(57)【要約】【課題】  周波数間隔の広い波長多重分割方式に対応することができ、部品点数の少ない多波長光源を提供する。【解決手段】  光周回回路１０１に挿入された光周波数シフタ１００を含む多波長光源において、光周波数シフタ１００は、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質１０４，１０９を有する波長変換器である第１の波長変換部１００Ａと第２の波長変換部１００Ｂとを含み、光周回回路１０１は、光源１１２からの出力光を入力する合波器１１３を備えた。第１の波長変換部１００Ａと第２の波長変換部１００Ｂとは、それぞれ光分波器１０５．１１０から多波長光を出力する。【選択図】  図１
2005266153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光周回回路に挿入された光周波数シフタを含む多波長光源において、
前記光周波数シフタは、
第１の入力光と第１の光源からの第１の制御光とを合波する第１の合波手段と、
該第１の合波手段で合波された光を入射させ、前記第１の入力光と前記第１の制御光または前記第１の制御光の第２高調波との差周波となる第１の変換光を出力する２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質と、
前記第１の入力光と前記第１の変換光とを分波する第１の光分波器とが縦続接続された第１の波長変換部と、
該第１の波長変換部の前記第１の変換光を第２の入力光とし、第２の光源からの第２の制御光と合波する第２の合波手段と、
該第２の合波手段で合波された光を入射させ、前記第２の入力光と前記第２の制御光または前記第２の制御光の第２高調波との差周波となる第２の変換光を出力する２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質と、
前記第２の入力光と前記第２の変換光とを分波する第２の光分波器とが縦続接続された第２の波長変換部とを含み、
前記光周回回路は、第３の光源からの出力光と前記第２の変換光とを合波し、前記第１の入力光として前記光周波数シフタに入力する第３の合波手段を備えたことを特徴とする多波長光源。
【請求項２】
光周回回路に挿入された光周波数シフタを含む多波長光源において、
前記光周波数シフタは、
第１の入力光と第１の光源からの第１の制御光とを合波する第１の合波手段と、
該第１の合波手段で合波された光を入射させ、前記第１の入力光と前記第１の制御光の第２高調波との差周波となる第１の変換光を出力する２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質と、
前記第１の入力光および前記第１の制御光の一部と、前記第１の変換光および前記第１の制御光の一部とを分波する第１の光分波器とが縦続接続された第１の波長変換部と、
該第１の波長変換部の前記第１の変換光および前記第１の制御光の一部を第２の入力光とし、第２の光源からの第２の制御光と合波する第２の合波手段と、
該第２の合波手段で合波された光を入射させ、前記第２の入力光と前記第２の制御光の第２高調波との差周波となる第２の変換光を出力する２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質と、
前記第２の入力光および前記第２の制御光の一部と、前記第２の変換光および前記第２の制御光の一部とを分波する第２の光分波器とが縦続接続された第２の波長変換部とを含み、
前記光周回回路は、前記第２の変換光および前記第２の制御光の一部を、前記第１の入力光として入力することを特徴とする多波長光源。
【請求項３】
第２ポートが非線形光学媒質の一端に接続され、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する第１のサーキュレータと、
第２ポートが前記非線形光学媒質の他端に接続され、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する第２のサーキュレータと、
前記第１のサーキュレータの第３ポートから、第１の光分波器、第３の光源に接続された第３の合波手段、第１の光源からの第１の制御光を合波する第１の合波手段、前記第１のサーキュレータの第１ポートの順に接続された第１の光周回回路と、
前記第２のサーキュレータの第３ポートから、第２の光分波器、第２の光源からの第２の制御光を合波する第２の合波手段、前記第２のサーキュレータの第１ポートの順に接続された第２の光周回回路とを備え、
前記非線形光学媒質は、前記第１のサーキュレータから前記第３の合波手段からの第１の入力光と前記第１の制御光とを入力し、前記第１の入力光と前記第１の制御光または前記第１の制御光の第２高調波との差周波となる第１の変換光を前記第２のサーキュレータに出力し、前記第２のサーキュレータから第２の入力光である前記第１の変換光と前記第２の制御光とを入力し、前記第２の入力光と前記第２の制御光または前記第２の制御光の第２高調波との差周波となる第２の変換光を前記第１のサーキュレータに出力し、
前記第３の合波手段は、前記第２の変換光と前記第３の光源からの出力光とを合波して前記第１の入力光として出力し、
前記第１の光分波器および前記第２の光分波器は、多波長光としてそれぞれ少なくとも前記第２の入力光と前記第１の入力光とを出力することを特徴とする多波長光源。
【請求項４】
第２ポートが非線形光学媒質の一端に接続され、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する第１のサーキュレータと、
第２ポートが前記非線形光学媒質の他端に接続され、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する第２のサーキュレータと、
前記第１のサーキュレータの第３ポートから、第１の光分波器、第１の光源からの第１の制御光を合波する第１の合波手段、前記第１のサーキュレータの第１ポートの順に接続された第１の光周回回路と、
前記第２のサーキュレータの第３ポートから、第２の光分波器、第２の光源からの第２の制御光を合波する第２の合波手段、前記第２のサーキュレータの第１ポートの順に接続された第２の光周回回路とを備え、
前記非線形光学媒質は、前記第１のサーキュレータから第１の入力光と前記第１の制御光とを入力し、前記第１の入力光と前記第１の制御光の第２高調波との差周波となる第１の変換光を前記第２のサーキュレータに出力し、前記第２のサーキュレータから第２の入力光である前記第１の変換光および前記第１の制御光の一部と前記第２の制御光とを入力し、前記第２の入力光と前記第２の制御光の第２高調波との差周波となる第２の変換光を前記第１のサーキュレータに出力し、前記第２の変換光および前記第２の制御光の一部を前記第１の入力光とし、
前記第１の光分波器および前記第２の光分波器は、多波長光としてそれぞれ少なくとも前記第２の入力光と前記第１の入力光とを出力することを特徴とする多波長光源。
【請求項５】
前記第１または第２の波長変換部の前記非線形光学媒質は、２次の非線形光学材料の分極を周期的に反転した構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の多波長光源。
【請求項６】
前記第１または第２の波長変換部の前記非線形光学媒質の少なくとも一方は、２次の非線形光学材料の分極を、複数の周期で周期的に反転した構造であることを特徴とする請求項１に記載の多波長光源。
【請求項７】
前記第１または第２の波長変換部の前記非線形光学媒質の少なくとも一方は、２次の非線形光学材料の分極を周期的に反転し、該周期に変調が加えられた構造であることを特徴とする請求項１に記載の多波長光源。
【請求項８】
前記非線形光学媒質は、２次の非線形光学材料の分極を、複数の周期で周期的に反転した構造であることを特徴とする請求項３または４に記載の多波長光源。
【請求項９】
前記非線形光学媒質は、２次の非線形光学材料の分極を周期的に反転し、該周期に変調が加えられた構造であることを特徴とする請求項３または４に記載の多波長光源。
