JPH05303121A - 非線形光学装置 - Google Patents
非線形光学装置Info
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- JPH05303121A JPH05303121A JP4107553A JP10755392A JPH05303121A JP H05303121 A JPH05303121 A JP H05303121A JP 4107553 A JP4107553 A JP 4107553A JP 10755392 A JP10755392 A JP 10755392A JP H05303121 A JPH05303121 A JP H05303121A
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- light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 時系列光信号を処理でき、しかも外部光源出
力を有効利用できる非線形光学装置を提供する。 【構成】 光共振器２４に励起光源２８からの光を入射
して該光共振器２４中の光非線形効果及びレーザ利得を
有する非線形光学媒質２４ｃで光を発生させ、これを反
射鏡２４ａ，２４ｂ及び可飽和吸収体２４ｄによりモー
ドロックした状態で周回させて増幅し制御光パルス３０
を生成し、該制御光パルス３０と光共振器２４の非線形
光学媒質２４ｃに入射された信号光パルス２９との間で
発生する和周波数成分を波長フィルタ２７で抽出する。
力を有効利用できる非線形光学装置を提供する。 【構成】 光共振器２４に励起光源２８からの光を入射
して該光共振器２４中の光非線形効果及びレーザ利得を
有する非線形光学媒質２４ｃで光を発生させ、これを反
射鏡２４ａ，２４ｂ及び可飽和吸収体２４ｄによりモー
ドロックした状態で周回させて増幅し制御光パルス３０
を生成し、該制御光パルス３０と光共振器２４の非線形
光学媒質２４ｃに入射された信号光パルス２９との間で
発生する和周波数成分を波長フィルタ２７で抽出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、将来の光通信及び光情
報処理の分野において、時間フィルタ等として用いられ
る非線形光学装置に関するものである。
報処理の分野において、時間フィルタ等として用いられ
る非線形光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光非線形効果を利用した素子を分
類すると、進行波処理形と、共振器構造形との２つに分
類できる。進行波処理形の素子では、基本的に光非線形
媒質を光が一回通過する間にスイッチング等の動作が完
了する機構となっており、その代表的な素子に光カーシ
ャッタがある。
類すると、進行波処理形と、共振器構造形との２つに分
類できる。進行波処理形の素子では、基本的に光非線形
媒質を光が一回通過する間にスイッチング等の動作が完
了する機構となっており、その代表的な素子に光カーシ
ャッタがある。
【０００３】図２は光カーシャッタの構成を示すもの
で、図中、１はλ1 ／２位相板、２は偏光子、３は波長
λ1 の光を透過し波長λ2 の光を反射するダイクロイッ
クミラー、４は光カー効果を有する非線形光学媒質、５
は波長λ2 の光を遮断し波長λ1 の光を透過する波長フ
ィルタ、６は検光子、７はλ2 ／２位相板、８は波長λ
1 の信号光パルス、９は波長λ2 の制御光パルス、１０
は波長λ1 の出力光パルスである。また、Ａは非線形光
学媒質４の入射端における入射光の偏光状態を表すもの
で、８Ａは信号光パルス８の偏光方向、９Ａは制御光パ
ルス９の偏光方向、また、Ｂは非線形光学媒質４の出射
端における出射光の偏光状態を表すもので、８Ｂは信号
光パルス８の偏光方向、９Ｂは制御光パルス９の偏光方
向である。
で、図中、１はλ1 ／２位相板、２は偏光子、３は波長
λ1 の光を透過し波長λ2 の光を反射するダイクロイッ
クミラー、４は光カー効果を有する非線形光学媒質、５
は波長λ2 の光を遮断し波長λ1 の光を透過する波長フ
ィルタ、６は検光子、７はλ2 ／２位相板、８は波長λ
1 の信号光パルス、９は波長λ2 の制御光パルス、１０
は波長λ1 の出力光パルスである。また、Ａは非線形光
学媒質４の入射端における入射光の偏光状態を表すもの
で、８Ａは信号光パルス８の偏光方向、９Ａは制御光パ
ルス９の偏光方向、また、Ｂは非線形光学媒質４の出射
端における出射光の偏光状態を表すもので、８Ｂは信号
光パルス８の偏光方向、９Ｂは制御光パルス９の偏光方
向である。
【０００４】このような構成において、まず、偏光子２
と検光子６との透過偏光方向を直交させておく。λ1 ／
２位相板１の調整により、信号光パルス８の偏光方向を
偏光子２の透過偏光方向に合せておくと、信号光パルス
８はλ1 ／２位相板１から波長フィルタ５までは透過す
るが、偏光方向が９０度異なる検光子６で遮られ、結果
的に系から出力されない。
と検光子６との透過偏光方向を直交させておく。λ1 ／
２位相板１の調整により、信号光パルス８の偏光方向を
偏光子２の透過偏光方向に合せておくと、信号光パルス
８はλ1 ／２位相板１から波長フィルタ５までは透過す
るが、偏光方向が９０度異なる検光子６で遮られ、結果
的に系から出力されない。
【０００５】この状態で、制御光パルス９の偏光方向が
信号光パルス８の偏光方向に対して４５度異なるようλ
2 ／２位相板７を調整し、該制御光パルス９をダイクロ
イックミラー３を経て非線形光学媒質４に入射する。非
線形光学媒質４内で制御光パルス９によって引き起され
