(57)【要約】【課題】広帯域での変換効率を高くするとともに、ポンプ光による光損傷を低減する。【解決手段】波長変換装置は、差周波発生部３１と第２高調波発生部３３とを備えている。差周波発生部３１は、周波数ωsの信号光７１、及び周波数ωpのポンプ光７３から、周波数ωmがωm＝ωp−ωsの関係を満たす差周波光を発生させて、当該差周波光を中間光８１として出力させる。第２高調波発生部３３は、差周波発生部から出力された中間光から、周波数ωcがωc＝ωm×２の関係を満たす第２高調波光を発生させて、当該第２高調波光を変換光７９として出力させる。【選択図】図２
2006227300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ωsの信号光、及び周波数ωpのポンプ光から、周波数ωmがωm＝ωp−ωsの関係を満たす差周波光を発生させて、該差周波光を中間光として出力させる差周波発生部と、
前記中間光から、周波数ωcがωc＝ωm×２の関係を満たす第２高調波光を発生させて、該第２高調波光を変換光として出力させる第２高調波発生部と
を備えることを特徴とする波長変換装置。
【請求項２】
周波数ωsの信号光から、周波数ωmがωm＝ωs／２の関係を満たすパラメトリック発生光を発生させて、該パラメトリック発生光を中間光として出力させるパラメトリック発生部と、
前記中間光、及び周波数ωpのポンプ光から、周波数ωcがωc＝ωp−ωmの関係を満たす差周波光を発生させて、該差周波光を変換光として出力させる差周波発生部と
を備えることを特徴とする波長変換装置。
【請求項３】
周波数ωsの信号光から、周波数ωm1及びωm2がωm1＋ωm2＝ωsの関係を満たす周波数ωm1の第１のパラメトリック発生光、及び、周波数ωm2の第２のパラメトリック発生光を発生させて、前記第１のパラメトリック発生光を第１の中間光として出力させ、及び、前記第２のパラメトリック発生光を第２の中間光として出力させるパラメトリック発生部と、
前記第１の中間光、及び、周波数ωpのポンプ光から、周波数ωcがωc＝ωp−ωm1の関係を満たす差周波光を発生させて、該差周波光を変換光として出力させる差周波発生部と
を備えることを特徴とする波長変換装置。
【請求項４】
周波数ωsの信号光、及び、周波数ωp1の第１のポンプ光から、周波数ωm1がωm1＝ωp1−ωsの関係を満たす第１の差周波光を発生させて、該第１の差周波光を第１の中間光として出力させ、かつ、前記第１のポンプ光、及び、周波数ωp2の第２のポンプ光から、周波数ωm2がωm2＝ωp1−ωp2の関係を満たす第２の差周波光を発生させて、該第２の差周波光を第２の中間光として出力させる差周波発生部と、
前記第１の中間光及び前記第２の中間光から、周波数ωcがωc＝ωm1＋ωm2の関係を満たす和周波光を発生させて、該和周波光を変換光として出力させる和周波発生部と
を備えることを特徴とする波長変換装置。
【請求項５】
周波数ωp1の第１のポンプ光、及び、周波数ωp2の第２のポンプ光から、周波数ωm1がωm1＝ωp1−ωp2の関係を満たす第１の差周波光を発生させて、該第１の差周波光を第１の中間光として出力させる第１の差周波発生部と、
前記第１の中間光及び周波数ωsの信号光から、周波数ωm2がωm2＝ωs−ωm1の関係を満たす第２の差周波光を発生させて、該第２の差周波光を第２の中間光として出力させる第２の差周波発生部と、
前記第２の中間光及び前記第１のポンプ光から、周波数ωcがωc＝ωp1−ωm2の関係を満たす第３の差周波光を発生させて、該第３の差周波光を変換光として出力させる第３の差周波発生部と
を備えることを特徴とする波長変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波長多重光通信等に利用される波長変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットの普及等により通信需要が急速に増大している。それに対応して光ファイバ等を用いた高速でかつ大容量の光ネットワークが整備されつつある。このような光ネットワークでは、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方法が注目されている。ＷＤＭ光通信ネットワークを実現するためには、波長変換装置が必要とされる。例えば、光クロスコネクトノードに波長変換装置を採用すると、チャンネル間の衝突の回避や、波長の再利用が可能となる等の利点があるからである。
【０００３】
波長変換には様々な方法があるが、非線形光学結晶を用いて、信号光とポンプ光との差周波発生を発現させ、この結果得られる差周波光を変換光として出力する方法が通例となっている。一般的に、異なる波長間では非線形光学結晶の屈折率が異なっているため、ポンプ光と、信号光との間に伝播定数の差が生じる。この伝播定数の差に起因する位相差が、ポンプ光、及び信号光の伝播距離と共に変化するので、差周波発生の変換効率を高めることは困難である。
【０００４】
差周波発生の変換効率を高めるために、波長変換装置を構成する波長変換素子として、周期的ドメイン反転構造が形成された光導波路によって、擬似位相整合（ＱＰＭ：Ｑｕａｓｉ−Ｐｈａｓｅ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ）を実現して波長変換を行う、擬似位相整合型波長変換素子（以下、ＱＰＭ型波長変換素子と称することもある。）が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】栖原敏明著「擬似位相整合導波路を用いた非線形光学波長変換・信号処理デバイス」応用物理第７２巻第１１号、ｐｐ．１３８１―１３８６、２００３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来例の波長変換装置では、周波数ωsの信号光と、周波数ωpのポンプ光との非線形光学効果により、周波数ωcの変換光が発生する。非線形光学効果が差周波発生の場合、変換光は、周波数ωcがωc＋ωs＝ωpの関係を満たす、差周波光となる。
【０００６】
波長変換装置が、１５５０ｎｍ付近の通信波長域で用いられる場合、信号光の波長λs（＝ｃ／ωs）と、変換光の波長λc（＝ｃ／ωc）は、ともに１５５０ｎｍ程度の値になるので、ポンプ光の波長λp（＝ｃ／ωp）は、７７５ｎｍ付近の値になる。
【０００７】
非線形光学効果を用いた波長変換装置の場合、信号光、変換光、及びポンプ光の間の周波数関係の他に、伝播定数の差から生じる位相差を考慮する必要がある。ポンプ光、信号光、及び変換光のそれぞれの波数ｋp、ｋs、及びｋc間の波数差をΔｋ（＝ｋp−ｋs−ｋc）とすると、波長変換素子を伝播した各光の位相差は、ΔｋＬとなる。ここで、Ｌは波長変換素子の素子長である。従って、伝播中に位相差が生じないためにはΔｋ＝０とする必要がある。
【０００８】
ｎを周波数ωでの屈折率、ｃを光速度としたときに、波数ｋは、ｋ＝ｎω／ｃで表される。この関係を用いると、Δｋ＝（ｎpωp−ｎsωs−ｎcωc）／ｃが得られる。屈折率が光の周波数に依存して変化しないならば、ωc＋ωs＝ωpであるので、常に、Δｋ＝０となる。
【０００９】
しかし、実際には、屈折率は周波数依存性を有しており、Δｋは０とはならない。これを補償するために、周期的ドメイン反転構造が形成された波長変換素子であるＱＰＭ型波長変換素子が使用される。この周期的ドメイン反転構造の周期をΛとすると、波数間の関係は、Δｋ＝ｋp−ｋs−ｋc−２π／Λとなる。ここで、ポンプ光の特定の波長λp0に対して、ｋp0−ｋs0−ｋc0＝２π／ΛとなるようにΛを設定すると、この特定のポンプ光の波長λp0では、Δｋ＝０となり、大きな変換効率が得られる。
【００１０】
しかし、ポンプ光の波長λpが特定の波長λp0からずれると、Δｋ＝０とはならず、Δｋ＝ｋp0−ｋs0−ｋc0−２π／Λ＋（ｄｋp／ｄωp）Δωp−（ｄｋs／ｄωs）Δωs−（ｄｋc／ｄωc）Δωcとなる。なお、Δωp、Δωs、及びΔωcは、それぞれポンプ光、信号光、及び変換光のＱＰＭ条件からの周波数ずれを示している。ＱＰＭ条件では、ｋp0−ｋs0−ｋc0＝２π／Λとなるので、Δｋ＝（ｄｋp／ｄωp）Δωp−（ｄｋs／ｄωs）Δωs−（ｄｋc／ｄωc）Δωcである。光の群速度をＶgとすると、ｄｋ／ｄω＝１／Ｖgであるので、位相差は異なる周波数の光の間の群速度差に対応付けられていることがわかる。差周波発生による波長変換では、ωp＝ωc＋ωsの関係があるため、Δωp＝Δωs＋Δωcとなる。従って、Δｋ＝（１／Ｖgp−１／Ｖgc）Δωp＋（１／Ｖgc−１／Ｖgs）Δωsとなる。ここで、Ｖgp、Ｖgs、及びＶgcはそれぞれ、ポンプ光、信号光、及び変換光の群速度を示す。つまり、ポンプ光と変換光の群速度差、及び、変換光と信号光の群速度差を小さくすれば、それだけ広い周波数範囲、すなわち、広い波長範囲で位相差を小さく抑えることが可能となり、広帯域での変換効率が高くなる。
