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JP2892516B2 - Nonlinear optical fiber and device - Google Patents

Nonlinear optical fiber and device

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Publication number
JP2892516B2
JP2892516B2 JP3045449A JP4544991A JP2892516B2 JP 2892516 B2 JP2892516 B2 JP 2892516B2 JP 3045449 A JP3045449 A JP 3045449A JP 4544991 A JP4544991 A JP 4544991A JP 2892516 B2 JP2892516 B2 JP 2892516B2
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JP
Japan
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core
refractive index
dispersion
nonlinear
optical fiber
Prior art date
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JP3045449A
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Japanese (ja)
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JPH055909A (en
Inventor
浩久 神原
雅生 遊部
憲一 久保寺
秀紀 小林
弘樹 伊藤
昭一 須藤
栗原  隆
直樹 大庭
俊邦 戒能
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/032Optical fibres with cladding with or without a coating with non solid core or cladding

Landscapes

  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は非線形光ファイバおよび
前記光ファイバを使用した非線形光学装置、さらに詳細
には光データ・情報処理や光通信システムにおいて将来
的に用いられる光スイッチや光メモリ、あるいは光信号
演算処理装置などの非線形光学装置、さらに前記非線形
光学装置に使用される光ファイバに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonlinear optical fiber and a nonlinear optical device using the optical fiber, and more particularly, to an optical switch, an optical memory, or an optical switch to be used in optical data / information processing or optical communication systems in the future. The present invention relates to a non-linear optical device such as a signal processing device and an optical fiber used in the non-linear optical device.

【0002】[0002]

【従来の技術】非線形光学効果とは、物質中の電気分極
Pが、下記のように光の電界Eに比例する項以外に
2、E3の高次項を持つために起こる効果である。
2. Description of the Related Art The nonlinear optical effect is an effect that occurs because the electric polarization P in a substance has higher-order terms of E 2 and E 3 in addition to a term proportional to the electric field E of light as described below.

【0003】 P=χ(1)E+χ(2)2+χ(3)3・・・ (1)P = 0003 (1) E + χ (2) E 2 + χ (3) E 3 (1)

【0004】特に第3項は、3次の非線形効果としてよ
く知られている第3高調波発生(周波数ωの光を放出す
る現象)を示すとともに、下式で示される光の強度に依
存した屈折率変化をもたらす。
In particular, the third term indicates the third harmonic generation (phenomenon of emitting light of frequency ω), which is well known as a third-order nonlinear effect, and depends on the intensity of light represented by the following equation. This causes a change in the refractive index.

【0005】 n=n0+n2I、 (2)N = n 0 + n 2 I, (2)

【0006】n2は(1)式の3次非線形感受率χ(3)
対して、
[0006] n 2 is the third-order nonlinear susceptibility χ (3) of the equation (1),

【0007】 n2=16π2χ(3)/cn0 2 (3)N 2 = 16π 2 χ (3) / cn 0 2 (3)

【0008】ただし、n0は線形の屈折率、cは光束で
ある。
Here, n 0 is a linear refractive index, and c is a light beam.

【0009】この3次の非線形光学効果を有する光学媒
質と、光共振器、偏光子、あるいは反射鏡などの他の光
学素子とを組み合わせると光双安定素子、光制御光スイ
ッチ、光変調器、あるいは位相共役波発生装置など、光
情報処理や光通信システムにおいて将来的に用いられる
重要なデバイスを構築し得る。
When this optical medium having the third-order nonlinear optical effect is combined with another optical element such as an optical resonator, a polarizer, or a reflector, an optical bistable element, an optical control optical switch, an optical modulator, Alternatively, important devices used in the future in optical information processing and optical communication systems, such as a phase conjugate wave generator, can be constructed.

【0010】以下、非線形屈折率効果を応用した非線形
光学装置の中から、光カーシャッタスイッチ、ファイバ
ループミラースイッチ、そしてマッハツェンダースイッ
チについて、その従来例を説明する。
A conventional example of an optical Kerr shutter switch, a fiber loop mirror switch, and a Mach-Zehnder switch among the nonlinear optical devices utilizing the nonlinear refractive index effect will be described below.

【0011】光カーシャッタスイッチとは、図1に示し
たように、入力光をゲートパルス光でゲーティングし、
ゲートパルスの時間波形に対応した出力光を得ようとす
るものである。図中、2aと2bの互いに偏光軸が直交
するよう配置された2枚の偏光子からなる直交偏光子系
であり、1は従来においては、長さ1mmのガラスセル
内に封入されたCS2(二硫化炭素)液体である。この
構成においては、ゲートパルスPgが入射している間だ
け、偏光子2aを通過した入力光の直線偏波が、非線形
屈折率媒質1の屈折率変化によって楕円偏波に変わり、
そのために光の一部が直交偏光子2bを通過することが
できる。すなわち入力光はゲート光のパルスによって光
スイッチされる。
As shown in FIG. 1, an optical car shutter switch gates input light with gate pulse light,
This is to obtain output light corresponding to the time waveform of the gate pulse. In the figure, an orthogonal polarizer system composed of two polarizers 2a and 2b arranged so that their polarization axes are orthogonal to each other, and 1 is a CS 2 conventionally sealed in a glass cell having a length of 1 mm. (Carbon disulfide) liquid. In this configuration, the linear polarization of the input light that has passed through the polarizer 2a changes to the elliptical polarization due to the change in the refractive index of the nonlinear refractive index medium 1 only while the gate pulse P g is incident.
Therefore, a part of the light can pass through the orthogonal polarizer 2b. That is, the input light is optically switched by the pulse of the gate light.

【0012】入力光の瞬間透過率T及び位相変化量Δφ
はゲート光の偏光方向と入力光の偏光方向が45°傾い
た時に最大となる。この場合、
Instantaneous transmittance T of input light and phase change Δφ
Is maximum when the polarization direction of the gate light and the polarization direction of the input light are inclined by 45 °. in this case,

【0013】 T=sin2(Δφ/2)、 (4)T = sin 2 (Δφ / 2), (4)

【0014】 Δφ=2πn2LIg /λ (5)Δφ = 2πn 2 LI g / λ (5)

【0015】で表される。ただし、Lは媒質長、λは入
力光波長、Igはゲート光パワー密度、n2=16π2χ
(3)/cn0 2は非線形屈折率である。
## EQU1 ## Here, L is the medium length, λ is the input light wavelength, Ig is the gate light power density, and n 2 = 16π 2 χ
(3) / cn 0 2 is a nonlinear refractive index.

【0016】(4)式でΔφが充分小さいとき、When Δφ is sufficiently small in the equation (4),

【0017】T ∝ χ(3)2g 2、 (6)T ∝ χ (3) L 2 Ig 2 , (6)

【0018】となるから、Tはχ(3)、LそしてIgのそ
れぞれの2乗に比例することがわかる。そして、これか
ら、必要なゲート光強度を低減化させるには、高効率材
料を用いること、長媒質化により相互作用長を長くする
こと、ビームの小スポット化により光密度を上げるこ
と、すなわち、光ファイバ状の媒質を用いることが有効
であることもわかる。また、同じ値の透過率T、すなわ
ち同じ値の位相変化量Δφを得ようとすると、
[0018] because made, T is χ (3), L and seen to be proportional to the respective square of I g. From now on, in order to reduce the required gate light intensity, it is necessary to use a high-efficiency material, increase the interaction length by increasing the length of the medium, and increase the light density by reducing the spot size of the beam. It can also be seen that the use of a fiber-like medium is effective. Also, when trying to obtain the same value of the transmittance T, that is, the same value of the phase change amount Δφ,

【0019】 Ig ∝ L-1 (7)I g L L -1 (7)

【0020】の関係があることがわかる。It can be seen that there is the following relationship.

【0021】本出願人等が従来型のCS2光カーシャッ
タを追試した結果では、λ=0.83μm、L=1m
m、Ig=300MW/cm2としたときに、瞬間透過率
T=0.4%が得られた。この結果から、(4)、
(5)式を用いて非線形屈折率n2を計算すると、
As a result of the applicants' additional tests of a conventional CS 2 optical Kerr shutter, λ = 0.83 μm and L = 1 m
When m and I g = 300 MW / cm 2 , an instantaneous transmittance T = 0.4% was obtained. From this result, (4),
When the nonlinear refractive index n 2 is calculated using the equation (5),

【0022】 n2=3.1×10-14cm2/W、 (8)N 2 = 3.1 × 10 −14 cm 2 / W, (8)

【0023】と求まる。なお、このn2値から非線形感
受率χ(3)を計算すると、
Is obtained. When the nonlinear susceptibility χ (3) is calculated from this n 2 value,

【0024】 χ(3)=1.6×10-12esu、 (9)Χ (3) = 1.6 × 10 −12 esu, (9)

【0025】と計算される。Is calculated.

【0026】このCS2光カーシャッタの応答速度はピ
コ秒程度の高速応答を示すことが確認されており、した
がって瞬間写真撮影や高速分光などの測定系に盛んに用
いられている。しかしながら、(7)式に示されたよう
に、非線形効率は必ずしも大きくなく、したがって極め
て大きなゲート光強度が必要とされるという欠点があっ
た。
It has been confirmed that the response speed of this CS 2 optical car shutter shows a high-speed response on the order of picoseconds. Therefore, it is widely used in measurement systems such as instantaneous photography and high-speed spectroscopy. However, as shown in the equation (7), there is a disadvantage that the nonlinear efficiency is not always large, and therefore an extremely large gate light intensity is required.

【0027】ファイバループミラースイッチとしては、
例えばK.J.Blow, N.J.Doran, B.K.Nayar, and B.P.Nels
on OPTICS LETTERS Vol. 15 (1990) 248に示されるよう
な石英系ファイバを用いたものが知られている。
As a fiber loop mirror switch,
For example, KJBlow, NJDoran, BKNayar, and BPNels
One using a silica-based fiber as shown in on OPTICS LETTERS Vol. 15 (1990) 248 is known.

【0028】この非線形光学装置は、図2に示したよう
に、情報を持った信号光の行き先、あるいは信号光の波
形などを別の制御光によって制御しようとするものであ
る。図中に示したように、一方の入射端に入射された信
号光21を2つの出射端にほぼ均等に分ける光カップラ
23と、光カップラの2つの出射端に接続された石英系
ファイバ24などの非線形屈折率効果を有する光学媒質
によって、この装置の主要部分は構成される。そして、
例えば、光カップラ23に制御光に対してほぼ一方の出
射端だけに出射するような特性を持たせることにより、
制御光が非線形屈折率効果を有する光学媒質中を一方向
だけに伝搬するような構造を設ける。制御光が入射され
ない場合、光カップラ23の一方の入射端に入射された
信号光は光カップラ23でほぼ均等に分けられ非線形光
学媒質中を全く同じ距離だけそれぞれ逆方向に伝搬し光
カップラ23に戻ってくる。すると両方向から伝搬して
きた信号光の光カップラ23における干渉効果によっ
て、信号光が入射された入射端に信号光は出射される
(図中25)。一方、制御光が入射された場合、非線形
光学媒質中を伝搬する信号光のうち、制御光と同方向に
伝搬する信号光は、制御光による非線形屈折率効果によ
り位相変化を受けることになる。この位相変化量Δφは
次式で与えられる。
As shown in FIG. 2, this non-linear optical device is intended to control the destination of a signal light having information or the waveform of the signal light by another control light. As shown in the figure, an optical coupler 23 that divides the signal light 21 incident on one incident end into two exit ends almost equally, a quartz-based fiber 24 connected to the two exit ends of the optical coupler, and the like. The main part of this device is constituted by an optical medium having a nonlinear refractive index effect of And
For example, by giving the optical coupler 23 a characteristic that the control light is emitted to almost only one emission end,
A structure is provided such that the control light propagates only in one direction in the optical medium having the nonlinear refractive index effect. When the control light is not incident, the signal light incident on one of the incident ends of the optical coupler 23 is almost equally divided by the optical coupler 23 and propagates in the nonlinear optical medium in exactly the same distance in the opposite direction to the optical coupler 23. Come back. Then, due to the interference effect of the signal light propagating from both directions in the optical coupler 23, the signal light is emitted to the incident end where the signal light is incident (25 in the figure). On the other hand, when the control light is incident, of the signal light propagating in the nonlinear optical medium, the signal light propagating in the same direction as the control light undergoes a phase change due to the nonlinear refractive index effect of the control light. This phase change amount Δφ is given by the following equation.

【0029】 Δφ=2πn2LIin/λ (10)Δφ = 2πn 2 LI in / λ (10)

【0030】ここで、Lは媒質長、Iinは制御光のパワ
ー密度、λは信号光の波長である。したがって、非線形
光学媒質中を両方向に伝搬して光カップラ23に戻って
きた信号光の間に位相変化量Δφだけ位相差が生じ、干
渉効果によって光カップラ23のもう一方の入射端に信
号光が出射される(図中26)。この時、この入射端に
出射される信号光の割合Tは次式で与えられる。
Here, L is the medium length, I in is the power density of the control light, and λ is the wavelength of the signal light. Therefore, a phase difference is generated by a phase change amount Δφ between the signal light propagating in the non-linear optical medium in both directions and returning to the optical coupler 23, and the signal light is applied to the other incident end of the optical coupler 23 by an interference effect. It is emitted (26 in the figure). At this time, the ratio T of the signal light emitted to the incident end is given by the following equation.

