JPH01244433A - 光波長変換素子 - Google Patents

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） 本発明は光波長変換素子、特に詳細には入射された相異
なる波長の２種の基本波をそれらの和周波、差周波に変
換したり、あるいは同時に」二記和周波、差周波、第２
高調波のうちのいずれか２つ以上の波長変換波に変換す
る光波長変換素子に関するものである。

（従来の技術） 従来より、基本波としての光を非線形光学祠料に入射さ
せて、波長が１／２の第２高調波に変換する試みが種々
なされており、また、互いに異なる波長λ１、λ２の２
種の基本波を非線形光学祠料に入射させて、波長λ３の
和周波 （１／λ３＝］／λ１＋１／λ２）や、差周波（１／λ
３＝１／λ１−１／λ２）を取り出す試みもなされてい
る。」二連の非線形光学材料を用いて波長変換を行なう
光波長変換素子として具体的には、バルク結晶タイプの
ものや、「応用物理」誌Ｖｏ　１．４９　（１９８０）
　ｐ１２３４〜に示される３次元光導波路タイプのもの
か知られている。

（発明か解決しようとする課題） 上記バルク結晶タイプの光波長変換素子においては、入
射させる基本波のパワー密度を十分に」二げることかで
きず、さらには、変換波取出しの点から相互作用長を長
くとることができず、そのため波長変換効率が極めて（
戊いという問題がある。

また上記バルク結晶タイプの光波長変換素子は、結晶の
複屈折を利用して基本波と変換波との間の位相整合を取
るようにしており、位相整合条件は、第１、第２の基本
波の波数ベクトルをｌＫｒ　、ｌＫｚ、和周波あるいは
差周波の波数ベクトルをＩＫ　３　とすると、 １に、±ＩＫ２＝ｌＫ３ である。なお第１の基本波の偏光方向の屈折率をｎｌと
して、 １１ＫＩ　　ｌ　＝　（２πｎｔ　）　／λ１　であり
、同様に１ｌＫｚ　　ｌ　＝　（２πｎ２　）　／λ２
１１に３　１　＝　（２πｎ３　）　／λ３である（λ
１くλ２）。上述のような位相整合条件を満足するため
には、波長λ１、λ２、λ３に対して、屈折率ｎｌ、ｎ
２（第２の基本波の偏光方向の屈折率）およびｎ３　　
（変換波の偏光方向の屈折率）が所望値となる必要があ
り、したがって、この場合は、極めて限られた波長範囲
しか利用できないことになる。

一方前述した。３次元光導波路タイプの光波長変換素子
にあっては、ＬｉＮｂＯ３を基板に用いて差周波を発生
させた例のみが確認されているか、この場合の位相整合
条件は、光導波路の第１、第２の基本波に対する実効屈
折率をそれぞれｎ″′：’ＩＩ、ｎ　”：ｊ　Ｉ　、差
周波に対する実効屈折率をｎ力、として、 λ３　　　　　　λ１　　　　　　λ２（λ１くλ２） である。このタイプの光波長変換素子にあっては、前述
のバルク結晶タイプのものと異なって、入射させる基本
波のパワー密度を上げることかできるため、長さ１ｃｍ
の素子を用い、１００ｍＷ入力で数％の波長変換効率が
実現できることも理論的に示されている。しかしなから
、上記の位相整合条件は、素子温度を０．１°Ｃ以下の
精度で制御しなければ滴定されないので、このタイプの
光波長変換素子も実用化されるには至っていない。

また所望する波長の変換波（差周波）を得るためには、
光導波路の屈折率を制御する必要かあるか、ＬｉＮｂＯ
３を基板としたこのタイプの素子においては、屈折率は
拡散法、プロトン交換等によって制御するしかなく、し
たがって光導波路設旧の自由度か低いという問題もある
。