【００１１】
群速度の逆数１／Ｖgは、１／Ｖg＝ｄｋ／ｄω＝ｄ（ｎω／ｃ）／ｄω＝（ｎ＋ωｄｎ／ｄω）／ｃで表されるので、屈折率は周波数に依存することになる。ここで、屈折率は短波長側で大きくなるので、短波長側では群速度の逆数が大きくなる。このことから、波長λcが１５５０ｎｍ付近の変換光に対して、ポンプ光の波長λpが７７５ｎｍ程度の場合、ポンプ光と変換光の間の群速度差が大きくなり、その結果、変換効率を低下させてしまう。
【００１２】
また、非線形光学係数が大きいことなどから波長変換素子としてよく用いられる強誘電体結晶であるＬｉＮｂＯ3は、ポンプ光として短波長の光、特に、８００ｎｍよりも短い波長の光を用いると、光損傷を受けやすいという欠点を有している。
【００１３】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、ポンプ光の波長を長くすることで、ポンプ光の波長と、変換光の波長との群速度差を小さくし、その結果として、広帯域での変換効率を高くすることができる波長変換装置を提供することにある。
【００１４】
また、この発明の他の目的は、ポンプ光の波長を長くすることで、ポンプ光による光損傷を低減する波長変換装置を提供することにある。
【００１５】
さらに、ポンプ光の波長選択の自由度を上げることで、ポンプ光源の集積時に、作りやすい組成の化合物半導体素子を選ぶことが可能な波長変換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した目的を達成するために、第１の発明の波長変換装置は、差周波発生部と第２高調波発生部とを備えている。周波数ωsの信号光、及び周波数ωpのポンプ光から、周波数ωmがωm＝ωp−ωsの関係を満たす差周波光を発生させて、当該差周波光を中間光として出力させる。また、第２高調波発生部は、差周波発生部から出力された中間光から、周波数ωcがωc＝ωm×２の関係を満たす第２高調波光を発生させて、当該第２高調波光を変換光として出力させる。
【００１７】
また、第２の発明の波長変換装置は、パラメトリック発生部と差周波発生部とを備えている。パラメトリック発生部は、周波数ωsの信号光から、周波数ωmがωm＝ωs／２の関係を満たすパラメトリック発生光を発生させて、当該パラメトリック発生光を中間光として出力させる。差周波発生部は、パラメトリック発生部から出力された中間光と、周波数ωpのポンプ光から、周波数ωcがωc＝ωp−ωmの関係を満たす差周波光を発生させて、当該差周波光を変換光として出力させる。
【００１８】
また、第３の発明の波長変換装置は、パラメトリック発生部と差周波発生部とを備えている。パラメトリック発生部は、周波数ωsの信号光から、周波数ωm1及びωm2がωm1＋ωm2＝ωsの関係を満たす周波数ωm1の第１のパラメトリック発生光、及び、周波数ωm2の第２のパラメトリック発生光を発生させて、第１のパラメトリック発生光を第１の中間光として出力させ、及び、第２のパラメトリック発生光を第２の中間光として出力させる。差周波発生部は、パラメトリック発生部から出力された第１の中間光、及び、周波数ωpのポンプ光から、周波数ωcがωc＝ωp−ωm1の関係を満たす差周波光を発生させて、当該差周波光を変換光として出力させる。
【００１９】
また、第４の発明の波長変換装置は、差周波発生部と和周波発生部とを備えている。差周波発生部では、周波数ωsの信号光、及び、周波数ωp1の第１のポンプ光から、周波数ωm1がωm1＝ωp1−ωsの関係を満たす第１の差周波光を発生させて、当該第１の差周波光を第１の中間光として出力させ、かつ、前記第１のポンプ光、及び、周波数ωp2の第２のポンプ光から、周波数ωm2がωm2＝ωp1−ωp2の関係を満たす第２の差周波光を発生させて、当該第２の差周波光を第２の中間光として出力させる。和周波発生部は、差周波発生部で発生した第１の中間光及び前記第２の中間光から、周波数ωcがωc＝ωm1＋ωm2の関係を満たす和周波光を発生させて、当該和周波光を変換光として出力させる。
【００２０】
また、第５の発明の波長変換装置は、第１の差周波発生部と、第２の差周波発生部と、第３の差周波発生部とを備えている。第１の差周波発生部は、周波数ωp1の第１のポンプ光、及び、周波数ωp2の第２のポンプ光から、周波数ωm1がωm1＝ωp1−ωp2の関係を満たす第１の差周波光を発生させて、当該第１の差周波光を第１の中間光として出力させる。第２の差周波発生部は、第１の差周波発生部で発生した第１の中間光及び周波数ωsの信号光から、周波数ωm2がωm2＝ωs−ωm1の関係を満たす第２の差周波光を発生させて、当該第２の差周波光を第２の中間光として出力させる。第３の差周波発生部は、第２の差周波発生部で発生した第２の中間光及び第１のポンプ光から、周波数ωcがωc＝ωp1−ωm2の関係を満たす第３の差周波光を発生させて、当該第３の差周波光を変換光として出力させる。
【発明の効果】
【００２１】
第１の発明の波長変換装置によれば、ポンプ光及び信号光から、差周波光を発生させた後、差周波光の第２高調波光を変換光として出力する。このとき、ポンプ光の周波数ωp、信号光の周波数ωs、及び変換光の周波数ωcは、ωp＝ωc／２＋ωsの関係を満たす。
【００２２】
また、第２の発明の波長変換装置によれば、信号光から、パラメトリック発生光を発生させた後、パラメトリック発生光及びポンプ光の差周波光を変換光として出力する。このとき、ポンプ光の周波数ωp、信号光の周波数ωs、及び変換光の周波数ωcは、ωp＝ωs＋ωc／２の関係を満たす。
【００２３】
信号光と変換光が同じ通信波長域の場合、ωsとωcはほぼ等しいと考えることができるので、ポンプ光の周波数ωpは、信号光の周波数ωsの３／２倍程度になる。これに対し、従来の波長変換装置では、ポンプ光及び信号光から発生した差周波光を変換光として出力しているので、ポンプ光、信号光及び変換光の間に、ωp＝ωc＋ωsの関係がある。従って、信号光と変換光が同じ通信波長域の場合、ポンプ光の周波数ωpは、信号光の周波数ωsの約２倍になる。つまり、従来の波長変換装置に比べて第１、第２及び第３の発明の波長変換装置では、ポンプ光の周波数ωpを３／４倍、すなわち、波長λpを４／３倍にすることができる。
【００２４】
また、第３の発明の波長変換装置によれば、信号光から、第１及び第２のパラメトリック発生光を発生させた後、第１のパラメトリック発生光及びポンプ光の差周波光を変換光として出力する。このとき、ポンプ光の周波数ωp、信号光の周波数ωs、及び変換光の周波数ωcは、第２のパラメトリック発生光の周波数をωm2とすると、ωp＝ωc＋ωs−ωm2の関係を満たす。信号光と変換光が同じ通信波長域の場合、ωsとωcはほぼ等しいと考えることができる。ポンプ光の周波数ωpは、第２のパラメトリック発生光の周波数ωm2に応じて、信号光の周波数の２倍よりも小さい値にすることができる。すなわち、ポンプ光の波長λpを従来よりも長くすることができる。
【００２５】
ポンプ光として使用する波長域を従来よりも長波長に設定することにより、ポンプ光と変換光の間の群速度差を小さくできるので、広帯域での変換効率を高めることができる。
【００２６】
第４の発明の波長変換装置によれば、信号光及び第１のポンプ光から、第１の差周波光を発生させて、かつ、第１のポンプ光及び第２のポンプ光から、第２の差周波光を発生させた後、第１の中間光及び第２の中間光の和周波光を変換光として出力する。また、第５の発明の波長変換装置によれば、第１のポンプ光及び第２のポンプ光から、第１の差周波光を発生させて、第１の差周波光及び信号光から、第２の差周波光を発生させて、第２の差周波光及び第１のポンプ光の差周波光を変換光として出力する。
【００２７】
このとき、信号光の周波数ωs、第１のポンプ光の周波数ωp1、第２のポンプ光の周波数ωp2、第１の中間光の周波数ωm1、第２の中間光の周波数ωm2、及び変換光の周波数ωcは、ωp1＋（ωp1−ωp2）＝ωc＋ωsの関係を満たす。従って、第１のポンプ光の周波数ωp1は、第１のポンプ光と第２のポンプ光の周波数ωp2の差（ωp1−ωp2）に応じて、信号光の周波数の２倍よりも小さい値にすることができる。すなわち、第１及び第２のポンプ光の波長λp1及びλp2を、従来のポンプ光の波長よりも長くすることができる。
【００２８】