【0031】 T=sin2(Δφ/2) (11)T = sin 2 (Δφ / 2) (11)

【0032】したがって、位相変化量Δφがπになるよ
うに制御光を入射すれば信号は完全に別の入射端に出射
される。しかしながら、この光学装置においても、非線
形屈折率を有する光学媒質として用いる石英系ファイバ
の非線形屈折率効果が小さいために、小さい光強度で、
Δφがπになるような動作を実現するためには数100
m以上という極めて長尺の石英系ファイバが必要とな
り、素子寸法が非常に大型化し、また、そのために素子
動作も不安定になるなどの問題があった。
Therefore, if the control light is incident so that the amount of phase change Δφ becomes π, the signal is completely emitted to another incident end. However, also in this optical device, since the nonlinear refractive index effect of the silica-based fiber used as the optical medium having the nonlinear refractive index is small, with a small light intensity,
In order to realize an operation in which Δφ becomes π, several hundreds are required.
In this case, a very long quartz fiber having a length of at least m or more is required, resulting in a problem that the element size becomes very large, and that the operation of the element becomes unstable.

【0033】マッハツェンダースイッチは、従来、図3
に示すようなニオブ酸リチウムの電気光学効果を利用し
たものが作製されている。図3において、31はニオブ
酸リチウム基板32にチタンを熱拡散して作製したコ
ア、33は電極である。ニオブ酸リチウムは、電気光学
効果を有する光学結晶であって、電界をかけることによ
り、その屈折率を変化させることができる。このため、
図3に示すような構成をとると、電界による屈折率変化
により生ずるコア中を伝搬する光の伝搬係数の変化によ
り、2つの分岐された光を合波する際、2つの光の間に
位相差が生ずる。この結果、干渉により位相差に応じて
出力される光強度が変化するため、電極に加える電位を
変化させることにより、スイッチとして働くこととな
る。しかしながら、このような電気光学効果を用いるス
イッチは電気回路的な浮遊容量などによる制限のため、
高速スイッチとして用いるには不向きであるという欠点
があった。したがって、このマッハツェンダースイッチ
においても、これらの制限のない光制御光スイッチとす
ることが望まれているのであるが、これも上述の二種の
スイッチと同様な問題、すなわち、高効率な材料がない
という問題があった。
Conventionally, the Mach-Zehnder switch is the same as that shown in FIG.
As shown in FIG. 1, those using the electro-optic effect of lithium niobate have been manufactured. In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a core formed by thermally diffusing titanium into a lithium niobate substrate 32, and reference numeral 33 denotes an electrode. Lithium niobate is an optical crystal having an electro-optic effect, and its refractive index can be changed by applying an electric field. For this reason,
With the configuration shown in FIG. 3, when the two branched lights are multiplexed due to a change in the propagation coefficient of light propagating in the core caused by a change in the refractive index due to the electric field, the position between the two lights is changed. A phase difference occurs. As a result, the output light intensity changes in accordance with the phase difference due to the interference, and thus, by changing the potential applied to the electrode, it functions as a switch. However, a switch using such an electro-optic effect is limited by stray capacitance in an electric circuit.
There is a disadvantage that it is not suitable for use as a high-speed switch. Therefore, in this Mach-Zehnder switch, it is desired to use an optical control optical switch without these limitations. However, this is also a problem similar to the above two types of switches, that is, a high-efficiency material is used. There was no problem.

【0034】そこで、非線形光学効果が大きく、動作に
必要な光強度が小さい光学媒質が熱望され、活発な研究
開発が進められた。その結果、半導体の微粒子を添加し
たガラスを素材とした光ファイバや、高効率な有機結晶
を封入した光ファイバなどが開発された。しかしなが
ら、これらにおいても、光の透過率、光導波構造などの
点に数々の問題点があった。
Therefore, an optical medium having a large nonlinear optical effect and a small light intensity required for operation has been eagerly desired, and active research and development have been promoted. As a result, an optical fiber made of glass to which semiconductor fine particles are added, and an optical fiber containing a highly efficient organic crystal have been developed. However, also in these, there are many problems in terms of light transmittance, optical waveguide structure, and the like.

【0035】半導体の微粒子を添加したガラスを素材と
した光ファイバの場合、非線形光学効果は、SiO2
比べて104〜105倍大きいのであるが、動作する波長
での光の吸収率が大きいために素子長は極めて短くせざ
るを得ず、結局のところ、大きな非線形光学効果を得る
のが難しいという問題点があった。
In the case of an optical fiber made of glass to which semiconductor fine particles are added, the nonlinear optical effect is 10 4 to 10 5 times greater than that of SiO 2 , but the light absorptance at the operating wavelength is high. Because of the large size, the element length must be extremely short, and it is difficult to obtain a large nonlinear optical effect after all.

【0036】有機結晶を封入した光ファイバの場合に
は、単位長あたりの非線形光学効果が石英ガラスに比べ
て102以上大きく、また、動作する波長での光の吸収
率も小さいという利点を有するが、該有機結晶の不均一
性などに起因して、光透過率や入射光の直線偏波保持に
劣り、また、光ファイバのコア部とクラッド部との屈折
率差の微細な調整を全範囲にわたり一様に行なうことが
困難であり、このため、適正な光導波構造を形成し、光
強度を高めるのが難しいという問題点があった。
In the case of an optical fiber in which an organic crystal is sealed, there are advantages that the nonlinear optical effect per unit length is larger than that of quartz glass by 10 2 or more, and that the light absorptivity at the operating wavelength is small. However, due to the non-uniformity of the organic crystal and the like, the light transmittance and the linear polarization of the incident light are inferior, and the fine adjustment of the refractive index difference between the core portion and the clad portion of the optical fiber is completely performed. It is difficult to perform the process uniformly over the range, and therefore, there is a problem that it is difficult to form an appropriate optical waveguide structure and increase the light intensity.

【0037】[0037]

【問題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、まず、非線形光ファイバとして、以下
の3つの構造をとることを特徴とする。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that a nonlinear optical fiber has the following three structures.

【0038】(1)非線形屈折率効果を有する光学媒質
として、ガラスを主成分とする細径管内に中空部を設
け、非線形屈折率効果を有する有機物を有機溶媒あるい
は透明性に優れる高分子材料に分散させた有機物分散体
を、該中空部に封入してコア部b0とし、かつ分散濃度
あるいは分散体の組成を調整することにより、該コア部
の屈折率をクラッド部の屈折率より大きくなるように制
御する構造をとる(以下、(1)型非線形光ファイバとい
う)。
(1) As an optical medium having a nonlinear refractive index effect, a hollow portion is provided in a small-diameter tube mainly composed of glass, and an organic substance having a nonlinear refractive index effect is converted into an organic solvent or a polymer material having excellent transparency. The dispersed organic matter dispersion is sealed in the hollow portion to form the core portion b0, and by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion, the refractive index of the core portion becomes larger than the refractive index of the cladding portion. (Hereinafter referred to as (1) type nonlinear optical fiber).

【0039】(2)非線形屈折率効果を有する有機物を
有機溶媒あるいは透明性に優れる高分子材料に分散せし
め、かつ分散濃度あるいは分散体の組成を調整すること
により屈折率を微細に制御した有機物分散体をガラスを
主成分とする中空状細径管内に封入した非線形光ファイ
バにおいて、該有機物分散体を封入するための中空部を
中心に持ちガラスを主成分とし該有機物分散体と等しい
屈折率を有するコアa1と、該コアa1の中心部に封入
された該有機物分散体からなるコアb1と、該コアa1
の外側に配置されガラスを主成分とし該コアa1より小
さい屈折率を有するクラッドとを有する構造をとる(以
下、(2)型非線形光ファイバという)。
(2) An organic substance having a nonlinear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency, and the refractive index is finely controlled by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion. In a nonlinear optical fiber in which the body is sealed in a hollow small-diameter tube mainly composed of glass, the refractive index equal to that of the organic dispersion is mainly composed of glass having a hollow portion for sealing the organic dispersion. A core a1, a core b1 made of the organic dispersion encapsulated in the center of the core a1, and the core a1
(Hereinafter, referred to as a (2) type nonlinear optical fiber).

【0040】(3)非線形屈折率効果を有する有機物を
有機溶媒あるいは透明性に優れる高分子材料に分散せし
め、かつ分散濃度あるいは分散体の組成を調整すること
により屈折率を微細に制御した有機物分散体をガラスを
主成分とする中空状細径管内に封入した非線形光ファイ
バにおいて、該有機物分散体を封入するための中空部を
中心に持ちガラスを主成分とし該有機物分散体と等しい
屈折率を有するコアa2と、該コアa2の中心部に封入
された該有機物分散体からなるコアb2と、該コアa2
の外側に配置されガラスを主成分とし該コアa2より小
さい屈折率を有するクラッドと、該クラッド中に配置し
たガラスを主成分とする少なくとも2つの応力付与部と
を有し、該応力付与部は該コアa2をはさんで対向し、
かつ該コアa2から離隔し、該応力付与部の熱膨張係数
が該クラッドの熱膨張係数と異なり、該コアa2に非軸
対称の応力を加える構造をとる(以下、(3)型非線形光
ファイバという)。
(3) An organic substance having a nonlinear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency, and the refractive index is finely controlled by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion. In a nonlinear optical fiber in which the body is sealed in a hollow small-diameter tube mainly composed of glass, the refractive index equal to that of the organic dispersion is mainly composed of glass having a hollow portion for sealing the organic dispersion. A core a2, a core b2 made of the organic dispersion encapsulated in the center of the core a2, and a core a2
And a clad having glass as a main component and having a refractive index smaller than that of the core a2, and at least two stress applying portions mainly containing glass arranged in the clad, wherein the stress applying portion is Facing each other across the core a2,
In addition, the core a2 is separated from the core a2, and has a structure in which the thermal expansion coefficient of the stress applying portion is different from the thermal expansion coefficient of the clad and applies a non-axisymmetric stress to the core a2 (hereinafter referred to as (3) type nonlinear optical fiber ).

【0041】次に、非線形光学装置として、以下の構成
をとることを特徴とする。
Next, the nonlinear optical device has the following configuration.

【0042】(4)非線形屈折率を有する光学媒質を互
いに偏光軸が直交するように配列された2枚の偏光子で
はさんだ非線形光学装置において、非線形屈折率を有す
る光学媒質として、上記(1)、(2)、(3)型非線形光ファ
イバを用いる構成をとる。
(4) In a nonlinear optical device in which an optical medium having a non-linear refractive index is sandwiched between two polarizers arranged so that the polarization axes are orthogonal to each other, the optical medium having a non-linear refractive index is defined as (1) , (2) and (3) type nonlinear optical fibers.

【0043】(5)2つの入射端と2つの出射端とを有
し、一方の入射端に入射された信号光を2つの出射端に
ほぼ均等に分ける半透鏡もしくは光カップラと、当該半
透鏡もしくは光カップラの2つの出射端に接続された非
線形屈折率効果を有する光学媒質からなり、制御光を当
該光学媒質中をほぼ一方向にのみ伝搬させる構造を有す
る非線形光学装置において、非線形屈折率を有する光学
媒質として、上記(1)、(2)、(3)型非線形光ファイバを
用いる構成をとる。
(5) A semi-transparent mirror or optical coupler having two entrance ends and two exit ends, and for dividing the signal light incident on one entrance end into two exit ends almost equally, and the semi-transparent mirror Alternatively, in a nonlinear optical device having a structure in which an optical medium having a nonlinear refractive index effect is connected to two output ends of an optical coupler and having a structure in which control light propagates in the optical medium in almost only one direction, the nonlinear refractive index is reduced. A configuration using the above-mentioned (1), (2), and (3) type nonlinear optical fibers is used as the optical medium.

【0044】(6)1つの光束を半透鏡もしくは光カッ
プラにて、2光束に分岐し、相違なる経路を経由せしめ
ることにより、相対的光路長差を付与せしめた後、2光
束を再び合波させる光学装置において、非線形屈折率を
有する光学媒質として、上記(1)、(2)、(3)型非線系光
ファイバを用いる構成をとる。
(6) One light beam is split into two light beams by a semi-transmissive mirror or an optical coupler and passed through different paths to give a relative optical path length difference, and then the two light beams are combined again. The optical device to be used has a configuration in which the above-mentioned (1), (2), and (3) type nonlinear optical fibers are used as an optical medium having a nonlinear refractive index.

