JPH1068976A - 光駆動型波長変換装置 - Google Patents
光駆動型波長変換装置Info
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- JPH1068976A JPH1068976A JP22818496A JP22818496A JPH1068976A JP H1068976 A JPH1068976 A JP H1068976A JP 22818496 A JP22818496 A JP 22818496A JP 22818496 A JP22818496 A JP 22818496A JP H1068976 A JPH1068976 A JP H1068976A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 信号光の偏光方向が変わっても差周波光への
変換効率が変動しない、信号光偏波無依存の光駆動型波
長変換装置を提供すること。 【解決手段】 ２次の非線形光学効果を有する光学媒質
からなる光導波路３２と、信号光と制御光を合波して光
導波路に入射する合波器３１と、光導波路から出射する
光を制御光、制御光と信号光の差周波光とに分離する分
波器３４とを備え、かつ光導波路の中央又はその近傍
に、信号光の波長では１／２波長板に、制御光の波長で
は１波長板になる位相板３３が配置される。制御光の波
長は信号光に対して約半分の波長にし、位相板３３はそ
の複屈折の軸３８が制御光の偏波方向に対してほぼ４５
度をなすようにする。光導波路の後半部分の長さをその
光導波路の前半部分よりも長くしてもよい。光導波路は
Ｚ板ＬｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ拡散により形成し、擬似
位相整合条件を満たすように所定の周期で分極反転処理
を施している。
変換効率が変動しない、信号光偏波無依存の光駆動型波
長変換装置を提供すること。 【解決手段】 ２次の非線形光学効果を有する光学媒質
からなる光導波路３２と、信号光と制御光を合波して光
導波路に入射する合波器３１と、光導波路から出射する
光を制御光、制御光と信号光の差周波光とに分離する分
波器３４とを備え、かつ光導波路の中央又はその近傍
に、信号光の波長では１／２波長板に、制御光の波長で
は１波長板になる位相板３３が配置される。制御光の波
長は信号光に対して約半分の波長にし、位相板３３はそ
の複屈折の軸３８が制御光の偏波方向に対してほぼ４５
度をなすようにする。光導波路の後半部分の長さをその
光導波路の前半部分よりも長くしてもよい。光導波路は
Ｚ板ＬｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ拡散により形成し、擬似
位相整合条件を満たすように所定の周期で分極反転処理
を施している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重や時間多
重を利用した光通信システムにおいて用いられる光駆動
型波長変換装置に関するものである。
重を利用した光通信システムにおいて用いられる光駆動
型波長変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】非線形光学効果とは、物質中の電極分極
Ｐが下記の（１）式のように光の電界Ｅに比例する項以
外にＥ2 ，Ｅ3 の高次項をもつために起こる効果であ
る。なお、χ(1) は１次の非線形感受率、χ(2) は２次
の非線形感受率、χ(3) は３次の非線形感受率である。
Ｐが下記の（１）式のように光の電界Ｅに比例する項以
外にＥ2 ，Ｅ3 の高次項をもつために起こる効果であ
る。なお、χ(1) は１次の非線形感受率、χ(2) は２次
の非線形感受率、χ(3) は３次の非線形感受率である。
【０００３】
【数１】 Ｐ＝χ(1) Ｅ＋χ(2) Ｅ2 ＋χ(3) Ｅ3 ＋… （１） 特に、上式（１）の第２項は、中心対称性のくずれた物
質において強く現れる効果で、第２次高調波発生（seco
nd harmonic generaion:ＳＨＧ）、和周波発生（sum fr
equency generation: ＳＦＧ）、差周波発生（differen
ce frequency gereration:ＤＦＧ）などの効果を生じ、
レーザの発生する波長を別の波長へと変換することがで
きる。ここで本発明で利用する差周波発生について簡単
に説明する。差周波発生とは角周波数Ｘ1 と角周波数Ｘ
2 の光を入射して、角周波数Ｘ3（＝Ｘ1 −Ｘ2 ）の差
周波光に変換するものである。この変換効率を高めるた
めには、β1 −β2 −β3 ＝０（ここで、β1 ，β2 は
角周波数Ｘ1 およびＸ2 の光の非線形媒質中での伝搬定
数、β3 は差周波光の非線形媒質中での伝搬定数）なる