さらに、第１のポンプ光と第２のポンプ光の２つのポンプ光を用いると、第１の中間光と第２の中間光の周波数の和が変換光の周波数に等しくなるように、第１のポンプ光及び第２のポンプ光を設定すれば良く、ポンプ光の波長の選択の自由度が増すという更なる効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の構成および配置関係についてはこの発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質および数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００３０】
（第１実施形態）
図１を参照して、第１実施形態の波長変換装置につき説明する。図１は、第１実施形態の波長変換装置を説明するための概略構成図である。波長変換装置１１は、合波器１６、波長変換部２１、及び波長フィルタ１８を備えている。波長変換部２１は、差周波発生部３１と第２高調波発生部３３を備えている。
【００３１】
波長変換装置１１には、周波数ωsの信号光（図中、矢印７１で示す。）、及び、周波数ωpのポンプ光（図中、矢印７３で示す。）が入力される。
【００３２】
信号光７１及びポンプ光７３は、合波器１６で合波され、入力光（図中、矢印９１で示す。）として、波長変換部２１に送られる。合波器１６として、例えば、任意好適な周知の光カプラを用いることができる。
【００３３】
波長変換部２１の差周波発生部３１は、入力光９１に含まれる、信号光７１及びポンプ光７３から差周波発生（ＤＦＧ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）により差周波光を発生させて、当該差周波光を中間光として出力させる。また、第２高調波発生部３３は、差周波発生部３１から出力された中間光から、第２高調波発生（ＳＨＧ：Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）により第２高調波光を発生させて、当該第２高調波光を変換光として出力させる。なお、中間光及び変換光の発生の詳細については、後述する。
【００３４】
波長変換部２１は、出力光（図中、矢印９６で示す。）を出力する。この出力光９６には、第２高調波発生部３３で発生した変換光に加えて、信号光、ポンプ光、及び中間光を含んでいる。従って、波長フィルタ１８により、出力光９６に含まれる信号光、ポンプ光、及び中間光を遮断し、変換光（図中、矢印７９で示す。）のみを通過させると、不要な光信号が出力されないので好適である。
【００３５】
波長変換部２１は、波長変換効率を高めるために、例えば、光導波路１２１に周期的ドメイン反転構造１３１及び１３３を作りつけたＱＰＭ型波長変換素子で構成される。差周波発生部３１の周期的ドメイン反転構造１３１は、周期的に設けられた第１ドメイン１３１ａと第２ドメイン１３１ｂとから構成されていてその周期をΛaとしている。この周期Λaは、信号光、ポンプ光、及び中間光について擬似位相整合を実現するように設定されている。
【００３６】
また、第２高調波発生部３３の周期的ドメイン反転構造１３３は、周期的に設けられた第１ドメイン１３３ａと第２ドメイン１３３ｂとから構成されていて、その周期をΛbとしている。この周期Λbは、中間光、及び変換光について擬似位相整合を実現するように設定されている。
【００３７】
波長変換部２１を構成するＱＰＭ型波長変換素子の製造方法について説明する。なお、差周波発生部３１と第２高調波発生部３３は、周期的ドメイン反転構造１３１及び１３３の周期が異なっているだけなので、差周波発生部３１と第２高調波発生部３３は同一のＱＰＭ型波長変換素子に形成することができる。第１ドメイン１３１ａ及び１３３ａと、第２ドメイン１３１ｂ及び１３３ｂとは、この波長変換部２１を構成する素材である強誘電体結晶の自発分極の向きが互いに１８０度の関係となっている。波長変換部２１を構成する素材には、例えばｚカットされたＬｉＮｂＯ3基板が使われる。ｚカットされたＬｉＮｂＯ3基板は、その表面に直交する方向に自発分極の向きが揃えられているシングルドメイン結晶基板である。自発分極ベクトルの終端側の面を＋ｚ面、自発分極ベクトルの初端側の面を−ｚ面と呼ぶこともある。
【００３８】
このＬｉＮｂＯ3基板の＋ｚ面に周期的にドメインを反転させて、ドメイン反転領域（第２ドメイン）１３１ｂ及び１３３ｂを形成する。従って、周期的ドメイン反転構造１３１及び１３３は、シングルドメイン結晶基板としての自発分極が保たれているドメイン（第１ドメイン）１３１ａ及び１３３ａと自発分極の方向が反転された第２ドメイン１３１ｂ及び１３３ｂとで構成される。すなわち、第１ドメイン１３１ａ及び１３３ａの自発分極の向きは、−ｚ面から＋ｚ面に向かう方向であるのに対して、第２ドメイン１３１ｂ及び１３３ｂの自発分極の向きは、＋ｚ面から−ｚ面に向かう方向である。
【００３９】
ＱＰＭ型波長変換素子では、第１ドメインと第２ドメインの長さを等しく、すなわち、デューティ比を１：１にすることによって、波長変換効率を最大にすることができる。ここでは、差周波発生部３１の第１ドメイン１３１ａ及び第２ドメイン１３１ｂの長さを、ともにΛa／２とし、また、第２高調波発生部３３の第１ドメイン１３３ａ及び第２ドメイン１３３ｂの長さを、ともにΛb／２とするのが好適である。
【００４０】
なお、差周波発生部３１と第２高調波発生部３３とは周期的ドメイン反転構造の周期が異なっているので、ポンプ光や信号光は、第２高調波発生部３３で、非線形光学効果を起こさず、そのまま、通過する。従って、差周波発生部３１と第２高調波発生部３３との間にポンプ光及び信号光を遮断するフィルタを設ける必要が無く、簡単な構成にすることができる。
【００４１】
自発分極が反転している領域の形成は、ｚカットされたＬｉＮｂＯ3基板に、Ｔｉを高温熱拡散するか或いは高電圧を印加することで行えることが知られている。Ｔｉを高温熱拡散するには第２ドメイン１３１ｂ及び１３３ｂが形成される部分に、真空蒸着法等でＴｉ薄膜を５０ｎｍの厚さに形成し、約１０００℃で１０時間程度熱拡散すれば良い。また、高電圧を印加して自発分極の方向を反転させるには、ＬｉＮｂＯ3基板の裏面全体に設けたアース電極と、第２ドメイン１３１ｂ及び１３３ｂが形成される部分に設けた電極との間に高電圧を印加すれば良い。
【００４２】
続いて、ｚカットされたＬｉＮｂＯ3基板に形成された周期的ドメイン反転構造１３１及び１３３に交差するように光導波路１２１を形成する。光導波路１２１は、安息香酸を交換源としたＨ+−Ｌｉ+イオン交換法（プロトン交換法とも呼ばれる。）によって形成できることが知られている。例えば、光導波路１２１を形成する領域のみを露出させて、その他の領域を金属マスクで覆った状態で、例えば、安息香酸の沸点以下の温度である、２００℃の安息香酸中に２時間浸して、基板中のＬｉと安息香酸中のＨを交換する。金属マスク及び安息香酸を除去した後、４００℃のＡｒ雰囲気中で６時間熱処理することにより、Ｈをさらに基板深く浸透させ、光導波路１２１を形成する。
【００４３】
また、化合物半導体では結晶軸を反転して成長させるプロセスを使用する。例えば、結晶の貼り付け技術を用いて、結晶軸を反転させた領域を設けることができる。この基板に半導体レーザと同様のエピタキシャルプロセスを行えば、周期的ドメイン反転構造を有する光導波路が形成される。
【００４４】
図２を参照して、第１実施形態の波長変換装置の動作について説明する。図２（Ａ）は、波長変換装置の動作の模式図である。また、図２（Ｂ）は、変換光の発生の原理を説明するための図であり、縦方向に周波数の大きさを示している。
【００４５】
差周波発生部３１は、周波数ωsの信号光７１と周波数ωpのポンプ光７３との差周波発生（ＤＦＧ）により、周波数ωmがωm＝ωp−ωsの関係を満たす、中間光（図中、矢印８１で示す。）を発生させる。信号光７１の波長λs（＝ｃ／ωs）が１５５０ｎｍであるとき、ポンプ光７３の波長λp（＝ｃ／ωp）を１０３３ｎｍとすると、中間光８１の波長λm（＝ｃ／ωm）は、１／λm＝１／λp−１／λsの関係で与えられるので、３１００ｎｍになる。
【００４６】
第２高調波発生部３３は、周波数ωmの中間光８１の第２高調波発生（ＳＨＧ）により、周波数ωcがωc＝ωm×２の関係を満たす、変換光７９を発生させる。中間光８１の波長λmは３１００ｎｍであるので、変換光７９の波長λc（＝ｃ／ωc）は、１／λc＝２×（１／λm）で与えられ、１５５０ｎｍになる。
【００４７】
