JPH0566441A - 非線形光学装置および光増幅方法 - Google Patents
非線形光学装置および光増幅方法Info
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- JPH0566441A JPH0566441A JP22749791A JP22749791A JPH0566441A JP H0566441 A JPH0566441 A JP H0566441A JP 22749791 A JP22749791 A JP 22749791A JP 22749791 A JP22749791 A JP 22749791A JP H0566441 A JPH0566441 A JP H0566441A
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- light
- optical
- signal light
- nonlinear optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光増幅器、光スイッチおよび光変調器におい
て、低パワーで高速な動作を実現し得る非線形光学装
置。 【構成】 異なる角周波数を有する信号光と制御光を合
波する合波器と、合波された信号光と制御光が導波する
導波路構造を有する２次非線形光学媒質を基本要素とし
て構成される非線形光学装置である。尚、２次非線形光
学媒質は、信号光と、制御光と、信号光と制御光の各角
周波数の差の角周波数を有する差周波光とに対しほぼ位
相整合条件を満たすものである。 【効果】 低パワー光動作および高速動作という２つの
特長をもつ光スイッチ、光変調器および光増幅器を実現
することができる。
て、低パワーで高速な動作を実現し得る非線形光学装
置。 【構成】 異なる角周波数を有する信号光と制御光を合
波する合波器と、合波された信号光と制御光が導波する
導波路構造を有する２次非線形光学媒質を基本要素とし
て構成される非線形光学装置である。尚、２次非線形光
学媒質は、信号光と、制御光と、信号光と制御光の各角
周波数の差の角周波数を有する差周波光とに対しほぼ位
相整合条件を満たすものである。 【効果】 低パワー光動作および高速動作という２つの
特長をもつ光スイッチ、光変調器および光増幅器を実現
することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光伝送、光情報処理等の
分野で使用される光増幅器、光スイッチおよび光変調器
において、高速な動作を実現し得る非線形光学装置に関
するものである。
分野で使用される光増幅器、光スイッチおよび光変調器
において、高速な動作を実現し得る非線形光学装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】光伝送、光情報処理等の分野で使用され
る高速の光スイッチおよび光変調器に関しては、電流に
より半導体中のキャリア密度の変化に伴う吸収および屈
折率の変化を利用するものや、電界を印加し結晶の持つ
電気光学効果による屈折率変化を利用するものが検討さ
れている。また、電流や電界を印加しないで、光により
動作するものとしては、３次の非線形光学効果による屈
折率変化を利用するものが検討されている。
る高速の光スイッチおよび光変調器に関しては、電流に
より半導体中のキャリア密度の変化に伴う吸収および屈
折率の変化を利用するものや、電界を印加し結晶の持つ
電気光学効果による屈折率変化を利用するものが検討さ
れている。また、電流や電界を印加しないで、光により
動作するものとしては、３次の非線形光学効果による屈
折率変化を利用するものが検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の電流や電界を印
加して動作させる光スイッチおよび光変調器は、それぞ
れキャリア移動速度や浮遊容量による動作速度の限界が
あり、速い場合でも５０ＧＨｚ程度が限度となってい
る。また、３次の非線形光学効果による光スイッチや光
変調器では、極めて高速の動作が期待できるものの、３
次の非線形光学定数が一般に極めて小さいため、低パワ
ー光での動作が行えず実用的素子には至っていない。例