位相整合条件、または非線形媒質が周期Ｔの周期的分極
構造を有する場合においては、β1 −β2 −β3 −２π
ｍ／Ｔ＝０（ここでｍは奇整数）なる疑似位相整合条件
を満たさなければならない。この差周波発生の効果を用
いて、例えばＣ．Ｑ．Ｘu et.al.“Wavelength convers
ions 1.5μm by difference frequency generation in
periodically domain inverted LiNbO3 channel wavegu
ides”Ａppl.Ｐhys.Ｌett. vol.63,(1993) pp.1170-117
2 の論文に示されるように、光通信で用いられている
１．５μｍ帯内での波長変換を行うことができる。
質において強く現れる効果で、第２次高調波発生（seco
nd harmonic generaion:ＳＨＧ）、和周波発生（sum fr
equency generation: ＳＦＧ）、差周波発生（differen
ce frequency gereration:ＤＦＧ）などの効果を生じ、
レーザの発生する波長を別の波長へと変換することがで
きる。ここで本発明で利用する差周波発生について簡単
に説明する。差周波発生とは角周波数Ｘ1 と角周波数Ｘ
2 の光を入射して、角周波数Ｘ3（＝Ｘ1 −Ｘ2 ）の差
周波光に変換するものである。この変換効率を高めるた
めには、β1 −β2 −β3 ＝０（ここで、β1 ，β2 は
角周波数Ｘ1 およびＸ2 の光の非線形媒質中での伝搬定
数、β3 は差周波光の非線形媒質中での伝搬定数）なる
位相整合条件、または非線形媒質が周期Ｔの周期的分極
構造を有する場合においては、β1 −β2 −β3 −２π
ｍ／Ｔ＝０（ここでｍは奇整数）なる疑似位相整合条件
を満たさなければならない。この差周波発生の効果を用
いて、例えばＣ．Ｑ．Ｘu et.al.“Wavelength convers
ions 1.5μm by difference frequency generation in
periodically domain inverted LiNbO3 channel wavegu
ides”Ａppl.Ｐhys.Ｌett. vol.63,(1993) pp.1170-117
2 の論文に示されるように、光通信で用いられている
１．５μｍ帯内での波長変換を行うことができる。
【０００４】以下、従来技術によるこの種の装置の動作
原理を簡単に説明する。この種の非線形光学装置は、図
１に示したように、情報を持った信号光の波長を制御光
によって別の波長へと変換するものである。図中に示し
たように、信号光と制御光を合波する合波器１１、２次
の非線形光学効果を有して前述の位相整合条件または疑
似位相整合条件を満たす非線形導波路１２、および差周
波光と制御光を分波する分波器１３によって、この種の
装置の主要部分は構成される。比較的小さな光強度を持
つ信号光と比較的大きな光強度を持つ制御光とを合波器
１１で合波し、非線形導波路１２に入射することによ
り、この導波路１２中で信号光は別の波長を持つ差周波
光へと変換され、制御光とともに導波路１２から出射さ
れる。導波路１２から出射された差周波光と制御光は分
波器１３により分離される。例えば、制御光の波長を
０．７７μｍとした場合、波長１．５５μｍの信号光を
波長１．５３μｍの差周波光へと変換することができ
る。
原理を簡単に説明する。この種の非線形光学装置は、図
１に示したように、情報を持った信号光の波長を制御光
によって別の波長へと変換するものである。図中に示し
たように、信号光と制御光を合波する合波器１１、２次
の非線形光学効果を有して前述の位相整合条件または疑
似位相整合条件を満たす非線形導波路１２、および差周
波光と制御光を分波する分波器１３によって、この種の
装置の主要部分は構成される。比較的小さな光強度を持
つ信号光と比較的大きな光強度を持つ制御光とを合波器
１１で合波し、非線形導波路１２に入射することによ
り、この導波路１２中で信号光は別の波長を持つ差周波
光へと変換され、制御光とともに導波路１２から出射さ
れる。導波路１２から出射された差周波光と制御光は分
波器１３により分離される。例えば、制御光の波長を
０．７７μｍとした場合、波長１．５５μｍの信号光を
波長１．５３μｍの差周波光へと変換することができ
る。
【０００５】このような装置における従来技術において
は以下に述べるように、非線形導波路での位相整合条件
を満たすために、位相整合法の種類によって制御光、信
号光、差周波光の偏光方向が一定の条件を満たす必要が
ある。
は以下に述べるように、非線形導波路での位相整合条件
を満たすために、位相整合法の種類によって制御光、信
号光、差周波光の偏光方向が一定の条件を満たす必要が
ある。
【０００６】近年盛んに研究されている周期的分極構造
