JPS58140715A - 光波長変換素子 - Google Patents

光波長変換素子

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JPS58140715A
JPS58140715A JP57022373A JP2237382A JPS58140715A JP S58140715 A JPS58140715 A JP S58140715A JP 57022373 A JP57022373 A JP 57022373A JP 2237382 A JP2237382 A JP 2237382A JP S58140715 A JPS58140715 A JP S58140715A
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light
wavelength
fiber
stress
optical
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JP57022373A
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Kenichi Kitayama
研一 北山
Noburu Shibata
宣 柴田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0128Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects
    • G02F1/0131Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects based on photo-elastic effects, e.g. mechanically induced birefringence
    • G02F1/0134Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects based on photo-elastic effects, e.g. mechanically induced birefringence in optical waveguides

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光通信用伝送線路用ファイバを用いてレーザ
光の波長を変換する素子に関し、更に詳しくハ、光フア
イバ内の残留応力によって生ずる働屈折性を利用するこ
とによって、偏波面が互いに直交する光の2つのHE、
、モードの縮退を解いて伝搬する、いわゆる偏波保存性
の複屈折性ファイバを用い、該7アイパの第3次非線形
分極効果を利用して光波長を変換する光波長変換素子に
関するものである〇 従来、光ファイバに高エネルギ密度の光を入射させたと
き、光フアイバ材料の非線形効果によって、入射光エネ
ルギーの一部が異なる波長の光に変換されるという現象
が知られている。このような第3次非線形効果による光
波長変換の原理を利用した光波長変換装置として第1図
に示Tものが知られてい60図について説明すると、符
号1はレーザ光源、2は光波長変換素子としての光7ア
イパ、8,4は対物−レンズ、5は分波器である。
レーザ光源lとしては、強い非線形効果を得るために光
ファイバ2への入射パワーを大きくする必要から通常Q
スイッチ機能を付加したものが用いられる。また、光フ
ァイバ2の長さは、数1〜数10■である・ 上記の装置において、レーザ光#lから発射された波長
λPのレーザ光は、その一部が光フアイバ2内部で第3
次非線形効果により入射光(λP)と輿なった波長の光
(λS、λA)に変換され、分波器5によって各波長λ
P、λS、λA(但しλAくλPくλS)ごとに分離さ
れる。従って第1図に示す装置::二”;ニニ:::I
:::*“JPf)5!、t−“。
ところで上記第1図の装置による光波長変換は、次のよ
うな条件により、その変換光の波長λB、λAが定めら
れる。
入射光の波長をλPとし、第3次非線形効果によって変
換された光の波長をλS、λA(λAくλPくλS)と
すると 五−万一■−去=Δ丁・・・・・・(!)11 が成り立つ。なお、4丁は規格化周波数シフト量である
。また、λP、λSおよびλAなる光波の光フアイバ中
の門搬定数をkP、に8.kAとす・るとに8 + k
A−−2kP=O・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(2)なる位相整合条件が成り立つ。この位相
整合条件は光フアイバ材料の屈折率分散に因る項Δk(
Δν)と光ファイバの構造等に因る項 f(Δν)に分
離でき、 Δk(Δ;)+f(Δy) = O・・・・・・・・・
・・・・・・(3)Δk(j;)= zz(n:+nニ
ーz np/)p+zg(n、’−n、’) lv・・
・・・・・・・・・・(4) ただしn’(iはム、B、Pのし)ずれかである)は、
諺 クラッドの屈折率である・上記の(1)〜(4)式の関
係に基づいて入射光CλF)は、波長λS、λAl有す
る変換光に変換されるのである。゛ 従って、第1図に示す従来の光波長変換装置は、入射光
の波長JPf与え、光波長変換素子として用いる光ファ
イバ2の材料及び構造を、決定すれは、非線形効果によ
って生じる周波数のシフ)*(4丁)が、一義的に決定
されてしまい、定まった波長λS。
λAの光しか得ることができなかった。このため、従来
は入射光の波長λPrt一定のもとで、変換光λB、λ
Aを変化させるためには、実際比屈折率差、コア径等の
7アイパ1III造パラメータの異なる光ファイバを利
用する以外に方法はなく、第1図に示した装置を波長可
変光源として利用Tることは、実用上極めて不便であっ
た。
本発明は、上記事情に鑑み変換される光の波長を連続的
に可蛮とし得る光波長変換素子を提供することを目的と