えば、３次の非線形を有する材料として二硫化炭素を使
用したカーシャッタを図５に示す。信号光４４の偏光
は、入射時と同じ直線偏光で二硫化炭素セル４２を透過
して検光子４３により遮断されるが、ゲート光４１によ
り二硫化炭素セル４２内に屈折率の異方性が生じると、
信号光４４はゲート光４１により二硫化炭素セル４２内
に生じた屈折率の異方性のため回転し、検光子４３を透
過して出射する。従って、合波器４５で信号光４４と合
波されるゲート光４１のＯＮ、ＯＦＦ、および強度によ
り信号光４４の出射強度が制御される。しかしながら、
３次の非線形光学効果が極めて小さいため、動作パワー
として１００Ｗ以上のゲート光が必要であり、実用的に
は使用できなかった。このため、高速かつ低パワー駆動
の光スイッチおよび光変調器が強く求められていた。
加して動作させる光スイッチおよび光変調器は、それぞ
れキャリア移動速度や浮遊容量による動作速度の限界が
あり、速い場合でも５０ＧＨｚ程度が限度となってい
る。また、３次の非線形光学効果による光スイッチや光
変調器では、極めて高速の動作が期待できるものの、３
次の非線形光学定数が一般に極めて小さいため、低パワ
ー光での動作が行えず実用的素子には至っていない。例
えば、３次の非線形を有する材料として二硫化炭素を使
用したカーシャッタを図５に示す。信号光４４の偏光
は、入射時と同じ直線偏光で二硫化炭素セル４２を透過
して検光子４３により遮断されるが、ゲート光４１によ
り二硫化炭素セル４２内に屈折率の異方性が生じると、
信号光４４はゲート光４１により二硫化炭素セル４２内
に生じた屈折率の異方性のため回転し、検光子４３を透
過して出射する。従って、合波器４５で信号光４４と合
波されるゲート光４１のＯＮ、ＯＦＦ、および強度によ
り信号光４４の出射強度が制御される。しかしながら、
３次の非線形光学効果が極めて小さいため、動作パワー
として１００Ｗ以上のゲート光が必要であり、実用的に
は使用できなかった。このため、高速かつ低パワー駆動
の光スイッチおよび光変調器が強く求められていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明による非線形光学
装置は、２つの異なる角周波数ω1（制御光）、ω2（信
号光）の光を合波する機能を持つ合波器と、導波路構造
を有し２次の非線形光学効果を有する２次非線形光学媒
質からなる。この２次非線形光学媒質は、角周波数
ω1、ω2およびω3＝ω1−ω2の関係にある角周波数ω3
の光（差周波光）に対しほぼ位相整合条件を満たす状態
にある。そして、前記合波器により合波された角周波数
ω1、ω2の光を前記２次非線形光学媒質に入射し、前記
２次非線形光学媒質から出射する角周波数ω2（信号
光）またはω3（差周波光）の光の強度を入射した角周
波数ω1の光（制御光）の強度により制御することを特
徴とするものである。特に、２次非線形光学媒質が単結
晶光ファイバであることが好適である。
装置は、２つの異なる角周波数ω1（制御光）、ω2（信
号光）の光を合波する機能を持つ合波器と、導波路構造
を有し２次の非線形光学効果を有する２次非線形光学媒
質からなる。この２次非線形光学媒質は、角周波数
ω1、ω2およびω3＝ω1−ω2の関係にある角周波数ω3
の光（差周波光）に対しほぼ位相整合条件を満たす状態
にある。そして、前記合波器により合波された角周波数
ω1、ω2の光を前記２次非線形光学媒質に入射し、前記
２次非線形光学媒質から出射する角周波数ω2（信号
光）またはω3（差周波光）の光の強度を入射した角周
波数ω1の光（制御光）の強度により制御することを特
徴とするものである。特に、２次非線形光学媒質が単結
晶光ファイバであることが好適である。
【０００５】
【作用】一般に、波長変換を伴う２次の非線形光学効果
は３次の非線形光学効果に比して効率が大きく、かつ３
次の非線形光学効果と同様に高速に応答する。本発明で
は、導波路構造を有し２次の非線形光学効果を有する媒
質を使用することにより、信号光（角周波数ω2）を２
次の非線形効果による制御光（角周波数ω1）とのパラ
メトリック混合で信号光の増幅と差周波光（角周波数ω
3）の発生を進行波形で高効率に行う。出射される増幅