を利用した疑似位相整合を用いる場合には図１に示した
ように、信号光の偏波方向１４と制御光の偏波方向１５
は同じである必要があり、発生する差周波光は信号光と
同じ偏光方向１６となる。
を利用した疑似位相整合を用いる場合には図１に示した
ように、信号光の偏波方向１４と制御光の偏波方向１５
は同じである必要があり、発生する差周波光は信号光と
同じ偏光方向１６となる。
【０００７】タイプＩと呼ばれる非線形媒質の複屈折を
利用した位相整合を用いる場合は、信号光と制御光の偏
波方向は直交している必要があり、発生する差周波光は
信号光と同じ偏光方向となる。
利用した位相整合を用いる場合は、信号光と制御光の偏
波方向は直交している必要があり、発生する差周波光は
信号光と同じ偏光方向となる。
【０００８】タイプIIと呼ばれる非線形媒質の複屈折を
利用した位相整合を用いる場合は、信号光と制御光の偏
波方向は直交または同じのいずれかである必要があり、
発生する差周波光は信号光と直交した偏光方向となる。
利用した位相整合を用いる場合は、信号光と制御光の偏
波方向は直交または同じのいずれかである必要があり、
発生する差周波光は信号光と直交した偏光方向となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上に説明してきたよ
うに、上述の従来技術では、信号光と制御光の偏光方向
に対して著しい依存性がある。光通信システムへの適用
を考えた場合、制御光の発生装置は波長変換装置の近く
に設置できると考えられるので、偏光方向を一定にする
ことは比較的容易に実現可能と考えられる。しかしなが
ら、光通信システムに用いられている単一モードファイ
バ中の偏光方向は絶えず変動しており、長距離のファイ
バを伝搬してきた信号光を従来の技術による装置に入射
して波長変換を行うと、信号光の偏光方向の揺らぎによ
って、差周波光への変換効率が変動してしまい、実用的
でないといった解決すべき点があった。
うに、上述の従来技術では、信号光と制御光の偏光方向
に対して著しい依存性がある。光通信システムへの適用
を考えた場合、制御光の発生装置は波長変換装置の近く
に設置できると考えられるので、偏光方向を一定にする
ことは比較的容易に実現可能と考えられる。しかしなが
ら、光通信システムに用いられている単一モードファイ
バ中の偏光方向は絶えず変動しており、長距離のファイ
バを伝搬してきた信号光を従来の技術による装置に入射
して波長変換を行うと、信号光の偏光方向の揺らぎによ
って、差周波光への変換効率が変動してしまい、実用的
でないといった解決すべき点があった。
【００１０】本発明の目的は、上記のような従来技術の
課題を解決し、信号光の偏光方向が変わっても差周波光
への変換効率が変動しない、信号光偏波無依存の光駆動
型波長変換装置を提供することにある。
課題を解決し、信号光の偏光方向が変わっても差周波光
への変換効率が変動しない、信号光偏波無依存の光駆動
型波長変換装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、信
号光偏波無依存の光駆動型波長変換装置を提供するた
め、光導波路の中央またはその近傍に、信号光の波長に
対しては１／２波長分の位相差を生じ、かつ制御光の波
長に対しては１波長分の位相差を生じる位相板を配置さ
せることで、信号光の偏光方向が変わっても差周波光へ
の変換効率が変動しないようにした。
号光偏波無依存の光駆動型波長変換装置を提供するた
め、光導波路の中央またはその近傍に、信号光の波長に
対しては１／２波長分の位相差を生じ、かつ制御光の波
長に対しては１波長分の位相差を生じる位相板を配置さ
せることで、信号光の偏光方向が変わっても差周波光へ
の変換効率が変動しないようにした。
【００１２】具体的には、請求項１の本発明は、２次の
非線形光学効果を有する光学媒質からなる光導波路と、
信号光と制御光を合波して上記光導波路に入射する手段
と、上記光導波路から出射する光を、上記制御光と、そ
の制御光と上記信号光の差周波光とに分離する手段とを
備えた光駆動型波長変換装置において、上記光導波路の
中央又はその近傍に、上記信号光の波長では１／２波長
板に、上記制御光の波長では１波長板になる位相板が配
置されるようにした。
非線形光学効果を有する光学媒質からなる光導波路と、
信号光と制御光を合波して上記光導波路に入射する手段
と、上記光導波路から出射する光を、上記制御光と、そ
の制御光と上記信号光の差周波光とに分離する手段とを
備えた光駆動型波長変換装置において、上記光導波路の
中央又はその近傍に、上記信号光の波長では１／２波長
板に、上記制御光の波長では１波長板になる位相板が配
置されるようにした。
【００１３】さらに、請求項２の本発明では、上記制御
光の波長は上記信号光の波長に対して約半分の波長にし
た。
光の波長は上記信号光の波長に対して約半分の波長にし
