(57)【要約】【課題】簡単な構造で群速度を一致させると共に、同一偏光を用いて最大の非線形テンソルが使用できる実用的な波長変換素子を提供する。【解決手段】基板１の上に、短波長の光を反射させる多層誘電膜２を介して非線形光学効果を有する主導波路３が形成され、この主導波路３の上にこれよりも屈折率が小さい副導波路５が形成されている。主導波路３には、非線形光学効果の極性を光の伝搬方向に沿って周期的に反転させて擬似位相整合を行わせるための分極反転領域３ａが形成され、更に、主導波路３と副導波路５の境界面には、これらの導波路の伝搬光を結合させるためのグレーティング４が施されている。そして、主導波路３と副導波路５は、低屈折率のクラッド６で覆われ、シングルモードの導波路が形成される。これにより、副導波路５には基本波と短波の変換光が通り、主導波路３には主として短波の変換光が効率よく通るようになる。【選択図】図１
2008256829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に反射構造を介して設けられた第１の光導波路と、
前記第１の光導波路上に設けられ、該第１の光導波路よりも光の屈折率が小さい第２の光導波路と、
前記第１及び第２の光導波路を覆うように形成され、該第２の光導波路よりも光の屈折率が小さいクラッドとを、
備えたことを特徴とする波長変換素子。
【請求項２】
前記反射構造は、屈折率が異なる材料による複数の膜を多層に形成した多層膜、または前記第２の光導波路よりも光の屈折率が小さい材料による単層膜であることを特徴とする請求項１記載の波長変換素子。
【請求項３】
基板上に低屈折率層を介して設けられたスラブ導波路と、
前記スラブ導波路に設けられた反射構造によって形成された第１の光導波路と、
前記第１の光導波路上に設けられ、該第１の光導波路よりも光の屈折率が小さい第２の光導波路と、
前記第２の光導波路上、または前記第１及び第２の光導波路を覆うように形成され、該第２の光導波路よりも光の屈折率が小さいクラッドとを、
備えたことを特徴とする波長変換素子。
【請求項４】
前記反射構造は、前記スラブ導波路に設けられた平行する２つの溝構造とし、該２つの溝で挟まれる領域を前記第１の光導波路としたことを特徴とする請求項３記載の波長変換素子。
【請求項５】
前記反射構造は、前記スラブ導波路の表面に設けられた平行する２つのグレーティングであり、該グレーティングで挟まれる領域により前記第１の光導波路を形成したことを特徴とする請求項３記載の波長変換素子。
【請求項６】
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路の境界面に、これらの光導波路の伝搬光を結合させるためのグレーティングを設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項７】
前記グレーティングは、２つ以上の周期を重ねた構造であることを特徴とする請求項６記載の波長変換素子。
【請求項８】
前記第１及び第２の光導波路は、非線形光学効果を有する材料で形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長変換素子。
【請求項９】
前記第１の光導波路は、非線形光学効果の極性が光の伝搬方向に沿って周期的に反転する構造であることを特徴とする請求項８記載の波長変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の波長を別の波長に変換するための波長変換素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特定の波長を別の波長へ光のまま変換する波長変換素子は、波長多重光通信におけるチャネル間の交換や、必要とする波長の光源が得られない場合に入手可能な光源の波長を変換して所望の波長の光を得る目的等で利用されている。
【０００３】
一般的に、導波路の屈折率は異なる波長間で異なり、ポンプ光と変換された光の間に伝搬定数の差が生ずる。このため、ポンプ光とこのポンプ光で生成された光の位相差は、伝搬距離と共に変化することになり、変換効率を上げることが難しい。これを解決するために、複屈折を用いる方法や、導波路の結晶の分極方向を周期的に反転するＱＰＭ（Quasi  Phase  Matching：擬似位相整合）構造が開発されている。特に、ＱＰＭ構造は、結晶の最大の非線形光学テンソルが使用できることと、ポンプ光と変換光の伝搬方向が同一であることから、変換効率を高くすることができるという利点を有している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３７２７３１号公報