信号光の強度および差周波光の強度は制御光の強度によ
って制御されることから、高速かつ効率の良い光スイッ
チ、光変調器動作および光増幅が行える。
は３次の非線形光学効果に比して効率が大きく、かつ３
次の非線形光学効果と同様に高速に応答する。本発明で
は、導波路構造を有し２次の非線形光学効果を有する媒
質を使用することにより、信号光（角周波数ω2）を２
次の非線形効果による制御光（角周波数ω1）とのパラ
メトリック混合で信号光の増幅と差周波光（角周波数ω
3）の発生を進行波形で高効率に行う。出射される増幅
信号光の強度および差周波光の強度は制御光の強度によ
って制御されることから、高速かつ効率の良い光スイッ
チ、光変調器動作および光増幅が行える。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の構成の概念を模
式的に表した図である。信号光１２（角周波数ω2）と
制御光１１（角周波数ω1）は合波器１により合波さ
れ、さらに導波路構造を有し２次の非線形光学効果を有
する２次非線形光学媒質２に入射される。
式的に表した図である。信号光１２（角周波数ω2）と
制御光１１（角周波数ω1）は合波器１により合波さ
れ、さらに導波路構造を有し２次の非線形光学効果を有
する２次非線形光学媒質２に入射される。
【０００７】２次非線形光学媒質２は、信号光１２と制
御光１１の差周波を発生する位相整合条件、即ち、 ｋ1−ｋ2−ｋ3≒０ ・・・（１） （ここでｋ1，ｋ2，ｋ3は、それぞれ制御光１１、信号
光１２、差周波光の２次非線形光学媒質２を伝搬する際
の伝搬定数）を満足する状態に調整されている。この様
な状態では、導波路構造を有する２次非線形光学媒質２
内で差周波光（角周波数ω3）が、制御光１１および信
号光１２の強度に応じて発生する。さらに、信号光１２
の増幅も行われ、光フィルタ３によって制御光１１を遮
断し、信号光１２または差周波光が出射する。したがっ
て、本発明の光学装置を一つのブラックボックス４と考
えた場合、図１（ｂ）に示すように信号光１２（角周波
数ω2）の透過強度を制御光１１（角周波数ω1）によっ
て制御する３端子素子の構造となる。そして、この構成
であっては、２次の非線形光学効果の応答が高速である
ことから増幅機能を備えた高速のスイッチングおよび光
変調を可能とするものである。加えて、差周波光の出射
強度も制御光１１および信号光１２の強度に依存するこ
とから同様に高速のスイッチングおよび光変調が可能で
ある。素子としての実用性を考えた場合、制御光１１の
光源として半導体レーザが使用できることが望ましく、
また十分なＯＮ・ＯＦＦ比をとるために光増幅のゲイン
が１０ｄＢ以上必要である。本実施例の系に於て、光増
幅のゲインＧは非線形効果を考慮したマックスウェルの
方程式より Ｇ＝（１／４）／（ｅgL＋２＋ｅ-gL） ・・・（２） ここで、
御光１１の差周波を発生する位相整合条件、即ち、 ｋ1−ｋ2−ｋ3≒０ ・・・（１） （ここでｋ1，ｋ2，ｋ3は、それぞれ制御光１１、信号
光１２、差周波光の２次非線形光学媒質２を伝搬する際
の伝搬定数）を満足する状態に調整されている。この様
な状態では、導波路構造を有する２次非線形光学媒質２
内で差周波光（角周波数ω3）が、制御光１１および信
号光１２の強度に応じて発生する。さらに、信号光１２
の増幅も行われ、光フィルタ３によって制御光１１を遮
断し、信号光１２または差周波光が出射する。したがっ
て、本発明の光学装置を一つのブラックボックス４と考
えた場合、図１（ｂ）に示すように信号光１２（角周波
数ω2）の透過強度を制御光１１（角周波数ω1）によっ
て制御する３端子素子の構造となる。そして、この構成
であっては、２次の非線形光学効果の応答が高速である
ことから増幅機能を備えた高速のスイッチングおよび光
変調を可能とするものである。加えて、差周波光の出射
強度も制御光１１および信号光１２の強度に依存するこ
とから同様に高速のスイッチングおよび光変調が可能で
ある。素子としての実用性を考えた場合、制御光１１の
光源として半導体レーザが使用できることが望ましく、
また十分なＯＮ・ＯＦＦ比をとるために光増幅のゲイン
が１０ｄＢ以上必要である。本実施例の系に於て、光増
幅のゲインＧは非線形効果を考慮したマックスウェルの