た。
【００１４】請求項３の本発明では、上記位相板はその
位相板の複屈折の軸が上記制御光の偏波方向に対してほ
ぼ４５度をなすようにした。
位相板の複屈折の軸が上記制御光の偏波方向に対してほ
ぼ４５度をなすようにした。
【００１５】請求項４の本発明では、上記位相板を境と
して上記光導波路の後半部分の長さをその光導波路の前
半部分よりも長くした。
して上記光導波路の後半部分の長さをその光導波路の前
半部分よりも長くした。
【００１６】請求項５の本発明では、上記光導波路はＬ
ｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ拡散により導波路だ形成され、
擬似位相整合条件を満たすように所定の周期で分極反転
処理が施されているようにした。
ｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ拡散により導波路だ形成され、
擬似位相整合条件を満たすように所定の周期で分極反転
処理が施されているようにした。
【００１７】請求項６の本発明では、上記信号光および
制御光は光パルスにして、高速光駆動光スイッチとして
用いられるようにした。
制御光は光パルスにして、高速光駆動光スイッチとして
用いられるようにした。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１９】本発明の実施形態では、信号光と制御光を
非線形光学媒質からなる光導波路に入射して、差周波発
生効果を用いて信号光の波長を別の波長に変換する光駆
動型波長変換装置において、従来と異なり、その光導波
路の中央またはその近傍（ほぼ中間部分）に位相板を挿
入させ、この位相板として信号光の波長に対してほぼ１
／２波長分の位相差を生じ、制御光の波長に対してほぼ
１波長分の位相差を生じる位相板を用いる。これによ
り、信号光の偏光方向が変動しても差周波光への変換効
率が変動しないという信号光偏波無依存の光駆動型波長
変換装置を構成することができる。
非線形光学媒質からなる光導波路に入射して、差周波発
生効果を用いて信号光の波長を別の波長に変換する光駆
動型波長変換装置において、従来と異なり、その光導波
路の中央またはその近傍（ほぼ中間部分）に位相板を挿
入させ、この位相板として信号光の波長に対してほぼ１
／２波長分の位相差を生じ、制御光の波長に対してほぼ
１波長分の位相差を生じる位相板を用いる。これによ
り、信号光の偏光方向が変動しても差周波光への変換効
率が変動しないという信号光偏波無依存の光駆動型波長
変換装置を構成することができる。
【００２０】図２を参照して、以下にその動作原理につ
いて説明する。図２中に示したように本発明による装置
の主要部分は、信号光と制御光を合波する合波器２１、
２次の非線形光学効果を有して位相整合条件または疑似
位相整合条件を満たす非線形導波路２２、この導波路２
２のほぼ中間部分に挿入された位相板２３、および差周
波光と制御光を分波する分波器２４によって構成され
る。
いて説明する。図２中に示したように本発明による装置
の主要部分は、信号光と制御光を合波する合波器２１、
２次の非線形光学効果を有して位相整合条件または疑似
位相整合条件を満たす非線形導波路２２、この導波路２
２のほぼ中間部分に挿入された位相板２３、および差周
波光と制御光を分波する分波器２４によって構成され
る。
【００２１】差周波発生効果を用いて波長変換を行う場
合には、制御光の波長（λ1 ）は信号光の波長（λ2 ）
に対して約半分の波長を用いるが、このような場合に、
位相板２３を信号光波長に対しては２つの直交する偏波
成分間にほぼ１／２波長分の位相差を生じ、制御光波長
に対しては２つの直交する偏波成分間にほぼ１波長分の
位相差を生じるように設計することは比較的容易に可能
である。
合には、制御光の波長（λ1 ）は信号光の波長（λ2 ）
に対して約半分の波長を用いるが、このような場合に、
位相板２３を信号光波長に対しては２つの直交する偏波
成分間にほぼ１／２波長分の位相差を生じ、制御光波長
に対しては２つの直交する偏波成分間にほぼ１波長分の
位相差を生じるように設計することは比較的容易に可能
である。
【００２２】本発明においては、この位相板２３の複屈
折の軸２８が制御光の偏波方向に対してほぼ４５度の角
度をなすように導波路２２のほぼ中間部分に挿入され
る。ここで説明を簡単にするために、この非線形導波路
２２中では、信号光と制御光の両者の偏波が本図中の縦
方向に向いている場合に、位相整合条件または疑似位相
整合条件を満たすと仮定する。
折の軸２８が制御光の偏波方向に対してほぼ４５度の角
度をなすように導波路２２のほぼ中間部分に挿入され
る。ここで説明を簡単にするために、この非線形導波路
２２中では、信号光と制御光の両者の偏波が本図中の縦
方向に向いている場合に、位相整合条件または疑似位相