る光カー効果により、制御光パルス９の偏光方向の屈折
率が増加し、この複屈折により制御光パルス９と重なっ
て伝搬する信号光パルス８の偏光方向が回転する。
信号光パルス８の偏光方向に対して４５度異なるようλ
2 ／２位相板７を調整し、該制御光パルス９をダイクロ
イックミラー３を経て非線形光学媒質４に入射する。非
線形光学媒質４内で制御光パルス９によって引き起され
る光カー効果により、制御光パルス９の偏光方向の屈折
率が増加し、この複屈折により制御光パルス９と重なっ
て伝搬する信号光パルス８の偏光方向が回転する。
【０００６】この偏光の回転角は制御光パルス９の強
度、非線形光学媒質４の作用長等により決まり、これら
の値を調整することにより信号光パルス８の偏光方向を
非線形光学媒質４の出射端で９０度回転した状態にする
ことができる。信号光パルス８のうち、偏光方向が９０
度回転した成分のみ検光子６を透過して出力され、結果
として制御光パルス９と時間的にタイミングの合った信
号光パルス８のみが出力として切り出されることにな
る。これは言葉を替えれば、制御光パルスの有無により
信号光パルスをスイッチング、即ちオン・オフしたと言
える。
度、非線形光学媒質４の作用長等により決まり、これら
の値を調整することにより信号光パルス８の偏光方向を
非線形光学媒質４の出射端で９０度回転した状態にする
ことができる。信号光パルス８のうち、偏光方向が９０
度回転した成分のみ検光子６を透過して出力され、結果
として制御光パルス９と時間的にタイミングの合った信
号光パルス８のみが出力として切り出されることにな
る。これは言葉を替えれば、制御光パルスの有無により
信号光パルスをスイッチング、即ちオン・オフしたと言
える。
【０００７】このように、進行波処理形の素子は時系列
光信号のスイッチング等の処理ができるという利点を有
している。
光信号のスイッチング等の処理ができるという利点を有
している。
【０００８】一方、共振器構造形の素子では、基本的に
共振器内で非線形効果を増幅させる機構となっており、
その代表的な素子に光パラメトリック発振器がある。
共振器内で非線形効果を増幅させる機構となっており、
その代表的な素子に光パラメトリック発振器がある。
【０００９】図３は光パラメトリック発振器の構成を示
すもので、図中、１１は角周波数ω1 の光を出力する励
起光源、１２は光結合用のレンズ、１３，１４は角周波
数ω2 ，ω3 の光に対して反射率が高く角周波数ω1 の
光を透過するミラー、１５はパラメトリック波長変換効
果を有する非線形光学媒質である。ここで、ω1 ＝ω2
＋ω3 の関係があり、非線形光学媒質１５を伝搬する角
周波数ω1 ，ω2 ，ω3 の光の波数ベクトルＫ1 ，Ｋ2
，Ｋ3 がＫ1 ＝Ｋ2 ＋Ｋ3 の関係を満たす時、パラメ
トリック波長変換の位相整合が満足される。
すもので、図中、１１は角周波数ω1 の光を出力する励
起光源、１２は光結合用のレンズ、１３，１４は角周波
数ω2 ，ω3 の光に対して反射率が高く角周波数ω1 の
光を透過するミラー、１５はパラメトリック波長変換効
果を有する非線形光学媒質である。ここで、ω1 ＝ω2
＋ω3 の関係があり、非線形光学媒質１５を伝搬する角
周波数ω1 ，ω2 ，ω3 の光の波数ベクトルＫ1 ，Ｋ2
，Ｋ3 がＫ1 ＝Ｋ2 ＋Ｋ3 の関係を満たす時、パラメ
トリック波長変換の位相整合が満足される。
【００１０】このような構成において、励起光源１１か
ら出力される角周波数ω1 の光をレンズ１２及びミラー
１３を介して非線形光学媒質１５に入射すると、該媒質
中でパラメトリック波長変換が起り、角周波数ω1 の光
は角周波数ω2 ，ω3 の光に変換される。該変換された
角周波数ω2 ，ω3 の光はミラー１３及び１４で構成さ
れた光共振器中を往復する間に増幅され、その一部はミ
ラー１４を経て出力される。結果として、角周波数ω1
の光励起により、新たに角周波数ω2 ，ω3 の光を発振
させることができる。
ら出力される角周波数ω1 の光をレンズ１２及びミラー
１３を介して非線形光学媒質１５に入射すると、該媒質
中でパラメトリック波長変換が起り、角周波数ω1 の光
は角周波数ω2 ，ω3 の光に変換される。該変換された
角周波数ω2 ，ω3 の光はミラー１３及び１４で構成さ
れた光共振器中を往復する間に増幅され、その一部はミ
ラー１４を経て出力される。結果として、角周波数ω1
の光励起により、新たに角周波数ω2 ，ω3 の光を発振
させることができる。
【００１１】このように、共振器構造形の素子は発生光
を増幅できるという利点があり、光源等への応用が可能
である。
を増幅できるという利点があり、光源等への応用が可能
である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
素子では装置の構成上、外部光源から非線形光学媒質に
至るまでの光結合系において制御光がかなりの減衰を受
けることになり、光非線形効果を引き起すにはある程度
の高い光パワーが必要となるため、該光結合系での制御
光の減衰は外部光源出力の有効利用という点で問題があ
った。また、後者の素子では励起光に信号を載せた場
合、共振器内で先に発生した光と、後で発生した光とが
混ざってしまうため、発生光に信号が転送できず、時系
列光信号の処理には適さないという問題があった。
素子では装置の構成上、外部光源から非線形光学媒質に
至るまでの光結合系において制御光がかなりの減衰を受
けることになり、光非線形効果を引き起すにはある程度
の高い光パワーが必要となるため、該光結合系での制御
光の減衰は外部光源出力の有効利用という点で問題があ
った。また、後者の素子では励起光に信号を載せた場
