JPH10206918A - 波長変換素子 - Google Patents
波長変換素子Info
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- JPH10206918A JPH10206918A JP9010795A JP1079597A JPH10206918A JP H10206918 A JPH10206918 A JP H10206918A JP 9010795 A JP9010795 A JP 9010795A JP 1079597 A JP1079597 A JP 1079597A JP H10206918 A JPH10206918 A JP H10206918A
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- Japan
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- diffraction
- striped
- optical waveguides
- tapered
- wavelength conversion
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の波長変換方式の欠点を除去し、構成並
びに製作が容易な導波路型波長変換素子を実現すること
にある。 【解決手段】 平面基板上に築いた一本のテーパ状光導
波路１と、テーパ状光導波路１に接合される複数のスト
ライプ状分岐光導波路を備え、前記テーパ状導波路と複
数のストライプ状分岐光導波路の接続領域にラマン−ナ
ス回折を可能にする表面弾性波デバイスとしてのＳＡＷ
トランスデューサ２及び吸音体３が形成されている。ま
た、各分岐ストライプ状光導波路の角度は、それぞれ前
記各次ラマン−ナス回折の各次の回折光の回折角度と対
応し、周波数及び回折角度の異なる各次の回折光が各分
岐ストライプ状光導波路へ導波できることを特徴とす
る。
びに製作が容易な導波路型波長変換素子を実現すること
にある。 【解決手段】 平面基板上に築いた一本のテーパ状光導
波路１と、テーパ状光導波路１に接合される複数のスト
ライプ状分岐光導波路を備え、前記テーパ状導波路と複
数のストライプ状分岐光導波路の接続領域にラマン−ナ
ス回折を可能にする表面弾性波デバイスとしてのＳＡＷ
トランスデューサ２及び吸音体３が形成されている。ま
た、各分岐ストライプ状光導波路の角度は、それぞれ前
記各次ラマン−ナス回折の各次の回折光の回折角度と対
応し、周波数及び回折角度の異なる各次の回折光が各分
岐ストライプ状光導波路へ導波できることを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光集積回路素子とし
て用いる導波路型の波長変換素子に関するものである。
て用いる導波路型の波長変換素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信用波長変換素子は将来のＷＤＭネ
ットワークにおけるキーデバイスとして注目され、盛ん
に研究されている。現在、利得飽和法や四光波混合法な
ど、様々な波長変換方式が開発されてきた。
ットワークにおけるキーデバイスとして注目され、盛ん
に研究されている。現在、利得飽和法や四光波混合法な
ど、様々な波長変換方式が開発されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
変換方式によっては、効率的な波長変換を行うためには
強いポンプ光が必要であった。また、ポンプ光、信号
光、及び変換光が非線形媒質を伝搬する際に位相の不整
合が生じるため、波長変換効率は低かった。
変換方式によっては、効率的な波長変換を行うためには
強いポンプ光が必要であった。また、ポンプ光、信号
光、及び変換光が非線形媒質を伝搬する際に位相の不整
合が生じるため、波長変換効率は低かった。
【０００４】さらに、高出力ポンプ光の発生や、出力端
でこのポンプ光の除去など、多数の工数を要し、実用性
に乏しかった。
でこのポンプ光の除去など、多数の工数を要し、実用性
に乏しかった。
【０００５】本発明の目的は、このような従来の波長変
換方式の欠点を除去し、構成並びに製作が容易な導波路
型の波長変換素子を実現することにある。
換方式の欠点を除去し、構成並びに製作が容易な導波路
型の波長変換素子を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、平面基
板上に築いた少なくとも一本のテーパ状光導波路と、該
テーパ状光導波路に接続する複数のストライプ状分岐光
導波路を備え、前記テーパ状導波路と前記複数のストラ
イプ状分岐光導波路の接続領域に表面弾性波デバイスが
形成されており、前記表面弾性波デバイスにより、入射
光のラマン−ナス回折を可能とする動的回折格子を形成
して動作することを特徴とする波長変換素子が得られ
る。
板上に築いた少なくとも一本のテーパ状光導波路と、該
テーパ状光導波路に接続する複数のストライプ状分岐光