【請求項１０】
前記２次の非線形光学材料は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、またはニオブ酸リチウムおよびタンタル酸リチウムの混晶のいずれかであることを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載の多波長光源。
【請求項１１】
前記２次の非線形光学材料は、亜鉛またはマグネシウムの少なくとも一方が添加されていることを特徴とする請求項１０に記載の多波長光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多波長光源に関し、より詳細には、波長分割多重方式を利用した光通信システムにおいて、複数の波長の光を同時に出力することができる多波長光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムの分野においては、インターネットに代表される通信情報量の増大に伴い、一定の周波数間隔にチャンネルを定め、光信号をのせる光周波数（波長）分割多重方式が採用されている。波長分割多重方式では、情報通信量の増大により、より波長数の多い多波長光源が要求されている。
【０００３】
従来、多波長光源として、発振波長が安定化された半導体レーザを複数個並べ、各々の出力光を、合波器により合波する方式が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
多波長光源の別の方式として、スーパーコンティニューム光源（以下、ＳＣ光源という）が知られている（例えば、非特許文献２参照）。ＳＣ光源は、モード同期レーザなどの光パルス列発生手段と、光増幅器と、非線形光学媒質とから構成されている。光パルス列発生手段で発生した繰り返し周波数ｆＨｚの光パルス列を、非線形光学媒質に入力すると、周波数間隔ｆＨｚの広帯域なスペクトルの多波長光が発生する。ＳＣ光源は、発生する多波長光の周波数間隔は、光パルス列発生手段の繰り返し周波数によって決まる。
【０００５】
多波長光源のさらに別の方式として、光周波数シフタを用いた光ループ方式が知られている（例えば、非特許文献３参照）。光ループに入力された光は、一定量光周波数がシフトされ、光ループの周回ごとに光周波数がシフトした一定間隔の多波長光が発生する。しかしながら、ＡＯＭ（Acousto-Optic Modulator）を適用した従来の光周波数シフタのシフト量は、電気回路によって生じる高周波の周波数に応じた量なので、電気回路の動作可能周波数に制限され、数十ＧＨｚ程度である。
【０００６】
【非特許文献１】IEE Electronics Letters Vol.38 (2002) pp.1456-1457
【非特許文献２】IEE Electronics Letters Vol.37 (2001) pp.304-306
【非特許文献３】IEE Electronics Letters Vol.26 (1990) pp.28-31
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複数の半導体レーザにより構成される従来の多波長光源は、波長多重数が増大するとともに、半導体レーザの数も増大するので、光源の大型化は否めない。各半導体レーザを所定の発振波長とするためには、半導体レーザごとに発振波長制御回路が必要になり、さらに光源の大型化の要因となる。また、出力光の波長に適合した半導体レーザを選別する必要があり、コストが高いという問題もあった。
【０００８】
波長分割多重方式の各チャネルにおいて、時分割多重レートが増大すると、各チャネルの周波数間隔が広がる。各チャネルの周波数間隔が広がると、ＳＣ光源では、発生した多波長光のうち、数波長の中から１波長ずつ選択することになり、光フィルタにより不必要な光を間引く必要があった。例えば、１００ＧＨｚ間隔の波長多重分割方式を用いると、２５ＧＨｚ間隔のＳＣ光源を用いると、４波長の光のうち１波長の割合でしか利用できず、波長利用効率が悪いという問題があった。
【０００９】
光周波数シフタを用いた光ループ方式の場合も、ＳＣ光源と同様に、各チャネルの周波数間隔が広がると、出力する多波長光を間引く必要があり、波長利用効率が悪いという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、周波数間隔の広い波長多重分割方式に対応することができ、部品点数の少ない多波長光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光周回回路に挿入された光周波数シフタを含む多波長光源において、前記光周波数シフタは、第１の入力光と第１の光源からの第１の制御光とを合波する第１の合波手段と、該第１の合波手段で合波された光を入射させ、前記第１の入力光と前記第１の制御光または前記第１の制御光の第２高調波との差周波となる第１の変換光を出力する２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質と、前記第１の入力光と前記第１の変換光とを分波する第１の光分波器とが縦続接続された第１の波長変換部と、該第１の波長変換部の前記第１の変換光を第２の入力光とし、第２の光源からの第２の制御光と合波する第２の合波手段と、該第２の合波手段で合波された光を入射させ、前記第２の入力光と前記第２の制御光または前記第２の制御光の第２高調波との差周波となる第２の変換光を出力する２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質と、前記第２の入力光と前記第２の変換光とを分波する第２の光分波器とが縦続接続された第２の波長変換部とを含み、前記光周回回路は、第３の光源からの出力光と前記第２の変換光とを合波し、前記第１の入力光として前記光周波数シフタに入力する第３の合波手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、光周回回路に挿入された光周波数シフタを含む多波長光源において、前記光周波数シフタは、第１の入力光と第１の光源からの第１の制御光とを合波する第１の合波手段と、該第１の合波手段で合波された光を入射させ、前記第１の入力光と前記第１の制御光の第２高調波との差周波となる第１の変換光を出力する２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質と、前記第１の入力光および前記第１の制御光の一部と、前記第１の変換光および前記第１の制御光の一部とを分波する第１の光分波器とが縦続接続された第１の波長変換部と、該第１の波長変換部の前記第１の変換光および前記第１の制御光の一部を第２の入力光とし、第２の光源からの第２の制御光と合波する第２の合波手段と、該第２の合波手段で合波された光を入射させ、前記第２の入力光と前記第２の制御光の第２高調波との差周波となる第２の変換光を出力する２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質と、前記第２の入力光および前記第２の制御光の一部と、前記第２の変換光および前記第２の制御光の一部とを分波する第２の光分波器とが縦続接続された第２の波長変換部とを含み、前記光周回回路は、前記第２の変換光および前記第２の制御光の一部を、前記第１の入力光として入力することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、第２ポートが非線形光学媒質の一端に接続され、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する第１のサーキュレータと、第２ポートが前記非線形光学媒質の他端に接続され、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する第２のサーキュレータと、前記第１のサーキュレータの第３ポートから、第１の光