合、共振器内で先に発生した光と、後で発生した光とが
混ざってしまうため、発生光に信号が転送できず、時系
列光信号の処理には適さないという問題があった。
【００１３】本発明は前記従来の問題点に鑑み、時系列
光信号を処理でき、しかも外部光源出力を有効利用でき
る非線形光学装置を提供することを目的とする。
光信号を処理でき、しかも外部光源出力を有効利用でき
る非線形光学装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、光非線形効果及びレーザ利得を有する媒質
を用いて光共振器を構成し、該光共振器に励起光源より
持続光を入射し、該光共振器内で発生する発振光をモー
ドロッキングにより光パルス化して制御光となし、該制
御光と光共振器に入射される信号光との光非線形応答に
より、該光共振器内で発生する両者の和周波数成分又は
差周波数成分を光共振器より選択的に抽出するようにな
したことを特徴としている。
成するため、光非線形効果及びレーザ利得を有する媒質
を用いて光共振器を構成し、該光共振器に励起光源より
持続光を入射し、該光共振器内で発生する発振光をモー
ドロッキングにより光パルス化して制御光となし、該制
御光と光共振器に入射される信号光との光非線形応答に
より、該光共振器内で発生する両者の和周波数成分又は
差周波数成分を光共振器より選択的に抽出するようにな
したことを特徴としている。
【００１５】また、非線形光学媒質としては、レーザ利
得を有し且つ和周波数成分又は差周波数成分の発生に必
要な２次の光非線形効果を有することが必要であり、本
発明ではレーザ利得と２次の光非線形効果とを同時に有
する希土類元素である、ネオジウム（Ｎｄ）、エルビウ
ム（Ｅｒ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐ
ｍ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユ
ウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロ
シウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔ
ｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）のうちの少なくとも一種
類を含むＬｉＮｂＯ3又はＭｇＯ添加のＬｉＮｂＯ3 又
はＬｉＴａＯ3 又はＬｉＩＯ3 又はＡＤＰ（ＮＨ4 Ｈ2
ＰＯ4 ）又はＫＤＰ（ＫＨ2 ＰＯ4 ）又はＲＤＡ（Ｒｂ
Ｈ2 ＡｓＯ4 ）又はＣＤＡ（Ｃ2 Ｈ2 ＡｓＯ4 ）又はＢ
ａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15を非線形光学媒質として用いること
を特徴としている。例えば、Ｎｄを添加したＬｉＮｂＯ
3 及びＥｒを添加したＬｉＮｂＯ3 はそれぞれ波長1.06
μｍ及び波長0.55μｍで発振するとともに２次の光非線
形効果を発現する。
得を有し且つ和周波数成分又は差周波数成分の発生に必
要な２次の光非線形効果を有することが必要であり、本
発明ではレーザ利得と２次の光非線形効果とを同時に有
する希土類元素である、ネオジウム（Ｎｄ）、エルビウ
ム（Ｅｒ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐ
ｍ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユ
ウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロ
シウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔ
ｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）のうちの少なくとも一種
類を含むＬｉＮｂＯ3又はＭｇＯ添加のＬｉＮｂＯ3 又
はＬｉＴａＯ3 又はＬｉＩＯ3 又はＡＤＰ（ＮＨ4 Ｈ2
ＰＯ4 ）又はＫＤＰ（ＫＨ2 ＰＯ4 ）又はＲＤＡ（Ｒｂ
Ｈ2 ＡｓＯ4 ）又はＣＤＡ（Ｃ2 Ｈ2 ＡｓＯ4 ）又はＢ
ａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15を非線形光学媒質として用いること
を特徴としている。例えば、Ｎｄを添加したＬｉＮｂＯ
3 及びＥｒを添加したＬｉＮｂＯ3 はそれぞれ波長1.06
μｍ及び波長0.55μｍで発振するとともに２次の光非線
形効果を発現する。
【００１６】
【作用】本発明によれば、光共振器内で発生したモード
ロック光パルスを制御光として用い、光共振器内で信号
光との光非線形応答を起させるので、励起光源からの光
を効率良く非線形効果の発現に用いることができる。ま
た、光共振器内を一定の周期で周回するモードロック光
パルスに対して同期のとれた時系列光信号のみを抽出で
きるので、安定した時間フィルタリング動作が可能であ
る。
ロック光パルスを制御光として用い、光共振器内で信号
光との光非線形応答を起させるので、励起光源からの光
を効率良く非線形効果の発現に用いることができる。ま
た、光共振器内を一定の周期で周回するモードロック光
パルスに対して同期のとれた時系列光信号のみを抽出で
きるので、安定した時間フィルタリング動作が可能であ
る。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の非線形光学装置の第１の実施
例を示すもので、図中、２１はアイソレータ、２２，２
３は光結合用のレンズ、２４は光共振器、２５は波長1.
