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JPH05165075A - Stabilized wave-length converting device - Google Patents

Stabilized wave-length converting device

Info

Publication number
JPH05165075A
JPH05165075A JP33089591A JP33089591A JPH05165075A JP H05165075 A JPH05165075 A JP H05165075A JP 33089591 A JP33089591 A JP 33089591A JP 33089591 A JP33089591 A JP 33089591A JP H05165075 A JPH05165075 A JP H05165075A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
light
wavelength conversion
conversion element
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33089591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Yokoo
篤 横尾
Yoshihisa Sakai
義久 界
Itaru Yokohama
至 横浜
Kenichi Kubodera
憲一 久保寺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP33089591A priority Critical patent/JPH05165075A/en
Publication of JPH05165075A publication Critical patent/JPH05165075A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力波長の安定化されたパラメトリック波長
変換装置を提供する。 【構成】 パラメトリック波長変換素子102の出力光
の一部を光吸収用ガスセル106に入射し、その出力光
の強度を光検知器107で検知し、その検知出力を帰還
回路108を介して波長制御機構109に帰還し、素子
102の温度,印加電界を制御することにより、パラメ
トリック波長変換の位相整合条件を調整し、素子102
の出力光の波長をガスセル106中のガスの特定の吸収
線にチューニングさせる。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a parametric wavelength converter with stabilized output wavelength. A part of the output light of the parametric wavelength conversion element 102 is made incident on the light absorbing gas cell 106, the intensity of the output light is detected by a photodetector 107, and the detection output is wavelength-controlled via a feedback circuit 108. By returning to the mechanism 109 and controlling the temperature of the element 102 and the applied electric field, the phase matching condition of the parametric wavelength conversion is adjusted, and the element 102 is adjusted.
The wavelength of the output light is tuned to a specific absorption line of the gas in the gas cell 106.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光伝送等の分野で利用
される波長変換装置に関し、特に波長可変域が広く、出
力波長が安定化された安定化波長変換装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength converter used in the field of optical transmission and the like, and more particularly to a stabilized wavelength converter having a wide wavelength tunable range and a stabilized output wavelength.

【0002】[0002]

【従来の技術】光伝送の分野で使用される波長変換装置
については、バルク型、もしくは共振器型のパラメトリ
ック波長変換装置が検討されている。パラメトリック波
長変換に用いられる非線形媒質中での電磁波伝搬は、マ
クスウェル方程式より、
2. Description of the Related Art As a wavelength conversion device used in the field of optical transmission, a bulk type or resonator type parametric wavelength conversion device has been studied. From the Maxwell equation, the electromagnetic wave propagation in the nonlinear medium used for parametric wavelength conversion is

【0003】[0003]

【数1】 [Equation 1]

【0004】で表わされる。ここでEは電界、μ0 は真
空中の透磁率、σは導電率、εは媒質の誘電率、PNL
媒質中に生じる非線形の分極である。
It is represented by Here, E is the electric field, μ 0 is the magnetic permeability in vacuum, σ is the conductivity, ε is the dielectric constant of the medium, and P NL is the non-linear polarization generated in the medium.

【0005】電磁界を角周波数ω1 ,ω2 ,ω3 で、Z
方向に進む次のような三つの平面波であると考える。
The electromagnetic field is set to Z at angular frequencies ω 1 , ω 2 and ω 3 .
Consider the following three plane waves traveling in the direction.

【0006】[0006]

【数2】 [Equation 2]

【0007】[0007]

【数3】 [Equation 3]

【0008】[0008]

【数4】 [Equation 4]

【0009】ここでkは光の波数ベクトル、E(z)は
電界の複素振幅を表わし、*は複素共役であることを示
している。
Here, k is the wave number vector of light, E (z) is the complex amplitude of the electric field, and * is the complex conjugate.

【0010】全電界強度の瞬時値は、The instantaneous value of the total electric field strength is

【0011】[0011]

【数5】 [Equation 5]

【0012】で表わされる。It is represented by

【0013】非線形の分極PNLはdを2次の非線形光学
係数として、
The non-linear polarization P NL is given by d being a quadratic non-linear optical coefficient.

