JPH03194523A - 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〉 この発明は、有機非線形光学結晶をコアに用いた光ファ
イバ型の波長変換素子に関する。

〈従来の技術〉 非線形光学効果は、媒質に光が入射したとき、その光の
電場の２乗以上の高次項に比例する分極が生じる現象で
あり、この現象により２次高調波の発生等が可能となる
。

上記媒質を有する素子は、非線形光学素子といわれ、Ｋ
Ｈ２ＰＯ４、Ｌ　ｉ　ＮｂＯ５等の無機材料が実用化さ
れている。また、最近では２−メチル−４−ニトロアニ
リン（ＭＮＡ）に代表される有機材料も大きな非線形光
学定数を有することから注目されている。

上記有機材料による非線形光学素子を用いた波長変換素
子（高調波発生素子）、とじて、軸対称の光ファイバ型
のものが知られている。

上記光ファイバ型の波長変換素子は、２次の非線形光学
効果を有する有機非線形光学結晶からなるコア１０と、
２次の非線形光学効果を有しないガラス又はプラスチッ
クか、らなるクラッド２０とから構成される（第２図参
照）。

上記波長変換素子において、基本波におけるクラッド２
０の屈折率をｎｃ＋（ω）、基本波におけるコア１０の
実効屈折率をｎ　ｃｏ　（ω）、第２高調波におけるク
ラッド２０の屈折率をｎｃ＋（２ω）、とすると、 ｎｃ＋（ω）＜ｎＣ０（ω）＜ｎＨ（２ω）の条件を満
足するとき、 ＣＯＳθ−ｎＣ０（ω）／ｎｃ１（２ω）で表わされる
角度θの方向へ、円錐状波面を有する第２高調波が発生
する。この第２高調波は、波長変換素子から出射された
後、スクリーン上にリングＸとして投影される。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記の構成の波長変換素子を、多モードファイバーとし
た場合には、各モード毎に基本波における実効屈折率が
異なるために、各モードで発生した第２高調波は、それ
ぞれ異なった角度で出射される。したがって、第２高調
波は、複数のリングＸ、、Ｘ２状に出射されることにな
り（第３図参照）、基本波のパワーが各モードに分散さ
れて波長変換効率が低下したり、第２高調波のコリメー
トが困難になったりする。

そこで、従来の光ファイバ型波長変換素子については、
最低次のＬＰ、、モードのみ導波されるシングルモード
条件である下記式■を満足するように作成する必要があ
る。

Ｘｉ／λ＜２．　４０５　　　・・・（２）但し、λは
基本波の波長、ａはコアの半径を示す。

したがって、ガラスクラッドの材料が決まると、ガラス
毛細管を上記式（２によって定まる径以下に作成する必
要があるので、ガラス毛細管の径がかなり細くなる結果
、その作成が非常に困難であるという問題があった。

この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、作
成の容易な波長変換素子を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段及び作用〉上記目的を達成
するためのこの発明の波長変換素子は、２次の非線形効
果を示す有機結晶のコア１と、ガラス又はプラスチック
製のクラッド２とにより構成される多モードの光ファイ
バ型波長変換素子であって、最低次モードＬＰ、、にお
いて下記式（１）で示されるチェレンコフ条件を満足し
、当該モードＬＰｏ、よりも高次モード、例えばＬＰ、
。

において、上記チェレンコフ条件を満足しないことを特
徴とするものである。

ｎＨ（ω）＜ｎＣ０（ω）＜ｎＣ＋　（２ω）・・・（
１） 但し、式（１）中ｎ。１（ω）は基本波におけるクラッ
ド２の屈折率、ｎ　ｃｏ　（ω）は基本波におけるコア
１の実効屈折率、ｎｃ＋（２ω）は第２高調波における
クラッド２の屈折率をそれぞれ示す。

上記の構成の波長変換素子によると、最低次モードＬＰ
、、において、式（１）で示すチェレンコフ条件を満足
するので、当該モードＬＰｏｒで第２高調波を出射させ
ることができる。しかし、高次モードにおいて、式（１
）で示すチェレンコフ条件を満足しないので、当該モー
ドで第２高調波を出射させることができない。したがっ
て、第２高調波は、最低次モードＬＰ、、に対応した単
一のリングＸ状に出射されることになる。

このように、この発明の波長変換素子は、多モードの光
ファイバ型であるににも拘らず、第２高調波を単一のリ
ング状に出射させることができるので、従来のシングル
モードの波長変換素子と同様に機能させることができる
。

