DE3851409T2 - Optischer Wellenlängenkonverter. - Google Patents

Optischer Wellenlängenkonverter.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Wellenlängenkonverter (oder -Wandler) zum Wandeln einer Welle mit einer Grund- oder Fundamentalfrequenz, nachfolgend die Fundamentale oder Grundschwingung genannt, in ihre zweite Harmonische, d. h. mit einer Wellenlänge, die die Hälfte der Wellenlänge der Fundamentalen ist und insbesondere einen optischen Wellenlängenwandler des Fasertyps zum Beseitigen von Phaseninterferenz zwischen in einem geleiteten Modus laufenden Wellen, bei denen eine Fundamentalwelle durch einen Kern geleitet wird, und in einem Strahlungsmodus laufenden Wellen, bei dem eine zweite Harmonische in einen Mantel (Überzug) eingestrahlt wird.
  • Verschiedene Versuche sind bisher angestellt worden, um die Wellenlänge eines Laserstrahls aufgrund der Erzeugung einer zweiten Harmonischen durch ein nichtlineares optisches Material in eine kürzeren Wellenlänge zu wandeln. Ein Beispiel eines optischen Wellenlängenwandlers zur Bewirkung einer solchen Laserwellenwandlung ist ein Masssivkristall-Wandler, wie beispielsweise in Introduction to Optical Electronics von A. Yariv beschrieben, (ins Japanische übersetzt durch Kunio Tada und Takeshi Kamiya, veröffentlicht durch Maruzen K.K.), Seiten 200-204. Dieser optische Wellenlängenwandler beruht auf der Doppelbrechung eines Kristalls, um Phasenanpaß-Bedingungen zu erfüllen. Aus diesem Grund kann jedes Material, das keine Doppelbrechung oder nur eine geringe Doppelbrechung zeigt, auch dann nicht benutzt werden, wenn es eine hohe Nichtlinearität besitzt.
  • Ein optischer Wellenlängenwandler vom Fasertyp wurde vorgeschlagen, um das angesprochene Problem zu lösen. Der optische Wellenlängenwandler dieser Art besteht in Form einer optischen Faser, die einen Kern aus einem nichtlinearen optischen Material umfaßt, der durch einen Mantel (Umhüllung) umgeben ist. Ein Beispiel einer solchen optischen Faser ist in dem Bulletin der Mikrooptik-Forschungsgruppe einer Versammlung der Applied Physics Society, Bd. 3, Nr. 2, Seiten 28-32 gezeigt. In letzter Zeit sind viele Anstrengungen auf die Untersuchung von optischen Wellenlängenwandlern vom Fasertyp gerichtet worden, da diese leicht Störungen beseitigen kann, die zwischen den in einem geführten Modus wandernden Wellen, bei denen eine Fundamentale durch den Kern geleitet wird, und in einem Strahlungsmodus wandernden Wellen, in denen eine zweite Harmonische in den Mantel (zur sog. Tscherenkow-Strahlung) eingestrahlt wird, auftreten.
  • Ein Problem, das mit Bezug auf einen derartigen optischen Wellenlängenwandler vom Fasertyp erkannt wurde, besteht darin, daß die Phase der zweiten Harmonischen dazu neigt, gestört zu werden, während die zweite Harmonische einem Ende des Geräts zuläuft, durch wiederholte Totalreflexion zwischen den Außenflächen des Mantels. Wenn die Phase der zweiten Harmonischen gestört wird, wird die Intensität der zweiten Harmonischen, die ggf. aus dem optischen Wellenlängenwandlergerät ausgestrahlt wird, abgesenkt, und damit sinkt auch der Wellenlängenwandler- Wirkungsgrad. Es ist auch unmöglich geworden, zufriedenstellend die zweite Harmonische, die aus dem Wandler emittiert wurde, zu konvergieren.