整合条件を満たすと仮定する。
【００２３】このように設計された本装置の合波器２１
に図２中に示すように直交する２つの偏波成分２５，２
６を含む信号光と、縦方向の偏波２７を持つ制御光を入
射すると、導波路２２の前半部分においては、信号光の
縦偏波成分２５と制御光が位相整合条件または疑似位相
整合条件を満たすので、信号光の縦偏波成分のみが差周
波発生効果により差周波光２９へと変換される。
に図２中に示すように直交する２つの偏波成分２５，２
６を含む信号光と、縦方向の偏波２７を持つ制御光を入
射すると、導波路２２の前半部分においては、信号光の
縦偏波成分２５と制御光が位相整合条件または疑似位相
整合条件を満たすので、信号光の縦偏波成分のみが差周
波発生効果により差周波光２９へと変換される。
【００２４】一方、信号光、制御光が導波路２２のほぼ
中間部分に備えられた位相板２３を通過すると、信号光
は偏波方向が９０度だけ回転するが、制御光の偏波は変
化しないために、導波路２２の後半部分においては信号
光の横偏波成分２６と制御光が位相整合条件または疑似
位相整合条件を満たし、信号光の横偏波成分のみが差周
波発生効果により差周波光２１０へと変換される。な
お、導波路２２の前半部分で発生した差周波光２９は信
号光と波長が接近しているため、位相板２３で偏波が９
０度回転して出射される。
中間部分に備えられた位相板２３を通過すると、信号光
は偏波方向が９０度だけ回転するが、制御光の偏波は変
化しないために、導波路２２の後半部分においては信号
光の横偏波成分２６と制御光が位相整合条件または疑似
位相整合条件を満たし、信号光の横偏波成分のみが差周
波発生効果により差周波光２１０へと変換される。な
お、導波路２２の前半部分で発生した差周波光２９は信
号光と波長が接近しているため、位相板２３で偏波が９
０度回転して出射される。
【００２５】本発明では導波路２２の前半部分における
差周波効果により制御光のパワーが若干変化することが
考えられるが、通常制御光に比べて信号光のパワーは小
さく、制御光の減少分は信号光パワーと同程度であるた
め、実際上の制御光パワーの変化はほぼ無視できる程度
である。従って、導波路２２の後半部分においても前半
部分と同程度の変換効率が得られる。また、位相板２３
が制御光に対して完全に１波長分の位相差を生じるよう
に設計できず、そのため導波路２２の後半部分における
制御光の縦方向の偏波成分が減少した場合でも、導波路
２２の後半部分の長さを前半部分よりも長くすることに
より、前・後半部分での変換効率を同一にすることが可
能である。
差周波効果により制御光のパワーが若干変化することが
考えられるが、通常制御光に比べて信号光のパワーは小
さく、制御光の減少分は信号光パワーと同程度であるた
め、実際上の制御光パワーの変化はほぼ無視できる程度
である。従って、導波路２２の後半部分においても前半
部分と同程度の変換効率が得られる。また、位相板２３
が制御光に対して完全に１波長分の位相差を生じるよう
に設計できず、そのため導波路２２の後半部分における
制御光の縦方向の偏波成分が減少した場合でも、導波路
２２の後半部分の長さを前半部分よりも長くすることに
より、前・後半部分での変換効率を同一にすることが可
能である。
【００２６】この結果、信号光の２つの直交する偏波成
分に対して同一の波長変換効率が得られるので、信号光
の偏光方向が変動しても変換効率が変動しない、信号光
偏波無依存の光駆動型波長変換装置を構成することがで
きる。この作用は本発明による装置構成をとることによ
り始めて実現可能になるものである。
分に対して同一の波長変換効率が得られるので、信号光
の偏光方向が変動しても変換効率が変動しない、信号光
偏波無依存の光駆動型波長変換装置を構成することがで
きる。この作用は本発明による装置構成をとることによ
り始めて実現可能になるものである。
【００２７】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を具体
的に説明する。
的に説明する。
【００２８】図３は本発明の実施例の構成を示す。ここ
で、３１は信号光と制御光を合波する合波器である。３
２はＺ板ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉ拡散により導波路を形
成し、疑似位相整合条件を満たすように周期１９μｍで
分極反転処理が施された非線形導波路である。３３はこ
の導波路３２の中間部分に挿入された位相板、３４は差
周波光と制御光を分波する分波器である。また、３５，
３６は波長１．５３５μｍの信号光の偏波方向、３７は
波長０．７７１μｍの制御光の偏波方向、３８は位相板
３３の複屈折の主軸方向、３９，３１０は波長１．５５
０μｍの差周波光の偏波方向をそれぞれ表している。
で、３１は信号光と制御光を合波する合波器である。３