方程式より Ｇ＝（１／４）／（ｅgL＋２＋ｅ-gL） ・・・（２） ここで、
【０００８】
【数１】
【０００９】また、ｃは光速、ｎは２次非線形光学媒質
２の屈折率、ｄは実効的二次の非線形光学定数、Ｅ1は
制御光１１の振幅強度、Ｌは導波路長を表す。これらの
式から光増幅のゲインを１０ｄＢ以上にする条件は、 ｇＬ＞３.７ すなわち、
２の屈折率、ｄは実効的二次の非線形光学定数、Ｅ1は
制御光１１の振幅強度、Ｌは導波路長を表す。これらの
式から光増幅のゲインを１０ｄＢ以上にする条件は、 ｇＬ＞３.７ すなわち、
【００１０】
【数２】
【００１１】となる。但し、導波路のコア断面積をＡ
（μｍ2）、導波路長をＬ（ｃｍ）、位相整合に使用さ
れる２次非線形光学媒質の実効的２次の非線形光学係数
をｄ（ｍ／Ｖ）、入射される制御光のパワーをＰ（Ｗ）
とした。式（３）に示されるように、制御光の単位面積
当りのパワーが大きい場合には短い導波路長でよいが、
制御光の単位面積当りのパワーが小さい場合には長い導
波路長が必要となる。半導体レーザからの光を制御光と
することを考えた場合、そのパワーは一般に１００ｍＷ
程度であり、式（３）の条件を満たすためには、導波路
長が１０ｃｍ以上必要である。この点から、導波路長が
長くとれるという特長を持つ単結晶光ファイバ構造が本
発明に適した構造といえる。例えば、導波路構造を有す
る２次非線形光学媒質としてコア径５μｍのニオブ酸リ
チウム単結晶光ファイバを使用し、光出力１００ｍＷの
半導体レーザを使用して、波長０.６７μｍの制御光
で、波長１.３２μｍの信号光を増幅する場合のゲイン
のファイバ長依存性を式（２）−（４）から算出する
と、図２に示すようになる。図２から、ゲイン１０ｄＢ
以上を得るためにはファイバ長１５ｃｍ以上、ゲイン２
０ｄＢ以上を得るためにはファイバ長２４ｃｍ以上と、
得られるゲインがファイバ長に大きく依存し、導波路長
が長いほど良好なゲインが得られることがわかる。
（μｍ2）、導波路長をＬ（ｃｍ）、位相整合に使用さ
れる２次非線形光学媒質の実効的２次の非線形光学係数
をｄ（ｍ／Ｖ）、入射される制御光のパワーをＰ（Ｗ）
とした。式（３）に示されるように、制御光の単位面積
当りのパワーが大きい場合には短い導波路長でよいが、
制御光の単位面積当りのパワーが小さい場合には長い導
波路長が必要となる。半導体レーザからの光を制御光と
することを考えた場合、そのパワーは一般に１００ｍＷ
程度であり、式（３）の条件を満たすためには、導波路
長が１０ｃｍ以上必要である。この点から、導波路長が
長くとれるという特長を持つ単結晶光ファイバ構造が本
発明に適した構造といえる。例えば、導波路構造を有す
る２次非線形光学媒質としてコア径５μｍのニオブ酸リ
チウム単結晶光ファイバを使用し、光出力１００ｍＷの
半導体レーザを使用して、波長０.６７μｍの制御光
で、波長１.３２μｍの信号光を増幅する場合のゲイン
のファイバ長依存性を式（２）−（４）から算出する
と、図２に示すようになる。図２から、ゲイン１０ｄＢ
以上を得るためにはファイバ長１５ｃｍ以上、ゲイン２
０ｄＢ以上を得るためにはファイバ長２４ｃｍ以上と、
得られるゲインがファイバ長に大きく依存し、導波路長
が長いほど良好なゲインが得られることがわかる。
【００１２】図３は本実施例の構成を示す図である。
尚、２１は合波器、２２はニオブ酸リチウム単結晶光フ
ァイバ、２４は光フィルタ、２５、２６はレンズであ
る。本実施例では、導波路構造を有する２次非線形光学
媒質としてニオブ酸リチウム単結晶光ファイバ２２を使
用しており、ファイバ外径８０μｍ、コア径５μｍ、フ
ァイバ長２５ｃｍである。また、ニオブ酸リチウム単結
晶光ファイバ２２の導波路構造、すなわちコア・クラッ
ド構造は、クラッド部にマグネシウム（Ｍｇ）を拡散
し、クラッド部の屈折率をコア部より僅かに低くするこ
とで形成している。また、制御光１１として波長０.６
７μｍの光、信号光１２として波長１.３２μｍの光を
用い、差周波光の波長は１.３６μｍである。また、ニ
オブ酸リチウム単結晶光ファイバ２２は、波長０.６７
μｍの制御光と波長１.３２μｍの信号光から波長１.３
６μｍの差周波光を発生するような位相整合条件を満た
さなければならない。この為、単結晶光ファイバは、そ