さらに、以上述べた３次元光導波路タイプの光波長変換
素子は、差周波のみを取り出した例しか無く、またバル
ク結晶タイプの光波長変換素子にあっても、２種の基本
波の各第２高調波を同時に取り出したり、これら第２高
調波の一方あるいは双方と和周波および差周波の一方あ
るいは双方を同時に取り出せるような光波長変換素子は
未だ全く提供されていない。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり
、設計の自由度が高くて、高強度の和周波あるいは差周
波、さらにはそれらの双方を同時に取り出すことかでき
る光波長変換素子を提供することを目的とするものであ
る。また本発明は、上述のような和周波および／または
差周波と、基本波の一方あるいは双方の第２高調波とを
同時に取り出すことができる光波長変換素子、さらには
２種の基本波の各第２高調波を同時に取り出すことかで
きる光波長変換素子を提供することも目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明による光
波長変換素子は、非線形光学材料からなるコアをそれよ
りも低屈折率のアモルファス４」料からなるクラッド内
に充てんさせたファイバー型の光波長変換素子であり、
さらに詳しくは、クラッドにおける波長変換波の放射モ
ードとコアにおける基本波の導波モードによって作られ
る非線形分極波との間で位相整合を取り、コアに入射さ
れた相異なる波長の第１および第２の基本波を波長変換
してクラッド中に放射させるいわゆるチェレンコフ放射
タイプの光波長変換素子である。

」二記構成においては、波長変換波として和周波、差周
波、和周波および差周波、第１および第２の基本波の各
第２高調波、和周波と差周波の一方あるいは双方に加え
て一方の基本波の第２高調波、さらには和周波と差周波
の一方あるいは双方に加えて第１および第２の基本波の
各第２高調波を発生させ、それらの波長変換波と基本波
との位相整合を上述のようにして取ることができる。

上述のようにして位相整合を取る場合の位相整合条件は
、和周波については、第１、第２の基本波の波長を各々
λ１、λ２、波長変換波の波長をλ１、波長λ１の基本
波の角周波数をω１、波長λ２の基本波の角周波数をω
２とし、クラッドの和周波に対する屈折率を　（ｕ　、
胃、和周波のクラッドへの放射角度（位相整合角）をθ
″′買第１、第２の基本波に対するコアの実効屈 折率を各々ｎ　；ｌ、　Ｉ　、ｎで子−とすると、であ
り、差周波については、クラッドの差周波に対する屈折
率をｎ；ｌ臀％、差周波のクラッドへの放射角度（位相
整合角）をθ″′−′とすると、である。

一方、第１の基本波の第２高調波についての位相整合条
件は、クラッドのこの第２高調波に対する屈折率をｎテ
１□、第２高調波のクラッドへの放射角度（位相整合角
）を０２″′１とすると、ｎ２：′Ｉ１．ｄＣＯ８θ′
′″’　＝　ｎ　、’ｔ　＋　　　　　　　　・・（３
）であり、また第２の基本波の第２高調波についての位
相整合条件は、クラッドのこの第２高調波に対する屈折
率をｎ　七２ａ　ｄ、第２高調波のクラッドへの放射角
度（位相整合角）をθｚｗｘとすると、ｎ　茸ａｄ　Ｃ
Ｏｓθ２１１１２　＝　ｎ？、　、　　　　　　、、、
、、、　（４）である。

クラッドに放射する波長変換波の放射モードは連続スペ
クトラムを有するので、換言すれば、放射角度は任意の
値を取りうるので、クラッドの屈折率ｎ−”暑”４、ｎ
ヴ゛］フ”ｄｓｎ片、ｄ、　ｎ〒８□と、実効屈折率ｎ
　”：’Ｉ　Ｉ　％　ｎ　臀１について大きな自由度の
下に上記（１）〜（４）の各条件を同時に満足させるこ
ともできる。つまり位相整合角を一般的にθとすれば、
ＣＯＳθ〈１ であるから、条件（１）については、 λ３　　　　λ１　　　　λ２ でありさえすれば位相整合が取れ、また条件（２）につ
いては、 λ３　　　λ１　　　λ２ （λ１くλ２） てありさえずれば位相整合が取れ、また条件（３）につ
いては、　　　ｎ　ｃｌａｄ＞　ｎ　ｅＩＬでありさえ
ずれば位相整合が取れ、また条件（４）については、　
　　　ｎ　ｃｌｏｄ＞　ｎ　ｅｒｒでありさえすれば、
位相整合が取れることになる。