ポンプ光７３の波長λpを変化させると、変換光の波長λcは、１／λc＝１／２（１／λp−１／λs）の関係を満たすように変化する。すなわち、ポンプ光７３の光源として可変波長光源を用いれば、変換光７９の波長も可変になる。ポンプ光７３、信号光７１及び変換光７９の間には、ωc（＝２×ωm）＝２×（ωp−ωs）の関係があるので、ωp＝ωc／２＋ωsになる。信号光と変換光が同じ通信波長域の場合、ωsとωcはほぼ等しいと考えることができる。この場合、ポンプ光の周波数ωpは、信号光の周波数ωsの３／２倍程度になる。これに対し、従来の波長変換装置では、ポンプ光、信号光及び変換光の間に、ωp＝ωc＋ωsの関係があるので、ポンプ光の周波数ωpは、信号光の周波数ωsの約２倍になる。つまり、従来の波長変換装置に比べて第１実施形態の波長変換装置では、ポンプ光の周波数ωpが３／４倍、すなわち、波長λpが４／３倍になるので、ポンプ光の波長λpは、従来の７７５ｎｍ付近から、１０３３ｎｍ程度まで長くすることができる。
【００４８】
波長λpが１０３３ｎｍ付近であるポンプ光の光源としては、Ｙｂドープファイバ型レーザを使用することができる。Ｙｂドープファイバ型レーザは、数百ｍＷの出力と、数十ｎｍの波長可変域を有している。
【００４９】
第１実施形態の波長変換装置によれば、ポンプ光と信号光との差周波発生により、中間光を出力した後、中間光の第２高調波発生により、変換光を出力するので、ポンプ光として使用する波長域を従来の波長変換装置よりも長波長域にすることができる。ポンプ光の波長を長波長にすることにより、ポンプ光の波長と変換光の波長との群速度差を小さくできるので、広帯域での変換効率を高めることができる。
【００５０】
また、１５００ｎｍ付近の通信波長域で用いる場合、ポンプ光として使用する波長域を長波、例えば１０００ｎｍ程度以上に設定することにより、ＬｉＮｂＯ3において光損傷の影響を低減することが可能となる。
【００５１】
（第２実施形態）
図３を参照して、第２実施形態の波長変換装置について説明する。図３は、第２実施形態の波長変換装置を説明するための概略構成図である。波長変換装置１２は、合波器１６、波長変換部２２、及び波長フィルタ１８を備えている。波長変換部２２は、パラメトリック発生部３５と差周波発生部３７を備えている。
【００５２】
波長変換装置１２には、周波数ωsの信号光７１、及び、周波数ωpのポンプ光７３が入力される。
【００５３】
信号光７１及びポンプ光７３は、合波器１６で合波され、入力光９１として、波長変換部２２に送られる。合波器１６として、例えば、任意好適な周知の光カプラを用いることができる。
【００５４】
波長変換部２２のパラメトリック発生部３５は、入力光９１に含まれる信号光からパラメトリック発生（ＯＰＧ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）によりパラメトリック発生光を発生させて、当該パラメトリック発生光を中間光として出力させる。また、差周波発生部３７は、パラメトリック発生部３５から出力された中間光、及びポンプ光から差周波発生により差周波光を発生させて、当該差周波光を変換光として出力させる。なお、中間光及び変換光の発生の詳細については、後述する。
【００５５】
波長変換部２２は、出力光（図中、矢印９６で示す。）を出力する。この出力光９６は、差周波発生部３７で発生した変換光に加えて、信号光、ポンプ光、及び中間光を含んでいる。従って、波長フィルタ１８により、出力光９６に含まれる信号光、ポンプ光、及び中間光を遮断し、変換光７９のみを通過させると、不要な光信号が出力されないので好適である。
【００５６】
波長変換部２２の構成については、パラメトリック発生部３５の周期的ドメイン反転構造１３５の周期がΛcであり、差周波発生部３７の周期的ドメイン反転構造１３７の周期がΛdであることを除いては、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００５７】
図４を参照して、第２実施形態の波長変換装置の動作について説明する。図４（Ａ）は、波長変換装置の動作の模式図である。また、図４（Ｂ）は、変換光の発生の原理を説明するための図であり、縦方向に周波数の大きさを示している。
【００５８】
パラメトリック発生部３５は、周波数ωsの信号光７１のパラメトリック発生（ＯＰＧ）により、周波数ωmがωm＝ωs／２の関係を満たす、中間光（図中、矢印８３で示す。）を発生させる。信号光７１の波長λs（＝ｃ／ωs）を１５５０ｎｍとすると、中間光８３の波長λm（＝ｃ／ωm）は、１／λm＝（１／λs）／２の関係で与えられ、３１００ｎｍになる。なお、パラメトリック発生をパラメトリックダウンコンバージョンと称することもある。
【００５９】
差周波発生部３７は、周波数ωmの中間光８３と、周波数ωpのポンプ光７３の差周波発生により、周波数ωcがωc＝ωp−ωmの関係を満たす、変換光７９を発生させる。ポンプ光７３の波長λp（＝ｃ／ωp）を１０３３ｎｍとすると、中間光８３の波長λm（＝ｃ／ωm）が３１００ｎｍなので、変換光の波長λc（＝ｃ／ωc）は、１／λc＝１／λp−１／λmの関係で与えられ、１５５０ｎｍになる。
【００６０】
ポンプ光７３の波長λpを変化させると、変換光の波長λcは、１／λc＝１／λp−（１／λs）／２の関係を満たすように変化する。すなわち、ポンプ光７３の光源として可変波長光源を用いれば、変換光７９の波長も可変になる。ポンプ光７３、信号光７１及び変換光７９の間には、ωc（＝ωp−ωm）＝ωp−ωs／２の関係があるので、ωp＝ωc＋ωs／２になる。信号光と変換光が同じ通信波長域の場合、ωsとωcはほぼ等しいと考えることができる。この場合、ポンプ光の周波数ωpは、信号光の周波数ωsの３／２倍程度になる。これに対し、従来の波長変換装置では、ポンプ光、信号光及び変換光の間に、ωp＝ωc＋ωsの関係があるので、ポンプ光の周波数ωpは、信号光の周波数ωsの約２倍になる。つまり、従来の波長変換装置に比べて第２実施形態の波長変換装置では、ポンプ光の周波数ωpが３／４倍、すなわち、波長λpが４／３倍になるので、ポンプ光の波長λpは、従来の７７５ｎｍ付近から、１０３３ｎｍ程度まで長くすることができる。
【００６１】
ポンプ光７３の波長λpを可変にすることで、変換光の波長λcを可変にすることができる。波長λpが１０３３ｎｍ付近であるポンプ光の光源としては、Ｙｂドープファイバ型レーザを使用することができる。Ｙｂドープファイバ型レーザは、数百ｍＷの出力と、数十ｎｍの波長可変域を有している。
【００６２】
第２実施形態の波長変換装置によれば、信号光のパラメトリック発生により、中間光を発生した後、ポンプ光と中間光との差周波発生により、変換光を出力するので、ポンプ光として使用する波長域を従来の波長変換装置よりも長波長域にすることができる。ポンプ光の波長を長波長にすることにより、ポンプ光の波長と変換光の波長との群速度差を小さくできるので、広帯域での変換効率を高めることができる。
【００６３】
また、１５００ｎｍ付近の通信波長域で用いる場合、ポンプ光として使用する波長域を長波、例えば１０００ｎｍ程度以上に設定することにより、ＬｉＮｂＯ3において光損傷の影響を低減することが可能となる。
【００６４】
（第３実施形態）
図５を参照して、第３実施形態の波長変換装置につき説明する。図５は、第３実施形態の波長変換装置を説明するための概略構成図である。波長変換装置１３は、合波器１６、波長変換部２３、及び波長フィルタ１８を備えている。波長変換部２３は、パラメトリック発生部３６と差周波発生部３８を備えている。
【００６５】
波長変換装置１３には、周波数ωsの信号光７１、及び、周波数ωpのポンプ光（図中、矢印７４で示す。）が入力される。
【００６６】
信号光７１及びポンプ光７４は、合波器１６で合波され、入力光（図中、矢印９２で示す。）として、波長変換部２３に送られる。合波器１６として、例えば、任意好適な周知の光カプラを用いることができる。
【００６７】
波長変換部２３のパラメトリック発生部３６は、入力光９２に含まれる信号光７１から、パラメトリック発生（ＯＰＧ）により第１及び第２のパラメトリック発生光を発生させて、第１のパラメトリック発生光を第１の中間光として出力させ、及び、第２のパラメトリック発生光を第２の中間光として出力させる。また、差周波発生部３８は、パラメトリック発生部３６から出力された第１の中間光、及びポンプ光から差周波発生（ＤＦＧ）により差周波光を発生させて、当該差周波光を変換光として出力させる。なお、第１及び第２の中間光と変換光の発生の詳細については、後述する。
【００６８】
波長変換部２３は、出力光（図中、矢印９７で示す。）を出力する。この出力光９７は、差周波発生部３８で発生した変換光に加えて、信号光、ポンプ光、第１の中間光及び第２の中間光を含んでいる。従って、波長フィルタ１８により、出力光９７に含まれる信号光、ポンプ光、第１の中間光及び第２の中間光を遮断し、変換光７９のみを通過させると、不要な光信号が出力されないので好適である。
【００６９】
