(57)【要約】【課題】分極反転構造を所望の温度にするまでの時間を短くする【解決手段】強誘電体結晶２０は、光の入力部、光の出力部、及び分極反転構造２２を有する。分極反転構造２２は、入力部と出力部の間に設けられている。出力光源１０は、強誘電体結晶の入力部に出力光を入射する。出力光は、強誘電体結晶２０の分極反転構造２２によって波長変換される。温度制御光源３０は、強誘電体結晶２０の分極反転構造２２に温度制御光を照射する。温度制御光は、強誘電体結晶２０に吸収される波長を有している。制御部３２は、温度制御光源３０の出力を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入力部、前記光の出力部、及び前記入力部と前記出力部の間に設けられた分極反転構造を有する強誘電体結晶と、
前記入力部に、前記分極反転構造によって波長変換される出力光を入射する出力光入射部と、
前記分極反転構造に、前記強誘電体結晶に吸収される波長の光である温度制御光を照射する温度制御光照射部と、
前記温度制御光の出力を制御する制御部と、
を備える光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記温度制御光照射部は、前記入力部に前記温度制御光を入射する光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光源装置において、
前記分極反転構造に設けられ、発熱及び吸熱の少なくとも一方を行う温度調節素子を備える光源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光源装置において、
前記制御部は、前記温度調節素子の出力を制御し、
前記温度調節素子の稼働時間は、前記温度制御光照射部の稼働時間よりも長い光源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記出力部から出力される前記出力光の強度を検出する出力検出部を備え、
前記制御部は、前記出力検出部の検出結果に基づいて、前記温度制御光の強度を制御する光源装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記分極反転構造の温度を検出する温度検出部を備え、
前記制御部は、前記温度検出部の検出結果に基づいて、前記温度制御光の強度を制御する光源装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置において、
前記強誘電体結晶は、複数の導波路を備え、
前記複数の導波路は、それぞれ前記入力部及び前記出力部を有しており、
前記出力光入射部及び前記温度制御光照射部は、前記複数の導波路それぞれに対して設けられている光源装置。
【請求項８】
強誘電体結晶の光の入力部及び出力部の間に設けられた分極反転構造に、前記強誘電体結晶に吸収される波長の光である温度制御光を照射することで前記分極反転構造の温度を制御し、
前記入力部に、前記分極反転構造によって波長変換される出力光を入射することで、前記出力部から、前記分極反転構造によって波長変換された前記出力光を出力させる、波長変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分極反転構造を有する導波路を備えた光源装置及び波長変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、擬似位相整合を用いて波長変換を行う技術が開発されている。擬似位相整合は、強誘電体結晶に分極反転構造を周期的に形成した素子を用いて行われる。
【０００３】
一方、擬似位相整合を用いた波長変換の効率を高くするためには、分極反転構造部分の温度を制御する必要がある。例えば特許文献１には、分極反転構造を有する導波路に薄膜ヒータを設けることが記載されている。また特許文献２には、分極反転構造を有する導波路に沿って、複数の温度制御用素子を設けることが記載されている。温度調節用素子としては、ペルチェ素子が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−５３１６３号公報
【特許文献２】特開２００５−２０２３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヒータやペルチェ素子は時定数が長い。このため、ヒータやペルチェ素子を用いて分極反転構造の温度制御を行った場合、分極反転構造を所望の温度にするまでに時間を要してしまう。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、分極反転構造を所望の温度にするまでの時間が短い光源装置及び波長変換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光源装置は、強誘電体結晶、出力光入射部、温度制御光照射部、及び制御部を有している。強誘電体結晶は、光の入力部、光の出力部、及び分極反転構造を有する。分極反転構造は、入力部と出力部の間に設けられている。出力光入射部は、強誘電体結晶の入力部に出力光を入射する。出力光は、強誘電体結晶の分極反転構造によって波長変換される。温度制御光照射部は、強誘電体結晶の分極反転構造に温度制御光を照射する。温度制御光は、強誘電体結晶に吸収される波長を有している。制御部は、温度制御光の出力を制御する。
【０００８】