また上記（１）〜（４）式のうぢの複数を同時に満たす
屈折率ｎ奮″’：”ｄ　ｓ　ｎ　”ｃ−１”ａ”ｄ、ｎ
う１′８イ、　２ａ＋ｚと、実効屈折率ｎ　；ｌ、　Ｉ
　、ｎ　官１が設定できれば、複数の波長変換波を同時
に取り出せることになるが、本発明の光波長変換素子に
おいては、クラッドにアモルファス材料を用いているの
で、そのようなことも可能となる。つまりこのクラッド
を例えばガラスから形成する場合、その屈折率は１．４
〜１．９（波長５８７．６　ｎ　ｍのナトリウムｄ線に
対する値）と広範囲に亘り、また屈折率の波長分散もシ
、＝２０〜８５と広範囲に亘るので、上記（１）〜（４
）の位相整合条件を複数満足しうるクラッドを形成する
ことが可能となるのである。また実効屈折率ｎＴ冒、ｎ
ｅ？Ｉは、クラッドの屈折率と基本波波長等が決まれば
コア径次第で一義的に決まってしまうが、」二連のよう
にクラッドの屈折率および屈折率の波長分散の選択の自
由度が大きいため、このコア径を精密に制御することな
くかつ任意に変えても、所望の実効屈折率を得ることか
できる。

また高い波長変換効率を実現するためには、第１の基本
波もまた第２の基本波もシングルモードで導波させるこ
とが必要となるか、このことも、上述のようにクラッド
にアモルファス材料を用いることによって実現可能とな
る。すなわちこのアモルファス材料の屈折率の波長分散
は上述のように広範囲の値をとるから、第５図に示すよ
うに、コアの材料と同じような波長分散をとるクラッド
材料を選択することも可能となる。こうすれば、第１−
の基本波の波長λ１に対するコアとクラッドとの屈折率
差Δｎ１と、第２の基本波の波長λ２に対するコアとク
ラッドとの屈折率差Δｎ１とを略等しくすることができ
る。したかって第６図に示すモート分散曲線から分かる
ように、波長λ１の光もまた波長λ２の光もシングルモ
ードで導波さぜることがてきるコア径か容易に設定可能
となる。なお第６図中、ｒｌ。、３．。はコアの屈４／
１率である。

また」１記のようにクラッドの屈折率の選択の自由度か
高いので、各波長λ１、λ２に対するモードフィールド
径の設定の自由度も高くなる。したがって、このモード
フィールド径が極端に小さくならないようにして、素子
への光入力を容易化することもできる。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明の一実施例による光波長変換素子を示す
ものである。この光波長変換素子１０は、コア１１がそ
れよりも低屈折率のクラッド１２内に充てんされてなる
光ファイバーであり、波長１３００　ｎｍの第１の基本
波と波長８００ｎｍの第２の基本波を入射させて、赤、
緑、青の３色の波長変換波を得るように構成されている
。コア１１は下記の分子式 て示される非線形光学定数（３，５−ジメチル−１−−
（４−ニトロフェニル）ピラゾール：以下ＰＲＡと称す
る）の単結晶から形成され、またこのコアを構成するＰ
ＲＡの結晶配向方向は、そのＣ軸か略コアの長袖方向に
延びる向きに設定されている。なお第２図に、このＰＲ
Ａの）＜ルク結晶構造を示す。このＰＲＡの結晶は斜方
晶系をなし、魚群はｍ　ｍ　、２である。したかつて非
線形光学定数のテンソルは、 となる。ここてｄ３１は、第２図に示すように結晶軸ａ
、ｂＳｃに対して定まる光学軸ＸＳＹ、Ｚを考えたとき
、Ｘ方向に直線偏光１７た光（以下、Ｘ偏光という。Ｙ
、Ｚについても同様。）を基本波として入η・ｊさせて
Ｘ偏光の波長変換波を取り出す場合の非線形光学定数で
あり、同様にｄ３２はＹ偏光の基本波を入射させてＸ偏
光の波長変換波を取り出す場合の非線形光学定数、ｄ３
３はＸ偏光の基本波を入射させてＸ偏光の波長変換波を
取り出す場合の非線形光学定数、ｄ２４はＹとＸ偏光の
基本波を入射させてＹ偏光の波長変換波を取り出す場合
の非線形光学定数、ｄ１５はＸとＸ偏光の基本波を入射
させてＸ偏光の波長変換波を取り出す場合の非線形光学
定数である。各非線形光学定数の大きさを下表に示す。

