JP2525879B2 - ファイバ―型光波長変換素子 - Google Patents
ファイバ―型光波長変換素子Info
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- JP2525879B2 JP2525879B2 JP63259041A JP25904188A JP2525879B2 JP 2525879 B2 JP2525879 B2 JP 2525879B2 JP 63259041 A JP63259041 A JP 63259041A JP 25904188 A JP25904188 A JP 25904188A JP 2525879 B2 JP2525879 B2 JP 2525879B2
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- optical wavelength
- conversion element
- clad
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/37—Non-linear optics for second-harmonic generation
- G02F1/377—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure
- G02F1/383—Non-linear optics for second-harmonic generation in an optical waveguide structure of the optical fibre type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
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- G02F1/372—Means for homogenizing the output beam
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はファイバー型光波長変換素子に関する。
背景技術 光波長変換素子を用いてレーザ光源から発せられるレ
ーザ光ビームの波長を半分に変換することにより、ディ
スクに対する情報の書込み及び読取りをより高密度にて
行ない得るようにした光ピックアップが知られている
（特開昭61−50122号公報参照）。
ーザ光ビームの波長を半分に変換することにより、ディ
スクに対する情報の書込み及び読取りをより高密度にて
行ない得るようにした光ピックアップが知られている
（特開昭61−50122号公報参照）。
この光波長変換素子として、２次の非線形光学効果を
用いた光ファイバー型SHG（Second Harmonics Generato
r;2次高調波発生素子）がある。光ファイバー型SHGはチ
ェレンコフ放射方式の位相整合を採用している。この方
式では、ほとんど自動的に位相整合のとれた第２高周波
（以下、SH波と略称する）の発生が可能である。第２図
はその概念図である。
用いた光ファイバー型SHG（Second Harmonics Generato
r;2次高調波発生素子）がある。光ファイバー型SHGはチ
ェレンコフ放射方式の位相整合を採用している。この方
式では、ほとんど自動的に位相整合のとれた第２高周波
（以下、SH波と略称する）の発生が可能である。第２図
はその概念図である。
第２図（ａ）において、基本波モードが実効屈折率Ｎ
（ω）をもってコア中を伝播すると、SH波を発生する非
線形分極波も同一の位相速度C/N（ω）（C:光速）をも
って伝播する。この非線形分極波が図のＡ点で導波方向
とθの角度をなす方向にSH波を発生し、単位時間後、Ｂ
点で前と同様に、θ方向に再びSH波を発生したとする。
Ａ点で発生したSH波が例えばクラッド層中を伝播して単
位時間後Ｃ点に達し、θがACとBCの直交するような角度
であれば、非線形分極波がAB間で発生したSH波の波面は
BCとなり、結局、コヒ−レントなSH波が生成されたこと
になる。クラッド層のSH波長に対する屈折率をn
clad（２ω）とすると、この位相整合条件は、図を参照
して Ｎ（ω）＝nclad（２ω） cosθ ……（１） となる。すなわち、 Ｎ（ω）＜nclad（２ω） ……（２） でありさえすれば、SH波は自動的に位相整合のとれたθ
方向に発生されるのである。一般に、基本波に対するク
ラッド層およびコアの屈折率をnclad（ω）およびｎ
（ω）、オーバーレイヤは空気とすると、基本波がモー
ドとしてコア内を伝播する条件は、 nclad（ω）＜Ｎ（ω）＜ｎ（ω） ……（３） である。また、クラッド層の屈折率の波長分散を考える
と、nclad（ω）＜nclad（２ω）であるから nclad（ω）＜ｎ（ω）＜nclad（２ω） ……（４） の条件が満たされれば、どのようなコア径でもすべての
基本波モードに対して（２）式が満たされる。また、仮
に nclad（ω）＜nclad（２ω）＜ｎ（ω） であってもある範囲の膜厚で（２）式を満たす基本波モ
ードが存在する。
（ω）をもってコア中を伝播すると、SH波を発生する非
線形分極波も同一の位相速度C/N（ω）（C:光速）をも
って伝播する。この非線形分極波が図のＡ点で導波方向
とθの角度をなす方向にSH波を発生し、単位時間後、Ｂ
点で前と同様に、θ方向に再びSH波を発生したとする。
Ａ点で発生したSH波が例えばクラッド層中を伝播して単
位時間後Ｃ点に達し、θがACとBCの直交するような角度
であれば、非線形分極波がAB間で発生したSH波の波面は
BCとなり、結局、コヒ−レントなSH波が生成されたこと
になる。クラッド層のSH波長に対する屈折率をn
clad（２ω）とすると、この位相整合条件は、図を参照