の長手方向が、ニオブ酸リチウム結晶の結晶軸であるｃ
軸に対し５０度の角度をなすように作製されている。
尚、２１は合波器、２２はニオブ酸リチウム単結晶光フ
ァイバ、２４は光フィルタ、２５、２６はレンズであ
る。本実施例では、導波路構造を有する２次非線形光学
媒質としてニオブ酸リチウム単結晶光ファイバ２２を使
用しており、ファイバ外径８０μｍ、コア径５μｍ、フ
ァイバ長２５ｃｍである。また、ニオブ酸リチウム単結
晶光ファイバ２２の導波路構造、すなわちコア・クラッ
ド構造は、クラッド部にマグネシウム（Ｍｇ）を拡散
し、クラッド部の屈折率をコア部より僅かに低くするこ
とで形成している。また、制御光１１として波長０.６
７μｍの光、信号光１２として波長１.３２μｍの光を
用い、差周波光の波長は１.３６μｍである。また、ニ
オブ酸リチウム単結晶光ファイバ２２は、波長０.６７
μｍの制御光と波長１.３２μｍの信号光から波長１.３
６μｍの差周波光を発生するような位相整合条件を満た
さなければならない。この為、単結晶光ファイバは、そ
の長手方向が、ニオブ酸リチウム結晶の結晶軸であるｃ
軸に対し５０度の角度をなすように作製されている。
【００１３】信号光１２として０.１ｍＷの連続光を入
射し、制御光１１として半導体レーザからのピークパワ
ーが１００ｍＷで、２０ＧＨｚのパルス光を繰り返し入
力した。その結果、図４に示すように制御光の波形によ
って変調を受けた信号光が得られた。この場合、制御光
が入力された時の信号光出力と制御光が入力されていな
い時の信号光出力の比、即ち消光比は本実施例の光増幅
のゲインが２０ｄＢであることから２０ｄＢであり、本
実施例が変調のみならずスイッチとしても適用できるこ
とを示している。また、信号光の波形は十分に制御光に
追随しており、本実施例が高速応答を持つことを示して
いる。応答速度の限界はまだ明確ではないが１００ＧＨ
ｚ以上の応答は可能と見積られる。さらに、出力された
信号光のピークパワーは９ｍＷであり、入力信号光がニ
オブ酸リチウム単結晶光ファイバ２２内のパラメトリッ
ク増幅効果により増幅されている。従って、本実施例の
光学装置は増幅効果を有する高速の光スイッチまたは変
調器の役割を果している。さらに、制御光として連続光
を用いると本実施例はゲイン２０ｄＢの光増幅器として
も使用できる。
射し、制御光１１として半導体レーザからのピークパワ
ーが１００ｍＷで、２０ＧＨｚのパルス光を繰り返し入
力した。その結果、図４に示すように制御光の波形によ
って変調を受けた信号光が得られた。この場合、制御光
が入力された時の信号光出力と制御光が入力されていな
い時の信号光出力の比、即ち消光比は本実施例の光増幅
のゲインが２０ｄＢであることから２０ｄＢであり、本
実施例が変調のみならずスイッチとしても適用できるこ
とを示している。また、信号光の波形は十分に制御光に
追随しており、本実施例が高速応答を持つことを示して
いる。応答速度の限界はまだ明確ではないが１００ＧＨ
ｚ以上の応答は可能と見積られる。さらに、出力された
信号光のピークパワーは９ｍＷであり、入力信号光がニ
オブ酸リチウム単結晶光ファイバ２２内のパラメトリッ
ク増幅効果により増幅されている。従って、本実施例の
光学装置は増幅効果を有する高速の光スイッチまたは変
調器の役割を果している。さらに、制御光として連続光
を用いると本実施例はゲイン２０ｄＢの光増幅器として
も使用できる。
【００１４】また、出力光として波長１.３６μｍの差
周波光をみた場合、図４と同様の特性が得られる。その
際の消光比は３０ｄＢ以上であり、より良好なスイッチ
特性を示す。
周波光をみた場合、図４と同様の特性が得られる。その
際の消光比は３０ｄＢ以上であり、より良好なスイッチ
特性を示す。
【００１５】以上の実施例では、導波路構造を有する２
次非線形光学媒質としてニオブ酸リチウムの単結晶光フ
ァイバを用いたが、単結晶光ファイバ構造は高い光強度
密度と長い相互作用長が可能となるため、制御光のパワ
ーを低パワー化することができる。ニオブ酸リチウムと
ニオブ酸カリウムは、２次の非線形光学効果が比較的大
きく、かつ単結晶光ファイバ状に作製しやすい代表的結
晶であるが、他の材料、例えばＫＴＰ（KTiOPO4）、β-