導波路を備え、前記テーパ状導波路と前記複数のストラ
イプ状分岐光導波路の接続領域に表面弾性波デバイスが
形成されており、前記表面弾性波デバイスにより、入射
光のラマン−ナス回折を可能とする動的回折格子を形成
して動作することを特徴とする波長変換素子が得られ
る。
【０００７】さらに、本発明によれば、前記各分岐スト
ライプ状光導波路の角度は、それぞれ前記各次ラマン−
ナス回折光の回折角度に対応し、周波数及び回折角度の
異なる各次の回折光が各分岐ストライプ状光導波路へ導
波できることを特徴とする波長変換素子が得られる。
ライプ状光導波路の角度は、それぞれ前記各次ラマン−
ナス回折光の回折角度に対応し、周波数及び回折角度の
異なる各次の回折光が各分岐ストライプ状光導波路へ導
波できることを特徴とする波長変換素子が得られる。
【０００８】さらに、本発明によれば、前記各分岐光導
波路にスポットサイズ変換機能を有する縦方向テーパ状
導波路を有し、それぞれ導波されている前記各次回折光
の出射角度を低減することを特徴とする波長変換素子が
得られる。
波路にスポットサイズ変換機能を有する縦方向テーパ状
導波路を有し、それぞれ導波されている前記各次回折光
の出射角度を低減することを特徴とする波長変換素子が
得られる。
【０００９】さらに、本発明によれば、前記各分岐スト
ライプ状光導波路に前記各次の回折光を増幅できる半導
体光増幅器を有し、それぞれの半導体光増幅器が分離独
立な電極を有し、各半導体光増幅器の印加電圧を調整す
ることにより、導波されている各次の回折光の出力パワ
ーをそれぞれ独立にコントロールできることを特徴とす
る波長変換素子が得られる。
ライプ状光導波路に前記各次の回折光を増幅できる半導
体光増幅器を有し、それぞれの半導体光増幅器が分離独
立な電極を有し、各半導体光増幅器の印加電圧を調整す
ることにより、導波されている各次の回折光の出力パワ
ーをそれぞれ独立にコントロールできることを特徴とす
る波長変換素子が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の原理について説明
する。本発明は導波光のラマン−ナス回折を用いた新し
い波長変換方式である。図１に示すように二次元光導波
路面内表面弾性波（以下、ＳＡＷと呼ぶ。）を伝搬さ
せ、この表面弾性波の進行方向と垂直の方向から光が入
射する。音響光学効果で光導波路の屈折率が表面弾性波
の伝搬により周期的に変化して、進行する回折格子を形
成する。このような進行する回折格子の幅をＬ、結合係
数をκとすると、回折格子周期に対して長さＬを相対的
に表したＱパラメータは以下の数１に示される数式で定
義される：
する。本発明は導波光のラマン−ナス回折を用いた新し
い波長変換方式である。図１に示すように二次元光導波
路面内表面弾性波（以下、ＳＡＷと呼ぶ。）を伝搬さ
せ、この表面弾性波の進行方向と垂直の方向から光が入
射する。音響光学効果で光導波路の屈折率が表面弾性波
の伝搬により周期的に変化して、進行する回折格子を形
成する。このような進行する回折格子の幅をＬ、結合係
数をκとすると、回折格子周期に対して長さＬを相対的
に表したＱパラメータは以下の数１に示される数式で定
義される：
【００１１】
【数１】 ここで、βは入射光の伝搬定数である。
【００１２】表面弾性波の伝搬幅Ｌが短い場合、即ちＱ
＜＜１の条件を満足する場合、入射光に対して、図１に
示すように多数の回折光が現れるラマン−ナス回折が起
こる。図２に各次のラマン−ナス回折の回折効率を示
す。図から分かるようにラマン−ナス回折では入射光の
パワーは多数の回折次数の回折光へ分散する。基本次数
（±１）の回折効率の最大値はε±1max＝０．３３９と
なる。
＜＜１の条件を満足する場合、入射光に対して、図１に
示すように多数の回折光が現れるラマン−ナス回折が起
こる。図２に各次のラマン−ナス回折の回折効率を示
す。図から分かるようにラマン−ナス回折では入射光の
パワーは多数の回折次数の回折光へ分散する。基本次数
（±１）の回折効率の最大値はε±1max＝０．３３９と
なる。
【００１３】これらのラマン−ナス回折光は表面弾性波
によるドップラー効果で周波数偏移を受け、入射光の角
周波数をω0 とすると表面弾性波角周波数ωs に対し、
各回折光の角周波数は以下の数２に示されるとおりとな
る。但し、ｑは回折次数である。
によるドップラー効果で周波数偏移を受け、入射光の角
周波数をω0 とすると表面弾性波角周波数ωs に対し、
各回折光の角周波数は以下の数２に示されるとおりとな
る。但し、ｑは回折次数である。
【００１４】
【数２】 従って、一つ周波数の入力光から、複数の周波数を有す
る回折光への変換ができ、波長変換素子として機能され
ることが可能となる。
る回折光への変換ができ、波長変換素子として機能され
ることが可能となる。
【００１５】次に、図面を参照しながら本発明の第１の
実施の形態について説明する。図３は、本発明の第一の
実施の形態を示した図である。
実施の形態について説明する。図３は、本発明の第一の