なお」二の表において■はＸ線結晶構造解析による値、
■はＭａｋｃｒＦ　ｒｉｎｇｅ法による実測値（ともに
波長１．０６４μｍの基本波に対する値）であり、単位
は双方とも［Ｘ　１．０’　ｅ　ｓ　ｕ　］である。

クラッド１２はＳＦ８ガラスから形成され、その外径は
約５　ｍ　ｍとされている。一方コア１１の直径は、ｌ
　ｆｔ　ｍとされている。

ここで、上記光波長変換素子１０の作成方法について説
明する。まずクラッド１２となる中空のガラスファイバ
ー１２゛　が用意される。このカラスファイバー１２″
　は上記のＳＦ８ガラスからなり、外径か５　ｒｏ　ｍ
程度で、中空部の径か１μｍのものである。そして第３
図に示すように、炉内等においてＰＲＡを融液状態に保
ち、この融液１１′　内にガラスファイバー１２′　の
一端部を浸入させる。すると毛細管現象により、融液状
態のＰＲＡがガラスファイバー１２゛　の中空部内に進
入する。なお該融液１１°の温度は、Ｐ　ＲＡの分解を
防止するため、その融点（１０２°Ｃ）よりも僅かに高
い温度とする。

その後ガラスファイバー】２゛　を急冷させると、中空
部に進入していたＰＲＡが多結晶化する。

次いてこの光ファイバー］２゛　を、ＰＲＡの融点より
高い温度（例えば１０２．５℃）に保たれた炉内から、
該融点より低い温度に保たれた炉外に徐々に引き出すこ
とにより、溶融状態のＰＲＡを炉外への引出し部分から
単結晶化させる。それにより、５Ｑｍｒｎ以にもの長い
範囲に亘って単結晶状態となり、納品方位も一定に揃っ
たコア１１が形成され、光波長変換素子ＩＯを十分に長
くすることができる。周知のようにこの種の光波長変換
素子の波長変換効率は素子の長さに比例するので、光波
長変換素子は長いほど実用的価値が高くなる。

上述のようにしてＰＲＡをガラスファイバー１２′内に
単結晶状態で充てんさせると、その結晶配向状態は第４
図図示のように、Ｃ軸（光学軸はＸ軸）がコア軸方向に
延びる状態となる。

なお上記のようにしてＰＲＡを単結晶化させるためには
、例えば本願出願人による特願昭６１−０７５０７８号
明細書に示されるようなブリッジマン炉を用いる方法か
利用可能である。またガラスファイバー１２′　の引出
ｌ、速度は、例えば５　ｍ　ｍ／ｈ程度とするとよい。

以上述べたようにしてコア１１が充てんされた後、ノブ
ラスファイバー１２′　の両端をファイバーカッタ　　
　　　−一で切断して、長さ１．０ｍｍの光波長変換素
子１０を形成１７た。