【0014】[0014]

【数6】 PNL =dE2 …(6) で表わされる。## EQU6 ## P NL = dE 2 (6)

【0015】(5)式と(6)式とより、(1)式中の
NL
From equations (5) and (6), P NL in equation (1) is

【0016】[0016]

【外1】 [Outer 1]

【0017】のような項を含むことになる。Will include terms such as

【0018】これらの成分は新たな角周波数(ω1 +ω
2 ),(ω3 −ω2 )で振動するため、ω1 ,ω2 ,ω
3 成分とは一般に同期せずそれらの励振源にはなれな
い。
These components have a new angular frequency (ω 1 + ω
2 ), (ω 3 −ω 2 ), so ω 1 , ω 2 , ω
It is generally not synchronized with the three components and cannot be the source of their excitation.

【0019】ただし、ω3 =ω1 +ω2 であるときのみ
(1)式第三項より生じる
However, only when ω 3 = ω 1 + ω 2 occurs from the third term of the equation (1).

【0020】[0020]

【外2】 [Outside 2]

【0021】なる項はω1 +ω2 =ω3 の角周波数で振
動し、ω3 の励振源となり得る。
The term oscillates at an angular frequency of ω 1 + ω 2 = ω 3 and can be an excitation source of ω 3 .

【0022】このことは、ω1 およびω2 波からω3
に、あるいはω3 波からω1 およびω2 波へエネルギー
のやりとりが生じているということを意味する。
[0022] This means that the omega 1 and omega 2 waves from omega 3 waves, or omega 3 energy exchange to omega 1 and omega 2 wave from wave occurs.

【0023】従って、パラメトリック波長変換において
は、ω3 のポンプ光から、ω3 =ω1 +ω2 を満足する
ω1 のシグナル光、およびω2 のアイドラ光を発生する
ことになる。
[0023] Thus, in the parametric wavelength conversion consists omega 3 of the pump light, ω 3 = ω 1 + ω 2 satisfy the omega 1 of the signal light, and omega to generate two of the idler light.

【0024】ω3 =ω1 +ω2 が成立していると仮定し
て、(1)式を書き換えると、最終的には次の(7)式
が得られる。
Assuming that ω 3 = ω 1 + ω 2 holds, the following equation (7) is finally obtained by rewriting equation (1).

【0025】[0025]

【数7】 [Equation 7]

【0026】(7)式は右辺第二項の寄与によりE1
2 が増大可能であることを示しており、増大の度合い
は、
Equation (7) is derived from the contribution of the second term on the right side to E 1 ,
It shows that E 2 can be increased, and the degree of increase is

【0027】[0027]

【外3】 [Outside 3]

【0028】つまりk3 =k1 +k2 であるときに最大
となることを示している。
That is, the maximum value is shown when k 3 = k 1 + k 2 .

【0029】従って、効率のよいω1 光,ω2 光の発生
のためにはk3 =k1 +k2 が必要である。
Therefore, k 3 = k 1 + k 2 is required for efficient generation of ω 1 light and ω 2 light.

【0030】従って、パラメトリック波長変換における
ポンプ光,シグナル光,アイドラ光の角周波数は、エネ
ルギー保存条件より
Therefore, the angular frequencies of the pump light, the signal light, and the idler light in parametric wavelength conversion depend on the energy conservation conditions.

【0031】[0031]

【数8】 ω3 =ω2 +ω1 …(8) 位相整合条件より[Equation 8] ω 3 = ω 2 + ω 1 (8) From the phase matching condition

【0032】[0032]

【数9】 k3 =k2 +k1 …(9) を満たさなければならない。[Expression 9] k 3 = k 2 + k 1 (9) must be satisfied.

【0033】ここでωは光の角周波数、kは光の波数ベ
クトル、添字1,2,3はそれぞれ、シグナル光、アイ
ドラ光,ポンプ光に対応する。
Here, ω is the angular frequency of light, k is the wave number vector of light, and subscripts 1, 2 and 3 correspond to signal light, idler light, and pump light, respectively.

【0034】(9)式はnを媒質中の屈折率として、In equation (9), n is the refractive index in the medium,

【0035】[0035]

【数10】 ω3n3 =ω2n2 +ω1n1 …(10) と書き直すことができる。[Expression 10] ω 3 n 3 = ω 2 n 2 + ω 1 n 1 (10) can be rewritten.