２はＺ板ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉ拡散により導波路を形
成し、疑似位相整合条件を満たすように周期１９μｍで
分極反転処理が施された非線形導波路である。３３はこ
の導波路３２の中間部分に挿入された位相板、３４は差
周波光と制御光を分波する分波器である。また、３５，
３６は波長１．５３５μｍの信号光の偏波方向、３７は
波長０．７７１μｍの制御光の偏波方向、３８は位相板
３３の複屈折の主軸方向、３９，３１０は波長１．５５
０μｍの差周波光の偏波方向をそれぞれ表している。
【００２９】本実施例で導波路３２に用いた分極反転構
造を持つＬｉＮｂＯ3 の有効２次非線形定数ｄeff は２
５ｐｍ／Ｖであり、ＬｉＮｂＯ3 のＴｉ拡散導波路はＴ
Ｅモード，ＴＭモードの両偏波を伝搬させることができ
るため、本発明による装置構成に適している。本実施例
ではコア幅５μｍとし導波路長２０ｍｍとした。
造を持つＬｉＮｂＯ3 の有効２次非線形定数ｄeff は２
５ｐｍ／Ｖであり、ＬｉＮｂＯ3 のＴｉ拡散導波路はＴ
Ｅモード，ＴＭモードの両偏波を伝搬させることができ
るため、本発明による装置構成に適している。本実施例
ではコア幅５μｍとし導波路長２０ｍｍとした。
【００３０】本実施例で用いた位相板３３はポリイミド
を延伸して作製されたものである。本実施例のように信
号光と制御光波長の間の波長領域における複屈折の波長
依存性の小さな材料を用いれば、信号光波長に対してほ
ぼ１／２波長分の位相差を有するように位相板の厚みを
調整することによって、信号光の約半分の波長をもつ制
御光に対してほぼ１波長分の位相差を有する位相板を容
易に作製することができる。
を延伸して作製されたものである。本実施例のように信
号光と制御光波長の間の波長領域における複屈折の波長
依存性の小さな材料を用いれば、信号光波長に対してほ
ぼ１／２波長分の位相差を有するように位相板の厚みを
調整することによって、信号光の約半分の波長をもつ制
御光に対してほぼ１波長分の位相差を有する位相板を容
易に作製することができる。
【００３１】図４に本実施例における制御光パワーに対
する差周波光パワーの変化を示す。ここで、入射信号光
のパワーは１ｍＷとした。この図４からわかるように信
号光がＴＥ，ＴＭのどちらの電磁界モードの偏波であっ
ても、制御光２００ｍＷでほぼ１００％の変換効率が得
られ、信号光の偏波によらず一定の変換効率が得られる
ことが確認された。また、図４から明らかなように、本
実施例では信号光の偏波によらずに一定の変換効率が得
られるため、信号光の偏波変動に対して安定な波長変換
素子を実現することができた。
する差周波光パワーの変化を示す。ここで、入射信号光
のパワーは１ｍＷとした。この図４からわかるように信
号光がＴＥ，ＴＭのどちらの電磁界モードの偏波であっ
ても、制御光２００ｍＷでほぼ１００％の変換効率が得
られ、信号光の偏波によらず一定の変換効率が得られる
ことが確認された。また、図４から明らかなように、本
実施例では信号光の偏波によらずに一定の変換効率が得
られるため、信号光の偏波変動に対して安定な波長変換
素子を実現することができた。
【００３２】図５には本実施例の波長変換素子（光駆動
型波長変換装置）に信号光として幅１０ｐｓ、繰り返し
６０ＧＨｚの光パルス列、制御光としてパルス幅１２ｐ
ｓ、繰り返し１００ｐｓの光パルスを入射した場合の、
制御光パルス（図５の（Ａ））、入射信号パルス列（図
５の（Ｂ））、および差周波光パルス波形（図５の
（Ｃ））を示す。本発明による波長変換素子は、図５に
示すように、極めて高速に波長変換を行うことが可能で
あるので、信号光偏光無依存の高速光駆動光スイッチと
して用いることも可能である。通常、このような高速光
駆動光スイッチは３次の非線形材料を用いて構成される
が、このような多くのスイッチは著しい偏光依存性があ
り、これに対し本発明によれば容易に偏光無依存の高速
光駆動光スイッチを実現することができる利点がある。
型波長変換装置）に信号光として幅１０ｐｓ、繰り返し
６０ＧＨｚの光パルス列、制御光としてパルス幅１２ｐ
ｓ、繰り返し１００ｐｓの光パルスを入射した場合の、
制御光パルス（図５の（Ａ））、入射信号パルス列（図
５の（Ｂ））、および差周波光パルス波形（図５の
（Ｃ））を示す。本発明による波長変換素子は、図５に
示すように、極めて高速に波長変換を行うことが可能で
あるので、信号光偏光無依存の高速光駆動光スイッチと
して用いることも可能である。通常、このような高速光
駆動光スイッチは３次の非線形材料を用いて構成される
が、このような多くのスイッチは著しい偏光依存性があ
り、これに対し本発明によれば容易に偏光無依存の高速
光駆動光スイッチを実現することができる利点がある。
【００３３】本実施例では繰り返し６０ＧＨｚの高速信