この光波長変換素子１０は、第１図図示のようにして使
用される。第１の半導体レーザー２０から発せられた波
長λ１　＝Ｉ３００ｎｍのレーザービーム（第１の基本
波）２１は、コリメートレンズ２２によって平行ビーム
化された」二でビームスプリッタ２５に通され、また第
２の半導体レーザー３０から発せられた波長λ２　＝８
００　ｎｍのレーザービーム（第２の基本波）３１も、
コリメートレンズ３２によって平行ビーム化された上で
上記ビームスプリッタ２５に通され、こうして第１およ
び第２の基本波２１．３１か１本のビームに合波される
。なお基本波２１．３１は、ダイクロイックミラー等を
用いて合波させることもできる。合波された両基本波２
１．３１は、集光レンズ２６によって小さなビームスボ
ッ！・に絞られ、コア１１の端面１１．ａに照射される
。それにより、両基本波２１．３１がコア１１内に入射
する。なお−例として、第１の半導体レーザー２０には
光通信用の出力１００　ｍＷのものを用い、第２の半導
体レーサー３０にはオプティカル・ディスク用の出力８
０ｍＷのものを用いた。

上述のようにしてコア１１に入射した第１、第２の基本
波２１．３１は、このコア１１を構成する非線形光学定
数であるＰＲＡにより、各々の第２高調波２１’　、８
１’　および和周波４１に変換される。ここで第１の″
１′−導体レーザー２０は、第１の基本波２１の直線偏
光の向きがＹ軸方向となるように配置されており、一方
策２の半導体レーザー３０は、第２の基本波３１の直線
偏光の向きがＺ軸方向となるように配置されている。し
たがって第］の基本波２１は、非線形光学定数ｄ３２の
下に波長λ１／２＝６５０ｎｎ］の赤色の第２高調波２
１′に変換され、一方、第２の基本波３１は、非線形光
学定数ｄ３３の下に波長λｚ／２２−４００ｎの青色の
第２高調波３１′　に変換される。また基本波２１．３
１は、非線形光学定数ｄ２４の下に波長λ３　＝４９５
　ｎｍ　（１／λ３＝１／λ１＋１／λ２）の緑色の和
周波４１に変換される。

すなわち、Ｙ偏光の第１の基本波２１の電界の強さをＥ
て１とし、Ｚ偏光の第２の基本波３１の電界の強さをＥ
　”とすると、Ｚ偏光の第２高調波２１’の分極Ｐ′７
１、Ｚ偏光の第２高調波３１′　の分極Ｐγ２、Ｙ偏光
の和周波４１の分極ＰＹはそれぞれ、−　　１９　　＝ ＰＺ　−ｄ３□（Ｅｙ　）　　２＝ｄｚｙｙ　　（ＥＹ
　）　　２Ｐｚ　＝ｄ３３（Ｅｚ　）　２＝ｄｚｚｚ　
　（Ｅ’Ｈ”）　２ＰＹ　−ｄ２４ＥＹ　ＥＺ　　−ｄ
ＹＺＹ　ＥＹ　Ｅｚとなる。

次に、上述の各変換波と、それらに変換される前の基本
波との位相整合について述べる。まず、コア］］を構成
するＰＲＡの第１の基本波２１（λ１＝１３００ｎ　ｍ
　：　Ｙ偏光）に対する屈折率ｎマ、第２の基本波３１
（λ２　＝８００　ｎｍ　：　Ｚ偏光）に対する屈折率
　７、そしてクラッド１２を構成するＳＦ８ガラスの第
２高調波２１′　に対する屈折率ｎ？Ｔａｄ、第２高調
波３１″　に対する屈折率ｎ：Ｔｍｄ、和周波４１に対
する屈折率ｎミーは、以下の通りである。

また前述のようにコア径を１μｍ１クラツド径を約５ｍ
ｍとしたときの、第１の基本波２１、第２の基本波３１
に対するコア１１の実効屈折率ｎｅ’ＬＬ、ｎ力「はと
もに１．６８である。