【0036】結晶では屈折率は周波数,結晶方位,温
度、および電界に依存する。従って、結晶方位,温度,
電界を変えると、n1 ,n2 ,n3 は変化する。ここ
で、結晶方位を変えることと、結晶への入射角度を変え
ることとは等価である。従ってω3 が一定の場合、結晶
方位,温度,電界を変化させることにより、(8)式お
よび(10)式を満たすω1 ,ω2 は変化することにな
る。
In crystals, the refractive index depends on frequency, crystal orientation, temperature, and electric field. Therefore, the crystal orientation, temperature,
When the electric field is changed, n 1 , n 2 and n 3 change. Here, changing the crystal orientation is equivalent to changing the incident angle to the crystal. Therefore, when ω 3 is constant, ω 1 and ω 2 satisfying the expressions (8) and (10) are changed by changing the crystal orientation, the temperature, and the electric field.

【0037】従って、パラメトリック波長変換において
は、結晶方位,温度,電界をコントロールすることによ
り出力波長を選択することができる。
Therefore, in the parametric wavelength conversion, the output wavelength can be selected by controlling the crystal orientation, temperature and electric field.

【0038】このように、これらの装置においては、パ
ラメトリック波長変換の位相整合条件を、波長変換素子
への入射光の角度、波長変換素子の温度、波長変換素子
に印加される電界等をコントロールすることにより調整
し、出力波長を選択することができるが、従来、一般的
に出力波長は各々の外部条件の安定化によってのみ安定
化されていた。
As described above, in these devices, the phase matching condition for parametric wavelength conversion controls the angle of light incident on the wavelength conversion element, the temperature of the wavelength conversion element, the electric field applied to the wavelength conversion element, and the like. Although the output wavelength can be adjusted by adjusting the output wavelength, the output wavelength has conventionally been generally stabilized only by stabilizing each external condition.

【0039】図6は素子の温度を安定化することにより
出力波長を安定化するパラメトリック波長変換装置の一
例を示すものである。ここで、601はポンプ光光源、
602はパラメトリック波長変換素子としてのパラメト
リック効果を有する2次の非線形光学結晶、603は非
線形光学結晶602の温度を制御するヒーター、604
は非線形光学結晶602に取付けた温度センサー、60
5は温度センサー604からの検知出力が応じてヒータ
ー603を制御する温度制御機構である。606は光源
601から出射して非線形光学結晶602に入射するポ
ンプ光、607は非線形光学結晶602からの出力光で
ある。
FIG. 6 shows an example of a parametric wavelength conversion device which stabilizes the output wavelength by stabilizing the temperature of the element. Here, 601 is a pump light source,
Reference numeral 602 denotes a second-order nonlinear optical crystal having a parametric effect as a parametric wavelength conversion element, 603 a heater for controlling the temperature of the nonlinear optical crystal 602, 604.
Is a temperature sensor attached to the nonlinear optical crystal 602, 60
A temperature control mechanism 5 controls the heater 603 according to the detection output from the temperature sensor 604. 606 is pump light emitted from the light source 601 and incident on the nonlinear optical crystal 602, and 607 is output light from the nonlinear optical crystal 602.

【0040】まず、光源601からポンプ光606が非
線形光学結晶602に入射する。ここで、ポンプ光60
6はパラメトリック効果により、波長変換素子の位相整
合条件に従って波長変換され、出力光607が得られ
る。ポンプ光波長および目的とする出力光波長を考慮し
て、波長変換素子の位相整合条件が予め決定され、波長
変換素子への入射光角度、波長変換素子の温度等が設定
される。温度制御機構605は、温度センサー604に
より波長変換素子の温度の設定値からのずれを検知し、
ヒーター603に流れる電流を調整して、非線形光学結
晶602の温度を安定化することで出力波長の安定化を
図るものである。
First, the pump light 606 is incident on the nonlinear optical crystal 602 from the light source 601. Here, pump light 60
6 is wavelength-converted by the parametric effect according to the phase matching condition of the wavelength conversion element, and output light 607 is obtained. In consideration of the pump light wavelength and the target output light wavelength, the phase matching condition of the wavelength conversion element is determined in advance, and the incident light angle to the wavelength conversion element, the temperature of the wavelength conversion element, etc. are set. The temperature control mechanism 605 detects a deviation from the set value of the temperature of the wavelength conversion element by the temperature sensor 604,
The output wavelength is stabilized by adjusting the current flowing through the heater 603 to stabilize the temperature of the nonlinear optical crystal 602.