波長変換部２３の構成については、パラメトリック発生部３６の周期的ドメイン反転構造１３６の周期がΛeであり、差周波発生部３８の周期的ドメイン反転構造１３８の周期がΛfであることを除いては、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００７０】
図６を参照して、第３実施形態の波長変換装置の動作について説明する。図６（Ａ）は、波長変換装置の動作の模式図である。また、図６（Ｂ）は、変換光の発生の原理を説明するための図であり、縦方向に周波数の大きさを示している。
【００７１】
パラメトリック発生部３６は、周波数ωsの信号光７１のパラメトリック発生（ＯＰＧ）により、周波数ωm1とωm2がωm1＋ωm2＝ωsの関係を満たす、周波数ωm1の第１の中間光（図中、矢印８５で示す。）と周波数ωm2の第２の中間光（図中、矢印８６で示す。）を発生させる。信号光７１の波長λs（＝ｃ／ωs）を１５５０ｎｍとすると、第１の中間光８５の波長λm1（＝ｃ／ωm）、及び、第２の中間光８６の波長λm2（＝ｃ／ωm）は、１／λm1＋１／λm2＝１／λsの関係で与えられ、例えば、第１の中間光８５の波長λm1を２６６５ｎｍとし、第２の中間光８６の波長λm2を３７０９ｎｍにすることができる。
【００７２】
差周波発生部３８は、周波数ωm1の第１の中間光８５と、周波数ωpのポンプ光７４の差周波発生により、周波数ωcがωc＝ωp−ωm1の関係を満たす、変換光７９を発生させる。周波数ωpに対応するポンプ光７４の波長λp（＝ｃ／ωp）を９８０ｎｍとすると、第１の中間光８５の波長λm1（＝ｃ／ωm1）が２６６５ｎｍなので、変換光の波長λc（＝ｃ／ωc）は、１／λc＝１／λp−１／λm1の関係で与えられて、１５５０ｎｍになる。
【００７３】
ポンプ光７４の波長λpを変化させると、変換光の波長λcは、１／λc＝１／λp−１／λm1、及び１／λm1＋１／λm2＝１／λsの関係を満たすように変化する。すなわち、ポンプ光７４の光源として可変波長光源を用いれば、変換光７９の波長も可変になる。ポンプ光７４、信号光７１及び変換光７９の間には、ωc＝ωp−ωm1、ωm1＋ωm2＝ωsの関係があるので、ωp＝ωc＋ωs−ωm2になる。信号光と変換光が同じ通信波長域の場合、ωsとωcはほぼ等しいと考えることができる。ポンプ光の周波数ωpは、第２の中間光の周波数ωm2に応じて、信号光の周波数の２倍よりも小さい値にすることができる。すなわち、ポンプ光の波長λpを従来よりも長くすることができ、例えば９８０ｎｍにすることができる。波長λpが９８０ｎｍ付近であるポンプ光の光源としては、エルビウム添加光ファイバ増幅器の励起光源として高出力の半導体レーザを使用することができる。
【００７４】
第３実施形態の波長変換装置によれば、信号光のパラメトリック発生により、第１の中間光及び第２の中間光を発生した後、ポンプ光と第１の中間光との差周波発生により、変換光を出力するので、ポンプ光として使用する波長域を従来の波長変換装置よりも長波長域にすることができる。ポンプ光の波長を長波長にすることにより、ポンプ光の波長と変換光の波長との群速度差を小さくできるので、広帯域での変換効率を高めることができる。
【００７５】
また、１５００ｎｍ付近の通信波長域で用いる場合、ポンプ光として使用する波長域を長波、例えば１０００ｎｍ程度以上に設定することにより、ＬｉＮｂＯ3において光損傷の影響を低減することが可能となる。
【００７６】
（第４実施形態）
図７を参照して、第４実施形態の波長変換装置につき説明する。図７は、第４実施形態の波長変換装置を説明するための概略構成図である。波長変換装置１４は、合波器１６、波長変換部２４、及び波長フィルタ１８を備えている。波長変換部２４は、差周波発生部４１と和周波発生部４３を備えている。
【００７７】
波長変換装置１４には、周波数ωsの信号光７１、周波数ωp1の第１のポンプ光（図中、矢印７５で示す。）、及び、周波数ωp2の第２のポンプ光（図中、矢印７６で示す。）が入力される。
【００７８】
信号光７１、第１のポンプ光７５、及び第２のポンプ光７６は、合波器１６で合波され、入力光（図中、矢印９３で示す。）として、波長変換部２４に送られる。合波器１６として、例えば、任意好適な周知の光カプラを用いることができる。
【００７９】
波長変換部２４の差周波発生部４１は、入力光９３に含まれる、信号光７１及び第１のポンプ光７５から差周波発生（ＤＦＧ）により、第１の差周波光を発生させて、当該第１の差周波光を第１の中間光として出力させる。また、第１のポンプ光７５及び第２のポンプ光７６から差周波発生（ＤＦＧ）により第２の差周波光を発生させて、当該第２の差周波光を第２の中間光として出力させる。一方、和周波発生部４３は、第１の中間光及び第２の中間光から、和周波発生（ＳＦＧ：Ｓｕｍ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）により和周波光を発生させて、当該和周波光を変換光として出力させる。なお、第１の中間光、第２の中間光、及び変換光の発生の詳細については、後述する。
【００８０】
波長変換部２４は、出力光（図中、矢印９８で示す。）を出力する。この出力光９８は、和周波発生部４３で発生した変換光に加えて、信号光、第１のポンプ光、第２のポンプ光、第１の中間光、及び第２の中間光を含んでいる。従って、波長フィルタ１８により、出力光９８に含まれる信号光、第１のポンプ光、第２のポンプ光、第１の中間光、及び第２の中間光を遮断し、変換光７９のみを通過させると、不要な光信号が出力されないので好適である。
【００８１】
波長変換部２４の構成については、差周波発生部４１の周期的ドメイン反転構造１４１の周期がΛgであり、和周波発生部４３の周期的ドメイン反転構造１４３の周期がΛhであることを除いては、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００８２】
図８を参照して、第４実施形態の波長変換装置の動作について説明する。図８（Ａ）は、波長変換装置の動作の模式図である。また、図８（Ｂ）は、変換光の発生の原理を説明するための図であり、縦方向に周波数の大きさを示している。
【００８３】
差周波発生部４１は、周波数ωsの信号光７１と周波数ωp1の第１のポンプ光７５との差周波発生（ＤＦＧ）により、周波数ωm1がωm1＝ωp1−ωsの関係を満たす、第１の中間光（図中、矢印８７で示す。）を発生させる。信号光７１の波長λs（＝ｃ／ωs）を１５５０ｎｍとし、及び、第１のポンプ光７５の波長λp1（＝ｃ／ωp1）を９８０ｎｍとすると、第１の中間光８７の波長λm1（＝ｃ／ωm1）は、１／λm1＝１／λp1−１／λsの関係で与えられ、２６６５ｎｍになる。
【００８４】
また、差周波発生部４１は、周波数ωp1の第１のポンプ光７５と周波数ωp2の第２のポンプ光７６との差周波発生（ＤＦＧ）により、周波数ωm2がωm2＝ωp1−ωp2の関係を満たす、第２の中間光８８を発生させる。第１のポンプ光７５の波長λp1（＝ｃ／ωp1）を９８０ｎｍとしているので、第２のポンプ光７６の波長λp2（＝ｃ／ωp2）を１３３３ｎｍとすると、第２の中間光８８の波長λm2（＝ｃ／ωm2）は、１／λm2＝１／λp1−１／λp2の関係で与えられ、３７０９ｎｍになる。
【００８５】
和周波発生部４３は、第１の中間光８７と、第２の中間光８８の和周波発生（ＳＦＧ：Ｓｕｍ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎａｅｒａｔｉｏｎ）により、周波数ωcがωc＝ωm1＋ωm2の関係を満たす、変換光７９を発生させる。第１の中間光８７の波長λm1が２６６５ｎｍであり、第２の中間光８８の波長λm2が３７０９ｎｍなので、変換光７９の波長λcは、１／λc＝１／λm1＋１／λm2の関係で与えられ、１５５０ｎｍになる。
【００８６】
信号光と変換光が同じ通信波長域の場合、ωsとωcはほぼ等しいと考えることができる。この場合、従来の波長変換装置では、ポンプ光、信号光及び変換光の間に、ωp＝ωc＋ωsの関係があるので、ポンプ光の周波数ωpは、信号光の周波数ωsの約２倍になる。これに対し、第４実施形態の波長変換装置では、信号光の周波数ωs、第１のポンプ光の周波数ωp1、第２のポンプ光の周波数ωp2、第１の中間光の周波数ωm1、第２の中間光の周波数ωm2、及び変換光の周波数ωcは、ωm1＝ωp1−ωs、ωm2＝ωp1−ωp2、及びωc＝ωm1＋ωm2の関係を満たす。従って、ωp1＋（ωp1−ωp2）＝ωc＋ωsの関係が得られる。信号光と変換光が同じ通信波長域の場合、ωsとωcはほぼ等しいと考えることができ、第１のポンプ光の周波数ωp1は、第１のポンプ光と第２のポンプ光の周波数ωp2の差（ωp1−ωp2）に応じて、信号光の周波数の２倍よりも小さい値にすることができる。すなわち、第１及び第２のポンプ光の波長λp1及びλp2を、従来のポンプ光の波長よりも長くすることができる。