以上の条件の下では、 前述の（１）式は　θ“ｌｔｉ＋＋２−約１０゜（３）
式は　θ２ｔ″ｌ　　＝約３゜ （４）式は　０２ｗ２　−約１４゜ のとき成立する。先に述べたように、波長変換波のクラ
ッドへの放射モードは連続スペク）・ラムを有するので
、上記のような放射角度θ１゛“′、０２″′ｌ、０２
″′２はすべて実現され、よって（１）、（３）、（４
）の位相整合条件がすべて満足される。

以上より、第１の基本波２１の第２高調波である波長６
５０ｎｍの赤色の光ビーム２１′、第１の基本波２１と
第２の基本波３１の和周波である波長４９５ｎｍの緑色
の光ビーム４１．および第２の基本波３１の第２高調波
である波長４００ｎｍの青色の光ビーム３１°がそれぞ
れ高強度の状態で素子端面１０ｂから取り出されうる。

これら３色の光ビーム２１″、３１゛および４１は、混
合状態で素子端面ｆｏｂから出射するか、フィルターに
通す等により、各々単色のビームに分離されうる。なお
特に、第１の基本波と第２の基本波としてそれぞれ波長
１３００ｎ　ｍ、　９００ｎｍの光を用いることにより
、それぞれの第２高調波および和周波として６５０　ｎ
　ｍ％　４５Ｏｎ　ｍｓ　５３２ｎｍの赤、青、緑の３
原色の波長変換波を得ることもできる。

なお」１記の実施例においては、波長１３００ｎｍの第
１の基本波２１もまた波長８００ｎｍの第２の基本波３
１もシングルモードで導波する。また第１の基本波２１
、第２の基本波３１のモードフィールド径はそれぞれ２
μｍｓ３μｍと、各波長に比べて十分大きな値となって
いる。前述の集光レンズ２６で基本波２１．３１をこの
程度まで絞ることは簡単であり、したかって基本波２１
．３１の素子１０への入力は容易になされうる。

以上述べた実施例においては、相異なる波長の２種の基
本波の各第２高調波と、和周波との計３種の波長変換波
を同時に得るようにしているが、前述した通り本発明の
光波長変換素子においては、クララ］・を、屈折率およ
び屈折率の波長分散の選択性か極めて広いアモルファス
材料から形成するようにしたので、任意の非線形定数（
例えば前述のｄ３□、ｄ３３、ｄ３１等）を使うことも
でき、前記（１）〜（４）の位相整合条件か容易に満た
されるようになる。したかって、これら（１）〜（４−
）の位相整合条件の中のある１つ、あるいは複数を選択
的に満足させることも容易であり、それにより、所望す
る波長変換波を随意に得ることが可能となる。以下に、
各場合の基本波波長、クラッド飼料、クラッド屈折率、
コアの実効屈折率、コア径等の例を示す。

位相整合条件（３）と（４）を満足させて２種の第２高
調波を取り出す場合。

基本波波長はλ工＝］、３００ｎｍ、λ２　＝８００　
ｎｍとする。クラッドには５Ｆ１５ガラスを用いてクラ
ツド径は２ｍｍとし、コアには前述のＰＲＡを用いてコ
ア径は１．０μｍとする。ＰＲＡの非線゛形定数はｄ３
２のみを用い、その屈折率はｎごハ８＝１．７６、ｎｃ
ｌ＋＋。−１，７９である。上記の両基本波をＹ偏光で
入力すると、Ｚ偏光で同時に２種の第２高周波を取り出
せる。

位相整合条件（１）と（３）あるいは（１）と（４−）
を満足させて和周波と１つの第２高調波を取り出す場合
。

基本波波長はλ１＝１．３００ｎｍ、λ２　＝８００　
ｎｍとする。クラッドにはＳＦ５ガラスを用いてクラツ
ド径は５ｍｍとし、コアには前述のＰＲＡを用いてコア
径は１．１μｍとする。ＰＲＡの非線形定数は、波長λ
２の基本波を第２高調波に変換するためにはｄ３３を用
い、和周波発生用にはｄ２４を用いる。ＰＲＡの屈折率
はｎ　ｅａ＋ｅ−１、７６、ｎｅＱｌ。−１，７０であ
る。波長λ工の基本波はＹ偏光で、一方波長λ２の基本
波はＺ偏光で入力すると、上記第２高調波をＺ偏光で、
また和周波をＹ偏光で取り出すことができる。この場合
、λ１１−１３００ｎの基本波のパワーを極力大きくす
る一方、λ２　＝８００　ｎｍの基本波のパワーを極力
小さくすることにより、第２高調波のパワーを小さくし
て、和周波のみを強く取り出すこともできる。

