JPS63163436A

JPS63163436A - 光導波路

Info

Publication number: JPS63163436A
Application number: JP31070986A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Nakamura; 中村　一則; Yasumasa Sasaki; 康真佐々木
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1986-12-26
Filing date: 1986-12-26
Publication date: 1988-07-06

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】（産業上の利用分野）本発明は非線形光学効果の一種である光高調波発生現象
を用いて、効率よく光波長変換を行なうことができるよ
うにした光導波路に関するものである。

（従来技術）非線形光学効果の一種である光高調波発生現象は光の波
長を短い波長へ変換する効果として知られており、特に
２次の高調波発生（Ｓ　ＨＧ　：　Ｓｅｃ。

ｎｄ　Ｈａｒ＋５ｏｎｉｃ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）は
相対的に他の現象よりも効率が高いため、既にＫＤＰ　
（ＫＨ２ＰＯ４）やＬｉＮｂＯ３などの無機材料結晶を
用いた２次高調波発生器が大出力レーザーの波長変換用
として商品化されている。近年、上記した無機材料より
もＳＨＧ効果において高い効率が期待できる有機材料が
種々報告されており、更にこらの材料を光導波路化する
ことにより一層高効率の波長変換を実現しようとする試
みがある０例えば、ベンゼン環を持つアニリン系の有機
材料である２メチル−４ニトロ−アニリン（ＭＮＡ）は
従来の無機系結晶に比してはるかに高いＳＨＧ効率が期
待される。この材料を光導波路の中心層（コア）に用い
て光透過性の高いガラスを周囲層（クラッド）に持つ平
面形もしくは円筒形の導波路が作成されている。

一般に光高調波発生材を含む光導波路では入力光強度の
密度を高めることができることと、入力光と高調波光と
の位相整合を簡易に行なうことができるこ理由から、低
い入力光強度での高調波発生が期待できる。このような
光導波路化の試みは上記のＭＮＡの他にも、高効率が期
待できるアニリン系やビリジニン系の有機結晶でも行な
われており、また無機材料のＬｉＮｂＯ３を用いた光導
波路系ＳＨＯ発生器も実現されている。

（従来技術の問題点）しかしながら、上記した材料はすべて屈折率が比較的大
きく、導波路中のモードの数をある程度制限する必要性
と、光パワー密度を向上させることから、中心層の幅も
しくは系が通常１０ＩＬｍ程度か或はそれ以下と極めて
細い。その結果として次のような問題があった。

（１）入力する光の結合効率が悪い。

（２）入出射端面での光損傷が発生し易い。特にこの問
題は材料の屈折率が高く、空気との屈折平蓋が大きいこ
とと深く関連しており、高調波発生器としての信頒性の
観点から非常に大きな問題がある。

（発明の目的）本発明は光導波路系の光高調波発生器において７、導波
路の入出射端における光損傷の発生が低減し、入力光と
の結合が筒便である光導波路を実現することを目的とし
ている。

（問題点を解決するための手段）本発明の光導波路は、光高調波発生を行なう光高調波発
生用光導波路ｌと、同光導波路ｌに波長変換される入力
光を導く入力伝搬用光導波路２とから成り、光高調波発
生用光導波路ｌの入力端面３と入力伝搬用光導波路２の
出力端面４が直接又は間接的に接合されてなるものであ
る。

（発明の作用）波長を変換したい入力光８を入力伝搬用光導波路２の入
射端９から入射すると、その光は同導波路２中を伝搬し
、接合部ｌＯを通過して光高調波発生用光導波路１に導
かれる。

（発明の実施例）本発明の一実施例を第１図に示す。この図においてｌは
高調波発生用光導波路であり、中心層５が高い高調波発
生効率を持つ材料からなり、その周囲層ｔｉが光透過性
を有するガラスからなる円筒形導波路である。

２は入力伝搬用光導波路であり、これは中心層６、周囲
層１２が共に石英系ガラスで構成された単一モード光フ
ァイバである。この高調波発生用光導波路１と入力伝搬
用光導波路２は入力端面３と出力端面４で相互に接合さ
れている。両端面３．４は鏡面に切断もしくは研磨され
ており、特に中心層５．６は互いに密着している。

両端面３，４の接合部１０の周囲はガラスもしくはポリ
マーなどの補強用バ、イブ１３で被覆されている。この
補強用パイプ１３の内側と上記した高調波発生用光導波
路１と入力伝搬用光導波路２の外側表面とは接着剤１４
で固定されている。

第２図、第３図は本発明の他の実施例である。

これは本発明の目的をより良く実現するために両光導波
路の１．２の入力端面３と出力端面４との間に、両中心
層５．６の屈折率値の中間の屈折率値を持つ材質からな
る板、接着剤、或は凹レンズ等の介在体７を介在させた
ものである。

本発明の高調波発生用光導波路１は円筒形のものに限ら
ず平面形溝波路でもよく、それでも同等の効果が得られ
る。平面形溝波路にした場合は入力伝搬用光導波路２と
して光ファイバの代りに透明度の高い平面形光導波路を
使用し、補強用パイプ１３の代りに平面板を使用し、そ
れを上下より貼り合せるとよい。