  • Darüberhinaus ist es möglich, daß die zweite Harmonische durch den Kern absorbiert wird, während sie durch den optischen Wellenlängenwandler vom Fasertyp läuft und dabei wiederholt einer Totalreflexion unterworfen wird. Eine derartige Absorption der zweiten Harmonischen senkt auch den Wellenlängenwandler-Wirkungsgrad ab und macht es schwierig, eine zweite Harmonische mit hoher Intensität abzuziehen, die eine kürzere Wellenlänge als die Fundamentale hat und eine leicht absorbierte Welle ist.
  • In EP-0 300 471 A1 wird ein optischer Wellenlängenwandler geoffenbart mit einem Wellenleiter aus einem nichtlinearen optischen Material, der in einem Mantel sitzt. Ein Brechungsindex des Wellenleitermaterials ist niedriger als der Brechungsindex des Mantels zum Wandeln einer durch den Wellenleiter geleiteten Fundamentalen in eine zweite oder dritte Harmonische und zum Ausstrahlen der zweiten oder dritten Harmonischen in den Mantel. EP-0 300 471 A1 ist eine anhängige Anmeldung, die der gleichen Anmelderin wie die der vorliegenden Anmeldung übertragen ist und die nach dem Einreichungsdatum der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurde.
  • Im Hinblick auf die vorher erwähnten Nachteile der üblichen optischen Wellenlängenwandler ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen optischen Wellenlängenwandler zu schaffen, der fähig ist, zu verhindern, daß die harmonische Welle, die infolge des Tscherenkow-Effekts in den Mantel gestrahlt wird, in den Faserkern zurück reflektiert wird, und mit der geführten Fundamentalwelle in dem Kern interferriert, wodurch die Wirksamkeit der Erzeugung der Harmonischen gestört wird.
  • Um dieses Problem zu lösen, besitzt der erfindungsgemäße Mantel (die erfindungsgemäße Umhüllung) einen Durchmesser D von mindestens 500 um, und die Länge L der optischen Faser und der Durchmesser d des Kerns sind so bemessen, daß die optische Grundwellenlänge durch den Kern geführt wird und Wellen der zweiten Harmonischen, die in den Mantel eingestrahlt werden und durch diesen in einem Strahlungsmodus laufen, werden von einer Ausgangsendfläche des Mantels emittiert, ohne durch den Kern gestört oder absorbiert zu werden.
  • Man nimmt an, daß die Phase der zweiten Harmonischen aus einem der folgenden Gründe gestört wird:
  • (1) Wie in Fig. 5(a) der beigefügten Zeichnungen gezeigt, läuft eine zweite Harmonische 55, zu einem Ende des optischen Wellenlängenwandlers hin und erfährt gleichzeitig wiederholt eine Totalreflexion durch die Außenflächen 52a eines einen Kern 51 umgebenden Mantels 52. Infolge der Differenz zwischen den Brechungsindices des Mantels 52 und des Kerns 51 wird die zweite Harmonische 55, einer Fresnel-Reflexion unterworfen, wie durch gestrichelte Linien angezeigt, und die zweite Harmonische 55,, die durch den Kern 51 hindurchgetreten ist und die zweite Harmonische 55', die eine Fresnel-Reflexion erfahren hat, kommen zueinander außer Phase.
  • (2) Wenn der Brechungsindex des Mantels 52 bezüglich der zweiten Harmonischen höher als der des Kerns 51 ist, wird die zweite Harmonische 55, einer Totalreflexion an der Grenze zwischen dem Kern 51 und dem Mantel 52 unterworfen, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 5(b) gezeigt, wodurch sich eine Phasenstörung ergibt.
  • (3) Falls der Kern 51 außer koaxialer Ausrichtung mit dem Mantel 52 gesetzt ist, tritt eine zweite Harmonische 55' durch den Kern 51 hindurch und eine andere zweite Harmonische 55' tritt nicht durch den Kern 51 hindurch, wie jeweils durch die durchgezogenen und die gestrichelten Linien in Fig. 5(c) gezeigt, und diese Harmonischen 55' geraten außer Phase miteinander.