分波器、第３の光源に接続された第３の合波手段、第１の光源からの第１の制御光を合波する第１の合波手段、前記第１のサーキュレータの第１ポートの順に接続された第１の光周回回路と、前記第２のサーキュレータの第３ポートから、第２の光分波器、第２の光源からの第２の制御光を合波する第２の合波手段、前記第２のサーキュレータの第１ポートの順に接続された第２の光周回回路とを備え、前記非線形光学媒質は、前記第１のサーキュレータから前記第３の合波手段からの第１の入力光と前記第１の制御光とを入力し、前記第１の入力光と前記第１の制御光または前記第１の制御光の第２高調波との差周波となる第１の変換光を前記第２のサーキュレータに出力し、前記第２のサーキュレータから第２の入力光である前記第１の変換光と前記第２の制御光とを入力し、前記第２の入力光と前記第２の制御光または前記第２の制御光の第２高調波との差周波となる第２の変換光を前記第１のサーキュレータに出力し、前記第３の合波手段は、前記第２の変換光と前記第３の光源からの出力光とを合波して前記第１の入力光として出力し、前記第１の光分波器および前記第２の光分波器は、多波長光としてそれぞれ少なくとも前記第２の入力光と前記第１の入力光とを出力することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、第２ポートが非線形光学媒質の一端に接続され、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する第１のサーキュレータと、第２ポートが前記非線形光学媒質の他端に接続され、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する第２のサーキュレータと、前記第１のサーキュレータの第３ポートから、第１の光分波器、第１の光源からの第１の制御光を合波する第１の合波手段、前記第１のサーキュレータの第１ポートの順に接続された第１の光周回回路と、前記第２のサーキュレータの第３ポートから、第２の光分波器、第２の光源からの第２の制御光を合波する第２の合波手段、前記第２のサーキュレータの第１ポートの順に接続された第２の光周回回路とを備え、前記非線形光学媒質は、前記第１のサーキュレータから第１の入力光と前記第１の制御光とを入力し、前記第１の入力光と前記第１の制御光の第２高調波との差周波となる第１の変換光を前記第２のサーキュレータに出力し、前記第２のサーキュレータから第２の入力光である前記第１の変換光および前記第１の制御光の一部と前記第２の制御光とを入力し、前記第２の入力光と前記第２の制御光の第２高調波との差周波となる第２の変換光を前記第１のサーキュレータに出力し、前記第２の変換光および前記第２の制御光の一部を前記第１の入力光とし、前記第１の光分波器および前記第２の光分波器は、多波長光としてそれぞれ少なくとも前記第２の入力光と前記第１の入力光とを出力することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の前記第１または第２の波長変換部の前記非線形光学媒質は、２次の非線形光学材料の分極を周期的に反転した構造を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の前記第１または第２の波長変換部の前記非線形光学媒質の少なくとも一方は、２次の非線形光学材料の分極を、複数の周期で周期的に反転した構造であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の前記第１または第２の波長変換部の前記非線形光学媒質の少なくとも一方は、２次の非線形光学材料の分極を周期的に反転し、該周期に変調が加えられた構造であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項３または４に記載の前記非線形光学媒質は、２次の非線形光学材料の分極を、複数の周期で周期的に反転した構造であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項３または４に記載の前記非線形光学媒質は、２次の非線形光学材料の分極を周期的に反転し、該周期に変調が加えられた構造であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、請求項請求項５ないし９のいずれかに記載の前記２次の非線形光学材料は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、またはニオブ酸リチウムおよびタンタル酸リチウムの混晶のいずれかであることを特徴とする。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の前記２次の非線形光学材料は、亜鉛またはマグネシウムの少なくとも一方が添加されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、第１の波長変換部と第２の波長変換部とを含む光周波数シフタを光周回回路に挿入し、第３の光源からの光を光周回回路に合波し、または波長変換部における制御光を光周波数シフタに入力し、光周回回路を周回する光を分岐して出力することにより、２つまたは３つの光源により多波長光を得ることができるので、部品点数が少ない多波長光源を実現することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質からなる波長変換器を縦続接続した光周波数シフタを用いることにより、広い光周波数間隔の多波長光を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１に、本発明の第１の実施形態にかかる多波長光源の構成を示す。多波長光源は、光周回回路１０１の中に、光周波数シフタ１００と、光源１１２に接続された光合波器１１３とが各々接続されている。光周波数シフタ１００は、第１の波長変換部１００Ａと、第２の波長変換部１００Ｂとが縦続接続されている。
【００２５】
第１の波長変換部１００Ａは、制御光光源１０２からの制御光と光合波器１１３からの入力光とを合波する光カプラ１０３と、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質１０４と、入力光を分波して出力１０６とし、変換光のみを透過する光分波器１０５とを備えている。第２の波長変換部１００Ｂは、第１の波長変換部１００Ａの変換光を入力光とし、制御光光源１０７からの制御光と合波する光カプラ１０８と、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質１０９と、入力光を分波して出力１１１とし、変換光のみを透過する光分波器１１０とを備えている。
【００２６】
非線形光学媒質１０４，１０９は、入力光と制御光または制御光の第２高調波との差周波数に相当する変換光を出力する。光分波器１０５，１１０は、波長変換部への入力光を除去し、非線形光学媒質で発生した変換光のみを透過することから、光フィルタとしての機能を有する。
【００２７】
ここで、光周波数シフタ１００の制御光光源１０２からの制御光と、制御光光源１０７からの制御光とは、光源１１２からの入力光の波長の半分の波長帯の光とする。図２を参照して、光周波数シフタ１００の動作を説明する。
【００２８】
２次非線形媒質の中では、入力光ω1と制御光ω3の光を入力すると、ω1＋ω2＝ω3の関係があるω2の変換光が発生する。第１の波長変換部１００Ａの非線形光学媒質１０４での波長変換過程を、ω1(1)＋ω2(1)＝ω3(1)とし（図２（ａ））、第２の波長変換部１００Ｂの非線形光学媒質１０９での波長変換過程を、ω1(2)＋ω2(2)＝ω3(2)とする（図２（ｂ））。２段階接続による光周波数シフタでは、入力光ω1(1)と制御光ω3(1)と制御光ω3(2)とを与え、第１の波長変換部１００Ａで変換された変換光ω2(1)を、第２の波長変換部１００Ｂの入力光ω1(2)として用いる。すなわち、ω2(1)＝ω1(2)の関係がある。第２の波長変換部１００Ｂからの変換光ω2(2)は、