BaB2O4 などの誘電体材料やＤＡＮ（２−（Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノ）−５−ニトロアセトアニリド）、ＡＮＮ
Ｐ（２−アダマンチルアミノ−５−ニトロピリジン）な
どの有機材料でも２次の非線形光学効果を有し、単結晶
光ファイバ構造に形成できれば同様に本発明に適用でき
ることは勿論である。例えば、ＡＮＮＰ結晶を用いた場
合、論文（Applied Physics Letters,vol.58.23,pp.258
3 （１９９１））によれば２次の非線形光学定数はニオ
ブ酸リチウムの１３倍であるから、実施例で示したニオ
ブ酸リチウム単結晶光ファイバと同程度の導波路構造を
形成できれば上記式（４）により導波路長は約２ｃｍ程
度に短縮する事が可能である。また、本実施例ではコア
部、クラッド部ともに２次の非線形光学効果を有する媒
質で形成されていたが、少なくともコア部が２次の非線
形光学効果を有する媒質で形成されていれば同様の効果
が得られる。また、導波路長が短いため単結晶光ファイ
バ構造に比べて動作パワーは大きくなるものの、２次の
非線形光学効果を有する基板内に導波路構造を形成した
ものも同様の効果が得られる。
次非線形光学媒質としてニオブ酸リチウムの単結晶光フ
ァイバを用いたが、単結晶光ファイバ構造は高い光強度
密度と長い相互作用長が可能となるため、制御光のパワ
ーを低パワー化することができる。ニオブ酸リチウムと
ニオブ酸カリウムは、２次の非線形光学効果が比較的大
きく、かつ単結晶光ファイバ状に作製しやすい代表的結
晶であるが、他の材料、例えばＫＴＰ（KTiOPO4）、β-
BaB2O4 などの誘電体材料やＤＡＮ（２−（Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノ）−５−ニトロアセトアニリド）、ＡＮＮ
Ｐ（２−アダマンチルアミノ−５−ニトロピリジン）な
どの有機材料でも２次の非線形光学効果を有し、単結晶
光ファイバ構造に形成できれば同様に本発明に適用でき
ることは勿論である。例えば、ＡＮＮＰ結晶を用いた場
合、論文（Applied Physics Letters,vol.58.23,pp.258
3 （１９９１））によれば２次の非線形光学定数はニオ
ブ酸リチウムの１３倍であるから、実施例で示したニオ
ブ酸リチウム単結晶光ファイバと同程度の導波路構造を
形成できれば上記式（４）により導波路長は約２ｃｍ程
度に短縮する事が可能である。また、本実施例ではコア
部、クラッド部ともに２次の非線形光学効果を有する媒
質で形成されていたが、少なくともコア部が２次の非線
形光学効果を有する媒質で形成されていれば同様の効果
が得られる。また、導波路長が短いため単結晶光ファイ
バ構造に比べて動作パワーは大きくなるものの、２次の
非線形光学効果を有する基板内に導波路構造を形成した
ものも同様の効果が得られる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明のように本発明は、３次の非線
形光学効果に比して効率の高い２次の非線形光学効果を
使用することにより、３次の非線形効果を使用した素子
と同様の光・光変調および光・光スイッチング動作をよ
り低パワーで実現している。その結果、低パワー光動作
および高速動作という２つの特長をもつ光スイッチ、光
変調器および光増幅器を実現することができる。
形光学効果に比して効率の高い２次の非線形光学効果を
使用することにより、３次の非線形効果を使用した素子
と同様の光・光変調および光・光スイッチング動作をよ
り低パワーで実現している。その結果、低パワー光動作
および高速動作という２つの特長をもつ光スイッチ、光
変調器および光増幅器を実現することができる。
【図１】本発明の実施例の構成の概念を模式的に表した
図である。
図である。
【図２】光増幅と導波路長の関係を示すグラフである。
【図３】本実施例の構成を示す図である。
【図４】本実施例の特性を示すグラフである。
【図５】従来例の３次の非線形光学効果によるカーシャ
ッタの構成を示す図である。
ッタの構成を示す図である。