06μｍの光を遮断する波長フィルタ、２６は波長0.81μ
ｍの励起光を反射し波長 0.7μｍより短波長の光を透過
するダイクロイックミラー、２７は波長 1.3μｍの信号
光と波長1.06μｍの光共振器内における発振光との和周
波数成分である波長0.58μｍの光のみを透過する波長フ
ィルタ、２８は波長0.81μｍの持続光を放射する励起光
源、２９は波長 1.3μｍの信号光パルス、３０は光共振
器２４内を周回する波長1.06μｍの制御光パルス（モー
ドロック光パルス）、３１は信号光パルス２９と制御光
パルス３０との和周波数成分（波長0.58μｍ）である。
例を示すもので、図中、２１はアイソレータ、２２，２
３は光結合用のレンズ、２４は光共振器、２５は波長1.
06μｍの光を遮断する波長フィルタ、２６は波長0.81μ
ｍの励起光を反射し波長 0.7μｍより短波長の光を透過
するダイクロイックミラー、２７は波長 1.3μｍの信号
光と波長1.06μｍの光共振器内における発振光との和周
波数成分である波長0.58μｍの光のみを透過する波長フ
ィルタ、２８は波長0.81μｍの持続光を放射する励起光
源、２９は波長 1.3μｍの信号光パルス、３０は光共振
器２４内を周回する波長1.06μｍの制御光パルス（モー
ドロック光パルス）、３１は信号光パルス２９と制御光
パルス３０との和周波数成分（波長0.58μｍ）である。
【００１８】光共振器２４は、誘電体多層膜の反射鏡２
４ａ，２４ｂと、ネオジウム（Ｎｄ）を１％添加したリ
チウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）のバルク結晶等か
らなる非線形光学媒質２４ｃと、Ｎｄを 0.2％添加した
ＹＡＧ結晶等からなる可飽和吸収体２４ｄとよりなって
いる。ここで、反射鏡２４ａ，２４ｂの反射率は波長1.
06μｍの光に対して９９％、波長0.58μｍ、波長0.81μ
ｍ及び波長 1.3μｍの光に対して１０％以下になるよう
に設定してある。
４ａ，２４ｂと、ネオジウム（Ｎｄ）を１％添加したリ
チウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ3 ）のバルク結晶等か
らなる非線形光学媒質２４ｃと、Ｎｄを 0.2％添加した
ＹＡＧ結晶等からなる可飽和吸収体２４ｄとよりなって
いる。ここで、反射鏡２４ａ，２４ｂの反射率は波長1.
06μｍの光に対して９９％、波長0.58μｍ、波長0.81μ
ｍ及び波長 1.3μｍの光に対して１０％以下になるよう
に設定してある。
【００１９】次に、本実施例の動作について説明する。
励起光源２８からの持続光がダイクロイックミラー２
６、波長フィルタ２５、レンズ２３及び反射鏡２４ｂを
経て非線形光学媒質２４ｃに入射し、該媒質２４ｃ内に
含まれるＮｄが励起されて波長1.06μｍで発光が生じ
る。発生した波長1.06μｍの光は光共振器２４内で増幅
されるとともに、可飽和吸収体２４ｄの持つパッシブモ
ードロッキング作用によってモードがロックされ、最終
的に光共振器２４内を周回する制御光パルス（モードロ
ック光パルス）３０に成長する。本実施例においては波
長0.81μｍの励起光が５０ｍＷの場合、パルス幅が８ピ
コ秒、ピーク強度が７００ｍＷの制御光パルスが光共振
器２４内に発生した。なお、モードロック光パルスの繰
り返し周波数（光共振器内の周回速度）は１ＧＨz にな
るよう、共振器長を調整した。
励起光源２８からの持続光がダイクロイックミラー２
６、波長フィルタ２５、レンズ２３及び反射鏡２４ｂを
経て非線形光学媒質２４ｃに入射し、該媒質２４ｃ内に
含まれるＮｄが励起されて波長1.06μｍで発光が生じ
る。発生した波長1.06μｍの光は光共振器２４内で増幅
されるとともに、可飽和吸収体２４ｄの持つパッシブモ
ードロッキング作用によってモードがロックされ、最終
的に光共振器２４内を周回する制御光パルス（モードロ
ック光パルス）３０に成長する。本実施例においては波
長0.81μｍの励起光が５０ｍＷの場合、パルス幅が８ピ
コ秒、ピーク強度が７００ｍＷの制御光パルスが光共振
器２４内に発生した。なお、モードロック光パルスの繰
り返し周波数（光共振器内の周回速度）は１ＧＨz にな