位相整合条件（１）と（２）と（３）あるいは（１）と
（２）と（４）を満足させて和周波、差周波と１−っの
第２高調波を取り出す場合。

基本波波長はλｓ　＝１３００ｎｍ、λ２　＝８００　
ｎ　ｍとする。クラッドにはＳＦ８ガラスを用いてクラ
ツド径は５　ｍ　ｍとし、コアには前述のＰＲＡを用い
てコア径は１−０４μｍとする。ＰＲＡの非線形定数は
、波長λ２の基本波を第２高調波に変換するためにはｄ
３３を用い、和差周波発生用にはｄ２４を用いる。ＰＲ
Ａの屈折率はｎ釜、、＝１．７６、ｎ′：′：、。＝１
．．７０である。波長λ１の基本波はＹ偏光で、一方波
長λ２の基本波はＺ偏光で入力すると、両箱２高調波を
Ｚ偏光で、また和差周波をＹ偏光で取り出すことができ
る。この場合、和周波の波長は４９５ｎｍ、差周波の波
長は２０８０ｎｍである。

位相整合条件（１）と（２）と（３）と（４）を満足さ
せて和周波、差周波と２種の第２高調波を取り出す場合
。

基本波波長はλ工＝１．３００ｎｍ、λ２　＝８００　
ｎｍとする。クラッドにはＳＦ８ガラスを用いてクラツ
ド径は５ｍｍとし、コアには前述のＰＲＡを用いてコア
径は１．８μｍとする。ＰＲＡの非線形定数は、波長λ
１の基本波を第２高調波に変換するためにはｄ３２を用
い、波長λ２の基本波を第２高調波に変換するためには
ｄ３３を用い、和差周波発生用にはｄ２４を用いる。Ｐ
ＲＡの屈折率はｎｃハ、＝１．．７６、ｎ　”ｏ＋ｅ＝
　１　、　７０である。波長λ１の基本波はＹ偏光で、
一方波長λ２の基本波はＺ偏光で入力すると、両箱２高
調波をＺ偏光で、また和差周波をＹ偏光て取り出ずこと
ができる。なおこの場合、波長λ１の基本波の導波モー
ドは、１次モードとなる。

なお、本発明においてコアを形成する非線形光学材料と
しては、非線形光学定数が大きい有機非線形光学飼料を
用いるのが好ましく、そのような材料としては前述した
ＰＲＡの他に、例えば下記の分子式 で示される非線形光学材料（３，５−ジメチル−１−（
４−二トロフェニル）−１，２，４−１−リアゾール）
か好適に用いられうる。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の光波長変換素子は、波
長変換波のクラッドへの放射モートが連続スペクトラム
を有するようになるチェレンコフ放射タイプのものとし
て形成した上で、クラッドを、屈折率および屈折率の波
長分散の選択の自由度が極めて高いアモルファス飼料か
ら形成したことにより、相異なる波長の２種の基本波を
共にシングルモードて導波させることかでき、そして波
長変換波と基本波との位相整合条件か容易に満たされる
ものとなる。したかって本発明の光波長変換素子によれ
ば、２種の基本波の和周波あるいは差周波、和周波と差
周波、あるいは２種の第２高調波、さらには第２高調波
と和周波、第２高調波と差周波等を随意に取り出すこと
かできる。

また本発明の光波長変換素子はファイバー型のものであ
るため、入射させる２種の、２＋（木枝のパワー密度を
上げ、そして相互作用長を十分に長くとることも可能で
あるので、高い波長変換効率を実現できるものとなる。

