JP2012118465A - 波長変換デバイス及び波長変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波長変換デバイスは、基板上に、波長変換導波路と、波長変換導波路の出力端に接続され、光合分波器として機能するモード干渉導波路と、モード干渉導波路の出力に接続された第1の出力導波路および第2の出力導波路を備える。出力導波路の出力端部には、特定の波長の光に対しては光を反射し、特定の波長以外の波長の光に対しては光の反射を抑制する光学膜が設けられ、出力導波路の少なくとも1つの出力端部が出力導波路に対して斜めに端面処理される。
【選択図】図11
Description
1/λ2=1/λ3−1/λ1
を満足する。変換光Cの波長λ2は、信号光Aの波長λ1を励起光Bの波長λ3の2倍の波長を軸に折り返した波長となる。例えば、励起光Bの波長λ3=0.78μmとした場合、波長λ1=1.54μmの信号光Aを、波長λ2=1.58μmの差周波光である変換光Cへと変換することができる。
従って、1.5μm帯の反射を完全に抑制した状態で、0.78μm帯のSH光のみを同じ導波路に折り返し、信号光と合波することのできるSHG−DFG多段手法が望まれていた。
前記非線形光学媒質に接続され、前記非線形光学媒質から出力された波長の異なる光に対しモード干渉を利用して分離して出力する合分波器と、
前記合分波器の2つの出力のうちの一方に接続された第1の出力導波路と、
前記合分波器の2つの出力のうちの他方に接続された第2の出力導波路と、
前記2つの出力導波路の出力端部に設けられ、第1の波長帯の光の反射を抑制し、第2の波長帯の光を反射する光学膜とを備え、
前記第1の出力導波路の出力端部が前記第1の出力導波路に対して斜めになるように端面が構成され、前記第2の出力導波路の出力端部が前記第2の出力導波路に対して垂直になるよう端面が構成されることで、前記第1の波長帯の戻り光が前記非線形光学媒質に再び入力されることを防止して、前記第1の出力導波路の出力端部から信号光が入力されたときに、信号光が前記第2の出力導波路で反射された第2の波長帯の光とともに前記非線形光学媒質から入力され、前記非線形光学変化とは独立した非線形光学変化を引き起こして出力することを特徴とする波長変換デバイスである。
(第1の実施形態)
SHG−DFG多段独立構成
本実施形態の波長変換装置は、SHG(第二高調波発生)−DFG(差周波発生)を多段独立で行うものである。
SFG−DFG多段独立構成
図13に、本発明の第2の実施形態にかかる波長変換装置の構成を示す。本実施形態の波長変換装置は、和周波発生(SFG)と差周波発生(DFG)を多段独立に行うSFG−DFG多段法を実現するものである。波長変換デバイスは第1の実施形態と同じものを用いることができる。
図13に示す波長変換装置を用いて、和周波発生(SFG)と差周波発生(DFG)を多段に行うSFG−DFG多段法による波長変換実験を試みた。励起光源W1から出力されエルビウム添加光ファイバ増幅器(EDFA)W2で増幅された1.57μmの励起光と図示しない信号光源で発生した1.55μmの信号光を光カップラW3で合波した後、光サーキュレータW4を通した後に波長変換導波路W5の入射側より入射する。1.55μmの信号光は40Gb/sで強度変調されている。波長変換導波路W5内での和周波発生により、1.55μmとの1.57μmの和の周波数を持つ波長0.78μmの光が生成される。このとき0.78μmの光に信号光の変調信号が重畳される。
SHG−DFG多段独立アレイ構成
図14に、本発明の第3の実施形態にかかる波長変換装置の構成を示す。本実施形態の波長変換装置は、第1の実施形態の波長変換デバイスと同じ構成の波長変換デバイスを複数並列に並べてそれぞれの波長変換デバイスで第二高調波発生(SHG)と差周波発生(DFG)を独立多段に行うSHG−DFG多段法をアレイで実現するものである。本実施形態では、波長変換デバイス20は第1の実施形態と同じ構成のものを複数並列に並べて構成したものを用いることができる。
SHG−SFG多段独立構成
図15に、本発明の第4の実施形態にかかる波長変換装置の構成を示す。本実施形態の波長変換装置は、第1の実施形態の波長変換デバイスと同じ構成の波長変換デバイスで第二高調波発生(SHG)と和周波発生(SFG)を多段独立に行うSHG−SFG多段法を実現するものである。波長変換デバイスは第1の実施形態と同じ構成のものを用いることができる。ただし、第1の実施形態においては、周期分極反転構造は1.56μmの第二高調波発生に位相整合が取れるように分極反転周期を設定していたが、本実施形態においては、波長1.56μmの第二高調波発生に位相整合が取れる分極反転周期構造QPM1と、波長1.56μmと波長0.78μmの和周波数発生に位相整合が取れる分極反転周期構造QPM2の両方が直列に作製されている。