るよう、共振器長を調整した。
【００２０】この状態で、波長 1.3μｍの信号光パルス
２９をアイソレータ２１、レンズ２２、反射鏡２４ａ及
び可飽和吸収体２４ｄを経て非線形光学媒質２４ｃに入
射させ、該媒質２４ｃ内において制御光パルス３０との
間で波長0.58μｍの和周波数成分を発生させる。本実施
例では信号光パルス２９として、繰り返し周波数が１０
ＧＨz 、パルス幅が１０ピコ秒、ピーク強度が２５０ｍ
Ｗの光パルス列を用いた。
２９をアイソレータ２１、レンズ２２、反射鏡２４ａ及
び可飽和吸収体２４ｄを経て非線形光学媒質２４ｃに入
射させ、該媒質２４ｃ内において制御光パルス３０との
間で波長0.58μｍの和周波数成分を発生させる。本実施
例では信号光パルス２９として、繰り返し周波数が１０
ＧＨz 、パルス幅が１０ピコ秒、ピーク強度が２５０ｍ
Ｗの光パルス列を用いた。
【００２１】制御光パルス３０と信号光パルス２９とが
進行方向を同じにして重なった場合に両者の和周波数成
分が発生した。信号光パルス２９の位相を調整して両者
が１ＧＨz の繰り返しで重なるようにした結果、１ＧＨ
z の繰り返しを持つ波長0.58μｍの和周波数成分が波長
フィルタ２７を経て観測され、結果として１０ＧＨzの
信号光パルス２９を１ＧＨz の制御光パルス３０でフィ
ルタリングし、１ＧＨz の和周波数パルス、即ち出力光
パルス３１として検出できることが確かめられた。
進行方向を同じにして重なった場合に両者の和周波数成
分が発生した。信号光パルス２９の位相を調整して両者
が１ＧＨz の繰り返しで重なるようにした結果、１ＧＨ
z の繰り返しを持つ波長0.58μｍの和周波数成分が波長
フィルタ２７を経て観測され、結果として１０ＧＨzの
信号光パルス２９を１ＧＨz の制御光パルス３０でフィ
ルタリングし、１ＧＨz の和周波数パルス、即ち出力光
パルス３１として検出できることが確かめられた。
【００２２】図４は本発明の第２の実施例を示すもの
で、図中、４１は波長0.81μｍの光を反射し波長 1.3μ
ｍの光を透過するダイクロイックミラー、４２はアイソ
レータ、４３，４４は光結合用のレンズ、４５はＮｄ添
加のＬｉＮｂＯ3 を媒質とする平面導波路形光共振器、
４６は波長0.58μｍの光だけを透過する波長フィルタ、
４７は波長0.81μｍの持続光を放射する励起光源、４８
は波長 1.3μｍで１００ＧＨz の繰り返し周波数を持つ
信号光パルス、４９は光共振器４５内を１０ＧＨz の繰
り返し周波数で周回する制御光パルス、５０は波長0.58
μｍの出力光パルスであり、信号光パルス４８と制御光
パルス４９との和周波数成分よりなる。
で、図中、４１は波長0.81μｍの光を反射し波長 1.3μ
ｍの光を透過するダイクロイックミラー、４２はアイソ
レータ、４３，４４は光結合用のレンズ、４５はＮｄ添
加のＬｉＮｂＯ3 を媒質とする平面導波路形光共振器、
４６は波長0.58μｍの光だけを透過する波長フィルタ、
４７は波長0.81μｍの持続光を放射する励起光源、４８
は波長 1.3μｍで１００ＧＨz の繰り返し周波数を持つ
信号光パルス、４９は光共振器４５内を１０ＧＨz の繰
り返し周波数で周回する制御光パルス、５０は波長0.58
μｍの出力光パルスであり、信号光パルス４８と制御光
パルス４９との和周波数成分よりなる。
【００２３】平面導波路形光共振器４５は、チタン（Ｔ
ｉ）を５％添加したコア４５ａと、Ｔｉ無添加のクラッ
ド４５ｂと、該コア４５ａ及びクラッド４５ｂの両端に
蒸着された誘電体多層膜のミラー４５ｃ，４５ｄと、位
相変調用の電極４５ｅとよりなっている。ここで、ミラ
ー４５ｃ，４５ｄは波長1.06μｍの光に対して９９％の
反射率を持ち、波長 1.3μｍ、波長0.81μｍ及び波長0.
58μｍの光に対して９０％以上の透過率を持つように設
定されている。
ｉ）を５％添加したコア４５ａと、Ｔｉ無添加のクラッ
ド４５ｂと、該コア４５ａ及びクラッド４５ｂの両端に
蒸着された誘電体多層膜のミラー４５ｃ，４５ｄと、位
相変調用の電極４５ｅとよりなっている。ここで、ミラ
ー４５ｃ，４５ｄは波長1.06μｍの光に対して９９％の
反射率を持ち、波長 1.3μｍ、波長0.81μｍ及び波長0.