【0045】また、本発明の非線形光ファイバは、非線
形屈折率効果を有する有機物として、スチレン誘導体で
ある4−(N,N−ジエチルアミノ)−β−ニトロスチ
レン(栗原、戒能「新規有機非線形光学材料DEANS
T」第50回応用物理学会学術講演会28p−ZP−1
(1989)、および、神原、小林、久保寺、栗原、戒
能「新規有機非線形光学材料DEANSTを用いた光K
errシャッタ動作」同講演会28p−ZP−2、以下
DEANSTという)、イオン性結晶材料である4’−
ジメチルアミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムの
メトスルホネート塩(神原、小林、久保寺「有機材料を
用いた高効率光Kerrシャッタ動作」第36回応用物
理学関係連合講演会2p−G14(1989)、以下D
MSMという)、三環系のベンジリデンアニリン誘導体
であるテレフタル−ビス[(p−ジエチルアミノ)アニ
リン](以下、SBACという)を使用した例を実施例
に示すが、この他非線形屈折率効果を有する有機物とし
て、3次の非線形感受率χ(3)値が1×10-13esu以
上の分子性結晶材料、あるいはイオン性結晶材料、ある
いはこれらの結晶材料を、分子中に含有または結合する
透明性に優れる高分子材料、あるいはπ電子共役系のオ
リゴマーまたはポリマー材料のいずれかあるいはこれら
を組み合わせたものを用いることを特徴とする。このよ
うな有機物としては、従来より非線形光学材料として検
討されている、分子性結晶材料である、4−ニトロアニ
リン(p−NA)、4−(N,N−ジエチルアミノ)ニ
トロベンゼン(p−DEANB)、2−メチル−4−ニ
トロアニリン(MNA)、4−ニトロフェニルプロリノ
ール(NPP)、4−シクロオクチルアミノニトロベン
ゼン(COANB)、N−シアノメチル−N−メチル−
4−ニトロアニリン(CMMNA)などのニトロアニリ
ンおよびその誘導体、4−シクロオクチルアミノニトロ
ピリジン(COANP)、4−アダマンタンアミノニト
ロピリジン(AANP)、2−(N−プロピノール)−
5−ニトロピリジン(PNP)などのニトロピリジン誘
導体、4−メトキシ−4’−ニトロスチルベン(MN
S)、4−ブロモ−4’−ニトロスチルベン(BN
S)、4−(N,N−ジメチルアミノ)−4’−ニトロ
スチルベン(DMANS0、4−(N,N−ジエチルア
ミノ)−4’−ニトロスチルベン(DEANS)、4−
(N,N−ジプロピルアミノ)−4’−ニトロスチルベ
ン(DPANS)、3−メチル−4−メトキシ−4’−
ニトロスチルベン(MMNS)などのニトロスチルベン
誘導体、4−(N,N−ジメチルアミノ)−4’−ニト
ロアゾベンゼン(DMANAB)、4−(N,N−ジエ
チルアミノ)−4’−ニトロアゾベンゼン(DEANA
B)などのパラアミノニトロアゾベンゼ導体、5−ニト
ロインドール(5NIN)やクロロニトロベンゾオキサ
ジアゾール(NBD−CI)などのベンゾ複素環誘導
体、あるいは、イオン性結晶材料である4’−ジエチル
アミノ−N−メチル−4−スチルバゾリウムのメトスル
ホネート塩(DESM)、4’−ジエチルアミノ−N−
メチル−4−スチルバゾリウムのヨウ素塩(DESI)
などのジアルキルアミノスチルバゾリウム誘導体、およ
び表1に示す構造式で表されるピリジニウム誘導体、ア
ズレニウム誘導体、キノリウム誘導体、あるいは、π電
子共役系ポリマー材料であるポリジアセチレン誘導体、
ポリ(パラフェニレンビニレン)やポリ(2,5−チェ
ニレンビニレン)に代表されるポリアリレンビニレンな
ど、およびこれらのポリマーの基本単位を構成成分とす
るオリゴマー材料など、および、これらの分子を構成す
る水素を重水素化あるいはフッ素化したものを用いるこ
とが可能である。
Further, the non-linear optical fiber of the present invention is a styrene derivative of 4- (N, N-diethylamino)-. Beta.-nitrostyrene (Kurihara, Kaino "New organic non-linear optical material") as an organic substance having a non-linear refractive index effect. DEANS
T "50th JSAP Scientific Lecture 28p-ZP-1
(1989), and Kamihara, Kobayashi, Kuboji, Kurihara, Kainou, "Optical K using a novel organic nonlinear optical material DEANST"
err shutter operation ”, Lecture 28p-ZP-2, hereinafter referred to as“ DEANST ”, and 4′- which is an ionic crystal material.
Methosulfonate salt of dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium (Kamihara, Kobayashi, Kuboji "High-efficiency optical Kerr shutter operation using organic material" The 36th Joint Lecture on Applied Physics 2p-G14 (1989), Below D
Examples using MSM) and terephthal-bis [(p-diethylamino) aniline] (hereinafter, referred to as SBAC) which is a tricyclic benzylidene aniline derivative are shown in Examples, but other organic substances having a nonlinear refractive index effect are also shown. The third-order nonlinear susceptibility χ (3) The molecular crystal material having a value of 1 × 10 −13 esu or more, the ionic crystal material, or the transparency in which these crystal materials are contained or bonded in the molecule. It is characterized by using an excellent polymer material, a π-electron conjugated oligomer or a polymer material, or a combination thereof. Examples of such organic substances include 4-nitroaniline (p-NA) and 4- (N, N-diethylamino) nitrobenzene (p-DEANB), which are molecular crystal materials that have been conventionally studied as nonlinear optical materials. , 2-methyl-4-nitroaniline (MNA), 4-nitrophenylprolinol (NPP), 4-cyclooctylaminonitrobenzene (COANB), N-cyanomethyl-N-methyl-
Nitroaniline such as 4-nitroaniline (CMMNA) and its derivatives, 4-cyclooctylaminonitropyridine (COANP), 4-adamantaneaminonitropyridine (AANP), 2- (N-propynol)-
Nitropyridine derivatives such as 5-nitropyridine (PNP), 4-methoxy-4'-nitrostilbene (MN
S), 4-bromo-4'-nitrostilbene (BN
S), 4- (N, N-dimethylamino) -4'-nitrostilbene (DMANS0, 4- (N, N-diethylamino) -4'-nitrostilbene (DEANS), 4-
(N, N-dipropylamino) -4'-nitrostilbene (DPANS), 3-methyl-4-methoxy-4'-
Nitrostilbene derivatives such as nitrostilbene (MMNS), 4- (N, N-dimethylamino) -4′-nitroazobenzene (DMANAB), 4- (N, N-diethylamino) -4′-nitroazobenzene (DEANA)
B) or a benzoheterocyclic derivative such as 5-nitroindole (5NIN) or chloronitrobenzoxadiazole (NBD-CI), or 4'-diethylamino-N which is an ionic crystal material -Methosulfonate salt of methyl-4-stilbazolium (DESM), 4'-diethylamino-N-
Iodine salt of methyl-4-stilbazolium (DESI)
A dialkylaminostilbazolium derivative such as, and a pyridinium derivative, an azulenium derivative, a quinolium derivative represented by the structural formula shown in Table 1, or a polydiacetylene derivative which is a π-electron conjugated polymer material,
Poly (paraphenylene vinylene) and poly (arylene vinylene) represented by poly (2,5-phenylene vinylene), and oligomer materials containing the basic units of these polymers as components, and the constituents of these molecules Deuterated or fluorinated hydrogen can be used.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】また、非線形屈折率効果を有する有機物を
分散させる媒質としては、以下の実施例で示すニトロベ
ンゼン、ホルムアミド、1,2−ジクロロプロパンのほ
か、DMF(ジメチルホルムアミド)、アセトン、クロ
ロホルム、ベンゼン、プロパノール、アセトニトリル、
ニトロメタン、アクリロニトリル、1,3−プロパンジ
オール、N,N−ジメチルアセトアミド、アセトアルデ
ヒド、アセトアミド、ヌジョール、α−クロロナフタレ
ン、四塩化炭素、エタノール、メタノール、クロロベン
ゼン、塩化ブチル、1−クロロペンタン、1,1,2,
2−テトラクロロエタン、および、これら上記の媒質、
例えば、ニトロベンゼン、DMFなどの重水素化あるい
はフッ素化したものなど、これらを用いて作製したコア
部b0、b1、b2の非線形屈折率効果を含まない微弱
光に対する屈折率が、使用する光ファイバのクラッド部
より高い媒質であれば同様に使用できる。
As a medium for dispersing an organic substance having a non-linear refractive index effect, nitrobenzene, formamide, 1,2-dichloropropane, DMF (dimethylformamide), acetone, chloroform, benzene, Propanol, acetonitrile,
Nitromethane, acrylonitrile, 1,3-propanediol, N, N-dimethylacetamide, acetaldehyde, acetamide, nujol, α-chloronaphthalene, carbon tetrachloride, ethanol, methanol, chlorobenzene, butyl chloride, 1-chloropentane, 1,1 , 2,
2-tetrachloroethane, and these media,
For example, deuterated or fluorinated nitrobenzene or DMF, etc., the cores b0, b1, and b2 produced using these have a refractive index for weak light that does not include the nonlinear refractive index effect. A medium higher than the cladding can be used similarly.

【0048】なお、非線形屈折率効果を有する有機物の
χ(3)としては、10-13esu以上であることを要求し
たのは、従来の石英ガラス(SiO2)を用いたものよ
りも素子の小型化を図るには、石英ガラスのχ(3)値1
-14esuよりも1桁程度大きいことが必要だからで
ある。
It should be noted that the requirement of χ (3) of the organic substance having a nonlinear refractive index effect to be not less than 10 −13 esu is higher than that of a conventional element using quartz glass (SiO 2 ). In order to reduce the size, the 、 (3) value of quartz glass is 1
This is because it needs to be about one digit larger than 0 -14 esu.

【0049】また、コアa1またはa2としては、上記
コアb1またはb2と屈折率が等しいか、ほぼ等しけれ
ば基本的にはいかなるものでもよい。例えば、GeO2
−SiO2、P25−SiO2、GeO2−P25−Si
2またはSiO2−Fなどであることができる。
The core a1 or a2 may be basically any one as long as the core b1 or b2 has a refractive index equal to or substantially equal to that of the core b1 or b2. For example, GeO 2
—SiO 2 , P 2 O 5 —SiO 2 , GeO 2 —P 2 O 5 —Si
O 2 or SiO 2 -F as possible out that there the like.

【0050】さらに、クラッドとしては上記コアa1、
コアa2またはコアb0より屈折率の小さいものでれ
ば、基本的にはいかなるものでもよく、例えば、SiO
2であることができる。また、応力付与部としては、熱
膨張係数がクラッドの熱膨張係数と異なるものであれ
ば、基本的にはいかなるものでもよく、例えば、SiO
2−B23などであることができる。
Further, as the clad, the core a1,
As long as it has a smaller refractive index than the core a2 or the core b0, it may be basically any one.
Could be 2 . The stress applying portion may be basically any material as long as its coefficient of thermal expansion is different from that of the clad.
Can be located in such 2 -B 2 O 3.

【0051】なお、有機分散体としては、非線形屈折率
効果を有する有機物を液体状の媒質に溶解したもののほ
か、非線形屈折率効果を有する有機物の微粒子を含有し
た液体状媒質、非線形屈折率効果を有する有機物を添加
した固体状媒質、非線形屈折率効果を有する有機物の微
粒子を含有した固体状媒質など、コア部の非線形屈折率
効果を含まない微弱光に対する屈折率が、光ファイバの
クラッド部より大きければ、同様に使用できる。
As the organic dispersion, in addition to a solution in which an organic substance having a nonlinear refractive index effect is dissolved in a liquid medium, a liquid medium containing fine particles of an organic substance having a nonlinear refractive index effect, and a liquid medium having a nonlinear refractive index effect, are used. The refractive index of the core portion for weak light that does not include the nonlinear refractive index effect is larger than that of the cladding portion of the optical fiber, such as a solid medium doped with an organic substance and a solid medium containing fine particles of an organic substance having a nonlinear refractive index effect. If so, it can be used as well.

【0052】非線形屈折率効果を有する有機物を分散さ
せる固体分散媒としては、ポリメチルメタクリレート、
ポリアクリレート、ポリスチレンおよびこれらの誘導
体、ポリ(1,1,2,2−テトラフルオロプロピルメ
タクリレート)、ポリ(1,1,2,2,3,3,4,
4−オクタフルオロペンチルメタクリレート)などのフ
ルオロアルキルメタクリレート誘導体系ホモポリマーお
よびコポリマー、フッ素化したスチレン重合体、あるい
はフッ素化および重水素化を行なったポリアルキルメタ
クリレート、ポリアルキルアクリレート、ポリスチレ
ン、例えばペンタフルオロ−トリジュ−テロスチレン重
合体、あるいは、これらの重合体の組み合わせよりなる
共重合体なども同様に使用できる。このような重合体を
用いるにあたり、屈折率が使用する光ファイバのクラッ
ド部より高い物質であれば使用できるが、特に共重合体
を用いることによって屈折率の微細な制御が可能であ
る。
As a solid dispersion medium for dispersing an organic substance having a nonlinear refractive index effect, polymethyl methacrylate,
Polyacrylate, polystyrene and derivatives thereof, poly (1,1,2,2-tetrafluoropropyl methacrylate), poly (1,1,2,2,3,3,4,4)
4-octafluoropentyl methacrylate) and other fluoroalkyl methacrylate derivative-based homopolymers and copolymers, fluorinated styrene polymers, or fluorinated and deuterated polyalkyl methacrylates, polyalkyl acrylates, polystyrenes such as pentafluoro- A triduterostyrene polymer or a copolymer composed of a combination of these polymers can also be used. In using such a polymer, any substance can be used as long as the substance has a refractive index higher than that of the clad portion of the optical fiber used. In particular, by using a copolymer, fine control of the refractive index is possible.