１ 合波器 ２ ２次非線形光学媒質 ３ 光フィルタ ４ ブラックボックス １１ 制御光 １２ 信号光 ２１ 合波器 ２２ ニオブ酸リチウム単結晶光ファイバ ２４ 光フィルタ ２５ レンズ ２６ レンズ ４１ ゲート光 ４２ 二硫化炭素セル ４３ 検光子 ４４ 信号光 ４５ 合波器
Claims (4)
- 【請求項１】 異なる角周波数を有する信号光と制御光
を合波する合波器と、合波された信号光と制御光が導波
する導波路構造を有する２次非線形光学媒質を基本要素
として構成される非線形光学装置であって、 前記２次非線形光学媒質は、信号光と、制御光と、信号
光と制御光の各角周波数の差の角周波数を有する差周波
光とに対しほぼ位相整合条件を満たし、入力される制御
光によって制御された信号光と差周波光が出力されるこ
とを特徴とする非線形光学装置。 - 【請求項２】 異なる角周波数を有する信号光と制御光
を合波する合波器と、合波された信号光と制御光が導波
する導波路構造を有する２次非線形光学媒質を基本要素
として構成される非線形光学装置であって、 前記２次非線形光学媒質は、信号光と、制御光と、信号
光と制御光の各角周波数の差の角周波数を有する差周波
光とに対しほぼ位相整合条件を満たし、かつパラメトリ
ック効果で信号光を増幅するものであることを特徴とす
る非線形光学装置。 - 【請求項３】 信号光と制御光を合波器で合波し、合波
された信号光と制御光を、該信号光と制御光の各角周波
数に対しほぼ位相整合条件を満たした２次非線形光学媒
質に入力し、パラメトリック効果で増幅された信号光を
出力することを特徴とする光増幅方法。 - 【請求項４】 請求項１または２記載の非線形光学装置
において、２次非線形光学媒質が単結晶光ファイバであ
ることを特徴とする非線形光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22749791A JPH0566441A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 非線形光学装置および光増幅方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22749791A JPH0566441A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 非線形光学装置および光増幅方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566441A true JPH0566441A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16861819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22749791A Pending JPH0566441A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 非線形光学装置および光増幅方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0566441A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
| JP2007108324A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換モジュール |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP22749791A patent/JPH0566441A/ja active Pending
Cited By (3)
| 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 |
| JP2007108324A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換モジュール |
| JP4553822B2 (ja) * | 2005-10-12 | 2010-09-29 | 日本電信電話株式会社 | 波長変換モジュール |
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