ω2(2)＝ω3(2)−ω1(2)                （∵ω1(2)＋ω2(2)＝ω3(2)）
＝ω3(2)−ω2(1)                  （∵ω2(1)＝ω1(2)）
＝ω3(2)−（ω3(1)−ω1(1)）      （∵ω1(1)＋ω2(1)＝ω3(1)）
＝＋ω1(1)＋（ω3(2)−ω3(1)）          ・・・（１）
となり、入力光ω1(1)からのシフト量は、（ω3(2)−ω3(1)）となる。すなわち、シフト量は、入力光ω1(1)の波長によらず制御光の波長の差によって決まる一定の値となる。
【００２９】
光周波数シフタ１００の制御光光源１０２からの制御光と、制御光光源１０７からの制御光とが、光源１１２からの入力光の波長帯と同じ光とした場合、すなわち、ω3(1)／２とω3(2)／２とを用いた場合には、非線形光学媒質１０４，１０９の中で、制御光の第２高調波であるω3(1)とω3(2)とを発生し、入力光との差周波発生により変換光を出力し、（１）式と同様に一定のシフト量を有する。
【００３０】
光周波数シフタ１００は、制御光の光周波数差を適切に選択することによりシフト量を制御できるとともに、１ＴＨｚにも及ぶ大きな周波数シフトを実現することができる。入力光として、多波長光を用いても、それぞれの波長を同時にシフトすることができる。
【００３１】
なお、制御光光源１０２，１０７からの制御光、または制御光の第２高調波を、光ファイバまたは光カプラ１０３，１０８により除去できれば、光分波器１０５，１１０を透過させてもよい。制御光光源１０２からの制御光または制御光の第２高調波が、非線形光学媒質１０９に入力される場合、制御光光源１０７からの制御光または制御光の第２高調波が、非線形光学媒質１０４に入力される場合には、光分波器１０５，１１０により制御光または制御光の第２高調波を除去する。
【００３２】
次に、多波長光源の動作を説明する。光源１１２からの入力光は、光合波器１１３により光周回回路１０１の中に入り、光周波数シフタ１００に入力される。光周波数シフタ１００は、制御光光源１０２，１０７の制御光の波長の差によって決まるシフト量を有する変換光を出力する。光周回回路１０１を周回した変換光は、光合波器１１３により光源１１２からの入力光と合波される。さらに、光周波数シフタ１００を通過すると、入力光から１回のシフト量の光と、２回のシフト量の光とが出力される。さらに、周回を重ねるたびに、順次一定のシフト量を有する光が発生し、光周回回路１０１の中には、一定の光周波数間隔の多波長光が周回することになる。
【００３３】
図２（ｃ）に示したように、入力光からシフトされた変換光に、光源１１２からの入力光が足され、周回を繰り返すごとにシフト動作を続けて、多波長光を発生する。光周回回路１０１を周回する光の内、光分波器１０５により図２（ｃ）に示した出力１０６を、光分波器１１０により図２（ｄ）に示した出力１１１を取り出すことにより、一定の光周波数間隔の多波長出力光を取り出すことができる。
【００３４】
第１の実施形態によれば、３つの光源により多波長光を得ることができ、光源の数が少ない多波長光源を実現することができる。また、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質からなる波長変換器を縦続接続した光周波数シフタを用いることにより、広い光周波数間隔の多波長光を得ることができ、多波長光を間引く必要がなく波長利用効率を高めることができる。
【００３５】
非線形光学媒質は、２次の非線形光学材料の分極を周期的に反転することにより、高効率の波長変換器が実現されている。この構造は、材料による屈折率分散の影響を、周期的に分極を反転することにより、入力光と変換光の位相を擬似的に整合させる。なお、他の位相整合方法を用いても同様の効果が得られる。また、２次の非線形光学材料の分極を反転する周期を、複数としたり、変調することにより、非線形光学媒質そのものを取り替えることなく、制御光光源の波長を複数選択することができる。加えて、制御光光源の波長を変化させることにより、光周波数シフタのシフト量を制御することができ、所与の光周波数間隔の多波長光を出力することができる。
【００３６】
図３に、本発明の第２の実施形態にかかる多波長光源の構成を示す。多波長光源は、光周回回路３０１の中に、光周波数シフタ３００が挿入されている。光周波数シフタ３００は、第１の波長変換部３００Ａと、第２の波長変換部３００Ｂとが縦続接続されている。
【００３７】
第１の波長変換部３００Ａは、制御光光源３０２からの制御光と光周回回路３０１からの入力光とを合波する光カプラ３０３と、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質３０４と、入力光と制御光の一部とを分波して出力３０６とし、変換光と制御光の一部とを透過する光分波器３０５とを備えている。第２の波長変換部３００Ｂは、第１の波長変換部３００Ａの変換光を入力光とし、制御光光源３０７からの制御光と合波する光カプラ３０８と、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質３０９と、入力光と制御光の一部とを分波して出力３１１とし、変換光と制御光の一部とを透過する光分波器３１０とを備えている。非線形光学媒質３０４，３０９は、入力光と制御光の第２高調波との差周波数に相当する変換光を出力する。
【００３８】
このような構成により、第１の実施形態と同様に、一定の光周波数間隔の多波長出力光を、出力３０６，３１１から取り出すことができる。図４を参照して、光周波数シフタ３００の動作を説明する。図４（ａ）に、非線形光学媒質３０４中の光スペクトルの模式図を示す。制御光光源３０７の制御光の一部が、非線形光学媒質３０９と光分波器３１０と光周回回路３０１とを透過して、入力光となり、制御光光源３０２の制御光の第２高調波との差周波数に相当する変換光が生じる。制御光光源３０２の制御光の一部と入力光とが、出力３０６から取り出される。
【００３９】
図４（ｂ）に、非線形光学媒質３０９への入力光のスペクトルを示す。制御光光源３０２の制御光の一部と変換光とが入力光となる。光分波器３０５の分岐比は、制御光の一部の光強度が、変換光の光強度と等しくなるように設定される。図４（ｃ）に、非線形光学媒質３０９中の光スペクトルの模式図を示す。入力光と制御光光源３０７の制御光の第２高調波との差周波数に相当する変換光が生じる。制御光光源３０７の制御光の一部と入力光とが、出力３１１から取り出される。図４（ｄ）に、第２の波長変換部３００Ｂから光周回回路３０１に出力される光のスペクトルを示す。光分波器３０５の分岐比は、制御光の一部の光強度が、変換光の光強度と等しくなるように設定される。
【００４０】
このようにして、制御光光源３０７の制御光を種光として、第１の波長変換部３００Ａと第２の波長変換部３００Ｂとが縦続接続された光周波数シフタ３００により多波長光を発生させ、制御光光源３０２の制御光を種光として、第２の波長変換部３００Ｂと第１の波長変換部３００Ａとが縦続接続された光周波数シフタ３００により多波長光を発生させて、それぞれを重ね合わせて出力する。第２の実施形態によれば、２つの光源により多波長光を得ることができ、第１の実施形態と比較して、光源の数が少なく、消費電力の少ない多波長光源を実現することができる。
【００４１】
また、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質からなる波長変換器を縦続接続した光周波数シフタを用いることにより、広い光周波数間隔の多波長光を得ることができ、多波長光を間引く必要がなく波長利用効率を高めることができる。
【００４２】
なお、光分波器３０５，３１０は、波長変換部への入力光と制御光の一部を除去し、非線形光学媒質で発生した変換光と制御光の一部とを透過する機能を有する。光分波器３０５，３１０を光フィルタに置き換え、かつ光周回回路中に多波長光を取り出す光分岐手段を挿入して、出力光を得るようにしてもよい。