【0053】[0053]

【作用】本発明では、従来のもの、例えば、有機結晶材
料を封入してコア部とする光ファイバに比べ、非線形屈
折率効果を有する有機物を有機溶媒あるいは透明性に優
れる高分子材料に均一に分散させるために、良好な光学
特性を得ることができる。すなわち、非線形屈折率効果
を有する有機物を有機溶媒などに分散させると、その濃
度を全範囲にわたって一様とすることが極めて容易であ
るので、光透過率や入射光の直線偏波保持に優れ、ま
た、光ファイバのコア部とクラッド部との屈折率差の微
細な調整も全範囲にわたって一様に達成できる。
According to the present invention, an organic substance having a non-linear refractive index effect can be uniformly converted into an organic solvent or a polymer material having excellent transparency as compared with a conventional one, for example, an optical fiber in which an organic crystal material is sealed and used as a core. Good optical properties can be obtained for dispersion. That is, when an organic substance having a non-linear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or the like, it is extremely easy to make the concentration uniform over the entire range, and therefore, excellent in light transmittance and linear polarization retention of incident light, Further, fine adjustment of the refractive index difference between the core portion and the clad portion of the optical fiber can be achieved uniformly over the entire range.

【0054】そして、(1)型非線形光ファイバを非線形
屈折率効果を有する光学媒質として用いることにより、
低い光強度で動作し、なおかつ、コンパクトな非線形光
学装置を実現することができる。
By using the (1) type nonlinear optical fiber as an optical medium having a nonlinear refractive index effect,
It is possible to realize a compact nonlinear optical device which operates at a low light intensity and is compact.

【0055】また、(2)型非線形光ファイバを用いるこ
とにより、該有機物分散体の屈折率に不均一性がある場
合でも、ファイバ中を導波する光のモードパターンを安
定化し、安定な動作を実現することができる。
Further, by using the (2) type nonlinear optical fiber, even when the refractive index of the organic dispersion is non-uniform, the mode pattern of light guided in the fiber is stabilized, and stable operation is achieved. Can be realized.

【0056】また、(3)型非線形光ファイバを用いるこ
とにより、該有機物分散体からなるコア部分のコア径揺
らぎや温度分布などの外乱に影響されない動作を実現す
ることができる。
Further, by using the (3) type nonlinear optical fiber, it is possible to realize an operation which is not affected by disturbance such as fluctuation in core diameter and temperature distribution of the core portion made of the organic dispersion.

【0057】本発明は、信号光や制御光の波長において
前記有機物分散体に吸収が存在する場合でも、有機物分
散体中の非線形屈折率効果を有する有機物および該有機
物を分散させる有機溶媒あるいは透明性に優れる高分子
材料にそれらの分子を構成する水素を重水素化あるいは
フッ素化したものを用いることにより、吸収を避け媒質
長を長くすることによって低パワーでの動作を実現する
ことができる。図4(a)は、波長1.0μmから1.
8μmにおける、ニトロベンゼンとこの溶媒の重水素化
物との吸収特性を調べた結果である。この図4(a)
は、ニトロベンゼンでは、1.3μmや1.5μmの通
信波長帯では大きな吸収を示すため実用的でないのに対
し、この溶媒を重水素化したものを使用することによ
り、この波長帯での吸収を避けることができたことを示
している。図4(b)は、ポリスチレンの分子を構成す
る水素をフッ素化および重水素化したものの吸収特性を
示したものである。ポリスチレンは1μm以上の波長領
域では大きな吸収があり実用的でないが、フッ素化を行
なうと通信波長領域での吸収を逃れることができ、さら
に、重水素化をも行なうことで一層吸収を小さくしてい
ることがわかる。また、ベンゼンも通信波長領域に大き
な吸収を有するが、これもフッ素化したヘキサフルオロ
ベンゼンを用いると、この領域での吸収を逃れることが
できることが確かめられた。また、これにより、波長分
散をも低減することができた。
The present invention provides an organic substance having a nonlinear refractive index effect in an organic substance dispersion, an organic solvent dispersing the organic substance, or an organic solvent, even when the organic substance dispersion has absorption at the wavelength of signal light or control light. By using deuterated or fluorinated hydrogen constituting these molecules as a high-molecular material, it is possible to realize low-power operation by avoiding absorption and increasing the medium length. FIG. 4 (a) shows a wavelength of 1.0 μm to 1.
It is a result of examining absorption characteristics of nitrobenzene and a deuteride of this solvent at 8 μm. FIG. 4 (a)
Is not practical because nitrobenzene shows a large absorption in the communication wavelength band of 1.3 μm or 1.5 μm, whereas the use of this solvent in deuterated form reduces the absorption in this wavelength band. Indicates that it could be avoided. FIG. 4B shows the absorption characteristics of fluorinated and deuterated hydrogen constituting polystyrene molecules. Polystyrene has a large absorption in the wavelength region of 1 μm or more and is not practical. However, if fluorination is performed, absorption in the communication wavelength region can be escaped, and further deuteration also reduces the absorption. You can see that there is. In addition, benzene also has a large absorption in the communication wavelength region, and it was confirmed that the absorption in this region can be escaped by using fluorinated hexafluorobenzene. Thereby, the chromatic dispersion could be reduced.

【0058】以上、これらのことから、適当な有機溶媒
などを重水素化あるいはフッ素化したものも使用するこ
とにより、任意の波長領域において、良好な透過特性を
得ることができることがわかる。各種の有機溶媒などを
用いたり、または、各種有機溶媒などを任意の割合で混
合させることにより、任意の波長領域(ただし、0.6
μm〜2μm)で良好な透過特性を得ることができるの
ももちろんである。
From the above, it can be seen that good transmission characteristics can be obtained in an arbitrary wavelength range by using a deuterated or fluorinated organic solvent or the like. By using various organic solvents and the like, or by mixing various organic solvents and the like at an arbitrary ratio, an arbitrary wavelength region (however, 0.6
(μm to 2 μm), of course, good transmission characteristics can be obtained.

【0059】なお、非線形屈折率効果を有する有機物と
しても、フッ素化または重水素化したのを用いるのも、
上記と同様な理由によるものである。
As the organic substance having a non-linear refractive index effect, fluorinated or deuterated organic substance is used.
This is for the same reason as described above.

【0060】光ファイバのコア部とクラッド部との屈折
率差の微細な調整が行なえることは、図5を用いるとよ
くわかる。図5は、DEANSTをDMFに分散させた
場合における溶液の屈折率のDEANST濃度依存性を
調べた結果を示したものである(DMFを用いたときの
飽和濃度は40重量%である)。例えば、波長1.06
μmで屈折率1.450を得たいときには、この図を用
い、屈折率1.450に対応する溶液濃度を読み取り、
溶液濃度を18.4重量%とすれば、正確に屈折率1.
450が得られるのである。なお、各種の有機溶媒など
を用いたり、または、各種有機溶媒などを任意の割合で
混合させれば、ここで示した以外の広い範囲の任意の屈
折率を正確に得ることができるのはもちろんである。
It can be clearly understood from FIG. 5 that the fine adjustment of the refractive index difference between the core and the clad of the optical fiber can be performed. FIG. 5 shows the result of examining the dependency of the refractive index of the solution on the concentration of DEANST when DEANST is dispersed in DMF (the saturation concentration when DMF is used is 40% by weight). For example, a wavelength of 1.06
When it is desired to obtain a refractive index of 1.450 in μm, use this figure to read the solution concentration corresponding to the refractive index of 1.450,
If the solution concentration is 18.4% by weight, the refractive index is exactly 1.
450 is obtained. In addition, if various organic solvents or the like are used, or if various organic solvents or the like are mixed at an arbitrary ratio, it is of course possible to accurately obtain an arbitrary refractive index in a wide range other than that shown here. It is.

【0061】なお、有機分散体として、固体状媒質を用
いると、応答速度が主に非線形分極効果で決まるので、
液体状媒質での分子配向効果によるものよりも、より高
速で応答できるという利点を有する。
When a solid medium is used as the organic dispersion, the response speed is mainly determined by the nonlinear polarization effect.
It has an advantage that it can respond at a higher speed than that due to the molecular orientation effect in a liquid medium.

【0062】[0062]

【実施例1】本実施例では、本発明の(1)型非線形光フ
ァイバを用いて光カーシャッタスイッチ動作を観測した
結果を示す。ガラス細径管の中空部に封入する有機物と
して、DEANST(分子構造を化1に示す)を用い
た。
[Embodiment 1] In this embodiment, the result of observing the operation of an optical Kerr shutter switch using the type (1) nonlinear optical fiber of the present invention will be described. DEANST (molecular structure shown in Chemical Formula 1) was used as an organic substance to be sealed in the hollow portion of the glass thin tube.

【0063】[0063]

【化1】 Embedded image

【0064】非線形光ファイバは、図6に示す構成をと
った。図6において、(a)は断面図、(b)は斜視図
であって、61はDEANSTをニトロベンゼンに飽和
するまで(30重量%)分散させた溶液を封入したコア
径D125μmのコア部、62は外径を1mmとしたガ
ラスのクラッド部である。屈折率制御によってncore
cladを満たし、コア部に光を効率よく閉じ込めるよう
にしてある。ncore=1.630、nclad=1.50
0、そして、比屈折率差(ncore−nclad)/ncore
8.0%とした。
The nonlinear optical fiber has the configuration shown in FIG. In FIG. 6, (a) is a sectional view, (b) is a perspective view, and 61 is a core part having a core diameter D of 125 μm in which a solution obtained by dispersing DEANST in nitrobenzene until saturation (30% by weight) is enclosed. Denotes a glass clad portion having an outer diameter of 1 mm. By controlling the refractive index, n core >
n clad so that light is efficiently confined in the core. n core = 1.630, n clad = 1.50
0, and the relative refractive index difference (n core −n clad ) / n core =
It was set to 8.0%.

【0065】図7は、本発明の光カーシャッタスイッチ
装置70の特性を測定する実験系である。プローブ光7
1としては、波長0.83μmの半導体レーザ光、ゲー
ト光としては、波長0.70μmのYAGレーザ72の
SHG光励起73の色素レーザ光74(6nsec、1
0Hz)を用いた。検出器74としては、応答速度2n
secのホトマルを用いた。ビーム径の大きさは、ゲー
ト光、プローブ光ともに、110μmであった。この光
学系は、コリニア系になっており、従来技術のノンコリ
ニア系と異なり、光学媒質として、長尺化したもの、例
えば、非線形光ファイバを用いることができ、これによ
り、小スポット化および長媒質化による高効率化が行な
えるという特徴を有する。
FIG. 7 is an experimental system for measuring the characteristics of the optical car shutter switch device 70 of the present invention. Probe light 7
1 is a semiconductor laser light having a wavelength of 0.83 μm, and a gate light is a dye laser light 74 (6 nsec, 1 μm) of the SHG light excitation 73 of the YAG laser 72 having a wavelength of 0.70 μm.
0 Hz). The detector 74 has a response speed of 2n.
sec. Photomar was used. The size of the beam diameter was 110 μm for both the gate light and the probe light. This optical system is a collinear system, and unlike the non-collinear system of the prior art, a longer optical medium, for example, a non-linear optical fiber can be used. It has the feature that high efficiency can be achieved by the conversion.

【0066】図8は、位相変化量Δφ=20°(すなわ
ち、シグナル透過率1%)を得るのに必要なゲート光強
度Pπ/6(光ファイバおよびセルの出射端でモニター
した光強度とする。以下同じ。)の媒質長依存性を示す
ものであり、非線形光ファイバ80を用いたことによ
り、必要なゲーと光が大幅に低減されたことを示すもの
である。
FIG. 8 shows the gate light intensity Pπ / 6 (light intensity monitored at the output end of the optical fiber and the cell) required to obtain a phase change Δφ = 20 ° (that is, a signal transmittance of 1%). The same applies to the following.) This indicates that the use of the nonlinear optical fiber 80 significantly reduces the required game and light.

【0067】非線形光ファイバ80を用いた場合は、小
さなスポットが長距離にわたって保持できるので、従来
技術のところで説明した(7)式から、媒質長の長さL
に反比例してPπ/6が減少し、結局、100mm長の
非線形光ファイバでは、1mm長セルに比べて、Pπ/
6が1/75(光ファイバの結合効率は66%ゆえ、ゲ
ート光強度を光ファイバの入射端でモニターすれば、1
/50)に低減された。セル81を用いた場合は、ビー
ム広がりによりL=3mm付近からIがL-1に比例しな
くなり、すぐに飽和してしまうため、Pπ/6の減少の
仕方がファイバの場合に遠く及ばないことを見れば、フ
ァイバ化の長所がよくわかる。
When the nonlinear optical fiber 80 is used, since a small spot can be held over a long distance, the medium length L can be obtained from the equation (7) described in the prior art.
Pπ / 6 decreases in inverse proportion to the above, and eventually, in a 100 mm long nonlinear optical fiber, Pπ / 6 is smaller than that in a 1 mm long cell.
6 is 1/75 (since the coupling efficiency of the optical fiber is 66%, if the gate light intensity is monitored at the input end of the optical fiber, 1
/ 50). In the case where the cell 81 is used, I becomes in proportion to L -1 from around L = 3 mm due to the beam spread, and immediately saturates. Therefore, the way of decreasing Pπ / 6 is far from that of the fiber. You can clearly see the advantages of using fiber.