【0041】[0041]

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
パラメトリック波長変換装置においては、位相整合条件
を、波長変換素子への入射光の角度、波長変換素子の温
度、波長変換素子に印加される電界等をコントロールす
ることにより調整して、出力波長を選択することができ
るが、出力波長が、入射光角度、温度、電界に対し、大
きな依存性をもつので、外部条件を個々に安定化したの
では安定した出力波長を得ることは難しい。
In the conventional parametric wavelength conversion device as described above, the phase matching condition is applied to the angle of the incident light to the wavelength conversion element, the temperature of the wavelength conversion element, and the wavelength conversion element. The output wavelength can be selected by adjusting it by controlling the electric field, etc., but the output wavelength has a large dependence on the incident light angle, temperature, and electric field, so the external conditions were individually stabilized. Therefore, it is difficult to obtain a stable output wavelength.

【0042】例えば、2次の非線形性を有する材料とし
て、ニオブ酸リチウムを用いた場合、出力波長は、0.
06μm−0.1μm/℃の温度依存性をもつ。従っ
て、熱センサー604とヒーター603により、素子6
02の温度を±0.01℃にコントロールしたとしても
0.6nm−1nmの波長変動が生じることになる。
For example, when lithium niobate is used as the material having second-order nonlinearity, the output wavelength is 0.
It has a temperature dependence of 06 μm-0.1 μm / ° C. Therefore, the heat sensor 604 and the heater 603 allow the element 6
Even if the temperature of 02 is controlled to ± 0.01 ° C, a wavelength variation of 0.6 nm-1 nm will occur.

【0043】このように、外部状況をそれぞれ独立に安
定化する従来方法では、ポンプ光波長の変動や、入射光
角度のずれといった、他の安定化されていない外部条件
の変化による出力波長の変動を抑えることはできなかっ
た。
As described above, according to the conventional method of independently stabilizing the external conditions, the output wavelength varies due to the variation of other unstabilized external conditions such as the variation of the pump light wavelength and the deviation of the incident light angle. I couldn't hold back.

【0044】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、出力波長の安定
化されたパラメトリック波長変換装置を提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a parametric wavelength conversion device having a stabilized output wavelength.

【0045】[0045]

【課題を解決するための手段】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、2次の非線形光学
効果を有する材料を用い、ポンプ光を受けるパラメトリ
ック波長変換素子と、前記波長変換素子からの出力光の
少なくとも一部分を入射して通過させる光吸収用ガスセ
ルと、前記ガスセルからの出射光を検知する光検知器
と、前記光検出器からの出力信号を処理して前記波長変
換素子からの出力光の波長の、前記ガスセルにおけるガ
スの特定の吸収線のピークからのずれを示す信号を出力
する回路と、前記回路からの前記ずれを示す信号を受け
て、前記波長変換素子の位相整合条件を調整する波長制
御機構とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve such an object, the invention described in claim 1 uses a material having a second-order nonlinear optical effect, and a parametric wavelength conversion element that receives pump light, A light absorbing gas cell that allows at least a part of the output light from the wavelength conversion element to pass therethrough, a light detector that detects light emitted from the gas cell, and an output signal from the light detector that processes the output signal. A circuit that outputs a signal indicating the deviation of the wavelength of the output light from the wavelength conversion element from the peak of a specific absorption line of gas in the gas cell, and a signal that indicates the deviation from the circuit, and the wavelength conversion is performed. And a wavelength control mechanism for adjusting the phase matching condition of the element.

【0046】請求項2に記載の発明は、前記波長制御機
構は、パラメトリック波長変換における位相整合条件
を、前記波長変換素子に対する入射光の角度、前記波長
変換素子の温度、および前記波長変換素子に印加される
電界のうち、少なくとも一つを制御することにより調整
して、前記波長変換素子からの出力光の波長を選択する
ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, the wavelength control mechanism sets the phase matching condition in the parametric wavelength conversion to the angle of incident light with respect to the wavelength conversion element, the temperature of the wavelength conversion element, and the wavelength conversion element. It is characterized in that the wavelength of the output light from the wavelength conversion element is selected by adjusting at least one of the applied electric fields.