実施の形態を示した図である。
【００１６】ＬｉＩＯ3 やＬｉＮｂＯ3 のような音響光
学特製を有する材料により図３に示すようなテーパ状光
導波路を形成し、それが複数のストライプ状分岐光導波
路に接合された構造を有し、その接合領域に対応するテ
ーパ状光導波路１の上に、ＳＡＷトランスデューサ２及
び吸音体３により超音波を励起し、光導波路の屈折率が
周期的に変化するようなある幅Ｌを有する動的回折格子
を形成する。
学特製を有する材料により図３に示すようなテーパ状光
導波路を形成し、それが複数のストライプ状分岐光導波
路に接合された構造を有し、その接合領域に対応するテ
ーパ状光導波路１の上に、ＳＡＷトランスデューサ２及
び吸音体３により超音波を励起し、光導波路の屈折率が
周期的に変化するようなある幅Ｌを有する動的回折格子
を形成する。
【００１７】角周波数ω0 の入射光がテーパ状光導波路
に入射し、動的回折格子領域を通過する際に、ラマン−
ナス回折を起こすため、図３に示すように角周波数及び
回折角度の異なる各次の回折光が得られる。
に入射し、動的回折格子領域を通過する際に、ラマン−
ナス回折を起こすため、図３に示すように角周波数及び
回折角度の異なる各次の回折光が得られる。
【００１８】さらに、前記各分岐ストライプ状光導波路
の角度が、それぞれ各次の回折光の回折角度と対応して
おり、各次の回折光が各分岐ストライプ状光導波路へ導
波できるように設計されており、周波数を変換した出射
光が各ストライプ状光導波路から得られることにより、
波長変換素子として機能させる。
の角度が、それぞれ各次の回折光の回折角度と対応して
おり、各次の回折光が各分岐ストライプ状光導波路へ導
波できるように設計されており、周波数を変換した出射
光が各ストライプ状光導波路から得られることにより、
波長変換素子として機能させる。
【００１９】次に、図４を参照して本発明の第２の実施
の形態について説明する。本実施の形態のテーパ状導波
路１部分及びこの上を伝搬させるＳＡＷ１ａにより形成
される動的回折格子すなわち、ＳＡＷトランスデューサ
２及び吸音体３が前記第１の実施の形態とほぼ同じであ
る。ただし、テーパ状光導波路と接合する複数の分岐光
導波路（スポットサイズ変換光導波路４）がスポットサ
イズ変換機能を有する縦方向のテーパ形状を持つ。この
ような構造では、入射光のラマン−ナス回折により得ら
れた角周波数及び回折角度の異なる各次の回折光が各分
岐光導波路へ導波される際、前記各スポットサイズ変換
光導波路４のスポットサイズ変換機能により、回折光の
出射角度を低減できる。
の形態について説明する。本実施の形態のテーパ状導波
路１部分及びこの上を伝搬させるＳＡＷ１ａにより形成
される動的回折格子すなわち、ＳＡＷトランスデューサ
２及び吸音体３が前記第１の実施の形態とほぼ同じであ
る。ただし、テーパ状光導波路と接合する複数の分岐光
導波路（スポットサイズ変換光導波路４）がスポットサ
イズ変換機能を有する縦方向のテーパ形状を持つ。この
ような構造では、入射光のラマン−ナス回折により得ら
れた角周波数及び回折角度の異なる各次の回折光が各分
岐光導波路へ導波される際、前記各スポットサイズ変換
光導波路４のスポットサイズ変換機能により、回折光の
出射角度を低減できる。
【００２０】次に、本発明の第３の実施の形態について
図５を参照して説明する。本実施の形態のテーパ状導波
路部分及びこの上を伝搬させるＳＡＷ１により形成する
動的回折格子は前記第１及び第２の実施の形態と同じで
あり、各分岐光導波路中に活性層５を設け、各回折光を
増幅できる半導体増幅器を形成し、それぞれに分離独立
な電極６を形成する。入射光のラマン−ナス回折により
得られた角周波数及び回折角度の異なる各次の回折光が
各分岐光導波路へ導波される際、各分岐光導波路に印加
する電圧を調整することにより、導波されている前記各
次の回折光の出力パワーを独立にコントロールすること
ができる。
図５を参照して説明する。本実施の形態のテーパ状導波
路部分及びこの上を伝搬させるＳＡＷ１により形成する
動的回折格子は前記第１及び第２の実施の形態と同じで
あり、各分岐光導波路中に活性層５を設け、各回折光を
増幅できる半導体増幅器を形成し、それぞれに分離独立
な電極６を形成する。入射光のラマン−ナス回折により
得られた角周波数及び回折角度の異なる各次の回折光が
各分岐光導波路へ導波される際、各分岐光導波路に印加
する電圧を調整することにより、導波されている前記各
次の回折光の出力パワーを独立にコントロールすること
ができる。
【００２１】
【発明の効果】本発明の波長変換素子は、テーパ状光導
波路に伝搬する表面弾性波により、入射光のラマン−ナ
ス回折を用いて、表面弾性波のドップラー効果により入
射光の周波数変換ができ、またテーパ状光導波路に接合
する各分岐ストライプ状光導波路の角度は、それぞれ各
次の回折光の回折角度と対応し、回折光が各ストライプ
状光導波路へ導波される。従って、一つの入射光から複
数の周波数の回折光への変換ができ、波長変換素子とし
て機能されることが可能となる。