【0068】また、DEANSTのニトロベンゼン30
重量%溶液を用いると、それだけで従来材料のCS2
用いた場合に比べて、Pπ/6が1/2.3に低減され
るから(特願平1−14379号、有機非線形光学材料
および非線形光学装置)、結局、従来の1mmセルによ
るCS2光カーシャッタスイッチに比べ、Pπ/6値は2
桁以上も大幅に低減されたことになる。
Also, DEANST's nitrobenzene 30
With wt% solution, as compared with the case of using only the CS 2 of the conventional materials it because Ppai / 6 is reduced to 1 / 2.3 (Japanese Patent Application No. 1-14379, an organic nonlinear optical material and Non-linear optical device), after all, the Pπ / 6 value is 2 compared to the conventional CS 2 optical Kerr shutter switch with 1 mm cell.
This is a significant reduction by more than an order of magnitude.

【0069】図9に、100mm長非線形光ファイバを
用いて媒質長を大きくしたときのゲート光強度P
gate(光ファイバおよびセルの出射端でモニターした光
強度とする。以下同じ。)と透過率Tとの関係を示す。
T値は、低ゲート光強度領域では正弦波状に増大する
が、次第に飽和し、Pgateが1/2波長強度のときに、
最大透過率27%が得られた。この1/2波長強度のP
πは、1.3kW(光ファイバの結合効率は66%ゆ
え、ゲート光強度を光ファイバの入射端でモニターすれ
ば、2kW)であった。
FIG. 9 shows the gate light intensity P when the medium length is increased by using a 100 mm long nonlinear optical fiber.
The relationship between the gate (the light intensity monitored at the output end of the optical fiber and the cell; the same applies hereinafter) and the transmittance T are shown.
The T value increases sinusoidally in the low gate light intensity region, but gradually becomes saturated, and when P gate has a half wavelength intensity,
A maximum transmittance of 27% was obtained. This half-wave intensity P
π was 1.3 kW (2 kW when the gate light intensity is monitored at the input end of the optical fiber because the coupling efficiency of the optical fiber is 66%).

【0070】この結果の最大のポイントは、わずか10
0mm長の媒質で位相変化量πの回転が達成できたこと
であり、本発明で初めて実現できたものである。従来技
術の光ファイバでは、数百m以上もの媒質長が必要であ
ったから、装置の大幅なコンパクト化が可能になったこ
とになる。
The largest point of this result is only 10
This means that rotation with a phase change amount of π has been achieved with a medium having a length of 0 mm, and this has been realized for the first time in the present invention. The optical fiber of the prior art required a medium length of several hundred meters or more, so that the device could be made much more compact.

【0071】なお、本実施例では、比屈折率差が8.0
%と大きく、多モード導波路となっているが、溶媒を
1,2−ジクロロベンゼンなどに変えて、比屈折率差を
小さくし、シングルモードを達成することはもちろん可
能である。
In this embodiment, the relative refractive index difference is 8.0.
%, Which is a multimode waveguide, but it is of course possible to change the solvent to 1,2-dichlorobenzene or the like to reduce the relative refractive index difference and achieve a single mode.

【0072】応答速度に関しては、従来材料CS2の光
シャッタ装置では、10-12secと報告されている。
本実施例においても、応答速度を調べた。図10に、ゲ
ート光にピコ秒(10Hz)Dyeレーザ、検出器にス
トリークカメラを用いて(ただし、このレーザとストリ
ークカメラは本実施例の以下の実験と、実施例9および
実施例10の同様な実験にのみ使用した)、CS2(図
中(c))およびDEANSTのニトロベンゼン15重
量%溶液(図中(b))とをそれぞれ3mmセルに入れ
たものを光学媒質として用いて、応答速度を観測した結
果を、ゲート光の波形(図中(a))とともに示す。こ
れから、CS2は、従来から報告されている値(〜2p
sec)と同程度の2.8psecで応答し、また、D
EANST溶液も、CS2と同程度の4psecで応答
していることが実験的に確認された。CS2において
は、応答速度は主として分子の配向効果で決まると報告
されているが、DEANST溶液も同様であると考えら
れる。
Regarding the response speed, it has been reported that the response speed of the conventional optical shutter device made of CS 2 is 10 −12 sec.
Also in this example, the response speed was examined. In FIG. 10, a picosecond (10 Hz) Dye laser is used for the gate light, and a streak camera is used for the detector (however, this laser and the streak camera are the same as those in the following experiments of this embodiment and in the ninth and tenth embodiments). Response times using a 3 mm cell each containing CS 2 ((c) in the figure) and a 15% by weight solution of DEANST in nitrobenzene ((b) in the figure) as an optical medium. Are shown together with the waveform of the gate light ((a) in the figure). From this, CS 2 is calculated as the value reported conventionally (従 来 2p
sec) and responds at 2.8 psec,
It was experimentally confirmed that the EANST solution also responded at 4 psec, which is about the same as CS 2 . In CS 2, the response speed is reported to predominantly determined by the orientation effect of the molecule, it is considered to DEANST solution is similar.

【0073】なお、この光カーシャッタスイッチは、ピ
コ秒のスイッチングスピードを有するため、信号光に1
00GHz以上の変調をかける変調機能、100GHz
以上の繰り返し周波数を持つ信号光パルス列から任意の
信号パルスを取り出し、低繰り返しのパルス列に変換す
るデマルチプレクシング機能、いくつかの低繰り返し光
パルス列を100GHz以上の光パルス列に多重化する
マルチプレクシング機能などを実現することができる。
Note that this optical car shutter switch has a picosecond switching speed, so that the
Modulation function to apply modulation of 00 GHz or more, 100 GHz
A demultiplexing function that extracts an arbitrary signal pulse from a signal light pulse train having the above repetition frequency and converts it into a low-repetition pulse train, a multiplexing function that multiplexes several low-repetition light pulse trains into an optical pulse train of 100 GHz or more, etc. Can be realized.

【0074】[0074]

【実施例2】本実施例では、(1)型非線形光ファイバの
コア径Dを実施例1に比べて小さくし、光密度を向上さ
せることによりさらに高効率化させた結果を示す。光カ
ーシャッタ装置は、長さ100mmの非線形光ファイバ
のコア径を125μmの代わりに、30μm、20μ
m、10μmと小さくし、ビーム径もこれに合わせて小
さくしたことの他は、非線形屈折率物質などすべて実施
例1と同様である。
[Embodiment 2] In this embodiment, a result is shown in which the core diameter D of the type (1) nonlinear optical fiber is made smaller than that in Embodiment 1 and the light density is improved to further increase the efficiency. The optical Kerr shutter device has a core diameter of a nonlinear optical fiber having a length of 100 mm of 30 μm, 20 μm instead of 125 μm.
m, 10 μm, and the beam diameter were also reduced accordingly.

【0075】実験結果を図11に示す。この図はシグナ
ル透過率特性のゲート光強度Pgate(光ファイバの出射
端でモニターした光強度とする。以下同じ。)依存性を
調べたものである。ゲート光強度がこの程度の小さい領
域においては、コア径が125μmでは位相変化量が極
めて小さく、したがって、得られる透過率も非常に小さ
いものとなっているが、コア径が小さくなると、光密度
が向上してくるので、この程度の小さなゲート光強度で
も位相変化量πが得られている。ゲート光強度の1/2
波長強度Pπは、コア径が30、20、10μmと減少
するにつれて低減し、コア径が10μmのとは10W
(光ファイバの結合効率は24%ゆえ、ゲート光強度を
光ファイバの入射端でモニターすれば、50W)となっ
た。この結果、コア径が125μmのときと比べてゲー
ト光強度が2桁以上も低減されたことを示している。な
お、図に示すように、コア径の減少とともにシグナル透
過率は次第に減少し、10μmのときはT=5%となっ
ているが、これはコア内が空間的に不均一であるためと
考えられる。本実施例においても、比屈折率差が8.0
%あるので、コア径が10μmのファイバでも100本
近いモード数を有する多モード導波路であった。
FIG. 11 shows the experimental results. This figure shows the dependence of the signal transmittance characteristic on the gate light intensity P gate (the light intensity monitored at the output end of the optical fiber; the same applies hereinafter). In a region where the gate light intensity is as small as this, when the core diameter is 125 μm, the amount of phase change is extremely small, and therefore, the obtained transmittance is also very small. The phase change amount π is obtained even with such a small gate light intensity. 1/2 of gate light intensity
The wavelength intensity Pπ decreases as the core diameter decreases to 30, 20, and 10 μm.
(Since the coupling efficiency of the optical fiber is 24%, the gate light intensity is 50 W when monitored at the incident end of the optical fiber.) As a result, the gate light intensity was reduced by more than two orders of magnitude as compared with the case where the core diameter was 125 μm. In addition, as shown in the figure, the signal transmittance gradually decreases as the core diameter decreases, and T = 5% at 10 μm. This is because the inside of the core is spatially non-uniform. Can be Also in this embodiment, the relative refractive index difference is 8.0.
%, The multi-mode waveguide had a nearly 100 mode number even with a fiber having a core diameter of 10 μm.

【0076】図12は、コア径を小さくすることによる
長所をもっと詳しく調べるために、Pπと1/Dとの関
係をプロットしたものである。コア径が小さくなると、
ほぼD-2に比例して、必要なゲート光強度Pπが大幅に
低減されている。すなわち、ゲート光強度は本実施例で
調べた領域では、コア面積に比例して減少しており、コ
ア径を小さくすることが高効率化すなわちゲート光強度
の低減化に極めて有効であることがわかる。
FIG. 12 is a graph plotting the relationship between Pπ and 1 / D in order to examine the advantages of reducing the core diameter in more detail. When the core diameter becomes smaller,
The required gate light intensity Pπ is greatly reduced substantially in proportion to D -2 . That is, the gate light intensity is reduced in proportion to the core area in the region examined in the present embodiment, and it is very effective to reduce the core diameter to increase the efficiency, that is, to reduce the gate light intensity. Recognize.

【0077】そして、実施例1の結果と合わせると、本
発明の非線形光学装置である光カーシャッタスイッチ
は、従来のCS2の1mmセルを用いたものに比べて、
4桁ものゲート光強度の低減化が達成できたことにな
る。
[0077] Then, when combined with the results of Example 1, an optical Kerr shutter switch is a nonlinear optical device of the present invention, as compared to that using conventional 1mm cell CS 2,
This means that the gate light intensity can be reduced by as much as four digits.

【0078】なお、本発明の(1)型非線形光ファイバの
ガラス細径管の中空部に封入する有機物分散体として他
の材料を用いても同様の結果が得られた。例えば、DM
SM(分子構造を化2に示す)をホルムアミドに飽和す
るまで(20重量%)溶かした溶液を用いて光カーシャ
ッタスイッチ動作を調べても、DEANST溶液と同様
な高効率化が達成された。すなわち、コア径が10μm
で長さが100mmのファイバを用いると、必要なゲー
ト光強度を15W(光ファイバの入射端でモニターすれ
ば、60W)に低減できた。
Similar results were obtained by using another material as the organic dispersion dispersed in the hollow portion of the glass thin tube of the type (1) nonlinear optical fiber of the present invention. For example, DM
When the operation of the optical Kerr shutter switch was examined using a solution in which SM (the molecular structure is shown in Chemical Formula 2) was dissolved in formamide until it was saturated (20% by weight), the same high efficiency as in the DEANST solution was achieved. That is, the core diameter is 10 μm
When a fiber having a length of 100 mm was used, the required gate light intensity could be reduced to 15 W (60 W when monitored at the input end of the optical fiber).

【0079】[0079]

【化2】 Embedded image

【0080】また、本発明の(1)型非線形光ファイバ
は、その長さをさらに長くすることによって、より高効
率化が達成され、ゲート光として半導体レーザを用いて
もスイッチ動作が可能となった。すなわち、ファイバ長
を1mとしてスイッチ動作を調べたところ、シグナル透
過率として1%を得ることができた(以下に述べる
(2)、(3)型非線形光ファイバを用いても同様の結果が得
られた)。なお、この半導体レーザをゲート光として用
いてもスイッチ動作が観測されたという結果は本発明に
より初めて実現できたものである。
Further, in the type (1) nonlinear optical fiber of the present invention, by further increasing its length, higher efficiency is achieved, and a switch operation becomes possible even when a semiconductor laser is used as the gate light. Was. That is, when the switch operation was examined with a fiber length of 1 m, a signal transmittance of 1% was obtained (described below).
Similar results were obtained using (2) and (3) type nonlinear optical fibers). The result that the switching operation was observed even when the semiconductor laser was used as the gate light was realized for the first time by the present invention.

【0081】[0081]

【実施例3】本実施例では、(2)型非線形光ファイバの
製法およびその特性を示す。
Embodiment 3 In this embodiment, a method of manufacturing a (2) nonlinear optical fiber and its characteristics will be described.

【0082】図13は本発明の(2)型非線形光ファイバ
の横断面図を示したものである。ここでコアa131は
直径6μmでGeO2が約7mol%添加されたSiO2
ガラス、コアb132はDEANSTを1,2−ジクロ
ロプロパンに20重量%分散せた溶液をコアa131の
直径5μmの中空部に封入したもの、クラッド133は
純粋なSiO2ガラスである。なお、1,2−ジクロロ
プロパン溶液は、以下の実施例で示す使用波長(〜1.
3μm帯)で極めて良好な透過特性を有している。ファ
イバ外径は200μmとした。コアa131とコアb1
32の微弱光に対する屈折率は波長1.32μmにおい
て両者とも約1.456、コアa、bとクラッドとの比
屈折率差は0.62%とした。
FIG. 13 is a cross-sectional view of the type (2) nonlinear optical fiber of the present invention. Here, the core a131 is SiO 2 having a diameter of 6 μm and GeO 2 added to about 7 mol%.
The glass and the core b132 are those in which a solution of 20% by weight of DEANST dispersed in 1,2-dichloropropane is sealed in the hollow part of the core a131 having a diameter of 5 μm, and the cladding 133 is pure SiO 2 glass. The 1,2-dichloropropane solution was used at the wavelengths used in the following examples (up to 1.
(3 .mu.m band), which has extremely good transmission characteristics. The fiber outer diameter was 200 μm. Core a131 and core b1
The refractive index for the weak light of 32 was about 1.456 at a wavelength of 1.32 μm, and the relative refractive index difference between the cores a and b and the clad was 0.62%.