号パルス列から１０ＧＨｚの信号を抜き出して波長変換
することができた。
号パルス列から１０ＧＨｚの信号を抜き出して波長変換
することができた。
【００３４】本実施例では非線形光導波路として疑似位
相整合型のＬｉＮｂＯ3 導波路を用いたが、他の２次非
線形材料あるいは疑似位相整合型以外の位相整合法を用
いても同様の装置を構成することができる。例えば、タ
イプＩの位相整合を満たす結晶としてＬｉＮｂＯ3 ，Ｌ
ｉＴａＯ3 ，β−ＢａＢ2 Ｏ4 ，ＮＰＰ（Ｎ-(４ニトロ
フェニル）- Ｌ- プロニノル）などを、例えばタイプII
の位相整合を満たす結晶としてＫＴｉＯＰＯ4 ，ＡＡＮ
Ｐ（２アダマチルアミノ- ５- ニトロピリジン）など
を、擬似位相整合を満たす結晶としてＫＴＰ、ＬｉＴａ
Ｏ3 などを用いることができる。
相整合型のＬｉＮｂＯ3 導波路を用いたが、他の２次非
線形材料あるいは疑似位相整合型以外の位相整合法を用
いても同様の装置を構成することができる。例えば、タ
イプＩの位相整合を満たす結晶としてＬｉＮｂＯ3 ，Ｌ
ｉＴａＯ3 ，β−ＢａＢ2 Ｏ4 ，ＮＰＰ（Ｎ-(４ニトロ
フェニル）- Ｌ- プロニノル）などを、例えばタイプII
の位相整合を満たす結晶としてＫＴｉＯＰＯ4 ，ＡＡＮ
Ｐ（２アダマチルアミノ- ５- ニトロピリジン）など
を、擬似位相整合を満たす結晶としてＫＴＰ、ＬｉＴａ
Ｏ3 などを用いることができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号光の偏波方向にかかわらず差周波光への一定の変換
効率が得られるので、信号光の偏波変動に対して安定な
波長変換素子を実現することができる。そのため、本発
明によれば、波長多重を利用した大容量の光通信を実現
することが可能になる利点を生じる。
信号光の偏波方向にかかわらず差周波光への一定の変換
効率が得られるので、信号光の偏波変動に対して安定な
波長変換素子を実現することができる。そのため、本発
明によれば、波長多重を利用した大容量の光通信を実現
することが可能になる利点を生じる。
【００３６】また、本発明による波長変換素子は１０ｐ
ｓ以下の極めて高速で動作するため、信号光偏光無依存
の高速光駆動スイッチとして用いることも可能であり、
時間多重を利用した大容量の光通信も可能になる利点を
生じる。
ｓ以下の極めて高速で動作するため、信号光偏光無依存
の高速光駆動スイッチとして用いることも可能であり、
時間多重を利用した大容量の光通信も可能になる利点を
生じる。
【図１】従来の差周波発生を用いた波長変換素子の原理
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】本発明の波長変換素子の動作原理を示す斜視図
である。
である。
【図３】本発明の実施例の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例の動作を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例の他の動作を示す波形図であ
る。
る。
２１、３１ 合波器 ２２、３２ 非線形導波路 ２３、３３ 位相板 ２４、３４ 分波器 ２５、３５ 信号光の偏波方向 ２６、３６ 信号光の偏波方向 ２７、３７ 制御光の偏波方向 ２８、３８ 位相板の複屈折の主軸方向 ２９、３９ 差周波光の偏波方向 ２１０、３１０ 差周波光の偏波方向
Claims (6)
- 【請求項１】 ２次の非線形光学効果を有する光学媒質
からなる光導波路と、 信号光と制御光を合波して前記光導波路に入射する手段
と、 前記光導波路から出射する光を、前記制御光と、該制御
光と前記信号光の差周波光とに分離する手段とを備えた
光駆動型波長変換装置において、 前記光導波路の中央又はその近傍に、前記信号光の波長
では１／２波長板に、前記制御光の波長では１波長板に
なる位相板が配置されたことを特徴とする光駆動型波長
変換装置。 - 【請求項２】 前記制御光の波長は前記信号光の波長に
対して約半分の波長であることを特徴とする請求項１に
記載の光駆動型波長変換装置。 - 【請求項３】 前記位相板は該位相板の複屈折の軸が前
記制御光の偏波方向に対してほぼ４５度をなすように前
記光導波路に挿入されていることを特徴とする請求項２
に記載の光駆動型波長変換装置。 - 【請求項４】 前記位相板を境として前記光導波路の後
半部分の長さを該光導波路の前半部分よりも長くしたこ
とを特徴とする請求項３に記載の光駆動型波長変換装
置。 - 【請求項５】 前記光導波路はＬｉＮｂＯ3 基板上にＴ
ｉ拡散により導波路が形成され、擬似位相整合条件を満
たすように所定の周期で分極反転処理が施されているこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光
駆動型波長変換装置。 - 【請求項６】 前記信号光および前記制御光は光パルス