し、複屈折性7アイパに応力印加装置を設けたことを特
徴とするものである。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明するO 第一図は、本発明の光波長変換素子を適用した光波長変
換装置の原理図である◎この図において第1v4と同一
の構1ri4要素には同一符号を付してその説明を省略
する。この図に示す光波長変換素子lOは、豪屈折性フ
ァイバ11とこの複屈折性7アイパ11に応力を印加す
るための応力印加装置12とから構成されている。複屈
折性7アイパ■は、このファイバ11内部の残留応力に
よって生じる複屈折性によって、このファイバ11に入
射される光す゛、偏波面が互いに直交する2つ°のHE
lモ”−ドの縮退を解いて伝搬する性°質を有する0こ
の場合、上記7アイパ11の短軸及び長軸をそれぞれx
、y方向に定めである。また、応力印・加装型12は、
前記複屈折性ファイバ11に対して応力を加えるもので
、力の大きさが調整可能となっている。   − なお、符号18は、対物レンズ番と分波115との間の
光路上に配置された検光子である。
上記の光波長変換素子lOは、レーザ光源1から発射さ
れる波長λPの光の一部を波長λ8.λAの光に変換す
るもので、この場合応力印加装置18により7アイパ1
1に印加する応力を調整することによって、前記変換光
の波長λB、λムを連続的に変化させることができる・ 従って、第Jllの光波長変換装置によれば、波長λB
、λムが連続的に可変な変換光を得ることができる。
次に、上記の光波長変換素子10の波長変換作用の原理
を説明する。
いま、入射光の波長λPを/、 J J va以下に定
めると前述し−た(4式のΔk(Δν)が正となるので
、偉)式の位相整合条件を成立させる一列としては、入
射光の偏波面をy方向に、また変換光の偏波面ex方向
にする場合が考えられる。なお、・入射光と変換光の偏
波面の組み合わせについては、上記以外に種々の組み合
わせを設定Tることができ、また、λN’>/、3μ観
の場合には、Δk(Δ;)は負となるが、入射光と変換
光の偏波面の組み合わせを考慮すれば、以下に述べる原
塊に基いて同様に本発明を実施できる。
上記の条件のもとで、(8)式中のf(Δ;)は光ファ
イバの構造に因る複屈折りgと光7アイパに印加されて
いる応力による複屈折りsを用いてf(Δ万冨−4π(
8g+88)/λP ・・・・・・・・・(5)と書き
表わせ、Bg*Bsはそれぞれ次式で与えられる。
Bgx−(n、−nl )(bx−by)  ==(8
)8B =(Ct  Cm ) (σニーσy)四・・
・・・・・・(7)ただし、nl e ”!はそれぞれ
コア、クラッドの屈折率、bx、byはそれぞれ波長λ
Pにおける短軸、長軸の規格化伝搬定数を表わし、CI
、 C。
は光弾性定数、#8.σアはそれぞれ光ファイバに印加
されるよ、y方向の応力である@また複屈折性ファイバ
の一例としてサイドビットファイバを考える。第384
はサイドビットファイバのllr向図であり、符号15
がコア、16がサイドビット、17がクラッドであり、
図中のX。
y方向と第2図中のx、y軸方向は一致しているものと
Tる◎このサイドビット7アイパにX方向あるいはy方
向からWなる応力を印加したとき、変換光の波長がどの
ように変化するかを説明Tる・サイドビットファイバの
比屈折率差Δをa2〜α参囁、:f7ヲP、0.−8i
0. 、サイl’に’7 )IB、0゜−8in、、ク
ラッドを8i01とした場合、())式中のζ# x−
g 、 )で残留応力に因る寄与はλ(#9/IIm′
)程度である◎また(6)式のBgは負符号であり、波
長lμ寓帝では大きさは/ 0−1以下となり通常BB
はBgより1衝程度大きい。したがって全複屈折り(=
Bg+B8)の波長依存性は極めて小さいといえる。第
参図、第5図はそれぞれ本サイドビットファイバにX方
向、y方向から応力Wを印加したときのWと全複、屈折
り (=B g + Bg )−(e x−e y )
の関係を示したものであり、両図より B=41.lXl0”−j、4X/(7−”W (X方
向)B=仏txto1+よJXlo−IW(y方向)・
−・・・・・・・・・・・・・+8)なる関係が得られ
る。
一方(4)式のΔk(Δ;)とΔ;の関係は、入射光の
波長λPt/、O/;μ寓とするとき第6図の実線のよ
うになる。したがって、(3)式の位相整合条件に(6
1,+81式で与えられるf (4丁)と第6図にに示
されたk(Δ″i;″)を適用すれば、印加される応力
Wと、光波長シフト皺Δiの関係は次のように改定でき
るoMえば、λP=/、06s醜に対してΔ; = J
 Q Q cm−’l即ちλs=i、otμ■、λA=
/、03μ諷の変換光を得ようとすると、−fCΔマ)
はQダJ (1:11I−1)であり、必要な全複屈折
りは(艶式より、0gX101となり、応力はX方向に
α7(kg/C→印加すればよいことがわかる。
第7図は、y方向に印加したWと光波長シフト量4丁の
関係を示したものである。図よりW=O〜/、j(19
/Ca1)では、Δu=II30〜700(C1m一つ
となり、変換光の波長λS、λAはそれぞれ、i、ii
〜/、 /参μ菖、099〜/、0/μ諺の範囲に変換
される。また、X方向の応力を印加した場合も同様に、
Wに応じて変換光の波長を可変とすることができる@ま
た、複屈折性ファイバ材料として用いられる石英の弾性
限界から見積れば、印加応力の最大値は、tOky/C
”程度であり、従ってΔマの最大値は、約tsoocv
a−xとなるので極めて広い範囲で波長変換が行なえる
なお、上記の光波長変換素子で利用する非線形効果は、
入射光のコヒーレンシーを維持するため、コヒーレンシ
ーの極めて高い変換光を得ることができる◎また、入射
光の偏波方向なX方向あるいは”17両方向とすること
によって、応力の強さや付加方向が同一であっても入射
光の偏波方向に応じてそれぞれ員なる光波長シフト量Δ