【0083】本実施例の作製方法は、図14に示すよう
な構造の母材を用いて図示のような線引きを行なうもの
である。すなわち、クラッド用母材141に超音波孔開
け加工によってコア用母材142を挿入するための孔1
43を1本開け、所定の寸法に研磨する。同様にコア用
母材に超音波孔開け加工によって有機物分散体を封入す
るための孔146を開け、所定の寸法に研磨する。そし
てこのコア用母材142をクラッド用母材の孔に挿入し
てヒータ147で約2000℃に加熱し矢印方向に線引
いてファイバ状に加工する。そして、こうしてできたフ
ァイバの中心にある中空部に前記有機物分散体を封入す
る。
In the manufacturing method of this embodiment, a drawing as shown is performed using a base material having a structure as shown in FIG. That is, the hole 1 for inserting the core base material 142 into the cladding base material 141 by ultrasonic drilling.
43 is opened and polished to a predetermined size. Similarly, a hole 146 for enclosing the organic dispersion is formed in the core base material by ultrasonic drilling, and is polished to a predetermined size. Then, the core base material 142 is inserted into the hole of the cladding base material, heated to about 2000 ° C. by the heater 147, drawn in the direction of the arrow, and processed into a fiber shape. Then, the organic dispersion is sealed in a hollow portion at the center of the fiber thus formed.

【0084】以上の実施例では非線形光学効果を有する
コアb132の材料としてDEANSTの1,2−ジク
ロロプロパン溶液、コアa131の材料としてGeO2
が添加されたSiO2ガラスを用いたが、この他、クラ
ッド133に用いる材料よりも微弱光に対する屈折率が
高くコアa131とコアb132との屈折率を等しくし
該コアa131と該コアb132の両者に入射光を閉じ
込めることのできる組み合わせでかつコアb132の材
料が大きな非線形光学効果を有するものであれば同様に
用いることができる。本実施例では、コアa131、b
132とクラッドとの屈折率差を0.62%としたが、
この値は1%にまであげてもモードパターンは十分安定
であった。
In the above embodiment, 1,2-dichloropropane solution of DEANST is used as the material of the core b132 having a nonlinear optical effect, and GeO 2 is used as the material of the core a131.
Although but with SiO 2 glass which is added, the addition, equal to both the core a131 and the core b132 the refractive index of the high core a131 and the core b132 refractive index with respect to the weak light than the material used for the cladding 133 Any combination can be used as long as it is a combination capable of confining the incident light and the material of the core b132 has a large nonlinear optical effect. In this embodiment, the cores a131 and b
Although the refractive index difference between 132 and the cladding was 0.62%,
Even when this value was increased to 1%, the mode pattern was sufficiently stable.

【0085】上記のように、本発明によればコアb13
2に非線形光学効果の大きい有機物分散体を用い、コア
a131にはガラスを用い、両者の屈折率をその組成、
材料を調節することにより等しくすることで、コアa1
31とコアb132に光を閉じ込めることにより、該コ
アb132部に効率よく光を閉じ込め安定に導波させ、
非線形光学効果が大きい非線形光ファイバを得ることが
できる。
As described above, according to the present invention, the core b13
An organic dispersion having a large nonlinear optical effect is used for 2 and glass is used for the core a131.
By adjusting the materials to make them equal, the core a1
By confining the light in 31 and the core b132, the light is efficiently confined in the core b132 and guided stably,
A nonlinear optical fiber having a large nonlinear optical effect can be obtained.

【0086】[0086]

【実施例4】本実施例では、(3)型非線形光ファイバの
製法およびその特性を示す。
Embodiment 4 In this embodiment, a method of manufacturing a (3) type nonlinear optical fiber and its characteristics will be described.

【0087】図15は本発明の(3)型非線形光ファイバ
の横断面図を示したものである。ここでコアa151は
直径6μmでGeO2が約7mol%添加されたSiO2
ガラス、コアb152はDEANSTを1,2−ジクロ
ロプロパンに20重量%分散せた溶液をコアa151の
直径5μmの中空部に封入したもの、クラッド153は
純粋なSiO2ガラス、応力付与部154は直径40μ
mでB23が約15mol%添加されたSiO2ガラス
である。ファイバ外径は200μm、応力付与部の中心
間距離は76μmとした。コアa151、クラッド15
3および応力付与部154の熱膨張係数は、それぞれ7
×10-7-1および25×10-7-1とし、コアa15
1とコアb152の微弱光に対する屈折率が波長1.3
2μmにおいて両者とも約1.456、コアa151、
b152とクラッドとの比屈折率差は0.62%とし
た。このコアa151、b152とクラッドとの比屈折
率差は1%にまであげてもモードパターンは十分安定で
あった。なお、応力付与部に光が導波しないように当該
応力付与部とクラッドの比屈折率差は0または負の値で
あればよい。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the type (3) nonlinear optical fiber of the present invention. Here the core A 151 SiO 2 is the added GeO 2 is about 7 mol% in diameter 6μm
The glass, the core b152, was prepared by enclosing a solution in which 20% by weight of DEANST was dispersed in 1,2-dichloropropane in a hollow part having a diameter of 5 μm of the core a151, the cladding 153 was pure SiO 2 glass, and the stress applying part 154 was the diameter. 40μ
m 2 is SiO 2 glass to which about 15 mol% of B 2 O 3 is added. The fiber outer diameter was 200 μm, and the distance between the centers of the stress applying portions was 76 μm. Core a 151, clad 15
3 and the thermal expansion coefficient of the stress applying portion 154 are 7
× 10 -7 ° C -1 and 25 × 10 -7 ° C -1 and the core a15
1 and the core b152 have a refractive index of 1.3 for weak light.
At 2 μm, both were about 1.456, core a151,
The relative refractive index difference between b152 and the cladding was 0.62%. The mode pattern was sufficiently stable even when the relative refractive index difference between the cores a151 and b152 and the clad was increased to 1%. Note that the relative refractive index difference between the stress applying section and the cladding may be 0 or a negative value so that light is not guided to the stress applying section.

【0088】本実施例の作製方法は、図16に示すよう
な構造の母材を用いて図示のような線引きを行なうもの
である。すなわち、クラッド用母材161に超音波孔開
け加工によってそれぞれコア用母材162を挿入するた
めの孔163を1本と、応力付与部用母材164を挿入
するための孔165を2本開け、所定の寸法に研磨す
る。同様にコア用母材に超音波孔開け加工によって有機
物分散体を封入するための孔166を開け、所定の寸法
に研磨する。そしてこのコア用母材162と応力付与部
用の母材164をそれぞれをクラッド用母材の孔に挿入
しヒータ167で約2000℃に加熱し矢印方向に線引
いてファイバ状に加工する。そして、こうしてできたフ
ァイバの中心にある中空部に前記有機物分散体を封入す
る。
In the manufacturing method of this embodiment, a drawing as shown is performed using a base material having a structure as shown in FIG. That is, one hole 163 for inserting the core base material 162 and two holes 165 for inserting the stress applying part base material 164 are formed in the cladding base material 161 by ultrasonic drilling. And polished to predetermined dimensions. Similarly, a hole 166 for enclosing the organic material dispersion is formed in the core base material by ultrasonic drilling, and is polished to a predetermined size. Each of the core base material 162 and the stress applying portion base material 164 is inserted into a hole of the cladding base material, heated to about 2000 ° C. by a heater 167, and drawn in the direction of an arrow to be processed into a fiber shape. Then, the organic dispersion is sealed in a hollow portion at the center of the fiber thus formed.

【0089】図17は本実施例における断面内の応力分
布を示したものである。本実施例においては、応力付与
部154の熱膨張係数がクラッド153に比べて大きい
ために、約2000℃から室温までの急冷過程によって
図17に示したように、ファイバ断面内においてコアa
151内およびコアa151の周辺にはx軸方向に大き
な張力が残留する。ここでコア内のxおよびy軸方向の
応力をσxおよびσyとすると、2つの基本モードHE11
xおよびHE11 yモードの実効屈折率nxおよびnyはそれ
ぞれ、
FIG. 17 shows a stress distribution in a cross section in this embodiment. In this embodiment, since the coefficient of thermal expansion of the stress applying portion 154 is larger than that of the cladding 153, the core a in the cross section of the fiber as shown in FIG.
A large tension remains in the x-axis direction inside 151 and around the core a151. Here, assuming that the stresses in the x and y axis directions in the core are σ x and σ y , two fundamental modes HE 11
x and HE 11 y mode respectively the effective refractive indices n x and n y are the,

【0090】 nx=βx/k=nx+C1σx+C2σy (1)[0090] n x = β x / k = n x + C 1 σ x + C 2 σ y (1)

【0091】 ny=βy/k=ny+C2σx+C1σy (2)[0091] n y = β y / k = n y + C 2 σ x + C 1 σ y (2)

【0092】 B=nx−ny=(βx−βy)/k =(nx0−ny0)+(C1−C2)(σx−σy) (3)[0092] B = nx-ny = (β x -β y) / k = (n x0 -n y0) + (C 1 -C 2) (σ x -σ y) (3)

【0093】となる。ただし、βx、βyはそれぞれHE
11 xおよびHE11 yモードの伝搬定数であり、kは波数C
1、C2は光弾性定数、nx0、ny0はそれぞれ応力が加わ
らない場合の実効屈折率であり、コアが円形の場合には
x0=ny0である。
Is obtained. Where β x and β y are HE
11 x and HE 11 y mode propagation constants, where k is the wave number C
1 and C 2 are photoelastic constants, nx0 and ny0 are effective refractive indexes when no stress is applied, respectively, and nx0 = ny0 when the core is circular.

【0094】Bは複屈折率であるが、この複屈折率を大
きくすると、2つの基本モード間の結合が生じにくくな
るためファイバの曲がりなどの外乱や温度変動が存在し
ても入射直線偏波を長距離にわたって保持することがで
きる。本実施例ではBは約3×10-4であった。
B is a birefringence index. If this birefringence index is increased, coupling between the two fundamental modes becomes difficult to occur. Therefore, even if there is disturbance such as bending of the fiber or temperature fluctuation, incident linearly polarized light is present. Can be held over long distances. In this embodiment, B is about 3 × 10 −4 .

【0095】以上の実施例では非線形光学効果を有する
コアb152の材料としてDEANSTの1,2−ジク
ロロプロパン溶液、コアa151の材料としてGeO2
が添加されたSiO2ガラスを用いたが、この他、クラ
ッドに用いる材料よりも微弱光に対する屈折率が高くコ
アa151とコアb152との屈折率を等しくし該コア
a151と該コアb152の両者に入射光を閉じ込める
ことのできる組み合わせでかつコアb152の材料が大
きな非線形光学効果を有するものであれば同様に用いる
ことができる。
In the above embodiment, 1,2-dichloropropane solution of DEANST is used as the material of the core b152 having a nonlinear optical effect, and GeO 2 is used as the material of the core a151.
Although but with SiO 2 glass which is added, the addition, to equally both the core a151 and the core b152 the refractive index of the high core a151 and the core b152 refractive index with respect to the weak light than the material used for the cladding Any combination that can confine incident light and the material of the core b152 having a large nonlinear optical effect can be used in the same manner.

【0096】上記のように、本発明によればコアb15
2に非線形光学効果の大きい有機物分散体を用い、コア
a151にはガラスを用い、両者の屈折率をその組成、
材料を調節することにより等しくすることで、コアb1
52とコアa151に光を閉じ込め、さらに、応力付与
部によってコアb152に複屈折率を持たせることで、
非線形光学効果が大きくしかも長距離にわたって入射直
線偏波を保持する偏波保持の非線形光ファイバを得るこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the core b15
2, an organic dispersion having a large nonlinear optical effect is used, and glass is used for the core a151.
By adjusting the material to make it equal, the core b1
By confining the light to the core 52 and the core a 151 and further giving the core b 152 a birefringence index by the stress applying part,
It is possible to obtain a polarization-maintaining nonlinear optical fiber that has a large nonlinear optical effect and maintains incident linear polarization over a long distance.