波路に伝搬する表面弾性波により、入射光のラマン−ナ
ス回折を用いて、表面弾性波のドップラー効果により入
射光の周波数変換ができ、またテーパ状光導波路に接合
する各分岐ストライプ状光導波路の角度は、それぞれ各
次の回折光の回折角度と対応し、回折光が各ストライプ
状光導波路へ導波される。従って、一つの入射光から複
数の周波数の回折光への変換ができ、波長変換素子とし
て機能されることが可能となる。
【図１】本発明基本原理を示す図である。
【図２】本発明基本原理を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図である。
１ テーパ状光導波路 １ａ 二次元光導波路面内表面弾性波 ２ ＳＡＷトランスデューサ ３ 吸音体 ４ スポットサイズ変換光導波路 ５ 活性層 ６ 電極
Claims (4)
- 【請求項１】 平面基板上に築いた少なくとも一本のテ
ーパ状光導波路と、該テーパ状光導波路に接続する複数
のストライプ状分岐光導波路を備え、前記テーパ状導波
路と前記複数のストライプ状分岐光導波路の接続領域に
表面弾性波デバイスが形成されており、前記表面弾性波
デバイスにより、入射光のラマン−ナス回折を可能とす
る動的回折格子を形成して動作することを特徴とする波
長変換素子。 - 【請求項２】 前記各分岐ストライプ状光導波路の角度
は、それぞれ前記各次ラマン−ナス回折光の回折角度に
対応し、周波数及び回折角度の異なる各次の回折光が各
分岐ストライプ状光導波路へ導波できることを特徴とす
る請求項１記載の波長変換素子。 - 【請求項３】 前記各分岐光導波路にスポットサイズ変
換機能を有する縦方向テーパ状導波路を有し、それぞれ
導波されている前記各次回折光の出射角度を低減するこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の波長変換素子。 - 【請求項４】 前記各分岐ストライプ状光導波路に前記
各次の回折光を増幅できる半導体光増幅器を有し、それ
ぞれの半導体光増幅器が分離独立な電極を有し、各半導
体光増幅器の印加電圧を調整することにより、導波され
ている各次の回折光の出力パワーをそれぞれ独立にコン
トロールできることを特徴とする請求項１乃至３記載の
波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9010795A JPH10206918A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9010795A JPH10206918A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10206918A true JPH10206918A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11760289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9010795A Pending JPH10206918A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10206918A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100421149B1 (ko) * | 2001-07-11 | 2004-03-04 | 삼성전자주식회사 | 3차원적으로 테이퍼진 연결부를 구비하는 광도파로열 격자 제작 방법 |
| WO2004070939A1 (ja) * | 2003-02-10 | 2004-08-19 | Japan Science And Technology Agency | 光励起表面プラズマを用いた周波数変換装置及び方法 |
-
1997
- 1997-01-24 JP JP9010795A patent/JPH10206918A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100421149B1 (ko) * | 2001-07-11 | 2004-03-04 | 삼성전자주식회사 | 3차원적으로 테이퍼진 연결부를 구비하는 광도파로열 격자 제작 방법 |
| WO2004070939A1 (ja) * | 2003-02-10 | 2004-08-19 | Japan Science And Technology Agency | 光励起表面プラズマを用いた周波数変換装置及び方法 |
| US7236293B2 (en) | 2003-02-10 | 2007-06-26 | Japan Science And Technology Agency | Frequency converter using optical excitation surface plasma and its method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990407 |