58μｍの光に対して９０％以上の透過率を持つように設
定されている。
【００２４】次に、本実施例の動作について説明する。
励起光源４７からの持続光がダイクロイックミラー４
１、アイソレータ４２、レンズ４３及びミラー４５ｃを
経て平面導波路形光共振器４５内のコア４５ａを伝搬
し、該コア４５ａに含まれるＮｄが励起されて波長1.06
μｍで発光が生じる。発生した波長1.06μｍの光は光共
振器４５内で増幅される。
励起光源４７からの持続光がダイクロイックミラー４
１、アイソレータ４２、レンズ４３及びミラー４５ｃを
経て平面導波路形光共振器４５内のコア４５ａを伝搬
し、該コア４５ａに含まれるＮｄが励起されて波長1.06
μｍで発光が生じる。発生した波長1.06μｍの光は光共
振器４５内で増幅される。
【００２５】この状態で、位相変調用の電極４５ｅを介
して外部からマイクロ波の電界をコア４５ａに加え、Ｌ
ｉＮｂＯ3 のポッケルス効果を利用して波長1.06μｍの
発振光に位相変調を施すと、発振光のモードがロックさ
れ、最終的に光共振器４５内を周回する制御光パルス
（モードロック光パルス）４９に成長する。本実施例に
おいては波長0.81μｍの励起光が５０ｍＷで５ＧＨz の
位相変調を加えた場合、パルス幅が８ピコ秒、ピーク強
度が７００ｍＷ、１０ＧＨz 繰り返しで光共振器内を周
回する制御光パルス４９を得た。
して外部からマイクロ波の電界をコア４５ａに加え、Ｌ
ｉＮｂＯ3 のポッケルス効果を利用して波長1.06μｍの
発振光に位相変調を施すと、発振光のモードがロックさ
れ、最終的に光共振器４５内を周回する制御光パルス
（モードロック光パルス）４９に成長する。本実施例に
おいては波長0.81μｍの励起光が５０ｍＷで５ＧＨz の
位相変調を加えた場合、パルス幅が８ピコ秒、ピーク強
度が７００ｍＷ、１０ＧＨz 繰り返しで光共振器内を周
回する制御光パルス４９を得た。
【００２６】次に、波長 1.3μｍの信号光パルス４８を
ダイクロイックミラー４１、アイソレータ４２、レンズ
４３及びミラー４５ｃを経て光共振器４５のコア４５ａ
に入射させ、該コア４５ａ内において制御光パルス４９
との間で波長0.58μｍの和周波数成分を発生させる。本
実施例では信号光パルス４８として、繰り返し周波数が
１００ＧＨz 、パルス幅が７ピコ秒、ピーク強度が２５
０ｍＷの光パルス列を用いた。
ダイクロイックミラー４１、アイソレータ４２、レンズ
４３及びミラー４５ｃを経て光共振器４５のコア４５ａ
に入射させ、該コア４５ａ内において制御光パルス４９
との間で波長0.58μｍの和周波数成分を発生させる。本
実施例では信号光パルス４８として、繰り返し周波数が
１００ＧＨz 、パルス幅が７ピコ秒、ピーク強度が２５
０ｍＷの光パルス列を用いた。
【００２７】制御光パルス４９と信号光パルス４８とが
進行方向を同じにして重なった場合に両者の和周波数成
分が発生した。信号光パルス４８の位相を調整して両者
が１０ＧＨz の繰り返しで重なるようにした結果、１０
ＧＨz の繰り返しを持つ波長0.58μｍの和周波数成分が
波長フィルタ４６を経て観測され、結果として１００Ｇ
Ｈz の信号光パルス４８を１０ＧＨz の制御光パルス４
９でフィルタリングし、１０ＧＨz の和周波数パルス、
即ち出力光パルス５０として検出できることが確かめら
れた。
進行方向を同じにして重なった場合に両者の和周波数成
分が発生した。信号光パルス４８の位相を調整して両者
が１０ＧＨz の繰り返しで重なるようにした結果、１０
ＧＨz の繰り返しを持つ波長0.58μｍの和周波数成分が
波長フィルタ４６を経て観測され、結果として１００Ｇ
Ｈz の信号光パルス４８を１０ＧＨz の制御光パルス４
９でフィルタリングし、１０ＧＨz の和周波数パルス、
即ち出力光パルス５０として検出できることが確かめら
れた。
【００２８】図５は本発明の第３の実施例を示すもの
で、図中、６１は波長1.06μｍの光を透過し波長 0.8μ
ｍの光を反射するダイクロイックミラー、６２，６３は
光結合用のレンズ、６４は光共振器、６５は波長1.14μ
ｍの光のみを透過する波長フィルタ、６６は波長 0.8μ
ｍの持続光を出力する励起光源である。
で、図中、６１は波長1.06μｍの光を透過し波長 0.8μ
ｍの光を反射するダイクロイックミラー、６２，６３は
光結合用のレンズ、６４は光共振器、６５は波長1.14μ
ｍの光のみを透過する波長フィルタ、６６は波長 0.8μ
ｍの持続光を出力する励起光源である。
【００２９】光共振器６４は、非線形光学媒質であるコ
ア径１０μｍのＥｒ添加（１％）ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3
単結晶ファイバ６４ａと、該単結晶ファイバ６４ａの一
方の端面に蒸着された誘電体多層膜のミラー６４ｂと、
光結合用のレンズ６４ｃと、電気光学効果を利用したバ
ルク型の光位相変調器６４ｄと、ダイクロイックミラー
６４ｅとよりなっている。ここで、ミラー６４ｂは波長
1.06μｍ、波長 0.8μｍ及び波長0.55μｍの光に対して
それぞれ１％、１％及び９９％の反射率を持ち、また、
ダイクロイックミラー６４ｅは波長0.55μｍ及び波長1.
14μｍの光に対してそれぞれ９９％及び１％の反射率を
持つように設定されている。また、単結晶ファイバ６４
ａはレーザ溶融ペデスタル法（この製法については、例
えばS.Sudo,A.Cordova-Plaza,R.L.Byer,H.J.Shaw，Opti
cs Letters,Vol.12,No.11,pp.938-940(1987)参照）によ
って作製した。
ア径１０μｍのＥｒ添加（１％）ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3
単結晶ファイバ６４ａと、該単結晶ファイバ６４ａの一
方の端面に蒸着された誘電体多層膜のミラー６４ｂと、
光結合用のレンズ６４ｃと、電気光学効果を利用したバ
ルク型の光位相変調器６４ｄと、ダイクロイックミラー
６４ｅとよりなっている。ここで、ミラー６４ｂは波長
1.06μｍ、波長 0.8μｍ及び波長0.55μｍの光に対して
それぞれ１％、１％及び９９％の反射率を持ち、また、
ダイクロイックミラー６４ｅは波長0.55μｍ及び波長1.