【0097】[0097]

【実施例5】本実施例では、光カーシャッタスイッチに
おいて、(1)型非線形光ファイバを実施例3(および実
施例4)で示した(2)型(および(3)型)非線形光ファイ
バに変えて、有機物分散体の屈折率に不均一性がある場
合でも、ファイバ中を導波する光のモードパターンを安
定化し、安定な動作を実現した結果を示す。光カーシャ
ッタスイッチ装置は、非線形光ファイバを変えたこと、
プローブ光を波長1.28μmの半導体レーザとしたこ
と、ゲート光を1.32μmのNd:モードロックYA
Gレーザパルスとしたことの他は、実施例1と同様であ
る。(2)型非線形光ファイバは、実施例3に示したもの
を用い、コアa131、コアb132とクラッドとの比
屈折率差は0.62%とした。なお、この値は1%にま
であげてもモードパターンは十分安定であった。
Fifth Embodiment In this embodiment, in an optical Kerr shutter switch, the (1) type nonlinear optical fiber is the (2) type (and (3) type) nonlinear optical fiber shown in the third embodiment (and the fourth embodiment). Instead of this, even when the refractive index of the organic dispersion has non-uniformity, the results show that the mode pattern of light guided in the fiber is stabilized and stable operation is realized. The optical Kerr shutter switch device has changed the nonlinear optical fiber,
The probe light is a semiconductor laser having a wavelength of 1.28 μm, and the gate light is Nd: mode lock YA having a wavelength of 1.32 μm.
This is the same as the first embodiment except that the G laser pulse is used. The (2) type nonlinear optical fiber used was the one shown in Example 3, and the relative refractive index difference between the core a131, the core b132 and the clad was 0.62%. The mode pattern was sufficiently stable even when this value was increased to 1%.

【0098】本実施例でも、実施例2と同様な、必要な
ゲート光強度の大幅な低減が見られたが、本発明の最大
のポイントは、コアb132と、コアa131の屈折率
を調節することにより等しくすることで、コアa131
とコアb132に光を閉じ込めることにより、該コアb
12部に効率よく光を閉じ込め安定に導波させ、その結
果、得られたスッチング動作も極めて安定なものとなっ
たことである。
In this embodiment, the required gate light intensity was greatly reduced as in the second embodiment. However, the most important point of the present invention is that the refractive indexes of the core b 132 and the core a 131 are adjusted. The core a131
And confining the light in the core b132,
The light is efficiently confined in the 12 portions and guided stably, and as a result, the obtained switching operation is extremely stable.

【0099】なお、本発明の(2)型非線形光ファイバ
は、媒質長をさらに長くすることによって一層の低パワ
ー化が図るときに、その長所を活かされる。長い媒質長
を用いる場合には、(1)型非線形光ファイバでは、ファ
イバ中のコアとクラッドの屈折率差を保つことが難しく
なり、非線形光ファイバ中のモードパターンが不安定に
なって、その結果、安定な動作が得られない場合が考え
られる。このような場合には、コアa131とコアb1
32の両者に光を閉じ込める構造をもつ2重コア型の光
ファイバを用いることにより、有機物分散体の屈折率に
不均一性がある場合でも、ファイバ中を導波する光のモ
ードパターンを安定化し、安定な動作を実現することが
できるのである。
The advantage of the type (2) nonlinear optical fiber of the present invention can be taken advantage of when the power is further reduced by increasing the length of the medium. When a long medium length is used, it is difficult for the type (1) nonlinear optical fiber to maintain the refractive index difference between the core and the cladding in the fiber, and the mode pattern in the nonlinear optical fiber becomes unstable. As a result, there may be a case where a stable operation cannot be obtained. In such a case, the core a131 and the core b1
By using a double-core optical fiber having a structure to confine light in both of them, it is possible to stabilize the mode pattern of light guided in the fiber even if the refractive index of the organic dispersion is non-uniform. , Stable operation can be realized.

【0100】また、さらに長い媒質長を用いる場合に
は、コア部分のコア径揺らぎや温度分布などの外乱があ
ると非線形光ファイバ中の偏光状態が不安定になり、本
発明の非線形光学装置においては干渉効果を用いている
ため、その動作が不安定になる場合がある。このような
場合には、(3)型の非線形光ファイバを用いると安定な
素子動作を得ることができる(ただし、楕円偏波の特性
が不安定になることがあるので、この場合は、2本の
(3)型非線形光ファイバを、その応力付与の方向を90
°傾けて接合させ、これを用いることにより解決され
る)。非線形光ファイバ中の有機物分散体からなるコア
b152とほぼ等しい屈折率を持つコアa151を新た
に有機物分散体からなるコアb152の外側に設けて該
コアa151と該コアb152の両者に光を閉じ込める
とともにかつ、クラッド中に応力付与部154を設ける
ことでクラッド153と応力付与部との熱膨張係数の差
に起因する応力をコアa151に与え、コアa151の
応力誘起複屈折率を利用してファイバ中での偏波を保持
する非線形光ファイバを用いることにより、非線形光フ
ァイバ中での偏光状態を安定化し、外乱などの影響を受
けず極めて安定な動作を実現することができるからであ
る。
When a longer medium length is used, the polarization state in the nonlinear optical fiber becomes unstable if there is disturbance such as fluctuation of the core diameter of the core portion or temperature distribution. Uses the interference effect, the operation may be unstable. In such a case, a stable element operation can be obtained by using the type (3) nonlinear optical fiber (however, since the characteristics of elliptical polarization may be unstable, book of
(3) Type nonlinear optical fiber
° Joined at an angle and solved by using this). A core a151 having a refractive index substantially equal to that of the core b152 made of the organic dispersion in the nonlinear optical fiber is newly provided outside the core b152 made of the organic dispersion to confine light in both the core a151 and the core b152. In addition, by providing the stress applying portion 154 in the clad, a stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between the clad 153 and the stress applying portion is applied to the core a151, and the stress induced birefringence of the core a151 is used in the fiber. This is because, by using a nonlinear optical fiber that maintains the polarization in the above, the polarization state in the nonlinear optical fiber can be stabilized, and extremely stable operation can be realized without being affected by disturbance or the like.

【0101】[0101]

【実施例6】本実施例では、本発明の(1)型非線形光フ
ァイバを用いてファイバループミラースイッチ動作を観
測した結果を示す。
[Embodiment 6] In this embodiment, results of observation of the operation of a fiber loop mirror switch using the type (1) nonlinear optical fiber of the present invention will be described.

【0102】図18は本発明の実施例を示す図である。
ここで、181は波長1.28μmの信号光、182は
波長1.32μmのNd:モードロックYAGレーザの
パルス圧縮によって得られた幅2psの制御光パルス、
183は信号光と制御光を合波するPANDAファイバ
カップラ、184は信号光と制御光を分岐するPAND
Aファイバカップラ、185は信号光に対してほぼ50
%、制御光に対してほぼ0%の分岐比を持つPANDA
ファイバカップラ、186は図19に示した、SiO2
からなる長さ10cmの中空細径管の内径5μmの中空
部192にDEANSTを1,2−ジクロロプロパンに
20重量%分散させた溶液を封入して作製した(1)型非
線形光ファイバ、187は分波された出射信号光、18
8は制御光によってスイッチングされた信号光、189
はスイッチングされなかった信号光、183aは信号光
入射端、183bは制御光入射端、184aは信号光出
射端で184bは制御光出射端である。本実施例で用い
た(1)型非線形光ファイバは外径125μm、DEAN
STの1,2−ジクロロプロパン溶液からなるコアの屈
折率は波長1.32μmにおいて1.546、コアとク
ラッドとの比屈折率差は0.62%とした。
FIG. 18 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
Here, 181 is a signal light having a wavelength of 1.28 μm, 182 is a control light pulse having a width of 2 ps obtained by pulse compression of an Nd: mode-locked YAG laser having a wavelength of 1.32 μm,
183 is a PANDA fiber coupler that combines the signal light and the control light, and 184 is a PAND that splits the signal light and the control light.
A fiber coupler 185 has almost 50
%, PANDA with almost 0% branching ratio for control light
The fiber coupler 186 is made of SiO 2 shown in FIG.
187 is a (1) type nonlinear optical fiber produced by enclosing a solution in which DEANST is dispersed in 1,2-dichloropropane at 20% by weight in a hollow portion 192 having an inner diameter of 5 μm of a hollow small-diameter tube having a length of 10 cm made of Demultiplexed outgoing signal light, 18
8 is a signal light switched by the control light, 189
183a is a signal light input end, 183b is a control light input end, 184a is a signal light output end, and 184b is a control light output end. The (1) type nonlinear optical fiber used in this embodiment has an outer diameter of 125 μm,
The refractive index of the core made of the 1,2-dichloropropane solution of ST was 1.546 at a wavelength of 1.32 μm, and the relative refractive index difference between the core and the clad was 0.62%.

【0103】図18中に示したように、制御光入射端1
83bに制御光が入射されない場合、信号光入射端18
3aから入射された信号光は(1)型非線形光ファイバ1
86とPANDAファイバカップラ185で構成される
干渉計により信号光入射端183aに戻ってくる。一
方、制御光入射端183bに制御光パルスが入射された
場合、PANDAファイバカップラ185で均等に分け
られた信号光のうち(1)型非線形光ファイバ中を制御光
パルスと同方向に進む信号光が非線形屈折率効果による
位相変調を受けるので、PANDAファイバカップラ1
85における干渉効果によって最終的に信号光は信号光
出射端184aに出射される。
As shown in FIG. 18, the control light incident end 1
When the control light is not incident on the signal light incident end 18 b
The signal light incident from 3a is a (1) type nonlinear optical fiber 1
The light returns to the signal light incident end 183a by an interferometer composed of the 86 and the PANDA fiber coupler 185. On the other hand, when the control light pulse is incident on the control light incident end 183b, of the signal light equally divided by the PANDA fiber coupler 185, the signal light traveling in the same direction as the control light pulse in the (1) type nonlinear optical fiber. Undergoes phase modulation due to the nonlinear refractive index effect, the PANDA fiber coupler 1
The signal light is finally emitted to the signal light emitting end 184a by the interference effect at 85.

【0104】図20に本実施例の光制御光スイッチに信
号光として連続光、制御光として幅2psの光パルスを
入射した場合の制御光パルス波形と信号光出射端184
aに出射された信号光パルス波形を示す。本実施例によ
れば制御光パルスの強度がピーク値で10Wあれば信号
光を100%信号光出射端184aにスイッチングする
ことができる。本実施例でも、図20から明らかなよう
に10ps以下のスイッチングスピードを有するため、
信号光に100GHz以上の変調をかける変調機能、1
00GHz以上の繰り返し周波数を持つ信号光パルス列
から任意の信号パルスを取り出し、低繰り返しのパルス
列に変換するデマルチプレクシング機能、低繰り返しの
光パルス列に変換するデマルチプレクシング機能、など
を実現することができる。いくつかの低繰り返し光パル
ス列を100GHz以上の光パルス列に多重化するマル
チプレクシング機能などを実現することができる。本実
施例では本発明により、非線形光学効果を有する媒質と
してDEANSTを用いた非線形光ファイバを使用する
ことが可能になるので、従来になく短い媒質長を用いて
も低パワーで動作し、コンパクトな装置を構成すること
ができる。
FIG. 20 shows a control light pulse waveform and a signal light emitting end 184 when a continuous light is input as a signal light and an optical pulse having a width of 2 ps is input as a control light to the optical control optical switch of this embodiment.
The waveform of the emitted signal light pulse is shown in FIG. According to this embodiment, if the intensity of the control light pulse has a peak value of 10 W, 100% of the signal light can be switched to the signal light emitting end 184a. Also in this embodiment, since it has a switching speed of 10 ps or less as apparent from FIG.
Modulation function for modulating signal light at 100 GHz or higher, 1
A demultiplexing function for extracting an arbitrary signal pulse from a signal light pulse train having a repetition frequency of 00 GHz or more and converting the signal pulse into a low-repetition pulse train, a demultiplexing function for converting the signal pulse into a low-repetition pulse train, and the like can be realized. . A multiplexing function for multiplexing several low repetition optical pulse trains into an optical pulse train of 100 GHz or more can be realized. In the present embodiment, according to the present invention, it is possible to use a nonlinear optical fiber using DEANST as a medium having a nonlinear optical effect. The device can be configured.

【0105】なお、以上の実施例では非線形光学効果を
有するコアbの材料としてDEANSTの1,2−ジク
ロロプロパン溶液、クラッドにはSiO2を用いたが、
この他、クラッドに用いる材料よりも微弱光に対する屈
折率が高い組み合わせで、かつコアbの材料が非線形光
学効果を有するものであれば同様に用いることができ
る。
In the above embodiment, 1,2-dichloropropane solution of DEANST was used as the material of the core b having the nonlinear optical effect, and SiO 2 was used for the clad.
In addition, the same combination can be used as long as the combination has a higher refractive index for weak light than the material used for the cladding and the material of the core b has a nonlinear optical effect.

【0106】本実施例では媒質長は10cmとしたが、
さらに媒質長を長くすることによって一層の低パワー化
がはかれる。しかしながら、このような長い媒質長を用
いる場合には、非線形光ファイバ中のコアとクラッドの
屈折率差を保つことが難しくなり、非線形光ファイバ中
のモードパターンが不安定になって、その結果、安定な
動作が得られない場合が考えられる。このような場合に
は、図13に示すような(2)型非線形光ファイバ、すな
わち非線形光ファイバ中の有機物分散体からなるコアb
132とほぼ等しい屈折率を持つコアa131を新たに
有機物分散体からなるコアbの外側に設けてコアa13
1とコアb132の両者に光を閉じ込める構造を持つ2
重コア型の光ファイバを用いることにより、有機物分散
体の屈折率に不均一性がある場合でも、ファイバ中を導
波する光のモードパターンを安定化し、安定な動作を実
現することができる。
In this embodiment, the medium length is 10 cm.
Further power reduction can be achieved by increasing the medium length. However, when such a long medium length is used, it is difficult to maintain the refractive index difference between the core and the cladding in the nonlinear optical fiber, and the mode pattern in the nonlinear optical fiber becomes unstable, and as a result, There may be cases where stable operation cannot be obtained. In such a case, as shown in FIG. 13, a (2) type nonlinear optical fiber, that is, a core b composed of an organic substance dispersion in the nonlinear optical fiber
A core a131 having a refractive index substantially equal to 132 is newly provided outside the core b made of an organic dispersion to form a core a13.
1 having a structure to confine light in both 1 and core b132
By using the heavy-core type optical fiber, even when the refractive index of the organic dispersion is non-uniform, the mode pattern of the light guided in the fiber can be stabilized, and a stable operation can be realized.