  • Herkömmliche optische Wellenlängenwandler vom Fasertyp haben normalerweise einen Manteldurchmesser von 100 um, oder maximal etwa 250 um, und einen Kerndurchmesser im Bereich von 1 bis 10 um. Je länger der optische Wellenlängenwandler ist, um so größer ist sein Wellenlängenwandler-Wirkungsgrad. Für praktische Zwecke erfordert ein optischer Wellenlängenwandler eine Länge von 30 mm oder mehr. Wenn der Manteldurchmesser, der Kerndurchmesser und die Wandlerlänge sich in den vorstehend beschriebenen numerischen Bereichen befinden, wird eine vom Kern in den Mantel gestrahlte zweite Harmonische wiederholt durch eine äußere Mantelfläche totalreflektiert, und das beim Maximum mehrere -zehnmal. Deshalb treten die vorher in den Absätzen (1), (2) und (3) beschriebenen Probleme häufig auf, und die Phase der zweiten Harmonischen ist beträchtlich gestört. Je mehr die zweite Harmonische einer Totalreflexion unterzogen wird, umso häufiger tritt die zweite Harmonische in den Kern ein und umso mehr wird sie durch den Kern absorbiert.
  • Bei dem erfindungsgemäßen optischen Wellenlängenwandler ist der Manteldurchmesser sehr groß, nämlich mindestens 500 um. Deshalb wird die Häufigkeit, mit der eine zweite Harmonische der Totalreflexion durch eine Außenfläche des Mantels unterworfen wird, reduziert auf die Hälfte oder weniger als die Hälfte der Zahl von Totalreflexionen der zweiten Harmonischen bei einem üblichen optischen Wellenlängenwandler. Die in den vorstehenden Absätzen (1), (2) und (3) beschriebenen Nachteile werden damit reduziert, wodurch wirksam verhindert wird, daß die Phase der zweiten Harmonischen gestört wird, und auch verhindert wird, daß die zweite Harmonische durch den Kern absorbiert wird.
  • Zu einer zuverlässigeren Verhinderung der Absorption der weiten Harmonischen durch den Kern sollte der optische Wellenlängenwandler so aufgebaut sein, daß er im ganzen das Wiedereintreten der zweiten Harmonischen in den Kern verhindert, indem der Durchmesser des Mantels so ausgewählt ist, daß er L·tanR + d oder mehr beträgt, wobei d der Durchmesser des Kerns, R der Phasenanpaßwinkel der zweiten Harmonischen und L die Länge des Gerätes ist.
  • Wenn der Manteldurchmesser so ausgewählt ist, daß er 2L·tanR + d oder größer ist, tritt die zweite Harmonische nicht wieder in den Kern ein, da durch die Phasenanpassung die zweite Harmonische keiner Totalreflexion durch eine äußere Mantelfläche mehr unterworfen wird. Damit kommen eine zweite Harmonische, die nach einer Totalreflexion durch eine äußere Mantelfläche von dem Mantelende emittiert wird, und eine andere zweite Harmonische, die direkt von dem Mantelende ohne Totalreflexion emittiert wird, nicht mehr außer Phase miteinander. Demzufolge wird die Wellenlängenwandler-Wirksamkeit nicht durch Phasenstörungen herabgesetzt, die sonst vorhanden wären, und die Schwierigkeit des Konvergierens der zweiten Harmonischen wird beseitigt.
  • Die vorstehenden und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der nachfolgenden Beschreibung, wenn sie mit den beigefügten Zeichnungen zusammen genommen wird, in denen bevorzugte Ausführungen der vorliegenden Erfindung anhand illustrativer Beispiele gezeigt sind.