【００８７】
第１のポンプ光７５と第２のポンプ光７６と２つのポンプ光を用いることで、それぞれの波長の選択の自由度が増す。例えば、第１実施形態の構成の場合は、変換光の波長を１つに定めると、それに応じて、ポンプ光の波長も１つに定まる。これに対し、第４実施形態の構成では、変換光の波長（すなわち、周波数）を１つに定めた場合に、第１の中間光と第２の中間光の周波数の和が変換光の周波数に等しくなるように、第１のポンプ光及び第２のポンプ光の波長を設定すれば良い。従って、高出力強度や、広波長可変域を備える光源の適用が容易になる。また、ＬｉＮｂＯ3では、２８００ｎｍから２９００ｎｍ付近に、小さな光吸収域が存在するので、その光吸収域を避けるように中間光の波長を設定することも可能になる。
【００８８】
（第５実施形態）
図９を参照して、第５実施形態の波長変換装置につき説明する。図９は、第５実施形態の波長変換装置を説明するための概略構成図である。波長変換装置１５は、合波器１６、波長変換部２５、及び波長フィルタ１８を備えている。波長変換部２５は、第１の差周波発生部４５、第２の差周波発生部４７、及び第３の差周波発生部４９を備えている。
【００８９】
波長変換装置１５には、周波数ωsの信号光７１、周波数ωp1の第１のポンプ光７５、及び、周波数ωp2の第２のポンプ光７６が入力される。
【００９０】
信号光７１、第１のポンプ光７５、及び第２のポンプ光７６は、合波器１６で合波され、第１の入力光９３として、波長変換部２５に送られる。合波器１６として、例えば、任意好適な周知の光カプラを用いることができる。
【００９１】
波長変換部２５の第１の差周波発生部４５は、入力光９３に含まれる、第１のポンプ光７５及び第２のポンプ光７６から差周波発生（ＤＦＧ）により第１の差周波光を発生させて、当該第１の差周波光を第１の中間光として出力させる。第２の差周波発生部４７は、信号光７１及び第１の中間光から差周波発生（ＤＦＧ）により第２の差周波光を発生させて、当該第２の差周波光を第２の中間光として出力させる。また、第３の差周波発生部４９は、第２の中間光及び第１のポンプ光７５から差周波発生（ＤＦＧ）により第３の差周波光を発生させて、当該第３の差周波光を変換光として出力させる。なお、第１の中間光、第２の中間光、及び変換光の発生の詳細については後述する。
【００９２】
波長変換部２５は、出力光９８を出力する。この出力光９８は、第３の差周波発生部４９で発生した変換光に加えて、信号光、第１のポンプ光、第２のポンプ光、第１の中間光、及び第２の中間光を含んでいる。従って、波長フィルタ１８により、出力光９８に含まれる信号光、第１のポンプ光、第２のポンプ光、第１の中間光、及び第２の中間光を遮断し、変換光７９のみを通過させると、不要な光信号が出力されないので好適である。
【００９３】
波長変換部２５の構成については、第１の差周波発生部４５の周期的ドメイン反転構造１４５の周期がΛiであり、第２の差周波発生部４７の周期的ドメイン反転構造１４７の周期がΛjであり、及び、第３の差周波発生部４９の周期的ドメイン反転構造１４９の周期がΛkであることを除いては、第１実施形態と同様なので説明を省略する。
【００９４】
図１０を参照して、第５実施形態の波長変換装置の動作について説明する。図１０（Ａ）は、波長変換装置の動作の模式図である。また、図１０（Ｂ）は、変換光の発生の原理を説明するための図であり、縦方向に周波数の大きさを示している。
【００９５】
波長変換部２５の第１の差周波発生部４５は、周波数ωp1の第１のポンプ光７５と周波数ωp2の第２のポンプ光７６との差周波発生（ＤＦＧ）により、周波数ωm1がωm1＝ωp1−ωp2の関係を満たす、第１の中間光（図中、矢印８９で示す。）を発生させる。第１のポンプ光７５の波長λp1（＝ｃ／ωp1）を９８０ｎｍとし、及び、第２のポンプ光７６の波長λp2（＝ｃ／ωp2）を１３３３ｎｍとすると、第１の中間光８９の波長λm1（＝ｃ／ωm1）は、１／λm1＝１／λp1−１／λp2の関係で与えられ、３７０９ｎｍになる。
【００９６】
第２の差周波発生部４７は、周波数ωsの信号光７１と周波数ωm1の第１の中間光８９との差周波発生（ＤＦＧ）により、周波数ωm2がωm2＝ωs−ωm1の関係を満たす、第２の中間光９０が発生する。信号光７１の波長λs（＝ｃ／ωs）を１５５０ｎｍとすると、第１の中間光８９の波長λm1は、３７０９ｎｍなので、第２の中間光９０の波長λm2（＝ｃ／ωm2）は、１／λm2＝１／λp1−１／λm1の関係で与えられ、２６６５ｎｍになる。
【００９７】
第３の差周波発生部４９は、第２の中間光９０と第１のポンプ光７５との差周波発生（ＤＦＧ）により、周波数ωcがωc＝ωp1−ωm2の関係を満たす、変換光を発生させる。第２の中間光の波長λm2は、２６６５ｎｍであり、第１のポンプ光７５の波長λp1は、９８０ｎｍなので、変換光の波長λc（＝ｃ／ωc）は、１／λc＝１／λp1−１／λm2の関係で与えられ、１５５０ｎｍになる。
【００９８】
信号光と変換光が同じ通信波長域の場合、ωsとωcはほぼ等しいと考えることができる。この場合、従来の波長変換装置では、ポンプ光、信号光及び変換光の間に、ωp＝ωc＋ωsの関係があるので、ポンプ光の周波数ωpは、信号光の周波数ωsの約２倍になる。これに対し、第５実施形態の波長変換装置では、信号光の周波数ωs、第１のポンプ光の周波数ωp1、第２のポンプ光の周波数ωp2、第１の中間光の周波数ωm1、第２の中間光の周波数ωm2、及び変換光の周波数ωcは、ωm1＝ωp1−ωp2、ωm2＝ωs−ωm1、及びωc＝ωp1−ωm2の関係を満たす。従って、ωp1＋（ωp1−ωp2）＝ωc＋ωsの関係が得られる。信号光と変換光が同じ通信波長域の場合、ωsとωcはほぼ等しいと考えることができ、第１のポンプ光の周波数ωp1は、第１のポンプ光と第２のポンプ光の周波数ωp2の差（ωp1−ωp2）に応じて、信号光の周波数の２倍よりも小さい値にすることができる。すなわち、第１及び第２のポンプ光の波長λp1及びλp2を、従来のポンプ光の波長よりも長くすることができる。
【００９９】
第１のポンプ光と第２のポンプ光と２つのポンプ光を用いることで、それぞれの波長の選択の自由度が増す。例えば、第１実施形態の構成の場合は、変換光の波長を１つに定めると、それに応じて、ポンプ光の波長も１つに定まる。これに対し、第５実施形態の構成では、変換光の波長（すなわち、周波数）を１つに定めた場合に、第１の中間光と第２の中間光の周波数の和が変換光の周波数に等しくなるように、第１のポンプ光及び第２のポンプ光の波長を設定すれば良い。従って、高出力強度や、広波長可変域を備える光源の適用が容易になる。また、ＬｉＮｂＯ3では、２８００ｎｍから２９００ｎｍ付近に、小さな光吸収域が存在するので、その光吸収域を避けるように中間光の波長を設定することも可能になる。
【０１００】
（擬似位相整合）
図１１（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して、ＱＰＭ型波長変換素子をＬｉＮｂＯ3結晶に形成した場合の、差周波発生におけるポンプ光の波長λpと中間光の波長λmの関係について説明する。同図中、ポンプ光の波長λpが約９３０ｎｍから約１０６０ｎｍまでの範囲内となる場合について示してある。図１１（Ａ）は、信号光の波長λsが１５５０ｎｍの場合の、差周波発生部での、ポンプ光の波長λpと中間光の波長λmの関係を示す図である。図１１（Ａ）では、横軸にポンプ光の波長λpをとり、及び、縦軸に中間光の波長λmをとっている。
【０１０１】
ポンプ光の波長λpが、信号光の波長λs（ここでは、１５５０ｎｍ）より小さい場合、ポンプ光の波長λpを大きくしていくと、中間光の波長λmも大きくなる。ポンプ光の波長λpが約７７５ｎｍの時（図示を省略する。）、中間光の波長λmが１５５０ｎｍ程度であり、従来の波長変換装置では、この中間光を、変換光として出力している。
【０１０２】
ＬｉＮｂＯ3結晶では、波長が４０００ｎｍ以上の長波長側で光吸収の影響が現れる。第１実施形態の波長変換装置１１の差周波発生部３１、及び、第２実施形態の波長変換装置１２の差周波発生部３７では、ポンプ光の波長λpが１０３３ｎｍであり、この場合、中間光の波長λmは、３１００ｎｍか若しくはその程度になる。また、第３実施形態の波長変換装置１３の差周波発生部３８、及び、第５実施形態の波長変換装置１５の第３の差周波発生部４９では、第１のポンプ光の波長λp1が９８０ｎｍであり、この場合、第１の中間光の波長λm1は、２６６５ｎｍか若しくはその程度になる。いずれの場合も、中間光の波長が４０００ｎｍ未満なので、ＬｉＮｂＯ3結晶の光吸収の影響を受けない。