【特許文献２】米国特許第６６８７０４２  Ｂ２号
【非特許文献１】Journal  of  Applied  Physics  Vol.100,p.023120(2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＱＰＭ構造は、最適化された反転周期に対応した波長での変換効率が高いものの、その波長からずれると急激に変換効率が低下するという欠点を有している。この効率低減を決める指数はポンプ光と変換光の群速度の逆数の差にも比例しており、その結果、ポンプ光のパルス速度と変換光のパルス速度の差にも対応している。ポンプ光にパルスを使用した場合には、発生した変換光のパルスと速度差があるため、ある伝搬距離では重なりがなくなり、変換効率の低下とパルス形状の劣化が生じるとの報告もある。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、前記特許文献１には、ＱＰＭ構造に対して異なる偏光をポンプ光と変換光に使用することにより、異なる波長間で群速度を一致させる波長変換用素子が記載されている。しかし、この場合には、最大の非線形光学テンソルを使用することができない。
【０００７】
また、前記特許文献２には、波長毎に別の経路を取らせることによって群速度の不整合を抑制するように構成した波長変換器が記載されている。しかし、このような構成では、構造が複雑になるという問題がある。
【０００８】
更に最近では、非特許文献１等に、フォトニック結晶導波路によって群速度を一致させる方法が示唆されているが、構造が複雑でしかもナノメーター・オーダーの構造となるため、実用性は無かった。
【０００９】
本発明は、簡単な構造で群速度を一致させると共に、同一偏光を用いて最大の非線形テンソルが使用できる実用的な波長変換素子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】
【００１０】
本発明の波長変換素子は、基板上に反射構造を介して設けられた第１の光導波路と、前記第１の光導波路上に設けられ、該第１の光導波路よりも光の屈折率が小さい第２の光導波路と、前記第１及び第２の光導波路を覆うように形成され、該第２の光導波路よりも光の屈折率が小さいクラッドとを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、第１の光導波路に隣接して、これより屈折率の低い第２の光導波路を設け、この第２の光導波路の伝搬光のパワーが外部へ移行しないように基板上に反射構造を設けている。これにより、簡単な構造で群速度を一致させると共に、同一偏光を用いて最大の非線形テンソルが使用できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
ＬｉＮｂＯ３等の非線形光学結晶による導波路に、光周波数ωｓの信号光と光周波数ωｐのポンプ光を同時に入力すると、非線形光学効果によって光周波数ωｃの変換光が発生する。このとき、光周波数の関係は、ωｐ＝ωｓ＋ωｃである。一般的な光通信の波長帯（１．５５μｍ）で使用する場合、光周波数ωｓとωｃは１．５５μｍ近辺の波長に対応した値、ωｐは０．７５５μｍ近傍の波長に対応した値となる。
【００１３】
これらの３つの光周波数ωｐ，ωｓ，ωｃの関係の他に、導波路の伝搬定数の差から生ずる位相差を考慮する必要がある。これから、波数間の関連式、ｄｋ＝ｋｐ−ｋｓ−ｋｃが得られる。ここで、ｋｐ，ｋｓ，ｋｃは、それぞれポンプ光、信号光、変換光の光波数である。導波路の長さをＬとすると、この導波路の終端における位相差は、ｄｋ×Ｌとなる。従って、伝搬中に位相差が生じないためには、ｄｋ＝０とする必要がある。
【００１４】
光周波数ωでの導波路の屈折率をｎ、真空中の光の速度をｃとすると、光波数ｋは、ｎ・ω／ｃで表される。これにより、ｃ・ｄｋ＝ｎｐ・ωｐ−ｎｓ・ωｓ−ｎｃ・ωｃの関係が得られる。従って、屈折率ｎが光周波数に依存しなければ常にｄｋ＝０となるが、実際には屈折率ｎは光周波数依存性を有しているので、ｄｋ＝０とはならない。これを補償するために、分極反転構造を使用する。
【００１５】