【0047】[0047]

【作用】本発明によるパラメトリック波長変換装置にお
いては、位相整合条件を、波長変換素子への入射光角
度、素子の温度、素子に印加される電界等をコントロー
ルすることにより調整し、出力波長を選択することがで
きる。従って、波長変換素子からの出力光の少なくとも
一部分を特定の吸収線をもつガスセルを通過させて、そ
の出力光の波長の吸収線からのずれを示す信号を、波長
制御機構にフィードバックすることにより、出力光の波
長を所望の吸収線波長に安定化することができる。
In the parametric wavelength converter according to the present invention, the phase matching condition is adjusted by controlling the incident light angle to the wavelength conversion element, the temperature of the element, the electric field applied to the element, and the output wavelength is selected. can do. Therefore, at least a part of the output light from the wavelength conversion element is passed through a gas cell having a specific absorption line, and a signal indicating the deviation of the wavelength of the output light from the absorption line is fed back to the wavelength control mechanism. It is possible to stabilize the wavelength of output light to a desired absorption line wavelength.

【0048】[0048]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0049】図1は、本発明による波長安定化波長変換
装置の一実施例の構成を模式的に示す図である。ここ
で、101はパルス駆動LD光源、102は光源101
からの出力光をポンプ光111として受けるパラメトリ
ック効果を有する2次の非線形光学結晶、103は非線
形光学結晶102の温度を制御するヒーター、104は
非線形光学結晶102に電界を印加するための電極、1
05は非線形光学結晶102の出力光112を分けてモ
ニター光113と主出力光115を出力するビーームス
プリッタ、106はビームスプリッタ105からの一方
の出力光、すなわちモニター光113を受ける光吸収用
ガスセル、107はガスセル106を通過後の出射光1
14を受ける光検知器、108は光検知器107の出力
を受ける帰還回路、109は帰還回路108の出力を受
けてヒーター103を駆動し、かつ電極104に電界を
印加して位相整合条件を調整するための波長制御機構で
ある。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the construction of an embodiment of the wavelength stabilizing wavelength converter according to the present invention. Here, 101 is a pulse drive LD light source, and 102 is a light source 101.
A second-order nonlinear optical crystal having a parametric effect of receiving the output light from the pump as a pump light 111, 103 a heater for controlling the temperature of the nonlinear optical crystal 102, 104 an electrode for applying an electric field to the nonlinear optical crystal 102, 1
Reference numeral 05 denotes a beam splitter that splits the output light 112 of the nonlinear optical crystal 102 and outputs a monitor light 113 and a main output light 115. Reference numeral 106 denotes a light absorbing gas cell that receives one output light from the beam splitter 105, that is, the monitor light 113. , 107 is the emitted light 1 after passing through the gas cell 106.
14 is a photodetector, 108 is a feedback circuit that receives the output of the photodetector 107, 109 is the output of the feedback circuit 108 that drives the heater 103, and applies an electric field to the electrode 104 to adjust the phase matching condition. This is a wavelength control mechanism for

【0050】この装置において、まず、ポンプ光111
が非線形光学結晶102に入射する。このポンプ光11
1はパラメトリック効果により、波長変換素子102の
位相整合条件に従い、波長変換され、出力光112が得
られる。出力光112はビームスプリッタ105により
主出力光115と、モニター光113に分けられる。モ
ニター光113は、特定の波長における鋭い吸収線を有
するガスセル106を通過する。次に、光吸収用ガスセ
ル106からの出射光114の強度を光検知器107か
らの電気信号として、帰還回路108に供給する。帰還
回路108は電気信号の変化から出射光波長の吸収線ピ
ークからのずれを検知し、ずれを解消するような信号を
波長制御機構109に供給する。波長制御機構109は
パラメトリック波長変換素子102の温度と素子102
に印加される電界の一方、もしくは両方を変化させるこ
とにより、素子102からの出力光115の波長をガス
セル106による特定の吸収線の波長に一致させるもの
である。即ち、出力波長が変化し、この吸収線のピーク
からずれると、光検知器107の受光量が増大し、帰還
回路108がそのずれを感知する。その結果、波長制御
機構109に対し、そのずれを解消するような波長制御
信号を送り、波長制御機構109は波長変換素子102
の温度、もしくは、波長変換素子102に印加される電
界を変化させる。
In this apparatus, first, the pump light 111
Is incident on the nonlinear optical crystal 102. This pump light 11
1 is wavelength-converted by the parametric effect according to the phase matching condition of the wavelength conversion element 102, and the output light 112 is obtained. The output light 112 is split into a main output light 115 and a monitor light 113 by the beam splitter 105. The monitor light 113 passes through the gas cell 106 having a sharp absorption line at a specific wavelength. Next, the intensity of the emitted light 114 from the light absorbing gas cell 106 is supplied to the feedback circuit 108 as an electric signal from the photodetector 107. The feedback circuit 108 detects a deviation of the emission light wavelength from the absorption line peak based on the change of the electric signal, and supplies a signal for eliminating the deviation to the wavelength control mechanism 109. The wavelength control mechanism 109 controls the temperature of the parametric wavelength conversion element 102 and the element 102.
The wavelength of the output light 115 from the element 102 is made to match the wavelength of a specific absorption line by the gas cell 106 by changing one or both of the electric fields applied to the. That is, when the output wavelength changes and deviates from the peak of this absorption line, the amount of light received by the photodetector 107 increases, and the feedback circuit 108 senses the deviation. As a result, a wavelength control signal for canceling the shift is sent to the wavelength control mechanism 109, and the wavelength control mechanism 109 causes the wavelength conversion element 102 to operate.
Or the electric field applied to the wavelength conversion element 102 is changed.