本発明に係る波長変換方法は、強誘電体結晶の光の入力部及び出力部の間に設けられた分極反転構造に、強誘電体結晶に吸収される波長の光である温度制御光を照射する。これにより、分極反転構造の温度が制御される。そして強誘電体結晶の入力部に、分極反転構造によって波長変換される出力光を入射することで、強誘電体結晶の出力部から、分極反転構造によって波長変換された出力光を出力させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、分極反転構造を所望の温度にするまでの時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。
【図４】第４の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。
【図５】図４の変形例に係る光源装置の構成を示す図である。
【図６】第５の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。
【図７】第６の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。
【図８】第７の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。この光源装置は、強誘電体結晶２０、出力光源１０、温度制御光源３０、及び制御部３２を備えている。
【００１３】
強誘電体結晶２０は、例えばＭｇを添加したＬｉＮｂＯ３であるが、これに限定されない。強誘電体結晶２０は、光の入力部及び出力部を有している。本図に示す例では、強誘電体結晶２０には導波路２１が形成されている。導波路２１の構造は限定されない。導波路２１は、例えばリッジ構造であっても良いし、埋め込み形であってもよい。そして導波路２１の一端が光の入力部になっており、他端が光の出力部になっている。分極反転構造２２は、導波路２１に設けられている。分極反転構造２２の分極反転の周期は、出力光源１０が出力する光の波長に基づいて定められている。
【００１４】
出力光源１０は、光ファイバ４０を介して導波路２１の入力側端部に結合している。出力光源１０は、導波路２１に、出力光を入射する。この出力光は、導波路２１の分極反転構造２２によって波長変換される波長を有している。すなわち出力光源１０の出力光は、導波路２１の分極反転構造２２で波長変換された後、導波路２１の出力側端部から出射される。
【００１５】
温度制御光源３０は、導波路２１の分極反転構造２２に、温度制御光を照射する。温度制御光は、強誘電体結晶２０に吸収される波長を有する。温度制御光は、強誘電体結晶２０における吸収率が１０％以上９０％以下の範囲であるのが好ましい。温度制御光の波長は、例えば強誘電体結晶２０の短波長側の吸収領域の吸収端よりも短いか、又は、強誘電体結晶２０の長波長側の吸収領域の吸収端よりも長い。例えば強誘電体結晶２０がＭｇを添加したＬｉＮｂＯ３である場合、温度制御光の波長は、例えば３００ｎｍ以下、又は４．５μｍ以上である。
【００１６】
本図に示す例では、温度制御光源３０は、導波路２１の入力側端部に温度制御光を入射している。具体的には、温度制御光源３０は、光ファイバ４２に温度制御光を出力する。光ファイバ４２は、合波部５０（例えばカプラ）を介して光ファイバ４０に繋がっている。このため光ファイバ４２に入射した温度制御光は、合波部５０及び光ファイバ４０を介して、導波路２１の入力側端部に入力される。
【００１７】
なお、強誘電体結晶２０に導波路を形成せず、強誘電体結晶２０をバルクのまま使用しても良い。また温度制御光源３０は、発光する光の波長が固定されていても良いし、可変であっても良い。また本図に示す例では、温度制御光源３０を一つのみ設けている。ただし、互いに異なる波長の光を発光する複数の温度制御光源３０を設けても良い。
【００１８】
また、出力光源１０と強誘電体結晶２０の間の光路は光ファイバ４０ではなく、レンズやミラーによって形成されていても良い。同様に、温度制御光源３０と強誘電体結晶２０の間の光路は光ファイバ４２ではなく、レンズやミラーによって形成されていても良い。
【００１９】
制御部３２は、温度制御光源３０の出力を制御する。
【００２０】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態において、温度制御光源３０は、分極反転構造２２に温度制御光を照射する。温度制御光は、強誘電体結晶２０に吸収される波長を有している。このため、温度制御光源３０の出力を制御することにより、分極反転構造２２の温度を制御することができる。温度制御光源３０の出力の制御性は高い。従って、ヒータやペルチェ素子のみで温度調節を行う場合と比較して、分極反転構造２２が所望の温度になるまでの時間は短くなる。
【００２１】
また本実施形態では、温度調節光を導波路２１の入力側端部から入射している。従って、分極反転構造２２を局所的に加熱することができる。従って、分極反転構造２２が所望の温度になるまでの時間は、さらに短くなる。
【００２２】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。この光源装置は、光ファイバ４２が直接強誘電体結晶２０に接続している点を除いて、第１の実施形態に係る光源装置と同様の構成である。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。この光源装置は、温度制御光源３０が温度制御光を分極反転構造２２の側部に照射する点を除いて、第１の実施形態に係る光源装置と同様の構成である。
