mode and the fundamental wave, the wavelength converted wave emitted from the element becomes an approximately Gaussian beam. Therefore, it is possible to narrow down this wavelength-converted wave to the diffraction limit using a condensing optical system consisting of an in-shell spherical lens.

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

第1図は本発明の一実施例を示す概略図、第2図は上記
実施例にコア材料として用いられたPRAのバルク結晶
構造図、 第3図は上記実施例におけるコアの結晶配向を示す説明
図、 第4図は上記実施例におけるコア材料とクラッド材料の
屈折率分散特性を示すグラフ、舘5図(1)は本発明の
第1の光波長変換素子における基本波と波長変換波のモ
ード分散を示すグラフ、 第5図(2)は従来の導波−導波タイプの波長変換素子
における基本波と波長変換波のモード分散を示すグラフ
、 第5図(3)は本発明の第2の光波長変換素子における
基本波と波長変換波のモード分散を示すグラフ、 第6図は上記実施例の光波長変換素子におけるコア径と
波長変換効率(相対値)との関係を示すグラフ、 第7図は上記実施例の光波長変換素子における基本波波
長と波長変換効率との関係を示すグラフ、第8図は上記
実施例の光波長変換素子における温度と波長変換効率と
の関係を示すグラフ、第9図は本発明の他の実施例を示
す斜視図、第10図は第9図の光波長変換素子の使用状
態を示す概略図、 第11図は上記第9図の実施例における、導波部林料と
クラッド材料の屈折率分散特性を示すグラフである。 10.50・・・光波長変換素子 11・・・コア12
.52・・・クラッド    15.65・・・基本波
15’ 、65°・・・第2高調波 51・・・光導波
路第1図 第5図 (1) 第2図 (2) 第3図 コア桧 第 5 図 (3) % シ刃E R/i)半1 第 図 コア伶 (1m) 060 第 図 065 +070 第 図
Fig. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram of the bulk crystal structure of PRA used as the core material in the above embodiment, and Fig. 3 shows the crystal orientation of the core in the above embodiment. Explanatory diagram: Figure 4 is a graph showing the refractive index dispersion characteristics of the core material and cladding material in the above example, and Figure 5 (1) is a graph showing the fundamental wave and wavelength converted wave in the first optical wavelength conversion element of the present invention. Graph showing the mode dispersion. FIG. 5 (2) is a graph showing the mode dispersion of the fundamental wave and wavelength converted wave in the conventional waveguide-waveguide type wavelength conversion element. FIG. FIG. 6 is a graph showing the mode dispersion of the fundamental wave and the wavelength-converted wave in the optical wavelength conversion element of Example 2; FIG. 6 is a graph showing the relationship between the core diameter and wavelength conversion efficiency (relative value) in the optical wavelength conversion element of the above embodiment; FIG. 7 is a graph showing the relationship between the fundamental wavelength and wavelength conversion efficiency in the optical wavelength conversion element of the above example, and FIG. 8 is a graph showing the relationship between temperature and wavelength conversion efficiency in the optical wavelength conversion element of the above example. 9 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, FIG. 10 is a schematic diagram showing how the optical wavelength conversion element shown in FIG. 9 is used, and FIG. 11 is a perspective view showing another embodiment of the present invention. , is a graph showing the refractive index dispersion characteristics of the waveguide material and the cladding material. 10.50... Optical wavelength conversion element 11... Core 12
.. 52...Clad 15.65...Fundamental wave 15', 65°...2nd harmonic 51...Optical waveguide Figure 1 Figure 5 (1) Figure 2 (2) Figure 3 Core Hinoki 5 Fig. (3) % Shiblade E R/i) Half 1 Fig. Core 伶 (1m) 060 Fig. 065 +070 Fig.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)クラッド部と、それよりも高屈折率の非線形光学
材料から形成されて該クラッド部内に配された導波部と
からなり、 この導波部を導波した基本波を前記非線形光学材料によ
り波長変換し、 導波モードで該導波部を進行する波長変換波と前記基本
波との間で位相整合を取る光波長変換素子において、 前記導波部を構成する非線形光学材料として、前記波長
変換波の波長に対する屈折率が、前記基本波の波長に対
する屈折率よりも低い有機非線形光学材料が用いられ、 0次モードで導波する基本波に対する実効屈折率と、0
次モードで導波する波長変換波に対する実効屈折率とが
相等しくなるように形成されていることを特徴とする光
波長変換素子。
(1) Consisting of a cladding part and a waveguide part formed from a nonlinear optical material with a higher refractive index than the cladding part and disposed within the cladding part, the fundamental wave guided through this waveguide part is transmitted to the nonlinear optical material. In an optical wavelength conversion element that performs wavelength conversion by converting the wavelength and achieving phase matching between the wavelength-converted wave traveling through the waveguide in a waveguide mode and the fundamental wave, the nonlinear optical material constituting the waveguide includes the An organic nonlinear optical material is used in which the refractive index with respect to the wavelength of the wavelength-converted wave is lower than the refractive index with respect to the wavelength of the fundamental wave, and the effective refractive index with respect to the fundamental wave guided in the zero-order mode is 0.
An optical wavelength conversion element characterized in that it is formed so that effective refractive indexes for wavelength-converted waves guided in the next mode are equal to each other.
(2)クラッド部と、それよりも高屈折率の非線形光学
材料から形成されて該クラッド部内に配された導波部と
からなり、 この導波部を導波した基本波を前記非線形光学材料によ
り波長変換し、 導波モードで該導波部を進行する波長変換波と前記基本
波との間で位相整合を取る光波長変換素子において、 前記導波部を構成する非線形光学材料として、前記波長
変換波の波長に対する屈折率が、前記基本波の波長に対
する屈折率とほぼ等しい有機非線形光学材料が用いられ
るとともに、 前記クラッド部を構成する材料として、前記波長変換波
の波長に対する屈折率が、前記基本波の波長に対する屈
折率とほぼ等しい材料が用いられ、0次モードで導波す
る基本波に対する実効屈折率と、0次モードで導波する
波長変換波に対する実効屈折率とが相等しくなるように
形成されていることを特徴とする光波長変換素子。
(2) It consists of a cladding part and a waveguide part formed from a nonlinear optical material with a higher refractive index than the cladding part and disposed within the cladding part, and the fundamental wave guided through this waveguide part is transmitted to the nonlinear optical material. In an optical wavelength conversion element that performs wavelength conversion by converting the wavelength and achieving phase matching between the wavelength-converted wave traveling through the waveguide in a waveguide mode and the fundamental wave, the nonlinear optical material constituting the waveguide includes the An organic nonlinear optical material is used in which the refractive index with respect to the wavelength of the wavelength-converted wave is approximately equal to the refractive index with respect to the wavelength of the fundamental wave, and the material constituting the cladding portion has a refractive index with respect to the wavelength of the wavelength-converted wave. A material is used whose refractive index is approximately equal to the wavelength of the fundamental wave, and the effective refractive index for the fundamental wave guided in the 0th-order mode is equal to the effective refractive index for the wavelength-converted wave guided in the 0th-order mode. An optical wavelength conversion element characterized in that it is formed as follows.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6473327A (en) * 1987-09-14 1989-03-17 Fuji Photo Film Co Ltd Optical wavelength conversion module

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6473327A (en) * 1987-09-14 1989-03-17 Fuji Photo Film Co Ltd Optical wavelength conversion module

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