【0051】図2は素子102の温度変化による出力波
長の変化を示している。
FIG. 2 shows changes in the output wavelength due to changes in the temperature of the element 102.

【0052】図3は素子102に印加される電界による
出力波長の変化を示している。
FIG. 3 shows changes in the output wavelength due to the electric field applied to the element 102.

【0053】従って、出力波長変化に相応する温度およ
び電界を制御することにより波長変換素子102の位相
整合条件を調整して波長を制御することが可能となる。
出力光波長を決定するための、ポンプ光波長と位相整合
条件の初期設定は吸収線ピークを狙って行う。
Therefore, it becomes possible to control the wavelength by adjusting the phase matching condition of the wavelength conversion element 102 by controlling the temperature and the electric field corresponding to the output wavelength change.
Initialization of the pump light wavelength and the phase matching condition for determining the output light wavelength is performed by aiming at the absorption line peak.

【0054】例えば、図1の構成において、ポンプ光光
源101としてパルス駆動0.83μmLD、波長変換
素子102として結晶軸から48°の方向に成長させた
コア径3μm、長さ70cm、損失0.1dB/cmの
ニオブ酸リチウム単結晶ファイバを用い、光吸収用ガス
セル106として長さ2cmでC22 ガスを760T
orrで封入したセルを使用し、波長変換素子102の
出力波長を安定化することができた。
For example, in the configuration of FIG. 1, the pump light source 101 is pulse-driven 0.83 μm LD, the wavelength conversion element 102 is a core diameter 3 μm grown in a direction of 48 ° from the crystal axis, length 70 cm, loss 0.1 dB. / Cm of lithium niobate single crystal fiber, the light absorption gas cell 106 has a length of 2 cm, and C 2 H 2 gas is 760T.
It was possible to stabilize the output wavelength of the wavelength conversion element 102 by using the cell sealed with orr.

【0055】図4にこのガスセル106の吸収線を示
す。このガスセル106による吸収線のうち、1.53
1588μmの吸収線を利用して、出力波長の安定化を
行った。ポンプ光出力1Wに対し、波長変換素子102
の出力として、1.5μm帯光100mWが得られた。
FIG. 4 shows the absorption line of this gas cell 106. Of the absorption lines by this gas cell 106, 1.53
The output wavelength was stabilized using the absorption line of 1588 μm. For the pump light output of 1 W, the wavelength conversion element 102
As the output of 100 mW of 1.5 μm band light was obtained.

【0056】図5は、本実施例において得られた、本発
明による安定化操作前後の発振波長の時間変動の測定結
果である。図5において、T0は安定化前、T1は安定
化後の期間である。図5からわかるように、従来のよう
に、温度制御のみで波長安定化を行った場合、波長変動
幅は6GHz前後であるが、ガスセルの吸収線を用いた
安定化操作により安定化した後は変動幅を10MHz以
下に低減化できることが確認され、本発明により、安定
度が2桁以上向上していることが示された。
FIG. 5 shows the measurement results of the time variation of the oscillation wavelength before and after the stabilizing operation according to the present invention, which was obtained in this example. In FIG. 5, T0 is a period before stabilization and T1 is a period after stabilization. As can be seen from FIG. 5, when wavelength stabilization is performed only by temperature control as in the conventional case, the wavelength fluctuation range is around 6 GHz, but after stabilization by the stabilization operation using the absorption line of the gas cell, It was confirmed that the fluctuation range could be reduced to 10 MHz or less, and it was shown that the present invention improved the stability by two digits or more.