【００４３】
非線形光学媒質は、２次の非線形光学材料の分極を周期的に反転することにより、高効率の波長変換器が実現されている。この構造は、材料による屈折率分散の影響を、周期的に分極を反転することにより、入力光と変換光の位相を擬似的に整合させる。なお、他の位相整合方法を用いても同様の効果が得られる。
【００４４】
図５に、本発明の第３の実施形態にかかる多波長光源の構成を示す。多波長光源は、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質５０１の両端に接続されたサーキュレータ５０２，５０３と、各々のサーキュレータ５０２，５０３に接続された光周回回路５１４，５１５から構成されている。サーキュレータ５０２，５０３は、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する。
【００４５】
光周回回路５１４は、サーキュレータ５０２の第３ポートから、光分波器５０５、光源５１２に接続された光合波器５１３、制御光光源５０６からの制御光を合波する光カプラ５０７、サーキュレータ５０２の第１ポートの順に接続されている。光周回回路５１５は、サーキュレータ５０３の第３ポートから、光分波器５０９、光源５１０に接続された光合波器５１１、サーキュレータ５０３の第１ポートの順に接続されている。
【００４６】
このような構成により、光合波器５１３からの入力光と制御光光源５０６からの制御光とは、光カプラ５０７で合波され、サーキュレータ５０２を介して、非線形光学媒質５０１に入力される。非線形光学媒質５０１は、入力光と制御光または制御光の第２高調波との差周波数に相当する変換光を出力する。非線形光学媒質５０１の出力は、サーキュレータ５０３を介して、光分波器５０９に入力され、光分波器５０９は、入力光を分波して出力５０８とし、変換光のみを透過する。このようにして、第１の波長変換部５００Ａを構成する。
【００４７】
同様に、光分波器５０９からの変換光と制御光光源５１０からの制御光とは、光カプラ５１１で合波され、サーキュレータ５０３を介して、非線形光学媒質５０１に入力される。非線形光学媒質５０１は、入力光と制御光または制御光の第２高調波との差周波数に相当する変換光を出力する。非線形光学媒質５０１の出力は、サーキュレータ５０２を介して、光分波器５０５に入力され、光分波器５０５は、入力光を分波して出力５０４とし、変換光のみを透過する。このようにして、第２の波長変換部５００Ｂを構成する。
【００４８】
第３の実施形態は、第１の実施形態にかかる多波長光源における非線形光学媒質を１つにまとめた構成となっており、２つの波長変換部が縦続接続された光周波数シフタとして機能する。
【００４９】
図６に、本発明の第４の実施形態にかかる多波長光源の構成を示す。多波長光源は、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質６０１の両端に接続されたサーキュレータ６０２，６０３と、各々のサーキュレータ６０２，６０３に接続された光周回回路６１２，６１３から構成されている。サーキュレータ６０２，６０３は、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する。
【００５０】
光周回回路６１２は、サーキュレータ６０２の第３ポートから、光分波器６０５、制御光光源６０６からの制御光を合波する光カプラ６０７、サーキュレータ６０２の第１ポートの順に接続されている。光周回回路６１３は、サーキュレータ６０３の第３ポートから、光分波器６０９、光源６１０に接続された光合波器６１１、サーキュレータ６０３の第１ポートの順に接続されている。
【００５１】
このような構成により、光分波器６０５からの変換光と制御光光源６０６からの制御光とは、光カプラ６０７で合波され、サーキュレータ６０２を介して、非線形光学媒質６０１に入力される。非線形光学媒質６０１は、入力光と制御光の第２高調波との差周波数に相当する変換光を出力する。非線形光学媒質６０１の出力は、サーキュレータ６０３を介して、光分波器６０９に入力され、光分波器６０９は、入力光と制御光の一部とを分波して出力６０８とし、変換光と制御光の一部とを透過する。このようにして、第１の波長変換部６００Ａを構成する。
【００５２】
同様に、光分波器６０９からの変換光と制御光光源６１０からの制御光とは、光カプラ６１１で合波され、サーキュレータ６０３を介して、非線形光学媒質６０１に入力される。非線形光学媒質６０１は、入力光と制御光の第２高調波との差周波数に相当する変換光を出力する。非線形光学媒質６０１の出力は、サーキュレータ６０２を介して、光分波器６０５に入力され、光分波器６０５は、入力光と制御光の一部とを分波して出力６０４とし、変換光と制御光の一部とを透過する。このようにして、第２の波長変換部６００Ｂを構成する。
【００５３】
第４の実施形態は、第２の実施形態にかかる多波長光源における非線形光学媒質を１つにまとめた構成となっており、２つの波長変換部が縦続接続された光周波数シフタとして機能する。
【００５４】
第３および第４の実施形態によれば、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質からなる波長変換器を縦続接続した光周波数シフタを用いることにより、広い光周波数間隔の多波長光を得ることができ、多波長光を間引く必要がなく波長利用効率を高めることができる。
【００５５】
非線形光学媒質は、２次の非線形光学材料の分極を周期的に反転することにより、高効率の波長変換器が実現されている。この構造は、材料による屈折率分散の影響を、周期的に分極を反転することにより、入力光と変換光の位相を擬似的に整合させる。また、２次の非線形光学材料の分極を反転する周期を、複数としたり、変調することにより、複数の制御光を用いることができる。なお、他の位相整合方法を用いても同様の効果が得られる。加えて、制御光光源の波長を変化させることにより、光周波数シフタのシフト量を制御することができ、所与の光周波数間隔の多波長光を出力することができる。
【００５６】
波長変換器の基板には、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムとタンタル酸リチウムの混晶を用いることにより、工業的に大口径基板を得られるので、相互作用長の長い波長変換が可能となり、高効率の波長変換器を実現することができる。また、非線形光学媒質は、上述した結晶に亜鉛またはマグネシウムなどの元素を微量に添加することにより、光損傷を低減することができる。さらに、他の二次非線形光学材料を用いても同様の効果が得られる。
【実施例１】
【００５７】
図７に、本発明にかかる多波長光源の実施例１の構成を示す。多波長光源は、光周回回路７０１の中に、光周波数シフタ７００と、光源７１２からの光を光周回回路７０１に入力する光合波手段とが各々接続されている。光合波手段は、サーキュレータ７１３とファイバグレーティング７１４とから構成されている。光周波数シフタ７００は、第１の波長変換部７００Ａと、第２の波長変換部７００Ｂとが縦続接続されている。
【００５８】
第１の波長変換部７００Ａは、制御光光源７０２からの制御光とサーキュレータ７１３からの入力光とを合波する光カプラ７０３と、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質７０４と、入力光を分波して出力７０６とし、変換光のみを透過する光分波器７０５とを備えている。第２の波長変換部７００Ｂは、第１の波長変換部７００Ａの変換光を入力光とし、制御光光源７０７からの制御光と合波する光カプラ７０８と、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質７０９と、入力光を分波して出力７１１とし、変換光のみを透過する光分波器７１０とを備えている。
【００５９】