  • Fig. 1 perspektivische Ansicht eines optischen Wellenlängenwandlers nach einer Ausführung der Erfindung;
  • Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht des optischen Wellenlängenwandlers aus Fig. 1;
  • Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung des in Fig. 1 gezeigten optischen Wellenlängenwandlers zeigt;
  • Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines optischen Weges einer zweiten Harmonischen in dem optischen Wellenlängenwandler;
  • Fig. 5(a), 5(b) und 5(c) sind Ansichten, welche die Gründe von Phasenstörungen einer zweiten Harmonischen bei einem üblichen optischen Wellenlängenwandler vom Fasertyp erklären;
  • Fig. 6 ist eine schematische Ansicht eines optischen Weges einer zweiten Harmonischen in einem üblichen optischen Wellenlängenwandler vom Fasertyp; und
  • Fig. 7 ist eine schematische Ansicht eines optischen Weges einer zweiten Harmonischen in einem optischen Wellenlängenwandler vom Fasertyp nach einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 1 und 2 zeigen einen optischen Wellenlängenwandler 10 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der optische Wellenlängenwandler 10 umfaßt eine optische Faser mit einem Kern 11 aus einem nichtlinearen optischen Material, der in einen zentral in einem Mantel 12 gelegenen Hohlraum eingesetzt ist. Das nichtlineare optische Material sollte vorzugsweise ein organisches nichtlineares optisches Material mit einem hohen Wellenlängenwandler-Wirkungsgrad sein, wie vorstehend beschrieben. Bei der dargestellten Ausführung besteht der Kern 11 aus 3,5-Dimethyl-1-(4-Nitrophenyl)Pyrazol (hier von jetzt an als "PRA" bezeichnet), wie in der von der gleichen Anmelderin eingereichten JP-Patentanmeldung 61-53884 geoffenbart.
  • Ein Verfahren zum Herstellen des optischen Wellenlängenwandlers 10 durch Fertigung des Kerns 11 aus PRA und des Mantels 12 aus SFS3-Glas wird nachstehend beschrieben. Eine Hohlglasfaser 12' (Fig. 3), die als Mantel 12 dient, ist vorgesehen, wobei die Hohlglasfaser 12' einen Außendurchmesser von etwa 3 mm und der darin befindliche Hohlraum einen Durchmesser von 2 um hat. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird PPA 11' als geschmolzene Lösung in einem Ofen gehalten und ein Ende der Glasfaser 12' wird in das geschmolzene PPA 11' eingetaucht. Dann tritt das PPA 11' im geschmolzenen Zustand infolge von Kapillarität in den Hohlraum in der Glasfaser 12' ein. Die geschmolzene Lösung wird auf einer Temperatur gehalten, die geringfügig höher als der Schmelzpunkt (102ºC) ist, um eine Zersetzung des PPA 11' zu verhindern. Danach wird die Glasfaser 12' rasch abgekühlt, um eine Polykristallisierung des PPA 11' in dem Hohlraum zu erreichen.
  • Dann wird die Glasfaser 12' allmählich aus dem Ofen herausgezogen, der bei einer höheren Temperatur (z. B. bei 102,5ºC) als der des Schmelzpunktes von PPA 11' gehalten wird, in einen Außenraum, der bei einer niedrigeren Temperatur als der des Schmelzpunktes gehalten wird, wodurch eine kontinuierliche Monokristallisierung des PPA 11' an der Stelle, wo es aus dem Ofen herausgezogen wird, verursacht wird. Der so hergestellte Kern 11 besteht in einer hochgradig lang-monokristallisierten Form mit gleichmäßiger Kristallorientierung, und deshalb ist der optische Wellenlängenwandler 10 ausreichend lang. Da der Wellenlängenwandler-Wirkungsgrad des optischen Wellenlängenwandlers dieses Typs proportional zur Länge des Geräts zunimmt, wie dem Fachmann wohlbekannt, wird der praktische Wert des Geräts umso größer, je länger der optische Wellenlängenwandler ist.
  • Nachdem der Kern 11 in den hohlen Bereich der Glasfaser 12' eingefüllt wurde, werden die einander gegenüber liegenden Enden der Glasfaser 12 in entsprechender Weise abgeschnitten, um den Herstellungsvorgang des optischen Wellenlängenwandlers 10, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, zu vollenden. Bei dieser Ausführung hat der optische Wellenlängenwandler 10 eine Länge von 10 mm.