30 :基板
34、115、Y4、W5、Q14,Q24,Q34、Q44、K5 :波長変換導波路
33、Y5、W6、Q19,Q29,Q39、Q49、K6 :モード干渉導波路
31、32、112、113、Y6、Y7、W7、W8、Q16、Q17、Q26、Q27、Q36、Q37、Q46、Q47、K7、K8 :出力導波路
Claims (11)
- 非線形光学媒質と、光合分波器と、少なくとも2つ以上の出力導波路と、前記出力導波路の出力端部に設けられ、特定の波長の光に対しては光を反射し、前記特定の波長以外の波長の光に対しては光の反射を抑制する光学膜とを備え、
前記出力導波路の少なくとも1つの出力端部が前記出力導波路に対して斜めに端面処理されていることを特徴とする波長変換デバイス。 - 入力された光に対して、非線形光学効果におけるSHG、DFG、SFGにより、第二高調波光、差周波光、和周波光のいずれかの光を出力する非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質に接続され、前記非線形光学媒質から出力された波長の異なる光に対しモード干渉を利用して分離して出力する合分波器と、
前記合分波器の2つの出力のうちの一方に接続された第1の出力導波路と、
前記合分波器の2つの出力のうちの他方に接続された第2の出力導波路と、
前記2つの出力導波路の出力端部に設けられ、第1の波長帯の光の反射を抑制し、第2の波長帯の光を反射する光学膜とを備え、
前記第1の出力導波路の出力端部が前記第1の出力導波路に対して斜めになるように端面が構成され、前記第2の出力導波路の出力端部が前記第2の出力導波路に対して垂直になるよう端面が構成されることで、前記第1の波長帯の戻り光が前記非線形光学媒質に再び入力されることを防止して、前記第1の出力導波路の出力端部から信号光が入力されたときに、信号光が前記第2の出力導波路で反射された第2の波長帯の光とともに前記非線形光学媒質から入力され、前記非線形光学変化とは独立した非線形光学変化を引き起こして出力することを特徴とする波長変換デバイス。 - 前記光合波部の伝播方向における光路長は、前記出力端面で、前記第1の波長の光または第2の波長の光のうち、少なくともいずれか一方の光量が極値となるように設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の波長変換デバイス。
- 前記光合波部の幅は、5μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の波長変換デバイス。
- 前記非線形光学媒質は、LiNbO3、KNbO3、LiTaO3、LiNb(x)Ta(1-x)O3(0≦x≦1)、KTiOPO4、または、それらにMg、Zn、Sc、Inからなる群から選ばれた少なくとも一種を添加物として含有していることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の波長変換デバイス。
- 前記非線形光学媒質は、液相エピタキシャル法によって成長された結晶膜であることを特徴とする請求項5に記載の波長変換デバイス。
- 前記非線形光学媒質は、非線形光学効果を有する第一の基板と、第一の基板に比べ屈折率の小さい第二の基板とを貼り合わせることによって作製された薄膜基板であることを特徴とする請求項5または6に記載の波長変換デバイス。
- 前記第一の基板は、非線形定数が周期的に反転された構造を有することを特徴とする請求項7に記載の波長変換デバイス。
- 前記第一の基板と前記第二の基板とは、熱処理による拡散接合によって直接貼り合わされていることを特徴とする請求項7または8に記載の波長変換デバイス。
- 請求項1から9のいずれかに記載の波長変換デバイスが同一基板上に複数個集積されていることを特徴とする波長変換デバイス。
- 請求項1から10のいずれかに記載の波長変換デバイスと、
前記波長変換デバイスの入力端面に前記入射光を入力する第1のレーザ光源部と、
前記波長変換デバイスの出力端面に前記入射光を入力する第2のレーザ光源部と、前記波長変換デバイスから出力された変換光を分離するフィルタとを備えたことを特徴とする波長変換装置。
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