非線形光学媒質７０４，７０９は、入力光と制御光または制御光の第２高調波との差周波数に相当する変換光を出力する。光分波器７０５，７１０は、波長変換部への入力光を除去し、非線形光学媒質で発生した変換光のみを透過することから、光フィルタとしての機能を有する。
【００６０】
光源７１２からは、波長１５５８．１７ｎｍの光を出力する。制御光光源７０２からは波長１５６２．２３ｎｍの制御光を、制御光源７０７からは波長１５６１．８２ｎｍの制御光をそれぞれ出力する。光分波器７０５は、波長１５６５ｎｍ以上の光を透過し波長１５６３ｎｍ以下の光を出力７０６とする。光分波器７１０は、波長１５６０ｎｍ以上の光を出力７１１とし波長１５５８ｎｍ以下の光を透過させる。
【００６１】
ファイバグレーティング７１４は、光源７１２の波長１５５８．１７ｎｍの光のみを反射する。光源７１２から光は、サーキュレータ７１３に入力されると、ファイバグレーティング７１４の方向に透過し、ファイバグレーティング７１４で全反射されて再びサーキュレータ７１３に入力される。全反射された光は、サーキュレータ７１３を透過し、光周波数シフタ７００の第１の波長変換部７００Ａに入力される。光周回回路７０１を周回する光は、光源７１２からの光に所定のシフト量が与えられているので、ファイバグレーティング７１４とサーキュレータ７１３とを透過し、光周波数シフタ７００に入力される。
【００６２】
非線形光学媒質７０４，７０９は、ニオブ酸リチウム基板に周期分極反転を施し、プロトン交換によって導波路を形成して作製した。この様な波長変換器は、擬似位相整合型波長変換器と言い、ある特定の制御光波長においてその変換効率が向上される構造である。非線形光学媒質７０４は１５６２．２３ｎｍにおいて、非線形光学媒質７０９は１５６１．８２ｎｍにおいて擬似位相整合する様に設定した。なお、導波路作製方法としてＴｉ拡散などの金属拡散導波路、リッジ導波路、埋め込み導波路などを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００６３】
このような構成において、光分波器７０５からの出力７０６を観測すると、波長１５６２．２３ｎｍの制御光と波長１５５８．１７ｎｍから短波長側に、１００ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５５８．１７ｎｍから約１５３４ｎｍまで、約３０本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、短波長側に約１５２０ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。光分波器７１０からの出力７１１を観測すると、波長１５６１．８２ｎｍの制御光と波長１５６６．３１ｎｍから長波長側に、１００ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５６６．３１ｎｍから約１５９０ｎｍまで、約３０本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、長波長側に約１６０５ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。
【００６４】
（変形例）
ニオブ酸リチウム基板の分極反転構造の周期に変調を施し、プロトン交換によって導波路を形成した非線形光学媒質７０９を用いる。この非線形光学媒質７０９は、１５６１．８２ｎｍと１５６２．０２ｎｍとにおいて擬似位相整合する様に設定した。制御光源７０７は可変波長光源とし、波長１５６１．８２ｎｍと１５６２．０２ｎｍの制御光をそれぞれ出力する。
【００６５】
このような構成により、制御光源７０７の波長を１５６１．８２ｎｍとし、光分波器７０５からの出力７０６を観測すると、波長１５６２．２３ｎｍの制御光と波長１５５８．１７ｎｍから短波長側に、１００ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５５８．１７ｎｍから約１５３４ｎｍまで、約３０本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、短波長側に約１５２０ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。光分波器７１０からの出力７１１を観測すると、波長１５６１．８２ｎｍの制御光と波長１５６６．３１ｎｍから短波長側に、１００ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５６６．３１ｎｍから約１５９０ｎｍまで、約３０本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、長波長側に約１６０５ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。
【００６６】
制御光源７０７の波長を１５６２．０２ｎｍとし、光分波器７０５からの出力７０６を観測すると、波長１５６２．２３ｎｍの制御光と波長１５５８．１７ｎｍから短波長側に、５０ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５５８．１７ｎｍから約１５３６ｎｍまで、約６０本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、短波長側に約１５２７ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。光分波器７１０からの出力７１１を観測すると、波長１５６２．０２ｎｍの制御光と波長１５６６．３１ｎｍから短波長側に、５０ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５６６．３１ｎｍから約１５８８ｎｍまで、約６０本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、長波長側に約１６００ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。
【００６７】
このようにして、制御光源７０７の波長を変更することにより、光周波数間隔の異なる多波長光を発生することができる。変形例では、非線形光学媒質の分極反転構造の周期に変調を施し、複数の波長に擬似位相整合する様に設定したが、複数の反転周期を有する構造とすることで、複数の波長に擬似位相整合する様に設定してもよい。なお、非線形光学媒質７０９に代えて、非線形光学媒質７０４の分極反転構造を変えてもよい。
【００６８】
実施例１では、出力７０６，７１１を別々に出力したが、それぞれの出力を合波して一連の多波長光として出力してもよい。また、非線形光学媒質内で発生する制御光の第２高調波と入力光との差周波発生により変換光を得たが、制御光と入力光との差周波発生により変換光を得ることもできる。さらに、基板に、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムとタンタル酸リチウムの混晶を用いたり、これら基板に亜鉛またはマグネシウムをドープしたものを用いてもよい。
【実施例２】
【００６９】
図８に、本発明にかかる多波長光源の実施例２の構成を示す。多波長光源は、光周回回路８０１の中に、光周波数シフタ８００が挿入されている。光周波数シフタ８００は、第１の波長変換部８００Ａと、第２の波長変換部８００Ｂとが縦続接続されている。
【００７０】
第１の波長変換部８００Ａは、制御光光源８０２からの制御光と光周回回路８０１からの入力光とを合波する光カプラ８０３と、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質８０４と、入力光と制御光の一部とを分波して出力８０６とし、変換光と制御光の一部とを透過する光分波器８０５とを備えている。第２の波長変換部８００Ｂは、第１の波長変換部８００Ａの変換光を入力光とし、制御光光源８０７からの制御光と合波する光カプラ８０８と、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質８０９と、入力光と制御光の一部とを分波して出力８１１とし、変換光と制御光の一部とを透過する光分波器８１０とを備えている。非線形光学媒質８０４，８０９は、入力光と制御光または制御光の第２高調波との差周波数に相当する変換光を出力する。