  • Der optische Wellenlängenwandler 10 wird so benutzt, wie in Fig. 2 gezeigt. Insbesondere wird beispielsweise ein Halbleiterlaser (Wellenlänge 870 um) 16 als Mittel zur Erzeugung einer Fundamentalen benutzt. Ein als divergenter Strahl von dem Halbleiterlaser 16 ausgestrahlter Laserstrahl (Fundamentale) 15 wird durch eine Kollimatorlinse 17 in einen Parallelstrahl gewandelt, der durch eine Objektivlinse 18 auf eine Endfläche 10a des Wandlers 10 konvergiert wird, so daß der Strahl 15 in den optischen Wellenlängenwandler 10 eintritt. Die Fundamentale 15 wird dann durch das PPA, aus dem der Kern 11 hergestellt ist, in eine zweite Harmonische 15' mit einer Wellenlänge gewandelt, die die Hälfte der Fundamentalen 15 beträgt. Die zweite Harmonische 15' wird in den Mantel 12 eingestrahlt und schreitet durch das Gerät 10 zu dessen anderem Ende hin fort, während sie wiederholt einer Totalreflexion durch die Außenflächen des Mantels 12 unterzogen wird, und einer Phaseninterferenz zwischen den Wellen, die in einem geführten Modus wandern, bei dem die Fundamentale 15 durch den Kern 11 geleitet wird, und Wellen, die in einem Strahlungsmodus wandern, in welchem die zweite Harmonische 15' in den Mantel 12 ausgestrahlt wird (sog. "Tscherenkow-Strahlung").
  • Ein Strahl 15'', der die zweite Harmonische 15' enthält, wird von einer Austritts-Endfläche 10b des optischen Wellenlängenwandlers 10 emittiert. Der emittierte Strahl 15'' wird durch ein (nicht gezeigtes) Filter geleitet, das nur den Durchtritt der zweiten Harmonischen 15' erlaubt. Damit wird nur die zweite Harmonische 15' zum Gebrauch extrahiert.
  • Der Mantel 12 aus SFS3-Glas besitzt Brechungsindices nω/clad, n2ω/clad bezüglich der Fundamentalen 15 (Wellenlänge 870 nm) und der zweiten Harmonischen 15' (Wellenlänge 435 um). Diese Brechungsindices sind wie folgt:
  • nω/clad = 1,76, n2ω/clad = 1,84.
  • Der Kern 11 aus PPA besitzt einen Brechungsindex nω/core = 1,78 bezüglich der Fundamentalen 15. Deshalb gilt
  • n&omega;/clad < n&omega;/clad < n2&omega;/clad,
  • und die Wellenleitbedingungen werden erfüllt.
  • Der Phasenanpaßwinkel e der in den Mantel 12 gestrahlten zweiten Harmonischen 15' beträgt etwa 150. Wie vorstehend beschrieben, ist der Manteldurchmesser 3 mm, der Kerndurchmesser d beträgt 2 um und die Wandlerlänge L beträgt 10 mm. Aufgrund dieser numerischen Werte wird die zweite Harmonische 5', welche den längsten Weg innerhalb des Wandlers 10 läuft und eine richtige Phasenbeziehung mit anderen von dem Wandler emittierten Wellen hat, wie in Fig. 4 gezeigt (d. h. die zweite Harmonische 15', die am nächsten zur Eingangsendfläche 10a des Wandlers 10 am äußersten Umfangsabschnitt des Kerns 11 erzeugt wird), nachstehend analysiert. Der Abstand x, den diese zweite Harmonische 15 in Längsrichtung des Wandlers 10 zurücklegt, bevor sie die Außenumfangsfläche des Mantels 12 erreicht, ist gegeben durch:
  • x = (D -d)/(2 tanR)
  • = (3000 -2)/(2 tan 15º)
  • = 5 593 um.
  • Damit die zweite Harmonische 15' durch Totalreflexion an der Außenfläche des Mantels 12 wieder in den Kern 11 eintritt, ist es notwendig, daß die Länge des optischen Wellenlängenwandlers 10 beträgt:
  • 2x = 11 186 um = 11,19 mm.
  • Da aber die Länge L des optischen Wellenlängenwandlers 10 dieser Ausführung 10 mm beträgt, tritt die genannte zweite Harmonische 15' in Wirklichkeit nicht wieder in den Kern 11 ein. Da die vorstehend analysierte zweite Harmonische 15' den längsten Weg in dem Wandler 10 zurücklegt, treten alle zweiten Harmonischen 15', die mit dem Phasenanpaßwinkel R in den Mantel 12 eingestrahlt werden, nicht wieder in den Kern 11 ein. Demzufolge tritt keine Phasenstörung auf, die sonst bei einem Wiedereintreten der zweiten Harmonischen in den Kern auftreten würde.