上記コア１を構成する２次の非線形効果を示す有機結晶
としては、とくに限定されるものではなく、種々のもの
が使用可能であり、例えば３−ニトロ−５−（Ｎ、Ｎ−
ジメチルアミノ）−アセトアニリド、３−　（Ｎ、Ｎ−
ジメチルアミノ）−アニリン、Ｎ−（４−−メトキシベ
ンゾイル）−４−シアノアニリン、Ｎ−メチル−Ｎ−（
４−シアノフェニル）アミノアセトニトリル、Ｎ−（４
−シアノフェニル）アミノアセトニトリル、４−ニトロ
ベンジリデン−２，３−ジメチルアニリン、４−ニトロ
ベンジリデン−２，４−ジメチルアニリン、４−ニトロ
ベンジリデン−２，５−ジメチルアニリン、４−ニトロ
ベンジリデン−３，４−ジメチルアニリン、４−ニトロ
ベンジリデン−３゜５−ジメチルアニリン、４−ニトロ
ベンジリデン−２，４−ジメトキシアニリン、４−ニト
ロベンジリデン−３，４，５−トリメトキシアニリン、
３−ニトロベンジリデン−３，４，５−）ジメトキシア
ニリン、２−ニトロベンジリデン−３，４゜５−トリメ
トキシアニリン、３−ニトロベンジリデン−２，３−ジ
メチルアニリン、３−ニトロベンジリデン−２，５−ジ
メチルアニリン、３−ニトロベンジリデン−３，５−ジ
メチルアニリン、２−メチル−４−ニトロアニリン（Ｍ
ＮＡ）　、４（Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノ）−３−アセト
アミドニトロベンゼン（ＤＡＮ）　、４．５−ジメチル
−１，３−ジチオール−２−イリデンシアノアセテート
、１．３−ジチオール−２−イリデンシアノアセテート
、Ｎ−（４−ニトロフェニル）（Ｓ）−プロリノール（
ＮＰＰ）　、Ｎ−（５−ニトロ−２−ピリジル）−（Ｓ
）−フェニルアラリノール（ＮＰＰＡ）　、９−メチル
カルバゾール−３−カルボックスアルデヒド等が挙げら
れる。

〈実施例〉 コア１を構成する有機非線形光学結晶として２−メチル
−４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）を用い、ガラスクラッ
ド２として鉛ガラスＳＦ４を用い、溶液法にて結晶成長
を行なって、コア径２．６μｍの波長変換素子を作成し
た。この波長変換素子は、ＹＡＧレーザの波長１．０６
４μｍに対して、ｎｃ＋（ω）−１，７２８ ｎ　ｃｏ　（ω）−１，７４７ ｎｃ＋（２ω）−１，７６４ であり、シングルモード条件は コア径（２ａ）＜２．３８μｍ である。即ち、上記波長変換素子は、シングルモード条
件を満足していないと共に、最低次モードＬＰ、、の実
効屈折率が式（１）で示されるチェレンコフ条件を満足
し、且つ、高次モードＬＰ、、の実効屈折率が、式（１
）で示されるチェレンコフ条件を満足していない。

この波長変換素子に、ＹＡＧレーザを導波させたところ
、第２高調波は、単一のリング状に出射されることが確
認された。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の波長変換素子によれば、多モ
ードの光ファイバ型波長変換素子であるにも拘らず、第
２高調波を単一のリング状に取り出すことができるので
、コア径を太くすることが可能であり、したがって、波
長変換素子の製造の容品化を達成することができるとい
う特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の波長変換素子の一実施例を示す断
面図、 第２図はチェレンコフ放射原理を示す説明図、第３図は
波長変換素子からの出射パターンを示す図。 １・・・コア、２・・・クラッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２次の非線形効果を示す有機結晶のコアを有する多
   モードの光ファイバ型波長変換素子であって、最低次モ
   ードにおいて下記式（１）で示されるチェレンコフ条件
   を満足し、当該モードよりも高次モードにおいて、上記
   チェレンコフ条件を満足しないことを特徴とする波長変
   換素子。 ｎ＿Ｃ＿１（ω）＜ｎ＿Ｃ＿０（ω）＜ｎ＿Ｃ＿１（２
   ω）・・・（１） 但し、式（１）中ｎ＿Ｃ＿１（ω）は基本波におけるク
   ラッドの屈折率、ｎ＿Ｃ＿０（ω）は基本波におけるコ
   アの実効屈折率、ｎ＿Ｃ＿１（２ω）は第２高調波にお
   けるクラッドの屈折率をそれぞれ示す。