【００７１】
制御光光源８０２からは波長１５６２．２３ｎｍの制御光を、制御光源８０７からは波長１５６１．４１ｎｍの制御光をそれぞれ出力する。光分波器８０５は、波長１５６３．０４ｎｍ以上の光を透過し波長１５６２．２３ｎｍの光を一部透過し波長１５６１．４１ｎｍ以下の光を遮断するポートと、波長１５６１．４１ｎｍ以下の光を透過し波長１５６２．２３ｎｍの光を一部透過し波長１５６３．０４ｎｍ以上の光を遮断するポート（出力８０６）とを備える。光分波器８１０は、波長１５６０．６０ｎｍ以下の光を透過し波長１５６１．４１ｎｍの光を一部透過し波長１５６２．２３ｎｍ以上の光を遮断するポートと、波長１５６０．６０ｎｍ以上の光を透過し波長１５６１．４１ｎｍの光を一部透過し波長１５６０．６０ｎｍ以下の光を遮断するポート（出力８１１）とを備える。
【００７２】
非線形光学媒質８０４，８０９は、ニオブ酸リチウム基板に周期分極反転を施し、プロトン交換によって導波路を形成して作製した。この様な波長変換器は、擬似位相整合型波長変換器と言い、ある特定の制御光波長においてその変換効率が向上される構造である。非線形光学媒質８０４は１５６２．２３ｎｍにおいて、非線形光学媒質８０９は１５６１．４１ｎｍにおいて擬似位相整合する様に設定した。なお、導波路作製方法としてＴｉ拡散などの金属拡散導波路、リッジ導波路、埋め込み導波路などを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００７３】
このような構成において、光分波器８０５からの出力８０６を観測すると、波長１５６２．２３ｎｍの制御光と波長１５６１．４１ｎｍから短波長側に、１００ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５６１．４１ｎｍから約１５３４ｎｍまで、約３５本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、短波長側に約１５２０ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。光分波器８１０からの出力８１１を観測すると、波長１５６１．４１ｎｍの制御光と波長１５６２．２３ｎｍから長波長側に、１００ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５６６．３１ｎｍから約１５９０ｎｍまで、約３５本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、長波長側に約１６０５ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。
【００７４】
実施例２では、出力８０６，８１１を別々に出力したが、それぞれの出力を合波して一連の多波長光として出力してもよい。また、基板に、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムとタンタル酸リチウムの混晶を用いたり、これら基板に亜鉛またはマグネシウムをドープしたものを用いてもよい。
【実施例３】
【００７５】
図９に、本発明にかかる多波長光源の実施例３の構成を示す。多波長光源は、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質９０１の両端に接続されたサーキュレータ９０２，９０３と、各々のサーキュレータ９０２，９０３に接続された光周回回路９１５，９１６から構成されている。サーキュレータ９０２，９０３は、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する。
【００７６】
光周回回路９１５は、サーキュレータ９０２の第３ポートから、光分波器９０５、光源９１２に接続された光合波手段、制御光光源９０６からの制御光を合波する光カプラ９０７、サーキュレータ９０２の第１ポートの順に接続されている。光周回回路９１６は、サーキュレータ９０３の第３ポートから、光分波器９０９、光源９１０に接続された光合波器９１１、サーキュレータ９０３の第１ポートの順に接続されている。光合波手段は、サーキュレータ９１３とファイバグレーティング９１４とから構成されている。
【００７７】
光源９１２からは、波長１５５８．１７ｎｍの光を出力する。制御光光源９０６からは波長１５６２．２３ｎｍの制御光を、制御光源９１０からは波長１５６１．８２ｎｍの制御光をそれぞれ出力する。光分波器９０９は、波長１５６５ｎｍ以上の光を透過し波長１５６３ｎｍ以下の光を出力９０８とする。光分波器９０５は、波長１５６０ｎｍ以上の光を出力９０４とし波長１５５８ｎｍ以下の光を透過させる。
【００７８】
ファイバグレーティング９１４は、光源９１２の波長１５５８．１７ｎｍの光のみを反射する。光源９１２から光は、サーキュレータ９１３に入力されると、ファイバグレーティング９１４の方向に透過し、ファイバグレーティング９１４で全反射されて再びサーキュレータ９１３に入力される。全反射された光は、サーキュレータ９１３を透過し、光カプラ９０７に入力される。光周回回路９１５を周回する光は、光源９１２からの光に所定のシフト量が与えられているので、ファイバグレーティング９１４とサーキュレータ９１３とを透過し、光カプラ９０７に入力される。
【００７９】
非線形光学媒質９０１は、ニオブ酸リチウム基板に周期に変調が施された分極反転を施し、プロトン交換によって導波路を形成して作製した。この様な波長変換器は、擬似位相整合型波長変換器と言い、ある特定の制御光波長においてその変換効率が向上される構造である。非線形光学媒質９０１は１５６２．２３ｎｍと１５６１．８２ｎｍとにおいて擬似位相整合する様に設定した。なお、導波路作製方法としてＴｉ拡散などの金属拡散導波路、リッジ導波路、埋め込み導波路などを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００８０】
このような構成において、光分波器９０９からの出力９０８を観測すると、波長１５６２．２３ｎｍの制御光と波長１５５８．１７ｎｍから短波長側に、１００ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５５８．１７ｎｍから約１５３４ｎｍまで、約３０本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、短波長側に約１５２０ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。光分波器９０５からの出力９０４を観測すると、波長１５６１．８２ｎｍの制御光と波長１５６６．３１ｎｍから長波長側に、１００ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５６６．３１ｎｍから約１５９０ｎｍまで、約３０本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、長波長側に約１６０５ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。
【００８１】
実施例３では、出力９０４，９０８を別々に出力したが、それぞれの出力を合波して一連の多波長光として出力してもよい。また、非線形光学媒質内で発生する制御光の第２高調波と入力光との差周波発生により変換光を得たが、制御光と入力光との差周波発生により変換光を得ることもできる。さらに、基板に、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムとタンタル酸リチウムの混晶を用いたり、これら基板に亜鉛またはマグネシウムをドープしたものを用いてもよい。
【００８２】