  • In Abwesenheit einer Phasenstörung bei der zweiten Harmonischen 5' kann eine zweite Harmonische mit hoher Intensität von dem optischen Wellenlängenwandler 10 extrahiert werden, und der Wellenlängenwandler-Wirkungsgrad ist hoch. Bei dieser Ausführung betrug der Wellenlängenwandler-Wirkungsgrad bei einer Eingangsleistung von 100 mW etwa 10%. Ein optischer Wellenlängenwandler nach einem Vergleichsbeispiel wurde hergestellt, bei dem der Durchmesser D des Mantels 150 um betrug und die anderen Abmessungen sonst die gleichen wie bei der vorbeschriebenen Ausführung waren, und der Wellenlängenwandler-Wirkungsgrad dieses optischen Wellenlängenwandlers betrug bei einer Eingangsleistung von 100 mW etwa 2%. Bei dem optischen Wellenlängenwandlergerät nach dem Vergleichsbeispiel, wie in Fig. 6 gezeigt, läuft die zweite Harmonische 15' an dem längsten Weg 256 um (= 74/tan15º) in der Längsrichtung des Wandlers, bevor sie zum ersten Mal die Außenfläche des Mantels 12 erreicht, und läuft 560 um (= 150/tan15º) in Längsrichtung des Wandlers in einem Zyklus, in welchem sie durch die Außenfläche des Mantels totalreflektiert wird. Wenn deshalb die Lange des Wandlers 10 mm (= 10 000 um) beträgt, tritt die zweite Harmonische 15' siebzehnmal wieder in den Kern 11 ein, da
  • 10000 = 560 · 17 + 276 + 204.
  • Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung mit Bezug auf Fig. 4 ergibt, können alle Wellen von zweiten Harmonischen miteinander phasenangepaßt sein und nicht wieder in den Kern eintreten. Falls die folgende Beziehung erfüllt ist, werden die zweiten Harmonischen nicht wieder in den Kern eintreten:
  • D - d/2 > L/2 tanR,
  • wobei D der Manteldurchmesser, d der Kerndurchmesser, L die Wandlerlänge und R der Phasenanpaßwinkel ist, d. h. wenn der Durchmesser des Mantels gemäß der folgenden Gleichung festgesetzt ist:
  • D > L·tanR + d.
  • Mehr bevorzugt wird der Durchmesser D des Mantels erhöht, so daß er die folgende Gleichung erfüllt:
  • D > 2L·tanR + d.
  • Fig. 7 zeigt einen optischen Wellenlängenwandler mit einem Manteldurchmesser nach einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 7 gezeigt, treten alle zweiten Harmonischen 15', die miteinander in Phase sind, nicht wieder in den Kern 11 ein und erfahren auch niemals eine Totalreflexion durch die Außenfläche des Mantels 12. Bei der dargestellten Ausführung wird keine Phasenverzerrung in der zweiten Harmonischen 15' erzeugt, die durch die Außenfläche des Mantels 12 totalreflektiert und von der Austrittsendfläche 10b des Wandlers emittiert wird, noch wird irgendeine Phasenverzerrung in einer zweiten Harmonischen 15' erzeugt, die direkt von der Austrittsendfläche 10b austritt, ohne eine Totalreflexion erfahren zu haben. Deshalb wird jede Herabsetzung des Wellenlängenwandler-Wirkungsgrades infolge der Störung der zweiten Harmonischen miteinander und jede Schwierigkeit beim Konvergieren der zweiten Harmonischen, die sich sonst aus den Phasendifferenzen zwischen den zweiten Harmonischen ergäben, beseitigt, so daß ein Lichtfleck mit hoher Intensität mit der Frequenz der zweiten Harmonischen erhalten werden kann.