分極反転構造を有する導波路における波数間の関連は、分極反転の周期をΛとすると、ｄｋ＝ｋｐ−ｋｓ−ｋｃ−２π／Λとなる。ポンプ光の周波数ωｐが特定の値のときに、ｋｐ−ｋｓ−ｋｃ＝２π／Λとなるような設計を行うと、そのポンプ光ではｄｋ＝０となり、位相差が生じないことになる。その結果、そのポンプ光では、大きな変換効率が得られる。これがＱＰＭである。
【００１６】
しかし、ポンプ光の周波数ωｐが特定の周波数からΔωずれると、ｄｋ＝ｋｐ０−ｋｓ０−ｋｃ０−２π／Λ＋（ｄｋｐ／ｄω−ｄｋｃ／ｄω）Δωとなり、ｄｋ＝０とはならない。ＱＰＭ条件では、ｋｐ０−ｋｓ０−ｋｃ０＝２π／Λとなるので、ｄｋ＝（ｄｋｐ／ｄω−ｄｋｃ／ｄω）Δω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ｄｋはｄｋ＝（１／Ｖｇｐ−１／Ｖｇｃ）Δωとなり、位相差が光周波数間の群速度差に対応付けられていることが分かる。従って、群速度差を小さくすれば、それだけ広い光周波数帯域で位相差を小さく抑えることが可能になり、広帯域で高い変換効率が得られる。
【００１７】
群速度の逆数の光波長依存性では、波長が短いほど依存性が大きくなる。従って、ポンプ光（波長０．７７５μｍ）と信号光及び変換光(波長１．５５μｍ)では、その値は一致しない。群速度の逆数は、１／Ｖｇ＝（ｎ＋ωｄｎ／ｄω）／ｃとなり、屈折率の周波数（波長）依存性によっている。この中で、屈折率ｎの値が群速度に大きな影響を与える。屈折率ｎが短波側で大きいことから、短波での群速度の逆数が大きくなる。
【００１８】
本発明では、非線形光学効果が大きい光学結晶と偏光方向を用いて、０．７７５μｍ近辺と１．５μｍ近辺の波長における群速度を、微細な導波路を用いずに一致させるための２重導波路構造の波長変換素子を提案する。
【００１９】
本発明の基本構造は、基本波とそれよりも波長の短い変換光が通る屈折率の小さい導波路と、主として波長の短い変換光が通る屈折率の大きい導波路とを並置すると共に、これらの導波路から基板へ光が漏れ出すことを防止するための反射膜や低屈折率層を設けたものである。
【００２０】
また、群速度の制御では、長波長で屈折率の低い導波路と非線形光学効果を起こすためのより屈折率の高い導波路のカップリングを起こさせて等価屈折率を低減し、屈折率の高い導波路のみを伝搬する長波長光の等価屈折率と一致させる。一方、短波長では屈折率が高いため群速度が遅くなるので、低い屈折率の導波路の影響を取り込んで群速度を速くしようとするものである。このとき、非線形光学効果は高い屈折率の部分で生じるため、低い屈折率の導波路に移行する光の成分が多いと、波長変換の効率は低下してしまう。このため、わずかな光が低屈折率の導波路に存在する条件でも、十分な等価屈折率の低減が生じるように、高低２つの屈折率の光導波路の屈折率の差を十分大きくしておくことが望ましい。
【００２１】
これを実現するには、高い屈折率の導波路をシングルモード化し、しかも低い屈折率の導波路を伝搬する光の漏れによるロスを低減する構造上の工夫が必要である。
【００２２】
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１を示す波長変換素子の構成図である。
この波長変換素子は、例えばＬｉＮｂＯ３等の非線形光学効果を有する基板１の上に、多層誘電膜２を介して形成された主導波路３を有している。基板１の材質としては、ＬｉＮｂＯ３の他、石英、ガラス、有機物等の非線形光学材料も使用できる。多層誘電膜２は、主導波路３から基板１へ短波長の光パワーが伝搬しないように、短波長のみを反射するもので、例えば屈折率３．４と２．５の材料を、それぞれ６６ｎｍと９１ｎｍの厚さの膜で多層形成したものである。このような多層誘電膜２により、波長０．７７５μｍの導波光を有効に反射することができることが、ビーム伝搬法のシミュレーションで明らかとなった。
【００２４】
なお、高反射の多層誘電膜２を実現するには、膜厚ｄ＝λ／（４ｎ・ｓｉｎθ）の関係が成立する必要がある。ここで、ｎは各膜の屈折率、λは光の波長、θは入射角である。θは、多層誘電膜を形成する材料の平均屈折率をｎａ、導波光の等価屈折率をｎｅとすると、θ＝ａｔａｎ｛［（ｎｓ／ｎｅ）＾２−１］＾１／２｝で近似的に与えられる。この多層誘電膜２は、図１（ａ）に示すように基板１の表面全体に設けても良いし、同図（ｂ）に示すように主導波路３の下部のみに設けても良い。
【００２５】