14μｍの光に対してそれぞれ９９％及び１％の反射率を
持つように設定されている。また、単結晶ファイバ６４
ａはレーザ溶融ペデスタル法（この製法については、例
えばS.Sudo,A.Cordova-Plaza,R.L.Byer,H.J.Shaw，Opti
cs Letters,Vol.12,No.11,pp.938-940(1987)参照）によ
って作製した。
【００３０】次に、本実施例の動作について説明する。
励起光源６６からの波長 0.8μｍの持続光がダイクロイ
ックミラー６１、レンズ６２及びミラー６４ｂを経て単
結晶ファイバ６４ａに入射し、内部のＥｒが励起されて
波長0.55μｍで発光が生じる。発生した波長0.55μｍの
光はミラー６４ｂとダイクロイックミラー６４ｅとで構
成された光共振器６４内で増幅されるとともに、光位相
変調器６４ｄで位相が変調され、最終的にモードがロッ
クされて光共振器６４内を周回する制御光パルス（モー
ドロック光パルス）６８に成長する。本実施例において
は波長 0.8μｍの励起光パワーを１００ｍＷ、光変調周
波数を５００ＭＨz に設定し、光共振器長を調整するこ
とにより、パルス幅が１０ピコ秒、ピーク強度が６００
ｍＷ、繰り返し周波数が１ＧＨz の制御光パルス６８を
発生した。
励起光源６６からの波長 0.8μｍの持続光がダイクロイ
ックミラー６１、レンズ６２及びミラー６４ｂを経て単
結晶ファイバ６４ａに入射し、内部のＥｒが励起されて
波長0.55μｍで発光が生じる。発生した波長0.55μｍの
光はミラー６４ｂとダイクロイックミラー６４ｅとで構
成された光共振器６４内で増幅されるとともに、光位相
変調器６４ｄで位相が変調され、最終的にモードがロッ
クされて光共振器６４内を周回する制御光パルス（モー
ドロック光パルス）６８に成長する。本実施例において
は波長 0.8μｍの励起光パワーを１００ｍＷ、光変調周
波数を５００ＭＨz に設定し、光共振器長を調整するこ
とにより、パルス幅が１０ピコ秒、ピーク強度が６００
ｍＷ、繰り返し周波数が１ＧＨz の制御光パルス６８を
発生した。
【００３１】この状態で、波長1.06μｍの信号光パルス
６７をダイクロイックミラー６１、レンズ６２及びミラ
ー６４ｂを経て単結晶ファイバ６４ａに入射することに
より、信号光パルス６７と制御光パルス６８との差周波
数成分である波長1.14μｍの光が発生する。本実施例で
は信号光パルス６７として、繰り返し周波数が１０ＧＨ
z 、パルス幅が１０ピコ秒、ピーク強度が４００ｍＷの
光パルス列を用いた。
６７をダイクロイックミラー６１、レンズ６２及びミラ
ー６４ｂを経て単結晶ファイバ６４ａに入射することに
より、信号光パルス６７と制御光パルス６８との差周波
数成分である波長1.14μｍの光が発生する。本実施例で
は信号光パルス６７として、繰り返し周波数が１０ＧＨ
z 、パルス幅が１０ピコ秒、ピーク強度が４００ｍＷの
光パルス列を用いた。
【００３２】制御光パルス６８の位相を調整して両者が
１ＧＨz の繰り返しで重なるようにした結果、１ＧＨz
の繰り返し周波数を持つ波長1.14μｍの差周波数成分が
波長フィルタ６５を経て観測され、結果として１０ＧＨ
z の信号光パルス６７を１ＧＨz の制御光パルス６８で
フィルタリングし、１ＧＨz の差周波数パルス、即ち出
力光パルス６９として検出できることが確かめられた。
１ＧＨz の繰り返しで重なるようにした結果、１ＧＨz
の繰り返し周波数を持つ波長1.14μｍの差周波数成分が
波長フィルタ６５を経て観測され、結果として１０ＧＨ
z の信号光パルス６７を１ＧＨz の制御光パルス６８で
フィルタリングし、１ＧＨz の差周波数パルス、即ち出
力光パルス６９として検出できることが確かめられた。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
共振器内で発生したモードロック光パルスを制御光パル
スとして用い、光共振器内で信号光との光非線形応答を
起させるようになしたので、励起光源からの光を効率良
く利用でき、また、光共振器内を一定の周期で周回する
モードロック光パルスに対して同期のとれた時系列光信
号のみを抽出できるので、安定した時間フィルタリング
が可能となる。また、モードロック光パルスの周回周
期、即ちフィルタリングの間隔を光共振器長を調整する
ことにより制御できる。さらにまた、レーザ発振と光非
線形応答が同一の媒質で起るので、素子サイズの縮小化
を図れる利点を有する。
共振器内で発生したモードロック光パルスを制御光パル
スとして用い、光共振器内で信号光との光非線形応答を
起させるようになしたので、励起光源からの光を効率良
く利用でき、また、光共振器内を一定の周期で周回する
モードロック光パルスに対して同期のとれた時系列光信
号のみを抽出できるので、安定した時間フィルタリング
が可能となる。また、モードロック光パルスの周回周
期、即ちフィルタリングの間隔を光共振器長を調整する
ことにより制御できる。さらにまた、レーザ発振と光非
線形応答が同一の媒質で起るので、素子サイズの縮小化
を図れる利点を有する。
【図１】本発明の非線形光学装置の第１の実施例を示す
構成図
構成図
【図２】光カーシャッタを示す構成図
【図３】光パラメトリック発振器を示す構成図
【図４】本発明の非線形光学装置の第２の実施例を示す
構成図
構成図
【図５】本発明の非線形光学装置の第３の実施例を示す
構成図
構成図
２１，４２…アイソレータ、２２，２３，４３，４４，
６２，６３，６４ｃ…レンズ、２４，４５，６４…光共
振器、２４ａ，２４ｂ…反射鏡、２４ｃ…非線形光学媒
質、２４ｄ…可飽和吸収体、２５，２７，４６，６５…
波長フィルタ、２６，４１，６１，６４ｅ…ダイクロイ
ックミラー、２８，４７，６６…励起光源、２９，４
８，６７…信号光パルス、３０，４９，６８…制御光パ
ルス、３１，５０，６９…出力光パルス、４５ａ…コ