【0057】同様の安定化操作を、1.52−1.55
μmの波長範囲にある他のC22の吸収線を用いても
実施できることは明白である。また、他の分子吸収線、
もしくは、原子吸収線を用い、他の波長範囲にも適用で
きることは明らかである。例えば、1.3μm帯の波長
安定化のためには、Ar、Krの原子吸収線、NH3
CH4 、C22 、C24 の分子吸収線を用い、ま
た、1.5μm帯の波長安定化のためには、本実施例で
あげたガスの他にも、Ar、Ne、Krの原子吸収線、
HCN、NH3 、D2 O、HDOの分子吸収線を用いる
こと等も可能である。
A similar stabilizing operation is performed by using 1.52-1.55.
Obviously, it can also be carried out with other C 2 H 2 absorption lines in the μm wavelength range. Also, other molecular absorption lines,
Alternatively, it is obvious that it can be applied to other wavelength ranges by using atomic absorption lines. For example, in order to stabilize the wavelength in the 1.3 μm band, atomic absorption lines of Ar and Kr, NH 3 ,
In order to stabilize the wavelength in the 1.5 μm band by using molecular absorption lines of CH 4 , C 2 H 2 , and C 2 H 4 , in addition to the gases mentioned in this example, Ar, Ne, Kr atomic absorption line,
It is also possible to use the molecular absorption lines of HCN, NH 3 , D 2 O and HDO.

【0058】また、本実施例では波長変換素子102と
して、単結晶ファイバ形素子を用いたが、基板導波路形
素子あるいはバルク結晶形素子を用いても本発明を実施
できることは明らかである。本実施例では、パラメトリ
ック波長変換の位相整合条件を、温度と電界により調整
して出力波長を安定化させたが、バルク結晶形素子を用
いた場合には、さらに、素子への入射光角度によっても
出力波長を安定化することができる。
Further, although the single crystal fiber type element is used as the wavelength conversion element 102 in the present embodiment, it is obvious that the present invention can be implemented by using the substrate waveguide type element or the bulk crystal type element. In this example, the phase matching condition for parametric wavelength conversion was adjusted by the temperature and the electric field to stabilize the output wavelength.However, in the case of using the bulk crystal type element, it was further determined by the incident light angle to the element. Can also stabilize the output wavelength.

【0059】また、本実施例では、ポンプ光光源として
半導体レーザを用いたが、より高出力のレーザを用いて
も本発明を実施できることは明らかである。
Further, although the semiconductor laser is used as the pump light source in this embodiment, it is obvious that the present invention can be carried out by using a laser of higher output.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、パラメ
トリック波長変換素子から出力される出力光の波長の変
動をガスセルによって直接的にモニターし、その変動を
示す出力を帰還回路を通し、波長制御機構へフィードバ
ックして、位相整合条件を調整することにより、出力波
長を安定化することができる。出力波長をモニターする
ことなく、個々の外部条件を独立に安定化させる従来の
方法とは大きく異なり、本発明は、出力波長の安定度に
おいて優位性を示すものであり、従来に比べ高い波長安
定性を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the fluctuation of the wavelength of the output light output from the parametric wavelength conversion element is directly monitored by the gas cell, and the output showing the fluctuation is passed through the feedback circuit, By feeding back to the wavelength control mechanism and adjusting the phase matching condition, the output wavelength can be stabilized. Unlike the conventional method that independently stabilizes each external condition without monitoring the output wavelength, the present invention shows superiority in the stability of the output wavelength and has a higher wavelength stability than the conventional one. You can get sex.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】パラメトリック波長変換素子として進行波形単
結晶ファイバを用いた本発明による安定化波長変換装置
の一実施例を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a stabilized wavelength conversion device according to the present invention using a traveling waveform single crystal fiber as a parametric wavelength conversion element.