  • Statt die vorstehende Bedingung zu erfüllen, kann der Durchmesser des Mantels auch so ausgewählt werden, daß er 500 um oder mehr beträgt, um die Häufigkeit in hohem Maße zu reduzieren, mit der die zweite Harmonische wieder in den Kern eintritt, im Vergleich zu optischen Wellenlängenwandlern vom Fasertyp nach herkömmlicher Art. Auch dadurch wird wirksam jede Phasenstörung bei der zweiten Harmonischen verhindert.
  • Mit dem so ausgewählten Manteldurchmesser kann die Häufigkeit, mit der die zweite Harmonische 15' den Kern durchläuft, reduziert werden, und dadurch wird die Absorption der zweiten Harmonischen durch den Kern reduziert. Wenn der Manteldurchmesser ausreichend groß ist, wird eine derartige Absorption insgesamt beseitigt, und eine zweite Harmonische höherer Intensität kann von dem Wandler extrahiert werden. Falls die Absorption der zweiten Harmonischen durch den Kern gering oder beseitigt ist, kann die zweite Harmonische von einer kurzen Welle, die leicht durch den Kern absorbiert wird, von dem Wandler mit hoher Intensität extrahiert werden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird, wie vorstehend beschrieben, durch Festlegen des Manteldurchmessers auf 500 um oder mehr die Häufigkeit, mit der die zweite Harmonische wieder in den Kern eintritt, in hohem Maße herabgesetzt im Vergleich zu den üblichen optischen Wellenlängenwandlern. Damit wird durch den erfindungsgemäßen optischen Wellenlängenwandler eine Phasenstörung der zweiten Harmonischen wirksam verhindert, und ein hochintensiver Lichtstrahl mit der Frequenz der zweiten Harmonischen kann mit einem hohen Wellenlängenwandler-Wirkungsgrad extrahiert werden. Die zweite Harmonische kann zu einem ausreichend kleinen Fleck konvergiert werden.
  • Wenn die Häufigkeit des Eintretens der zweiten Harmonischen in den Kern reduziert wird, wird verhindert, daß die zweite Harmonische durch den Kern absorbiert wird. Als Ergebnis wird der Wellenlängenwandler-Wirkungsgrad erhöht und eine zweite Harmonische, die in Form einer kurzen Welle besteht, die leicht durch den Kern zu absorbieren ist, kann mit einer hohen Intensität erreicht werden.
  • Es sind zwar bestimmte bevorzugte Ausführungen gezeigt und beschrieben worden, es ist jedoch zu verstehen, daß viele Änderungen und Abwandlungen daran hergestellt werden könne, ohne vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims (3)

1. optischer Wellenlängenkonverter (10) mit
i) einem länglichen Kern (11) aus einem nichtlinearen optischen Material und
ii) einem den Kern (11) umgebenden Überzug zur Bildung einer optischen Faser zur Umwandlung einer fundamentalen optischen Wellenlänge (15), die einem Eingangsende (10a) des Kerns zugeführt ist, in eine zweite harmonische Wellenlänge (15'), dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug einen Durchmesser D von wenigstens 500 um aufweist und Länge L der optischen Faser und Durchmesser d des Kerns so dimensioniert sind, daß die fundamentale optische Wellenlänge durch den Kern mit zweiten harmonischen Wellen, die in den Überzug eingestrahlt sind, geführt sind, in einem Strahlungsmodus hindurchtreten und von einer Ausgangsendfläche des Überzugs (10b) ohne Phasenstörung oder Absorption durch den Kern austreten.
2. optischer Wellenlängenkonverter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser D des Überzugs (12) größer oder gleich L · tan R + d ist, wobei d der Durchmesser des Kerns (11), R der Phasenanpassungswinkel der zweiten harmonischen Welle (15') und L die Länge des optischen Wellenlängenkonverters (10) ist.
3. optischer Wellenlängenkonverter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser D des Überzugs (12) größer oder gleich 2 · L · tanR + d ist, wobei d der Durchmesser des Kerns (11), R der Phasenanpaßwinkel der zweiten harmonischen Welle (15') und L die Länge des optischen Wellenlängenkonverters (10) ist.
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