;を得ることができ、従って、波長造択の自由度を増や
すことが可能である@ 上記の光波長変換素子lOによれば、修屈折性ファイバ
に印加する応力を変化させることによって入射光波長を
連続的に、しかも比較的広い範Hにわたって変換するこ
とができる。従って、上記の光波長変換素子lOを例え
ば第、、2図に示す光波長変換装置に適用して簡便な波
長可変光源を得ることができる。
なお、上記実施例においては、複屈折性7アイパとして
サイドビットファイバを用いた例について説明したが、
非円形コアファイバやサイドビットをコアから十分に離
し′f:7アイパ等、他の複屈折性ファイバを利用する
こともできる0以上説明したように、本発明の光波長変
換素子は、複屈折性7アイパと、この複屈折性ファイバ
に応力を印加するための応力印加装置とを備えて構成さ
れ、前記応力印加装置の発生する力を変化させることに
より前記複屈折性ファイバを経て得られる変換光の波長
を連続的に可変とすることができるという利点を有する
。従って、例えば光フアイバ伝送特性の測定等に波長可
変光源として利用でき、また、使用する複屈折性ファイ
バ(偏波保存性のファイバ)の比屈折率差等の構造パラ
メタやドーパント材料を選択して種々準備し、さらに入
射光波長を変化させ名ことによって光フアイバ伝送特性
の一定に必要な波長lμ■帯をほぼ全域にわたって連続
的にカバーできる波長用変光源を実現できるという効果
が得られる。更に、本発明の光波長変換素子が利用する
非線形効果は、入tt光のコヒーレンシーを維持Tるの
で、極めてコヒーレンシーの高い変換光が得られるとい
う利点を有する。
4I% 図面の簡単な説明 第1図は従来の光7アイパを用いた光波長変換装置の原
理図、第2図は本発明の光波長変換素子を用いて構成し
た光波長変換装置の原理図、第3図位サイドピットファ
イバの短面図、第参図はX方向に印加された応力WとB
、(σ8−σy)との関係を示す図、第5図はy方向に
印加された応力WとB、(σニーσy)との関係を示す
図1第6図はΔk(ΔV)とΔ;の関係を示す図、第7
図はΔ;と1方向に印加された応力Wとの関係を示す図
である。
l・・・・・・レーザ光源、5・・・・・・分波器、l
O・・・・・・光波長変換素子、ll・・・・・・複屈
折性ファイバ、12・・・・・・応力印加装置、18・
・・・・・検光子。
第5図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複屈折性ファイバと、この複屈折性ファイバに応力を印
    加するための応力印加装置とを具備して構成され、前記
    応力印加装置により前記複屈折性ファイバに加える応力
    を変化させることにより、前記複屈折性ファイバ内を導
    波して得られる変換光の波長を変化させ得るようにした
    ことを特徴とする光波長変換素子。
JP57022373A 1982-02-15 1982-02-15 光波長変換素子 Granted JPS58140715A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57022373A JPS58140715A (ja) 1982-02-15 1982-02-15 光波長変換素子

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JP57022373A JPS58140715A (ja) 1982-02-15 1982-02-15 光波長変換素子

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JPS58140715A true JPS58140715A (ja) 1983-08-20
JPS6153711B2 JPS6153711B2 (ja) 1986-11-19

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6224222A (ja) * 1985-07-25 1987-02-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光波長可変装置
EP0233748A2 (en) * 1986-02-18 1987-08-26 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic apparatus and method for spectrum analysis and filtering

Cited By (3)

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JPS6224222A (ja) * 1985-07-25 1987-02-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光波長可変装置
EP0233748A2 (en) * 1986-02-18 1987-08-26 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic apparatus and method for spectrum analysis and filtering
EP0233748A3 (en) * 1986-02-18 1990-01-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Fiber optic apparatus and method for spectrum analysis and filtering

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JPS6153711B2 (ja) 1986-11-19

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