であり、前記光駆動型波長変換装置が高速光駆動光スイ
ッチとして用いられることを特徴とする請求項１に記載
の光駆動型波長変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22818496A JP3470849B2 (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 光駆動型波長変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22818496A JP3470849B2 (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 光駆動型波長変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068976A true JPH1068976A (ja) | 1998-03-10 |
| JP3470849B2 JP3470849B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=16872534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22818496A Expired - Lifetime JP3470849B2 (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 光駆動型波長変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3470849B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004027511A1 (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | National Institute For Materials Science | 光通信用波長変換装置 |
| US11226536B2 (en) | 2018-03-28 | 2022-01-18 | Gigaphoton Inc. | Wavelength conversion system and processing method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9450370B2 (en) | 2012-12-10 | 2016-09-20 | Mitsubishi Electric Corporation | Planar waveguide laser device |
-
1996
- 1996-08-29 JP JP22818496A patent/JP3470849B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004027511A1 (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | National Institute For Materials Science | 光通信用波長変換装置 |
| EP1544670A1 (en) * | 2002-09-20 | 2005-06-22 | National Institute for Materials Science | Optical communication-use wavelength conversion device |
| US7206122B2 (en) | 2002-09-20 | 2007-04-17 | National Institute For Materials Science | Optical communication-use wavelength conversion device |
| EP1544670A4 (en) * | 2002-09-20 | 2008-09-10 | Nat Inst For Materials Science | WAVE LENGTH IMPLEMENTATION DEVICE FOR USE IN OPTICAL COMMUNICATION |
| US11226536B2 (en) | 2018-03-28 | 2022-01-18 | Gigaphoton Inc. | Wavelength conversion system and processing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3470849B2 (ja) | 2003-11-25 |
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