主導波路３は、基板１と同様の非線形光学効果を有するＬｉＮｂＯ３等で形成された、厚さ３μｍ、幅３μｍ程度の導波路であるが、基板１よりも僅かに屈折率が大きくなるように、基板側により多くのＭｇを添加し、この主導波路３にはより少ないＭｇを添加する方法等が採用されている。これにより、高次モードの光を主導波路３から基板１へトンネリングさせ、この主導波路３の上に形成する副導波路５を基本光に対してシングルモードとすることができるようになっている。主導波路３には、伝搬方向に対して一定の間隔で分極反転領域３ａが形成されている。
【００２６】
分極反転領域３ａは、主導波路３を構成する非線形光学材料の非線形光学係数の極性を反転してＱＰＭを実現するためのものである。これにより、基本波と変換光の屈折率が異なった場合においても、位相整合条件を満たし、効率の高い波長変換を実現することが可能になる。
【００２７】
主導波路３の上には、グレーティング４を介して副導波路５が設けられている。グレーティング４は、主導波路３と副導波路５の間の導波光間のカップリングを行うもので、主導波路３の上面をエッチングで掘り込んで一定周期の凹凸を設けたり、一定周期で高屈折率物質を設けたりすることで形成される。副導波路５は、主導波路３よりも屈折率の小さい材料（例えば、ＧｅをドープしたＳｉＯ２等）で形成された、厚さ３μｍ、幅３μｍ程度の導波路である。
【００２８】
これらの主導波路３と副導波路５が形成された基板１の表面は、クラッド６で覆われている。クラッド６は、副導波路５がシングルモードの光伝送路となるように、この副導波路５よりも僅かに屈折率の小さい材料を使用する。例えば、副導波路５としてＧｅをドープしたＳｉＯ２を使用した場合、クラッド６には、純粋なＳｉＯ２を使用する。
【００２９】
次に、屈折率の異なる２つの光導波路（主導波路３と副導波路５）で、グレーティング４を設けた場合の群速度の調整原理を、式を用いて説明する。
この系の光伝搬の様子は、良く知られているように、次の数式（１)により与えられる。
【００３０】
【数１】
2008256829.tif 000003
【００３１】
ここで、ｚは光の伝搬距離、Ａ（ｚ），Ｂ（ｚ）はそれぞれ主導波路３と副導波路５を伝搬する光の振幅である。また、Λはグレーティング４の周期、Ｋはグレーティング４により生じる結合係数である。ビーム伝搬法を用いて、波長０．７７５μｍの光の結合係数Ｋを求めると、主導波路３を厚さ３μｍで屈折率２．２のＬｉＮｂＯ３とし、副導波路５を厚さ３μｍで屈折率１．４８の石英とし、グレーティング４を周期１．１〜１．５μｍで０．３μｍの凹凸とした場合、Ｋ＝１０−３μｍ−１の結果が得られた。
【００３２】
また、数式（１）中の他のパラメータは、主導波路３と副導波路５の伝搬定数β１，β２等に基づいて、次の数式（２）によって導かれる。
【００３３】
【数２】
2008256829.tif 000004
【００３４】
ここで、Ａ（ｚ），Ｂ（ｚ）が、次の数式(３)の励起条件を満たした場合、この系の固有モードを励起することができる。なお、数式（３）中の±は、＋が隅モード、−が奇モードに対応している。
【００３５】
【数３】
2008256829.tif 000005
【００３６】
数式（１）に数式（３）を用いることで、次の数式（４）が得られる。
【００３７】
【数４】
2008256829.tif 000006
【００３８】
数式（４）の伝搬定数を周波数で微分することで、数式（５）のように群速度Ｖｇを求めることができる。
【００３９】
【数５】
2008256829.tif 000007
【００４０】
なお、数式（５）の最後の式は、結合係数Ｋに周波数依存性が無いと仮定した近似式である。この数式（５）から、Δβの値によって群速度を調整可能できることが理解される。そして、Δβが０に近くなると、副導波路５の屈折率の効果が大きくなるが、数式（３）からはこの副導波路５の光界分布も多くなることが分かる。副導波路５に非線形光学効果が無い場合、波長変換の効率が低下する。このとき、副導波路５に光界分布があまり存在しないように、ΔβをＫに比べて十分大きく取り（Δβ≒ψ）、その代わりβ１とβ２の差、即ち主導波路３と副導波路５の屈折率差を大きく取れば、有効に群速度を調整することが可能になる。
【００４１】
数式（５）に示すように群速度はΔβの関数となっているが、２つの異なる周期のグレーティングを重ねて使うことで、図２に示すように、群速度が一定となる周波数範囲を設定することも可能である。なお、図２は、波長に対する光強度と伝搬定数の関係を示すグラフである。
【００４２】