さらに本発明の光波長変換素子は、上記のように屈折率
および屈折率の波長分散の選択の自由度が極めて高いア
モルファス祠料でクラッドを形成するようにしたので、
モードフィールド径の設定の自由度が高くなり、したが
ってこのモートフィールド径を大きく設定して基本波の
入力を容易化できるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図は上記
実施例のコア飼料のバルク結晶構造を示す概略図、 第３図は上記実施例の光波長変換素子を作成する方法を
説明する説明図、 第４図は上記実施例の光波長変換素子におけるコアの結
晶配向を示す概略図、 第５図は本発明に係るコアとクラッドの屈折率波長分散
の関係を示すグラフ、 第６図は本発明に係る光ファイバーのモード分散を示す
グラフである。 １０・・光波長変換素子　１．Ｏｂ・・・素子端面１１
・・・コア　　　　　　１．　］、　ａ・・コア端面１
２クラッド　　　　２０・・・第１の半導体レーザー２
１・・・第１の基本波 ２１′　・・第１の基本波の第２高調波３０・・・第２
の半導体レーサー　　３１・・・第２の基本波３１″　
・・第２の基本波の第２高調波　　４１・・和周波暎貰
七 属目セ ＼　　　／　ｉ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）非線形光学材料のコアがそれよりも低屈折率のア
   モルファス材料のクラッド内に充てんされてなるファイ
   バーであって、コアに入射された相異なる波長の第１お
   よび第２の基本波をそれらの和周波に変換してクラッド
   中に放射させ、その際クラッドにおける和周波の放射モ
   ードとコアにおける第１および第２の基本波の導波モー
   ドによって作られる、コア内の非線形分極波との間で位
   相整合を取るように構成された光波長変換素子。
2. （２）非線形光学材料のコアがそれよりも低屈折率のア
   モルファス材料のクラッド内に充てんされてなるファイ
   バーであって、コアに入射された相異なる波長の第１お
   よび第２の基本波をそれらの差周波に変換してクラッド
   中に放射させ、その際クラッドにおける差周波の放射モ
   ードとコアにおける第１および第２の基本波の導波モー
   ドよって作られる、コア内の非線形分極波との間で位相
   整合を取るように構成された光波長変換素子。
3. （３）非線形光学材料のコアがそれよりも低屈折率のア
   モルファス材料のクラッド内に充てんされてなるファイ
   バーであって、コアに入射された相異なる波長の第１お
   よび第２の基本波をそれらの和周波および差周波に変換
   してクラッド中に放射させ、その際クラッドにおける和
   周波および差周波の放射モードとコアにおける第１およ
   び第２の基本波の導波モードによって作られる、コア内
   の非線形分極波との間で位相整合を取るように構成され
   た光波長変換素子。
4. （４）非線形光学材料のコアがそれよりも低屈折率のア
   モルファス材料のクラッド内に充てんされてなるファイ
   バーであって、コアに入射された相異なる波長の第１お
   よび第２の基本波を各々の第２高調波に変換してクラッ
   ド中に放射させ、その際クラッドにおける第２高調波の
   放射モードとコアにおける基本波の導波モードとの間で
   位相整合を取るように構成された光波長変換素子。
5. （５）前記和周波および／または差周波に加えて、前記
   第１および第２の基本波の一方をその第２高調波に変換
   してクラッド中に放射させ、その際クラッドにおける第
   ２高調波の放射モードとコアにおける基本波の導波モー
   ドとの間で位相整合を取るように構成されたことを特徴
   とする請求項１、２または３記載の光波長変換素子。
6. （６）前記和周波および／または差周波に加えて、前記
   第１の基本波と第２の基本波をそれぞれの第２高調波に
   変換してクラッド中に放射させ、その際クラッドにおけ
   る第２高調波の放射モードとコアにおける基本波の導波
   モードとの間で位相整合を取るように構成されたことを
   特徴とする請求項１、２または３記載の光波長変換素子
   。