【０１０３】
図１１（Ｂ）は、差周波発生部での、ポンプ光の波長λpと周期的ドメイン反転構造の周期Λの関係を示す図である。図１１（Ｂ）では、横軸に、ポンプ光の波長λpをとり、及び、縦軸に、ＱＰＭ型波長変換素子の周期的ドメイン反転構造の周期（以下、ＱＰＭ周期と称することもある。）Λをとっている。ポンプ光、信号光、及び中間光のそれぞれの波数ｋp、ｋs、及びｋm間の波数差をΔｋとすると、ＱＰＭ周期Λの周期的ドメイン反転構造では、Δｋ＝ｋp−ｋs−ｋm−２π／Λの関係が得られる。ポンプ光の波長λpが特定の波長λp0のときに、ＱＰＭ条件を満たすとすると、ＱＰＭ条件では、ｋp0−ｋs0−ｋm0＝２π／Λとなるので、Δｋ＝（ｄｋp／ｄωp）Δωp−（ｄｋs／ｄωs）Δωs−（ｄｋm／ｄωm）Δωcである。光の群速度をＶgとすると、ｄｋ／ｄω＝１／Ｖgであるので、位相差は光周波数間の群速度差に対応付けられていることがわかる。差周波発生では、ωp＝ωm＋ωsの関係があるため、Δωp＝Δωm＋Δωsとなる。従って、Δｋ＝（１／Ｖgp−１／Ｖgm）Δωp＋（１／Ｖgm−１／Ｖgs）Δωsとなる。なお、Δωmは、中間光の周波数ずれを示しており、また、Ｖgmは中間光の群速度を示している。
【０１０４】
ポンプ光の波長λpが信号光の波長λsよりも短い場合、ＱＰＭ周期Λは、ポンプ光の波長λpが１０００〜１１００ｎｍで最大となり、そのときのＱＰＭ周期Λは３０μｍ程度である。図１１（Ｂ）では、波長λpが１０３３ｎｍ若しくはその当りで、ＱＰＭ周期は、３０．６μｍ若しくはその程度となっている。従って、第１実施形態の波長変換装置１１の差周波変換部３１、第２実施形態の波長変換装置１２の差周波変換部３７、第３実施形態の波長変換装置１３の差周波発生部３８、及び、第５実施形態の波長変換装置１５の第３の差周波発生部４９の周期的ドメイン反転構造の周期Λａ、Λd、Λf、及びΛkはいずれも３０μｍ程度の値になる。従来の７７５ｎｍのポンプ光を用いた場合は、ＱＰＭ周期Λが１８μｍ程度であるので、ポンプ光の波長λpを１０００ｎｍ程度とすることにより、ＱＰＭ周期Λが３０μｍ若しくはその程度と長くなり、ＱＰＭ型波長変換素子の作成が容易になる。
【０１０５】
図１１（Ｃ）を参照してポンプ光の波長λpと、群速度差Δ（ｃ／Ｖg）の関係について説明する。図１１（Ｃ）は、ポンプ光の波長λpと群速度差Δ（ｃ／Ｖg）の関係を示す図である。図１１（Ｃ）では、横軸に、ポンプ光の波長λpをとり、及び、縦軸に、群速度差ΔＶgをとっている。ここで、曲線Ｉは、ポンプ光と中間光の群速度差Δ（ｃ／Ｖg）＝ｃ（１／Ｖgp−１／Ｖgm）を示し、曲線ＩＩは、中間光と信号光の群速度差Δ（ｃ／Ｖg）＝ｃ（１／Ｖgm−１／Ｖgs）を示している。
【０１０６】
ポンプ光の波長λpが、信号光の波長λs（ここでは、１５５０ｎｍ）より小さい場合、ポンプ光の波長λpを大きくすると、ポンプ光と中間光の群速度差ΔＶg（＝１／Ｖgp−１／Ｖgm）が小さくなる（曲線Ｉ）。例えば、従来の波長変換装置では、ポンプ光の波長λpを７７５ｎｍとしていて、この場合、群速度差ΔＶgは、０．０９程度であった。これに対し、ポンプ光の波長λpが１０３３ｎｍの時には、最低点近くであり、このとき、波長変換の帯域幅が５倍以上になっている。
【０１０７】
図１２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して、第１のポンプ光と第２のポンプ光を用いる場合の、差周波発生におけるポンプ光の波長と中間光の波長の関係について説明する。同図中、第１のポンプ光の波長λp1が約９３０ｎｍから約１０６０ｎｍまでの範囲内となる場合について示してある。第１のポンプ光と第２のポンプ光を用いる場合、第１の中間光と第２の中間光が発生する。この場合、第１のポンプ光の波長λp1と第２のポンプ光の波長λp2は、第１の中間光と第２の中間光の和周波発生によって、波長が１５５０ｎｍの変換光が発生するように設定すれば良い。
【０１０８】
図１２（Ａ）は、信号光の波長λsが１５５０ｎｍの場合の、差周波発生における、第１のポンプ光の波長λp1と、第２のポンプ光、第１の中間光、及び第２の中間光の波長λp2、λm1及びλm2の関係を示す図である。図１２（Ａ）では、横軸に第１のポンプ光の波長λp1をとり、及び、縦軸に、第２のポンプ光及び中間光の波長をとっている。
【０１０９】
第１のポンプ光の波長λp1と、第１の中間光の波長λm1との関係（曲線ＩＩＩ）は、図１１（Ａ）を参照して説明したポンプ光の波長λpと中間光の波長λmとの関係と同じである。第２のポンプ光の波長は、第１の中間光と第２の中間光の和周波発生によって、変換光が発生するように設定される。従って、第２のポンプ光の波長λp2は、第１のポンプ光の波長λp1に対応して決まる（曲線ＩＶ）。また、第１のポンプ光と第２のポンプ光の差周波発生によって発生する第２の中間光の波長λm2も、第１のポンプ光の波長λp1に対応して決まる（曲線Ｖ）。例えば、第１のポンプ光の波長λp1が９８０ｎｍの場合は、第１の中間光の波長λm1が２６６５ｎｍになる。このとき、第１の中間光との和周波発生により発生する変換光の波長λcが１５５０ｎｍになるためには、第２の中間光の波長λm2は３７０９ｎｍ程度になる必要がある。波長λp1が９８０ｎｍの第１のポンプ光との差周波発生により、波長λm2が３７０９ｎｍの第２の中間光を発生させるためには、第２のポンプ光の波長λp2は１３３３ｎｍにすれば良い。
【０１１０】
図１２（Ｂ）は、差周波発生部での、第１のポンプ光の波長λp1と周期的ドメイン反転構造の周期Λの関係を示す図である。図１２（Ｂ）では、横軸に、第１のポンプ光の波長λpをとり、及び、縦軸に、ＱＰＭ型波長変換素子の周期的ドメイン反転構造のＱＰＭ周期Λをとっている。
【０１１１】
第１のポンプ光、第２のポンプ光、及び第２の中間光のそれぞれの波数ｋp1、ｋp2、及びｋm2間の波数差をΔｋとすると、周期Λの周期的ドメイン反転構造では、Δｋ＝ｋp1−ｋp2−ｋm2−２π／Λの関係が得られる。ポンプ光の波長λp2が特定の波長λp20のときに、ＱＰＭ条件を満たすとすると、ＱＰＭ条件では、ｋp10−ｋp20−ｋm20＝２π／Λとなるので、Δｋ＝（ｄｋp1／ｄωp1）Δωp1−（ｄｋp2／ｄωp2）Δωp2−（ｄｋm2／ｄωm2）Δωm2である。光の群速度をＶgとすると、ｄｋ／ｄω＝１／Ｖgであるので、位相差は光周波数間の群速度差に対応付けられていることがわかる。差周波発生では、ωp1＝ωm2＋ωp2の関係があるため、Δωp1＝Δωm2＋Δωp2となる。従って、Δｋ＝（１／Ｖgp1−１／Ｖgm2）Δωp1＋（１／Ｖgm2−１／Ｖgp2）Δωp2となる。なお、Δωp1及びΔωp1は、第１及び第２のポンプ光の周波数ずれを示している。
【０１１２】
第１のポンプ光の波長λp1が信号光の波長λsよりも短い場合、周期Λは、ポンプ光の波長λp1が長くなるに従って、大きくなる。第５実施形態の波長変換装置１５の第１の差周波変換部４５では、第１のポンプ光の波長λp1が９８０ｎｍで、第２のポンプ光の波長λp2が１３３３ｎｍであり、この場合、第１の差周波変換部４５の周期的ドメイン反転構造１４５の周期Λiは、２８μｍ程度である。従って、従来の７７５ｎｍのポンプ光を用いた場合の、周期Λが１８μｍ程度に比べて長くなり、ＱＰＭ型波長変換素子の作成が容易になる。
【０１１３】
図１２（Ｃ）を参照して第１のポンプ光の波長λp1と、群速度差Δ（ｃ／Ｖg）の関係について説明する。図１２（Ｃ）は、第１のポンプ光の波長λp1と群速度差Δ（ｃ／Ｖg）の関係を示す図である。図１２（Ｃ）では、横軸に、第１のポンプ光の波長λp1をとり、及び、縦軸に、群速度差Δ（ｃ／Ｖg）をとっている。ここで、曲線ＶＩは、第１のポンプ光と第２の中間光の群速度差Δ（ｃ／Ｖg）＝ｃ（１／Ｖgp1−１／Ｖgm2）を示し、曲線ＶＩＩは、第２の中間光と第２のポンプ光の群速度差Δ（ｃ／Ｖg）＝ｃ（１／Ｖgm2−１／Ｖgp2）を示している。
【０１１４】
第１のポンプ光の波長λp1が、信号光の波長λs（ここでは、１５５０ｎｍ）より小さい場合、第１のポンプ光の波長λp1を大きくすると、第２のポンプ光と第２の中間光の群速度差ΔＶg（＝１／Ｖgp2−１／Ｖgm2）が小さくなる（曲線ＶＩＩ）。例えば、従来の波長変換装置では、ポンプ光の波長λpを７７５ｎｍとしていて、この場合、群速度差Δ（ｃ／Ｖg）は、０．０９程度であった。これに対し、第１のポンプ光の波長λpが９８０ｎｍの時には、波長変換の帯域幅が２倍以上になっている。