して Ｎ（ω）＝nclad（２ω） cosθ ……（１） となる。すなわち、 Ｎ（ω）＜nclad（２ω） ……（２） でありさえすれば、SH波は自動的に位相整合のとれたθ
方向に発生されるのである。一般に、基本波に対するク
ラッド層およびコアの屈折率をnclad（ω）およびｎ
（ω）、オーバーレイヤは空気とすると、基本波がモー
ドとしてコア内を伝播する条件は、 nclad（ω）＜Ｎ（ω）＜ｎ（ω） ……（３） である。また、クラッド層の屈折率の波長分散を考える
と、nclad（ω）＜nclad（２ω）であるから nclad（ω）＜ｎ（ω）＜nclad（２ω） ……（４） の条件が満たされれば、どのようなコア径でもすべての
基本波モードに対して（２）式が満たされる。また、仮
に nclad（ω）＜nclad（２ω）＜ｎ（ω） であってもある範囲の膜厚で（２）式を満たす基本波モ
ードが存在する。
このようにして発生したSH波は、第２図（ｂ）に示す
ようにクラッド層と空気の境界で全反射を繰り返すクラ
ッド・モードとして伝播し、ファイバー端面からθで決
まる方向に円錘状に出射される。また、このようにして
出射されたSH波の出射波面の等位相面はファイバーの中
心軸を軸として円錘状になっている。
ようにクラッド層と空気の境界で全反射を繰り返すクラ
ッド・モードとして伝播し、ファイバー端面からθで決
まる方向に円錘状に出射される。また、このようにして
出射されたSH波の出射波面の等位相面はファイバーの中
心軸を軸として円錘状になっている。
このファイバー型光波長変換素子において、SH波がク
ラッド層を導波するときクラッド層と空気の境界面で反
射が起こると位相が反転することになる。このため、第
２図（ｂ）に示すSH波出射リングにおいて、上記境界面
での反射によって内側のSH波Ｂが外側のSH波Ａに比べて
位相が180゜だけずれることになる。
ラッド層を導波するときクラッド層と空気の境界面で反
射が起こると位相が反転することになる。このため、第
２図（ｂ）に示すSH波出射リングにおいて、上記境界面
での反射によって内側のSH波Ｂが外側のSH波Ａに比べて
位相が180゜だけずれることになる。
発明の概要 そこで、本発明は、位相が異なるSH波を分離して同一
位相のSH波を有効に利用できるようにしたファイバー型
光波長変換素子を提供することを目的とする。
位相のSH波を有効に利用できるようにしたファイバー型
光波長変換素子を提供することを目的とする。
本発明によるファイバー型光波長変換素子において
は、クラッド層の外側に入射端面から出射端面に向けて
拡径する透明な円錐状層を設けた構成となっている。
は、クラッド層の外側に入射端面から出射端面に向けて
拡径する透明な円錐状層を設けた構成となっている。
好ましくは、円錐状層はクラッド層と略等しい屈折率
を有し、その傾斜角がクラッド層からの出射ビームの導
波方向に対する出射角の２分の１に設定される。
を有し、その傾斜角がクラッド層からの出射ビームの導
波方向に対する出射角の２分の１に設定される。
実 施 例 以下、本発明の一実施例を図に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第１図において、本発明によるファイバー型光波長変
換素子10は、コア11及びその外側のクラッド層12、さら
にクラッド層12の外側に入射端面から出射端面に向けて
拡径するように設けられた透明な円錐状層13によって構
成されている。この円錐状層13はクラッド層12と同一材
質によって一体に形成されても良く、又クラッド層12と
略等し屈折率を有するアクリル等の樹脂若しくはガラス
によって形成されても良い。また、円錐状層13の傾斜角
は、好ましくは、クラッド層12からの出射ビームの導波
方向（ファイバーの中心軸）に対する出射角θの２分の
１に設定される。
換素子10は、コア11及びその外側のクラッド層12、さら
にクラッド層12の外側に入射端面から出射端面に向けて
拡径するように設けられた透明な円錐状層13によって構
成されている。この円錐状層13はクラッド層12と同一材
質によって一体に形成されても良く、又クラッド層12と
略等し屈折率を有するアクリル等の樹脂若しくはガラス
によって形成されても良い。また、円錐状層13の傾斜角
は、好ましくは、クラッド層12からの出射ビームの導波
方向（ファイバーの中心軸）に対する出射角θの２分の
１に設定される。
このように、クラッド層12の外側に入射端面から出射
端面に向けて拡径する円錐状層13を設けることにより、
クラッド層12から円錐状層13に進んだSH波Ｂが円錐状層
13の内面によって反射されて、出射角θで直接出射され
るSH波Ａとは全く異なる方向に出射されるため、位相が
互いに異なるSH波A,Bを完全に分離できることになる。
特に、円錐状層13の傾斜角をθ/2に設定することによ
り、SH波Ｂはファイバーの中心軸に平行な平面波として
出射されることになる。
端面に向けて拡径する円錐状層13を設けることにより、
クラッド層12から円錐状層13に進んだSH波Ｂが円錐状層
13の内面によって反射されて、出射角θで直接出射され
るSH波Ａとは全く異なる方向に出射されるため、位相が
互いに異なるSH波A,Bを完全に分離できることになる。
特に、円錐状層13の傾斜角をθ/2に設定することによ
り、SH波Ｂはファイバーの中心軸に平行な平面波として
出射されることになる。
ところで、光波長変換素子10から出射されるSH波を有
効にオプトエレクトロニクスに応用するためには、その
出射波面を平面にすることが好ましく、一般的には、光
波長変換素子10のビーム出射後の光路中に円錐面を有す
る円錐プリズムを配置し、この円錐プリズムの作用によ
ってSH波をコリメートし（平行光にし）、円錐状の等位
相面を平面にすることが考えられる。ところが、本実施