入力伝搬用光導波路２としての光ファイバもしくは平面
形溝波路の中心層６の径（幅）と、高調波発生用導波路
ｌとしての円筒形導波路もしくは平面形溝波路の中心層
５の系（幅）の大小関係は、両者が同等もしくは後者の
方がやや大きいことが望ましいが、その逆の場合でも高
調波発生用導波路１に入力光を直接結合させる場合に比
べると大きな改善となる。

また、入力伝搬用光導波路２としては、入力光が結合さ
れる部分の中心層が大口径になるテーパ形のファイバが
より一層望ましい。

更に本発明では、入力伝搬用光導波路２としては単一モ
ードファイバではなく、多モードファイバを用いてもよ
く、その材質も例えば酸化ゲルマニュームガラスなどの
石英系以外の透明度の高いガラスを用いることもできる
。単一モードファイバでは伝搬する光は径方向にはなだ
らかなガウシアン分布を示し、進行方向には近似的に平
面波として伝わるため接合部における結合には有利であ
るが、反面光源からの光フアイバ自体との結合効率が悪
い、多モードファイバではその逆の性質を持つ。

また入力伝搬用光導波路２の代りに光ファイバを構成す
るガラス中に希土類元素などの発光物質が添加され、外
部からの光の励起によりファイバ自体が発光を示す光フ
ァイバを用いることは光源部と高調波発生部とが非常に
効率よく接合でき極めて有効である。

（実験例）入力伝搬用光導波路２として中心層６の径が８ＪＬｍの
石英系単一モード光ファイバを使用し、高調波発生用光
導波路ｌとして中心層５の径がそれよりやや大きく且つ
中心層５がＭＮＡの単結晶から成るものを使用した場合
、石英系単一モード光ファイバ２を伝搬する光が高調波
発生器用光導波路ｌに入力する効率は９０％以上であっ
た。

また光の入力パワーの強度を平均パワー８Ｗ、光パルス
のピークパワー２５０Ｗで入力しても接合部ｌＯでの光
損傷は観察されなかった。

また、同じ強度の光入力パワーを本発明の光導波路では
なく、ＭＮＡ単結晶から成る高調波発生用光導波路に集
光レンズを用い直接入力した場合は、先端から１ないし
２ｍｍ程の長さで同導波路の中心層のＭＮＡが溶け、も
しくは昇華して無くなった。

本発明の光導波路このような光損傷が起ないのは次の理
由による。

（イ）ＭＮＡ単結晶の屈折率は１．８程度で空気の屈折
率との差が０．８と大きいが、本発明の光導波路では接
合部１０における互いの中心層５．６の屈折率差は０．
３程度と１７’　２以下になり、その結果フレネル反射
が小さく、入力端面３における光強度集中が抑えられる
こと。

（ロ）単一モード光ファイバ２を伝搬して来る光の径方
向の強度分布が滑らかなガウシアン分布となり、レーザ
光をレンズで直接入力する際に生じ易いスポット状の光
パワー極大点が発生しなかったこと。

（ハ）中心層５に結合できなかった光の割合が小さく、
非結合光による熱の影響が抑えられたことこれらのうち
特に（・イ）の原因が大きい。

（発明の効果）本発明の光導波路は次のような効果がある。

（１）入力光を高密度化させて高調波発生用光導波路１
中に入力しても、入力端面３の光損傷がほとんどない。

（２）入力する光の結合効率が向上する。

（３）通常の光ファイバではコネクタやＧＲＩＮレンズ
などの光結合用のツールが整っており、光結合が簡便に
効率よく行なえるように工夫されているので、光高調波
発生用光導波路１、入力伝搬用光導波路２として光ファ
イバを使用すると、その接合が容易になり、信頼性も得
られるので実用的な波長変換が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の光導波路の各種実施例を示す
断面図である。１は光高調波発生用光導波路２は入力伝書用光導波路３は入力端面　　　４は出力端面５．６は中心層　　７は介在体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光高調波発生を行なう光高調波発生用光導波路１
と、同光導波路に波長変換される入力光を導く入力伝搬
用光導波路２とから成り、光高調波発生用光導波路１の
入力端面３と入力伝搬用光導波路２の出力端面４が直接
又は間接的に接合されてなる光導波路。
（２）接合される入力端面３と出力端面４の間に、両光
導波路１、２の中心層５、６の屈折率値の中間値の屈折
率で且つ入力光に対して光透過性を有する物質から成る
板、接着剤、液体もしくはレンズなどの介在体７を設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波
路。
（３）入力伝搬用光導波路２が光ファイバであり、光高
調波発生用光導波路１が円筒形光導波路である特許請求
の範囲第１項記載の光導波路。
（４）入力伝搬用光導波路２と光高調波発生用光導波路
１が共に平面形光導波路である特許請求の範囲第１項記
載の光導波路。
（５）入力伝搬用光導波路２の中心層６の径もしくは厚
さが、光高調波発生用光導波路２の径もしくは幅と同等
もしくは小さいことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の光導波路。
（６）入力伝搬用光導波路１が光ファイバであり、この
光ファイバが外部からの光励起により発光を示すことを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光導波路。