また、非線形光学媒質の分極反転構造の周期に変調を施し、複数の波長に擬似位相整合する様に設定したが、複数の反転周期を有する構造とすることで、複数の波長に擬似位相整合する様に設定してもよい。
【実施例４】
【００８３】
図１０に、本発明にかかる多波長光源の実施例４の構成を示す。多波長光源は、２次の非線形光学効果を有する非線形光学媒質１００１の両端に接続されたサーキュレータ１００２，１００３と、各々のサーキュレータ１００２，１００３に接続された光周回回路１０１２，１０１３から構成されている。サーキュレータ１００２，１００３は、第１ポートの入力を第２ポートに出力し、第２ポートの入力を第３ポートに出力する。
【００８４】
光周回回路１０１２は、サーキュレータ１００２の第３ポートから、光分波器１００５、制御光光源１００６からの制御光を合波する光カプラ１００７、サーキュレータ１００２の第１ポートの順に接続されている。光周回回路１０１３は、サーキュレータ１００３の第３ポートから、光分波器１００９、光源１０１０に接続された光合波器１０１１、サーキュレータ１００３の第１ポートの順に接続されている。
【００８５】
制御光光源１００６からは波長１５６２．２３ｎｍの制御光を、制御光源１０１０からは波長１５６１．４１ｎｍの制御光をそれぞれ出力する。光分波器１００９は、波長１５６３．０４ｎｍ以上の光を透過し波長１５６２．２３ｎｍの光を一部透過し波長１５６１．４１ｎｍ以下の光を遮断するポートと、波長１５６１．４１ｎｍ以下の光を透過し波長１５６２．２３ｎｍの光を一部透過し波長１５６３．０４ｎｍ以上の光を遮断するポート（出力１００８）とを備える。光分波器１００５は、波長１５６０．６０ｎｍ以下の光を透過し波長１５６１．４１ｎｍの光を一部透過し波長１５６２．２３ｎｍ以上の光を遮断するポートと、波長１５６０．６０ｎｍ以上の光を透過し波長１５６１．４１ｎｍの光を一部透過し波長１５６０．６０ｎｍ以下の光を遮断するポート（出力１００４）とを備える。
【００８６】
非線形光学媒質１００１は、ニオブ酸リチウム基板に周期に変調が施された分極反転を施し、プロトン交換によって導波路を形成して作製した。この様な波長変換器は、擬似位相整合型波長変換器と言い、ある特定の制御光波長においてその変換効率が向上される構造である。非線形光学媒質１００１は１５６２．２３ｎｍと１５６１．４１ｎｍとにおいて擬似位相整合する様に設定した。なお、導波路作製方法としてＴｉ拡散などの金属拡散導波路、リッジ導波路、埋め込み導波路などを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００８７】
このような構成において、光分波器１００９からの出力１００８を観測すると、波長１５６２．２３ｎｍの制御光と波長１５６１．４１ｎｍから短波長側に、１００ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５６１．４１ｎｍから約１５３４ｎｍまで、約３０本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、短波長側に約１５２０ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。光分波器１００５からの出力１００４を観測すると、波長１５６１．４１ｎｍの制御光と波長１５６２．２３ｎｍから長波長側に、１００ＧＨｚ間隔の多波長光を観測することができる。出力された多波長光は、波長１５６６．３１ｎｍから約１５９０ｎｍまで、約３０本の光がほぼ一定の強度を保っている。さらに、長波長側に約１６０５ｎｍまで、強度が徐々に低下しノイズレベルに達する多波長光を観測することができる。
【００８８】
実施例４では、出力１００４，１００８を別々に出力したが、それぞれの出力を合波して一連の多波長光として出力してもよい。また、基板に、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムとタンタル酸リチウムの混晶を用いたり、これら基板に亜鉛またはマグネシウムをドープしたものを用いてもよい。
【００８９】
また、非線形光学媒質の分極反転構造の周期に変調を施し、複数の波長に擬似位相整合する様に設定したが、複数の反転周期を有する構造とすることで、複数の波長に擬似位相整合する様に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる多波長光源の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態にかかる多波長光源の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかる多波長光源の構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施形態にかかる多波長光源の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の第３の実施形態にかかる多波長光源の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施形態にかかる多波長光源の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明にかかる多波長光源の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明にかかる多波長光源の実施例２の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明にかかる多波長光源の実施例３の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明にかかる多波長光源の実施例４の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９１】
１００，３００，７００，８００    光周波数シフタ
１００Ａ，３００Ａ，５００Ａ，６００Ａ，７００Ａ，８００Ａ，９００Ａ，１０００Ａ    第１の波長変換部
１００Ｂ，３００Ｂ，５００Ｂ，６００Ｂ，７００Ｂ，８００Ｂ，９００Ｂ，１０００Ｂ    第２の波長変換部
１０１，３０１，５１４，５１５，６１２，６１３，７０１，８０１，９１５，９１６，１０１２，１０１３    光周回回路
１０２，１０７，３０２，３０７，５０６，５１０，６０６，６１０，７０２，７０７，８０２，８０７，９０６，９１０，１００６，１０１０    制御光光源
１０３，１０８，３０３，３０８，５０７，５１１，６０７，６１１，７０３，７０８，８０３，８０８，９０７，９１１，１００７，１０１１    光カプラ
１０４，１０９，３０４，３０９，５０１，６０１，７０４，７０９，８０４，８０９，９０１，１００１    非線形光学媒質
１０５，１１０，３０５，３１０，５０５，５０９，６０５，６０９，７０５，７１０，８０５，８１０，９０５，９０９，１００５，１００９    光分波器
１０６，１１１，３０６，３１１，５０４，５０８，６０４，６０８，７０６，７１１，８０６，８１１，９０４，９０８，１００４，１００８    出力
１１２，５１２，７１２，９１２    光源
１１３，５１３    光合波器
５０２，５０３，６０２，６０３，７１３，９０２，９０３，９１３，１００２，１００３    サーキュレータ
７１４，９１４    ファイバグレーティング
【図１】
2005266153.tif 000003
【図２】
2005266153.tif 000004
【図３】
2005266153.tif 000005
【図４】
2005266153.tif 000006
【図５】
2005266153.tif 000007
【図６】
2005266153.tif 000008
【図７】
2005266153.tif 000009
【図８】
2005266153.tif 000010
【図９】
2005266153.tif 000011
【図１０】
2005266153.tif 000012