例によれば、円錐状層13の傾斜角をθ/2に設定すること
により、円錐プリズム等の別部品を用いることなく、SH
波Ｂを平面波として出射できるという効果も得られる。
効にオプトエレクトロニクスに応用するためには、その
出射波面を平面にすることが好ましく、一般的には、光
波長変換素子10のビーム出射後の光路中に円錐面を有す
る円錐プリズムを配置し、この円錐プリズムの作用によ
ってSH波をコリメートし（平行光にし）、円錐状の等位
相面を平面にすることが考えられる。ところが、本実施
例によれば、円錐状層13の傾斜角をθ/2に設定すること
により、円錐プリズム等の別部品を用いることなく、SH
波Ｂを平面波として出射できるという効果も得られる。
発明の効果 以上説明したように、本発明によるファイバー型光波
長変換素子においては、クラッド層の外側に入射端面か
ら出射端面に向けて拡径する透明な円錐状層を設けた構
成となっているので、位相が異なるSH波を完全に分離で
きることになる。
長変換素子においては、クラッド層の外側に入射端面か
ら出射端面に向けて拡径する透明な円錐状層を設けた構
成となっているので、位相が異なるSH波を完全に分離で
きることになる。
特に、円錐状層の屈折率をクラッド層のそれと等しく
しかつその傾斜角をクラッド層からの出射ビームの導波
方向に対する出射角の２分の１に設定することにより、
円錐プリズム等の別部品を用いることなく、一方のSH波
を平面波として得ることができる。
しかつその傾斜角をクラッド層からの出射ビームの導波
方向に対する出射角の２分の１に設定することにより、
円錐プリズム等の別部品を用いることなく、一方のSH波
を平面波として得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図はチェ
レンコフ放射方式位相整合SHGの概念図である。 主要部分の符号の説明 10……ファイバー型光波長変換素子 11……クラッド層、13……円錐状層
レンコフ放射方式位相整合SHGの概念図である。 主要部分の符号の説明 10……ファイバー型光波長変換素子 11……クラッド層、13……円錐状層
Claims (3)
- 【請求項１】コア及びその外側のクラッド層からなり、
入射ビームの波長を変換して所定波長のビームとして出
射するチェレンコフ放射方式ファイバー型光波長変換素
子であって、前記クラッド層の外側に入射端面から出射
端面に向けて所定角度で拡径しかつ前記クラッド装置の
屈折率と略等しい屈折率を有する透明は円錐状層を有
し、前記所定角度は前記クラッド層からの出射ビームの
導波方向に対する出射角の２分の１であることを特徴と
するファイバー型光波長変換素子。 - 【請求項２】前記円錐状層が前記クラッド層と一体に形
成されることを特徴とする請求項１記載のファイバー型
光波長変換素子。 - 【請求項３】前記円錐状層が樹脂若しくはガラスからな
ることを特徴とする請求項１記載のファイバー型光波長
変換素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63259041A JP2525879B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | ファイバ―型光波長変換素子 |
| US07/345,162 US4874221A (en) | 1988-10-14 | 1989-05-01 | Fibre-type light wavelength conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63259041A JP2525879B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | ファイバ―型光波長変換素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02105117A JPH02105117A (ja) | 1990-04-17 |
| JP2525879B2 true JP2525879B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=17328514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63259041A Expired - Lifetime JP2525879B2 (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | ファイバ―型光波長変換素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4874221A (ja) |
| JP (1) | JP2525879B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01293325A (ja) * | 1988-05-20 | 1989-11-27 | Pioneer Electron Corp | ファイバー型光波長変換器 |
| EP0352751B1 (en) * | 1988-07-26 | 1996-03-27 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converter device and optical wavelength converter module |
| US4973117A (en) * | 1988-10-11 | 1990-11-27 | Sony Corporation | Secondary harmonic generator having waveguides for a laser beam |