また、数式（５）から分かるように、例えば主導波路３の光の振幅であるＡ（ｚ）に光パワーが集中するようにし、しかもΔβの正負両方（２つの異なる周期のグレーティングに対応した）に対して同一のモードが励起されるように、２つの異なる周期のグレーティングの結合係数Ｋは極性が逆転している方が望ましい。
【００４３】
図３は、図１の波長変換素子における光伝搬のシミュレーション結果を示す図である。
この図は、主導波路３と副導波路５のそれぞれに、波長が０．７７５μｍと１．５５μｍの光を、同時に入射したときの様子を、ビーム伝搬法でシミュレーションした例である。図３中の各断面図は、図１を伝搬方向に導波路中心で切り取った断面を示している。光は断面図の下側から上側へ伝搬し、縦方向が伝搬距離を示している。断面図の右隣には、それぞれの伝搬距離における各導波路中の光パワーのグラフを示している。
【００４４】
図３に示すように、波長０．７７５μｍの光は、主導波路３と副導波路５で減衰することなく伝搬しているが、波長１．５５μｍの光は、主導波路３で減衰することなく伝搬しているものの、副導波路５では入射直後に減衰していることが分かる。これは、主導波路３の屈折率が周囲よりも大きいので光を閉じ込めることができ、問題なく光を伝搬することができるのに対し、副導波路５は基板１よりも屈折率が小さいので、何も対策を採らないと光が基板方向へ逃げて減衰するからである。この波長変換素子では、主導波路３と基板１の間に多層誘電膜２を設け、波長０．７７５μｍの光をこの膜で反射させるように構成しているので、この波長０．７７５μｍの光が減衰することなく伝搬できるようになっている。
【００４５】
以上のように、この実施例１の波長変換素子は、次のような利点がある。
（１）  主導波路３と基板１の間に多層誘電膜２を設け、波長０．７７５μｍの光をこの膜で反射させるように構成しているので、副導波路５で波長０．７７５μｍの光を減衰させることなく伝播させることができる。
（２）  屈折率の異なる主導波路３と副導波路５の間にグレーティング４を設けているので、これらのパラメータを数式（１）〜（５）に基づいて適切に設定することにより、光信号の群速度を一致させることができ、群速度分散による制限が現れるまで、非常に広帯域の波長変換が可能になる。
（３）  同一の偏光を使用するため、最大の非線形光学テンソルが使用可能になる。
（４）  導波路の寸法は３μｍ以上で良いので、光の入力や作成精度の点で実用的な素子とすることができる。
【実施例２】
【００４６】
図４は、本発明の実施例２を示す波長変換素子の構成図であり、図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００４７】
この波長変換素子は、図４（ａ）に示すように、図１（ａ）における多層誘電膜２に代えて低屈折率層２１を設けると共に、主導波路３に代えて、スラブ導波路３０に溝３１，３２を平行に形成し、この溝３１，３２に挟まれたチャネル型の主導波路３３を設けたものである。
【００４８】
低屈折率層２１は反射機構として使用するもので、屈折率と厚さを最適化することにより、長波長光の高次モードは主導波路３３から基板１へ漏れ出して減衰し、この主導波路３３を伝搬する長波長光の基本モードと副導波路５を伝搬する短波長光は主導波路３３の底面で反射され、基板１へ漏れ出さないようにすることが可能である。
【００４９】
これは、長波長光の基本モードと短波長光は、導波路３３，５への閉じ込めが高いため、基板１に漏れ出す成分が小さくなるためである。低屈折率層２１の屈折率をクラッド６と同一の１．４６とした場合、この低屈折率層２１の厚さは１．２μｍが最適であることが、ビーム伝搬法シミュレーションで得られている。
【００５０】
スラブ導波路３０は、基板１の表面に設けられた低屈折率層２１を介して形成された幅の広い導波路で、図１における主導波路３と同様に、非線形光学効果を有するＬｉＮｂＯ３等で形成され、基板１よりも僅かに屈折率が大きくなるように設定されている。
【００５１】
スラブ導波路３０の内、溝３１，３２で挟まれた主導波路３３の厚さは３μｍで、溝３１，３２の外側の部分の厚さ２μｍよりも厚く形成することで等価屈折率を大きくし、長波の光を閉じ込めて伝搬させるようにしている。主導波路３３の両側に形成された溝３１，３２は、この主導波路３３の上側の副導波路５を伝搬する短波の光が、スラブ導波路３０へ移行しないように設けたものである。
【００５２】