ア、４５ｂ…クラッド、４５ｃ，４５ｄ，６４ｂ…ミラ
ー、４５ｅ…電極、６４ａ…単結晶ファイバ、６４ｄ…
光位相変調器。
６２，６３，６４ｃ…レンズ、２４，４５，６４…光共
振器、２４ａ，２４ｂ…反射鏡、２４ｃ…非線形光学媒
質、２４ｄ…可飽和吸収体、２５，２７，４６，６５…
波長フィルタ、２６，４１，６１，６４ｅ…ダイクロイ
ックミラー、２８，４７，６６…励起光源、２９，４
８，６７…信号光パルス、３０，４９，６８…制御光パ
ルス、３１，５０，６９…出力光パルス、４５ａ…コ
ア、４５ｂ…クラッド、４５ｃ，４５ｄ，６４ｂ…ミラ
ー、４５ｅ…電極、６４ａ…単結晶ファイバ、６４ｄ…
光位相変調器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 界 義久 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 和周波数成分発生、差周波数成分発生、
パラメトリック波長変換等の２次の非線形効果を有する
非線形光学媒質を用い、制御光により信号光を制御する
非線形光学装置において、 光励起により発光する性質を持つ元素を含む非線形光学
媒質と、該非線形光学媒質の両側にそれぞれ配置された
２枚の反射鏡とを有する光共振器と、 持続光を放射する励起光源と、 該励起光源からの放射光を光共振器内の非線形光学媒質
に入射するとともに、信号光を光共振器の光軸に沿って
非線形光学媒質に入射する光学系と、 励起光源からの放射光により非線形光学媒質で発生し、
光共振器内で増幅される発振光にモードロッキング処理
を行い、制御光パルスを生成するモードロッキング手段
と、 ２次の光非線形効果により非線形光学媒質中で発生す
る、信号光と制御光パルスとの和周波数成分又は差周波
数成分を光共振器より選択的に抽出するフィルタリング
手段とを備えたことを特徴とする非線形光学装置。 - 【請求項２】 非線形光学媒質として、希土類元素であ
るネオジウム（Ｎｄ）、エルビウム（Ｅｒ）、セリウム
（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｍ）、プロメチウム（Ｐ
ｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガ
ドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミ
ウム（Ｈｏ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙ
ｂ）のうちの少なくとも一種類を含むＬｉＮｂＯ3 又は
ＭｇＯ添加のＬｉＮｂＯ3 又はＬｉＴａＯ3 又はＬｉＩ
Ｏ3 又はＡＤＰ（ＮＨ4 Ｈ2 ＰＯ4）又はＫＤＰ（ＫＨ
2 ＰＯ4 ）又はＲＤＡ（ＲｂＨ2 ＡｓＯ4 ）又はＣＤＡ
（Ｃ2 Ｈ2 ＡｓＯ4 ）又はＢａ2 ＮａＮｂ5 Ｏ15を用い
ることを特徴とする請求項１記載の非線形光学装置。 - 【請求項３】 モードロッキング手段として、光共振器
内の発振光に対して可飽和吸収を示す媒質を光共振器内
に挿入したことを特徴とする請求項１又は２記載の非線
形光学装置。 - 【請求項４】 モードロッキング手段として、非線形光
学媒質のポッケルス効果を利用して該非線形光学媒質内
で直接、位相変調を光共振器内の発振光に加えたことを
特徴とする請求項１又は２記載の非線形光学装置。 - 【請求項５】 モードロッキング手段として、光共振器
内に光位相変調器を挿入したことを特徴とする請求項１
又は２記載の非線形光学装置。 - 【請求項６】 非線形光学媒質が光ファイバ形状もしく
は平面導波路形状の導波構造を備えていることを特徴と
する請求項１乃至５いずれか記載の非線形光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4107553A JPH05303121A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 非線形光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4107553A JPH05303121A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 非線形光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05303121A true JPH05303121A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14462108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4107553A Pending JPH05303121A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 非線形光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05303121A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08194238A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 非線形光学装置 |
-
1992
- 1992-04-27 JP JP4107553A patent/JPH05303121A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08194238A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 非線形光学装置 |
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