【０１１５】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、和周波発生におけるポンプ光の波長と変換光の波長の関係について説明する。図１３（Ａ）は、和周波発生部での、第１のポンプ光の波長λp1と周期的ドメイン反転構造の周期Λの関係を示す図である。図１３（Ａ）では、横軸に、第１のポンプ光の波長λp1をとり、及び、縦軸に、ＱＰＭ型波長変換素子の周期的ドメイン反転構造の周期Λをとっている。同図中、第１のポンプ光の波長λp1が約９３０ｎｍから約１０６０ｎｍまでの範囲内となる場合について示してある。
【０１１６】
第１の中間光、第２の中間光、及び変換光のそれぞれの波数ｋm1、ｋm2、及びｋc間の波数差をΔｋとすると、周期Λの周期的ドメイン反転構造では、Δｋ＝ｋc−ｋm1−ｋm2−２π／Λの関係が得られる。第１の中間光の波長λm1が特定の波長λm10のときに、ＱＰＭ条件を満たすとすると、ＱＰＭ条件では、ｋc0−ｋm10−ｋm20＝２π／Λとなるので、Δｋ＝（ｄｋc／ｄωc）Δωc−（ｄｋm1／ｄωm1）Δωm1−（ｄｋm2／ｄωm2）Δωm2である。光の群速度をＶgとすると、ｄｋ／ｄω＝１／Ｖgであるので、位相差は光周波数間の群速度差に対応付けられていることがわかる。和周波発生では、ωc＝ωm1＋ωm2の関係があるため、Δωc＝Δωm1＋Δωm2となる。従って、Δｋ＝（１／Ｖgc−１／Ｖgm1）Δωm1＋（１／Ｖgc−１／Ｖgm2）Δωm2となる。なお、Δωm1及びΔωm2は、第１及び第２の中間光の周波数ずれを示している。
【０１１７】
第１及び第２の中間光の波長λm1及びλm2は、第１のポンプ光の波長λp1に依存して定まる。従って、和周波発生部の周期的ドメイン反転構造のＱＰＭ周期Λも第１のポンプ光の波長λp1に対応付けることができる。例えば、第１のポンプ光の波長λp1が９８０ｎｍの場合は、第１の中間光の波長λm1が２６６５ｎｍ、及び、第２の中間光の波長λm2が３７０９ｎｍになり、第１及び第２の中間光と変換光との擬似位相整合が実現されるためには、周期的ドメイン反転構造の周期Λを３４μｍ程度にすれば良い。
【０１１８】
図１３（Ｂ）を参照して第１のポンプ光の波長λp1と、群速度差Δ（ｃ／Ｖg）の関係について説明する。図１３（Ｂ）は、第１のポンプ光の波長λp1と群速度差Δ（ｃ／Ｖg）の関係を示す図である。図１３（Ｂ）では、横軸に、第１のポンプ光の波長λp1をとり、及び、縦軸に、群速度差Δ（ｃ／Ｖg）をとっている。ここで、曲線ＶＩＩＩは、変換光と第１の中間光の群速度差Δ（ｃ／Ｖg）＝ｃ（１／Ｖgc−１／Ｖgm1）を示し、曲線ＩＸは、変換光と第２の中間光の群速度差Δ（ｃ／Ｖg）＝ｃ（１／Ｖgc−１／Ｖgm2）を示している。
【０１１９】
なお、ここで説明した周期的ドメイン反転構造のＱＰＭ周期Λは、第１の中間光、第２の中間光、及び変換光の３つの波長間の関係で定まるものであり、和周波発生に限定されるものではない。例えば、第１の中間光の波長λm1が２６６５ｎｍ、第２の中間光の波長λm2が３７０９ｎｍ、及び、変換光の波長λcが１５５０ｎｍの場合、第１の中間光と第２の中間光を入力すれば、和周波発生により変換光が発生する。この場合、第１の中間光に変えて、変換光の波長λcに等しい波長の信号光λsを入力すると、差周波発生により、第１の中間光が発生することになる。すなわち、何れの光を入力光、出力光としても良い。
【０１２０】
従って、第３実施形態の波長変換装置１３のパラメトリック発生部３６、第４実施形態の波長変換装置１４の和周波発生部４３、及び、第５実施形態の波長変換装置１５の第２の差周波発生部４７の周期的ドメイン反転構造１３６、１４３及び１４７の周期Λe、Λh、及びΛjを３４μｍにすることができる。
【０１２１】
また、第１のポンプ光の波長λp1を１０３３ｎｍにすると、第１の中間光及び第２の中間光の波長λm1及びλm2のいずれも３１００ｎｍになる。第１の中間光及び第２の中間光は同じ波長の光になるので、第１の中間光及び第２の中間光を単に中間光と称し、波長をλmとする。第１実施形態の波長変換装置１１の第２高調波発生部３３の周期的ドメイン反転構造１３３の周期Λbは、第１のポンプ光の波長λp1を１０３３ｎｍにした場合に対応し、このとき、Λbは３５μｍになる。なお、周期的ドメイン反転構造１３３の周期Λbは、中間光の波長λmと、変換光の波長λcによって定まる値であり、同じ周期的ドメイン反転構造に、変換光の波長λcに等しい波長λsの信号光を入力すれば、パラメトリック発生により、波長λmの中間光が発生する。従って、第２の実施形態の波長変換装置１２のパラメトリック発生部３５の周期的ドメイン反転構造１３５の周期Λcを３５μｍにすれば良い。
【０１２２】
第４実施形態の差周波発生部４１は、信号光と第１のポンプ光との差周波発生により、第１の中間光を発生させるとともに、第１のポンプ光と第２のポンプ光との差周波発生により、第２の中間光を発生させる。
【０１２３】
第４実施形態では、例として信号光の波長λsを１５５０ｎｍにし、及び、第１のポンプ光の波長λp1を９８０ｎｍにして説明したので、第１の中間光の波長λm1は、１／λm1＝１／λp1−１／λsの関係で与えられ、２６６５ｎｍになるとしている。また、第２のポンプ光の波長λp2を１３３３ｎｍにしているので、第２の中間光の波長λm2は、１／λm2＝１／λp1−１／λp2の関係で与えられ、３７０９ｎｍになるとしている。
【０１２４】
差周波発生部４１の周期的ドメイン反転構造１４１は、信号光、第１のポンプ光、及び第１の中間光の３つの光に対してＱＰＭ条件を満たすＱＰＭ周期Λ1と、第１のポンプ光、第２のポンプ光、及び第２の中間光の３つの光に対してＱＰＭ条件を満たすＱＰＭ周期Λ2とを重畳したものにすればよい。例えば、周期的ドメイン反転構造１４１のＱＰＭ周期Λgを１／Λg＝１／Λ1＋１／Λ2を満たすように設定し、ＱＰＭの強度が周期１／Λ1−１／Λ2のコサイン関数で変調したものになるように、デューティ比を変化させる。信号光、第１のポンプ光、及び第１の中間光の３つの光の組と、第１のポンプ光、第２のポンプ光、及び第２の中間光の３つの光の組のそれぞれに対して、波長変換効率は最大にはならないものの、両方の組に対して高い波長変換効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】第１実施形態の波長変換装置を説明するための概略的な模式図である。
【図２】第１実施形態の波長変換装置の動作を説明するための模式図である。
【図３】第２実施形態の波長変換装置を説明するための概略的な模式図である。
【図４】第２実施形態の波長変換装置の動作を説明するための模式図である。
【図５】第３実施形態の波長変換装置を説明するための概略的な模式図である。
【図６】第３実施形態の波長変換装置の動作を説明するための模式図である。
【図７】第４実施形態の波長変換装置を説明するための概略的な模式図である。
【図８】第４実施形態の波長変換装置の動作を説明するための模式図である。
【図９】第５実施形態の波長変換装置を説明するための概略的な模式図である。
【図１０】第５実施形態の波長変換装置の動作を説明するための模式図である。
【図１１】差周波発生における、ポンプ光の波長と中間光の波長の関係を示す図である。
【図１２】差周波発生における、第１のポンプ光の波長と、第２のポンプ光、第１の中間光、及び第２の中間光の波長との関係を示す図である。
【図１３】和周波発生における、第１のポンプ光の波長と周期的ドメイン反転構造の周期の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１１〜１５    波長変換装置
１６    合波器
１８    波長フィルタ
２１〜２５    波長変換部
３１、３７、３８、４１    差周波発生部
３３    第２高調波発生部
３５、３６    パラメトリック発生部
４３    和周波発生部
４５    第１の差周波発生部
４７    第２の差周波発生部
４９    第３の差周波発生部
１２１〜１２５    光導波路
１３１、１３３、１３５、１３６、１３７、１３８    周期的ドメイン反転構造
１３１ａ、１３３ａ、１３５ａ、１３６ａ、１３７ａ、１３８ａ    第１ドメイン
１３１ｂ、１３３ｂ、１３５ｂ、１３６ｂ、１３７ｂ、１３８ｂ    第２ドメイン
１４１、１４３、１４５、１４７、１４９    周期的ドメイン反転構造
１４１ａ、１４３ａ、１４５ａ、１４７ａ、１４９ａ    第１ドメイン
１４１ｂ、１４３ｂ、１４５ｂ、１４７ｂ、１４９ｂ    第２ドメイン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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