長波の光は主導波路３３からスラブ導波路３０への漏れ出しが大きいため、溝３１，３２の形状を最適化すれば、高次モードを選択的にスラブ導波路３０へ逃がし、主導波路３３を長波の光に対してシングルモード化することができる。このため、溝３１，３２の幅と深さは、それぞれ０．５μｍ，１．５μｍに設定し、溝３１，３２の間隔（即ち、主導波路３３の幅）を３μｍに設定している。その他の構成、例えば、スラブ導波路３０には、伝搬方向に対して一定の間隔で分極反転領域３０ａが形成されていることや、主導波路３３と副導波路５の間には、所定の周期でグレーティング４が施されていること、これらの主導波路３３と副導波路５が形成された基板１の表面は、クラッド６で覆われていること等は、図１と同様である。
【００５３】
図４（ａ）の波長変換素子は、基板１の全面にクラッド６を設けているが、図４（ｂ）に示すように、副導波路５の直上部分にのみ設けても良い。副導波路５の直上部分にのみクラッド６を設けた場合、副導波路５とクラッド６により装荷型の主導波路３３が形成されるので、この主導波路３３の厚さをスラブ導波路３０よりも厚くする必要がなくなる。
【００５４】
図５は、図４の波長変換素子における光伝搬のシミュレーション結果を示す図である。
これは、副導波路５に波長０．７７５μｍの光を入射し、主導波路３３に波長１．５５μｍの光を入射して、１ｃｍ伝搬させた後の光界分布の様子を、ビーム伝搬法でシミュレーションした例である。図に示すように、溝３１，３２の作用により、副導波路５を伝搬する波長０．７７５μｍの光が、減衰することなく伝搬していることがわかる。また、波長１．５５μｍの光も、減衰することなく主導波路３３をシングルモードで伝搬している。なお、波長０．７７５μｍの光も、主導波路３３を減衰することなく伝搬可能であるという結果が得られている。なお、この波長変換素子における群速度の調整原理は、実施例１と同様である。
【００５５】
以上のように、この実施例２の波長変換素子は、スラブ導波路３０に平行に設けた溝３１，３２によって、チャネル型の主導波路３３を形成している他は実施例１と同様の構造であり、実施例１と同様の利点がある。
【００５６】
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
（１）  図１の波長変換素子において、多層誘電膜２に代えて実施例２と同様の低屈折率層２１を反射機構として使用することもできる。この場合の低屈折率層２１の作用、及び厚さや屈折率の最適値は、実施例２と同様である。
（２）  図６は、本発明の変形例を示す波長変換素子の構成図である。この波長変換素子は、図４の変形例である。図４の波長変換素子では、主導波路３３からスラブ導波路３０への光の漏れ出しを、深い溝３１，３２を形成することによって行っていたが、この図６の波長変換素子では、浅い溝３４ａ〜３４ｄによるグレーティングで行っていることが異なる。グレーティング周期は、主導波路３３を通る短波長の光を反射する値に設定すればよい。
（３）  例示した各構成要素の材料、寸法、屈折率等は一例であり、適用する光の波長等に応じて、適宜設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１を示す波長変換素子の構成図である。
【図２】波長に対する伝搬定数と光強度の関係を示すグラフである。
【図３】図１の波長変換素子における光伝搬のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】本発明の実施例２を示す波長変換素子の構成図である。
【図５】図４の波長変換素子における光伝搬のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】本発明の変形例を示す波長変換素子の構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１    基板
２    多層誘電膜
３，３３    主導波路
３ａ    分極反転領域
４    グレーティング
５    副導波路
６    クラッド
２１    低屈折率層
３０    スラブ導波路
３１，３２    溝
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図３】
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【図５】
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