【図2】パラメトリック波長変換素子から出力される出
力光波長の温度変化に対する依存性を示す特性図であ
る。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing dependence of an output light wavelength output from a parametric wavelength conversion element on a temperature change.

【図3】パラメトリック波長変換素子から出力される出
力光波長の印加電界に対する依存性を示す特性図であ
る。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing dependence of an output light wavelength output from a parametric wavelength conversion element on an applied electric field.

【図4】本発明実施例に用いたガスセルの吸収線を示す
特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing absorption lines of gas cells used in Examples of the present invention.

【図5】本発明による波長安定化前後の波長変動幅を示
す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a wavelength fluctuation range before and after wavelength stabilization according to the present invention.

【図6】従来の安定化法によるパラメトリック波長変換
装置の一例を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of a conventional parametric wavelength conversion device by a stabilization method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体レーザ 102 パラメトリック波長変換素子 103 温度制御用ヒータ 104 電界制御用電極 105 ビームスプリッタ 106 光吸収用ガスセル 107 光検知器 108 帰還回路 109 波長制御機構 111 ポンプ光 112 波長変換素子からの出力光 113 モニター光 114 ガスセルからの出射光 115 主出力光 601 ポンプ光光源 602 パラメトリック波長変換素子 603 温度制御用ヒーター 604 温度センサー 605 温度制御機構 606 ポンプ光 607 出力光 101 Semiconductor Laser 102 Parametric Wavelength Conversion Element 103 Temperature Control Heater 104 Electric Field Control Electrode 105 Beam Splitter 106 Light Absorption Gas Cell 107 Photodetector 108 Feedback Circuit 109 Wavelength Control Mechanism 111 Pump Light 112 Output Light from Wavelength Conversion Element 113 Monitor Light 114 Emitted light from gas cell 115 Main output light 601 Pump light light source 602 Parametric wavelength conversion element 603 Temperature control heater 604 Temperature sensor 605 Temperature control mechanism 606 Pump light 607 Output light

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保寺 憲一 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kenichi Kuboji 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次の非線形光学効果を有する材料を用
い、ポンプ光を受けるパラメトリック波長変換素子と、 前記波長変換素子からの出力光の少なくとも一部分を入
射して通過させる光吸収用ガスセルと、 前記ガスセルからの出射光を検知する光検知器と、 前記光検出器からの出力信号を処理して前記波長変換素
子からの出力光の波長の、前記ガスセルにおけるガスの
特定の吸収線のピークからのずれを示す信号を出力する
回路と、 前記回路からの前記ずれを示す信号を受けて、前記波長
変換素子の位相整合条件を調整する波長制御機構とを備
えたことを特徴とする安定化波長変換装置。
1. A parametric wavelength conversion element that receives pump light and uses a material having a second-order nonlinear optical effect; and a light absorption gas cell that allows at least a part of output light from the wavelength conversion element to enter and pass through. A photodetector for detecting the emitted light from the gas cell, the wavelength of the output light from the wavelength conversion element by processing the output signal from the photodetector, from the peak of a specific absorption line of the gas in the gas cell A stabilized wavelength provided with a circuit for outputting a signal indicating a shift, and a wavelength control mechanism for receiving a signal indicating the shift from the circuit and adjusting a phase matching condition of the wavelength conversion element. Converter.
【請求項2】 前記波長制御機構は、パラメトリック波
長変換における位相整合条件を、前記波長変換素子に対
する入射光の角度、前記波長変換素子の温度、および前
記波長変換素子に印加される電界のうち、少なくとも一
つを制御することにより調整して、前記波長変換素子か
らの出力光の波長を選択することを特徴とする請求項1
記載の安定化波長変換装置。
2. The wavelength control mechanism sets a phase matching condition in parametric wavelength conversion among an angle of incident light with respect to the wavelength conversion element, a temperature of the wavelength conversion element, and an electric field applied to the wavelength conversion element. The wavelength of the output light from the wavelength conversion element is selected by controlling at least one of them to select the wavelength of the output light.
The stabilized wavelength conversion device described.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105404071A (en) * 2015-12-18 2016-03-16 华中科技大学 Method and device for broad-spectrum all-optical wavelength conversion outputting colorless
CN105404072A (en) * 2015-12-18 2016-03-16 华中科技大学 Method and device for broad-spectrum all-optical wavelength conversion outputting colorless

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