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。この光源装置は、出力検出部３４を有している点を除いて、第１〜第３の実施形態のいずれかに示した光源装置と同様の構成である。本図は、第１の実施形態と同様の場合を示している。
【００２５】
出力検出部３４は、導波路２１の出力側端部から出力される出力光の強度を検出する。出力検出部３４による検出結果は、制御部３２に送信される。制御部３２は、出力検出部３４から受信した検出結果に基づいて、温度制御光源３０の出力を制御する。具体的には、制御部３２は、出力検出部３４が検出した強度が最大となるように、温度制御光源３０の出力を制御する。
【００２６】
なお図５に示すように、分岐部５２を用いることで強誘電体結晶２０から出力された出力光の一部を分岐し、出力検出部３４に入射するようにしてもよい。このようにすると、出力検出部３４が強誘電体結晶２０の出力に与える影響を少なくすることができる。
【００２７】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、制御部３２は、出力検出部３４から受信した検出結果に基づいて、温度制御光源３０の出力を制御する。従って、分極反転構造２２の温度制御を容易に行うことができる。
【００２８】
（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。この光源装置は、温度検出部３６を有している点を除いて、第１〜第３の実施形態のいずれかに示した光源装置と同様の構成である。本図は、第１の実施形態と同様の場合を示している。
【００２９】
温度検出部３６は、分極反転構造２２の温度を検出する。温度検出部３６による検出結果は、制御部３２に送信される。制御部３２は、温度検出部３６から受信した検出結果に基づいて、温度制御光源３０の出力を制御する。具体的には、制御部３２は、温度検出部３６が検出した温度が予め定められた値となるように、温度制御光源３０の出力を制御する。
【００３０】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、制御部３２は、温度検出部３６から受信した検出結果に基づいて、温度制御光源３０の出力を制御する。従って、分極反転構造２２の温度制御を容易に行うことができる。
【００３１】
（第６の実施形態）
図７は、第６の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。この光源装置は、温度調節素子２４を有している点を除いて、第１〜第５の実施形態のいずれかに示した光源装置と同様の構成である。本図は、第１の実施形態と同様の場合を示している。
【００３２】
温度調節素子２４は、強誘電体結晶２０のうち導波路２１の近傍に取り付けられており、発熱及び吸熱の少なくとも一方を行う。温度調節素子２４は、例えばヒータ又はペルチェ素子である。温度調節素子２４は、制御部３２によって制御される。
【００３３】
制御部３２は、温度調節素子２４をメインの温度調節機構として使用し、温度制御光源３０をサブの温度調節機構として用いる。具体的には、温度調節素子２４を用いてある程度分極反転構造２２の温度を制御しておき、温度制御光源３０を用いて分極反転構造２２の温度の微調整を行う。このため、温度調節素子２４の稼働時間は、温度制御光源３０の稼働時間よりも長くなる。
【００３４】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また温度調節素子２４をメインの温度調節機構として使用しているため、分極反転構造２２の温度制御範囲が広くなる。
【００３５】
（第７の実施形態）
図８は、第７の実施形態に係る光源装置の構成を示す図である。この光源装置は、以下の点を除いて第１〜第６の実施形態のいずれかと同様である。本図は、第６の実施形態と同様の場合を示している。
【００３６】
まず、強誘電体結晶２０には、複数の導波路２１が設けられている。複数の導波路２１は、いずれも分極反転構造２２を有している。
【００３７】
そして出力光源１０、温度調節素子２４、温度制御光源３０、光ファイバ４０，４２、及び合波部５０は、複数の導波路２１それぞれに対して設けられている。制御部３２は、複数の温度調節素子２４及び温度制御光源３０を制御している。なお、図８に示す例では、複数の導波路２１に対して温度制御光源３０を一つずつ設けているが、複数の導波路２１に対して、一つの温度制御光源３０を用いてもよい。
【００３８】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、温度制御光源３０を制御することにより、複数の導波路２１の温度を局所的に制御することができる。従って、複数の導波路２１が同一の強誘電体結晶２０に形成されていても、導波路２１の温度を個別に精度よく制御することができる。
【００３９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 出力光源
２０ 強誘電体結晶
２１ 導波路
２２ 分極反転構造
２４ 温度調節素子
３０ 温度制御光源
３２ 制御部
３４ 出力検出部
３６ 温度検出部
４０ 光ファイバ
４２ 光ファイバ
５０ 合波部
５２ 分岐部
【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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