| JPH0833563B2 (ja) * | 1988-10-19 | 1996-03-29 | 富士写真フイルム株式会社 | 光波長変換モジュール |
| JPH02116832A (ja) * | 1988-10-27 | 1990-05-01 | Pioneer Electron Corp | ファイバー型光波長変換素子 |
| JPH02125233A (ja) * | 1988-11-02 | 1990-05-14 | Pioneer Electron Corp | ファイバー型光波長変換装置 |
| JPH02153328A (ja) * | 1988-12-05 | 1990-06-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光源装置 |
| US5377291A (en) * | 1989-01-13 | 1994-12-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Wavelength converting optical device |
| JP2771247B2 (ja) * | 1989-04-28 | 1998-07-02 | 浜松ホトニクス株式会社 | 波長変換素子 |
| EP0398271B1 (en) * | 1989-05-15 | 1995-08-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converter device |
| JPH03111826A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長変換素子 |
| US5080462A (en) * | 1989-11-02 | 1992-01-14 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Optical wavelength converter device and optical wavelength converter system |
| US5293444A (en) * | 1990-12-14 | 1994-03-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Wavelength converter |
| JP5885414B2 (ja) * | 2010-08-05 | 2016-03-15 | キヤノン株式会社 | 光周波数変換素子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6118934A (ja) * | 1984-07-05 | 1986-01-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光波長変換装置 |
| JPS6315235A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光波長変換素子 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4382660A (en) * | 1976-06-16 | 1983-05-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical transistors and logic circuits embodying the same |
| FR2458825A1 (fr) * | 1979-06-08 | 1981-01-02 | Thomson Csf | Procede de montage d'une fibre optique dans un embout, embout ainsi monte, et dispositif de connexion de fibres optiques utilisant cet embout |
| US4815079A (en) * | 1987-12-17 | 1989-03-21 | Polaroid Corporation | Optical fiber lasers and amplifiers |
| JPH06150122A (ja) * | 1992-11-02 | 1994-05-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 自動販売機の商品展示装置 |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP63259041A patent/JP2525879B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-05-01 US US07/345,162 patent/US4874221A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6118934A (ja) * | 1984-07-05 | 1986-01-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光波長変換装置 |
| JPS6315235A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光波長変換素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4874221A (en) | 1989-10-17 |
| JPH02105117A (ja) | 1990-04-17 |
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