【0107】なお、さらに長い媒質長を用いる場合に
は、コア部分のコア径揺らぎや温度分布などの外乱があ
ると非線形光ファイバ中の偏光状態が不安定になり、本
発明の非線形光学装置においては干渉効果を用いている
ため、その動作が不安定になる場合がある。このような
場合には、図15に示すような(3)型非線形光ファイ
バ、すなわち非線形光ファイバ中の有機物分散体からな
るコアb152とほぼ等しい屈折率を持つコアa151
を新たに有機物分散体からなるコアb151の外側に設
けて該コアaと該コアbの両者に光を閉じ込めるととも
にかつ、クラッド中に応力付与部154を設けることで
クラッド153と応力付与部との熱膨張係数の差に起因
する応力をコアaに与え、コアaの応力誘起複屈折率を
利用してファイバ中での偏波を保持する非線形光ファイ
バを用いることにより、非線形光ファイバ中での偏光状
態を安定化し、外乱などの影響を受けず極めて安定な動
作を実現することができる。
When a longer medium length is used, if there is disturbance such as fluctuation in core diameter or temperature distribution in the core portion, the polarization state in the nonlinear optical fiber becomes unstable. Uses the interference effect, the operation may be unstable. In such a case, as shown in FIG. 15, a (3) type nonlinear optical fiber, that is, a core a151 having a refractive index substantially equal to that of the core b152 made of an organic dispersion in the nonlinear optical fiber.
Is newly provided outside the core b 151 made of an organic material dispersion, light is confined in both the core a and the core b, and the stress applying part 154 is provided in the clad, so that the clad 153 and the stress applying part The stress caused by the difference in the thermal expansion coefficient is applied to the core a, and the nonlinear optical fiber that maintains the polarization in the fiber by using the stress-induced birefringence of the core a is used. The polarization state is stabilized, and an extremely stable operation can be realized without being affected by disturbance or the like.

【0108】[0108]

【実施例7】図21は実施例3の図13に示した(2)型
非線形光ファイバを応用したマッハツェンダー型の光制
御光スイッチの実施例を示す図である。ここで信号光源
211は波長1.30μmの半導体レーザ、励起光源2
12は波長1.32μmのYAGレーザであり、それぞ
れの光源の光はレンズ213、214を用いてPAND
Aファイバカップラ215の入射端215a、215b
にそれぞれ入射される。PANDAファイバカップラ2
15は波長1.30μmの信号光を出射端215c、2
15dに50:50に分岐し、波長1.32μmの励起
光を出射端215cのみに分岐する。さらに、ファイバ
カップラ215の出射端215cと215dは本発明の
(2)型非線形光ファイバ216と石英系のPANDAフ
ァイバ217にそれぞれ光学的に接続されており、非線
形光ファイバ216とPANDAファイバ217はPA
NDAファイバカップラ218の入射端218a、21
8bにそれぞれ接続されている。PANDAファイバカ
ップラ218は波長1.30μmの信号光を出射端21
8c、218dに50:50に分岐し、波長1.32μ
mの励起光を出射端218dのみに分岐する。
Seventh Embodiment FIG. 21 is a view showing an embodiment of a Mach-Zehnder type optical control optical switch to which the (2) type nonlinear optical fiber shown in FIG. 13 of the third embodiment is applied. Here, the signal light source 211 is a semiconductor laser having a wavelength of 1.30 μm,
Reference numeral 12 denotes a YAG laser having a wavelength of 1.32 μm, and light from each light source is PAND using lenses 213 and 214.
Incident ends 215a, 215b of A fiber coupler 215
Respectively. PANDA fiber coupler 2
Reference numeral 15 denotes a signal light having a wavelength of 1.30 μm,
The light is branched at 15:50 at 50:50, and the excitation light having a wavelength of 1.32 μm is branched only to the emission end 215c. Further, the output ends 215c and 215d of the fiber coupler 215 are
The (2) type nonlinear optical fiber 216 and the silica-based PANDA fiber 217 are optically connected to each other.
Input ends 218a, 218 of NDA fiber coupler 218
8b. The PANDA fiber coupler 218 outputs signal light having a wavelength of 1.30 μm to the emission end 21.
8c, 218d, 50:50, 1.32μ wavelength
The m excitation light is branched only to the emission end 218d.

【0109】励起光がない場合においては、信号光はす
べてPANDAファイバカップラ218の出射端218
dに出射される。しかし、励起光が入射されると非線形
屈折率効果により非線形光ファイバ216を通ってくる
信号光が位相変調を受ける。励起光の強度Pと非線形光
ファイバ216を通ってくる信号光が受ける位相変化量
δφの関係は次式で表される。
When there is no pump light, all of the signal light is emitted from the output end 218 of the PANDA fiber coupler 218.
d. However, when the pump light is incident, the signal light passing through the nonlinear optical fiber 216 undergoes phase modulation due to the nonlinear refractive index effect. The relationship between the intensity P of the pump light and the phase change amount δφ received by the signal light passing through the nonlinear optical fiber 216 is expressed by the following equation.

【0110】δφ=2πL(2n2)P/Aeff. Δφ = 2πL (2n 2 ) P / A eff.

【0111】ここで、Lはファイバ長、n2は非線形屈
折率、Aeff.は有効コア断面積である。このとき、出射
端218c、218dに出射される信号光の強度Ic
dはそれぞれ次式で表される。
Here, L is the fiber length, n 2 is the nonlinear refractive index, and A eff. Is the effective core area. At this time, the intensity I c of the signal light emitted to the emission ends 218c and 218d,
I d is represented by the following equations.

【0112】Ic=(1−cosδφ)/2I c = (1−cos δφ) / 2

【0113】Id=(1+cosδφ)/2I d = (1 + cosδφ) / 2

【0114】この式からもわかるように、励起光の強度
により出射端218c、218dに出射される信号光強
度を制御することができる。ここで、218dの出射端
には励起光も出射されるので出射端218dから出射さ
れる信号光は分波用PANDAファイバカップラによっ
て励起光から分離する必要がある。
As can be seen from this equation, the intensity of the signal light emitted to the emission ends 218c and 218d can be controlled by the intensity of the excitation light. Here, since the excitation light is also emitted from the emission end of 218d, the signal light emitted from the emission end 218d needs to be separated from the excitation light by the PANDA fiber coupler for demultiplexing.

【0115】本実施例では図13に示した長さ10mの
(2)型非線形光ファイバを用い、励起光のピークパワー
が400mWでIc=0.02、Id=0.98が得られ
た。図22に信号光として連続光を、励起光として幅1
00psのモードロックパルスを入射した場合の出射端
218c、218dから得られる信号光の波形を示す。
連続光として入射した信号光が励起光パルスにより変調
された励起光の波形に追従する。DEANST溶液は実
施例1で示したようにピコ秒で応答するので、本実施例
はここで示した100psよりもさらに短い励起光パル
スを用いて信号光を制御することが可能である。さらに
本実施例では本発明により素子全体が信号光、励起光の
偏波を保持することが可能になったため、外乱などの影
響を受けず極めて安定な動作を実現できる。
In this embodiment, the length of 10 m shown in FIG.
Using a (2) type nonlinear optical fiber, I c = 0.02 and I d = 0.98 were obtained when the peak power of the pump light was 400 mW. FIG. 22 shows continuous light as signal light and width 1 as excitation light.
The waveform of the signal light obtained from the emission ends 218c and 218d when a mode-locked pulse of 00 ps is incident is shown.
The signal light incident as continuous light follows the waveform of the excitation light modulated by the excitation light pulse. Since the DEANST solution responds in picoseconds as shown in the first embodiment, the present embodiment can control the signal light by using an excitation light pulse shorter than 100 ps shown here. Further, in the present embodiment, the present invention enables the entire device to maintain the polarization of the signal light and the excitation light, so that extremely stable operation can be realized without being affected by disturbance or the like.

【0116】なお、本実施例では本発明により、非線形
光学効果を有する媒質としてDEANSTを用いた非線
形光ファイバを使用することが可能なので、従来になく
短い媒質長を用いても低パワーで動作し、コンパクトな
装置を構成することができる。
In this embodiment, according to the present invention, it is possible to use a nonlinear optical fiber using DEANST as a medium having a nonlinear optical effect. , A compact device can be constructed.

【0117】また、以上の実施例では非線形光学効果を
有するコアの材料としてDEANSTの1,2−ジクロ
ロプロパン溶液、クラッドにはSiO2を用いたが、こ
の他、クラッドに用いる材料よりも微弱光に対する屈折
率が高い組み合わせでかつコアの材料が非線形光学効果
を有するものであれば同様に用いることができる。
Further, in the above embodiment, 1,2-dichloropropane solution of DEANST was used as the material for the core having the nonlinear optical effect, and SiO 2 was used for the clad. However, the light was weaker than the material used for the clad. Any combination of materials having a high refractive index with respect to and having a core material having a nonlinear optical effect can be used.

【0118】[0118]

【実施例8】図23は実施例4の図15に示した(3)型
非線形光ファイバを応用した光スイッチの実施例を示す
図である。ここで信号光源231は波長1.30μmの
半導体レーザ、励起光源232は波長1.32μmのY
AGレーザであり、それぞれの光源の光はレンズ23
3、234を用いてPANDAファイバカップラ235
の入射端235a、235bにそれぞれ入射される。
Eighth Embodiment FIG. 23 is a view showing an embodiment of an optical switch to which the (3) type nonlinear optical fiber shown in FIG. 15 of the fourth embodiment is applied. Here, the signal light source 231 is a semiconductor laser with a wavelength of 1.30 μm, and the excitation light source 232 is Y with a wavelength of 1.32 μm.
An AG laser, and the light of each light source is
PANDA fiber coupler 235 using
Are incident on the incident ends 235a and 235b, respectively.

【0119】PANDAファイバカップラ235は波長
1.30μmの信号光を出射端235c、235dに5
0:50に分岐し、波長1.32μmの励起光を出射端
235cのみに分岐する。さらに、ファイバカップラ2
35の出射端235cと235dは本発明の(2)型非線
形光ファイバ236と石英系のPANDAファイバ23
7にそれぞれ偏波保持の軸を合わせて光学的に接続され
ており、非線形光ファイバ236とPANDAファイバ
7はPANDAファイバカップラ238の入射端238
a、238bにそれぞれ偏波保持の軸を合わせて接続さ
れている。PANDAファイバカップラ238は波長
1.30μmの信号光を出射端238c、238dに5
0:50に分岐し、波長1.32μmの励起光を出射端
238dのみに分岐する。
The PANDA fiber coupler 235 transmits the signal light having a wavelength of 1.30 μm to the emission ends 235c and 235d.
At 0:50, the pump light having a wavelength of 1.32 μm is branched only to the emission end 235c. Furthermore, fiber coupler 2
The exit ends 235c and 235d of the 35 are the (2) type nonlinear optical fiber 236 of the present invention and the silica-based PANDA fiber 23.
7 are optically connected to each other with their polarization maintaining axes aligned. The nonlinear optical fiber 236 and the PANDA fiber 7 are connected to the entrance end 238 of a PANDA fiber coupler 238.
a and 238b are connected so that the axes of polarization maintenance are aligned. The PANDA fiber coupler 238 transmits the signal light having a wavelength of 1.30 μm to the emission ends 238c and 238d.
At 0:50, the pump light having a wavelength of 1.32 μm is branched only to the emission end 238d.

【0120】励起光がない場合においては、信号光はす
べてPANDAファイバカップラ238の出射端238
dに出射される。しかし、励起光が入射されると非線形
屈折率効果により偏波保持の(3)型非線形光ファイバ2
36を通ってくる信号光が位相変調を受ける。励起光の
強度Pと偏波保持の非線形光ファイバ236を通ってく
る信号光が受ける位相変化量δφの関係は次式で表され
る。
When there is no pump light, all of the signal light is emitted from the output end 238 of the PANDA fiber coupler 238.
d. However, when the excitation light is incident, the polarization maintaining (3) type nonlinear optical fiber 2
The signal light passing through 36 undergoes phase modulation. The relationship between the intensity P of the pump light and the amount of phase change δφ received by the signal light passing through the polarization-maintaining nonlinear optical fiber 236 is expressed by the following equation.

【0121】δφ=2πL(2n2)P/Aeff. Δφ = 2πL (2n 2 ) P / A eff.

【0122】ここで、Lはファイバ長、n2は非線形屈
折率、Aeff.は有効コア断面積である。このとき、出射
端238c、238dに出射される信号光の強度Ic
dはそれぞれ次式で表される。
Here, L is the fiber length, n 2 is the nonlinear refractive index, and A eff. Is the effective core area. At this time, the intensity I c of the signal light emitted to the emission ends 238c and 238d,
I d is represented by the following equations.

【0123】Ic=(1−cosδφ)/2I c = (1−cos δφ) / 2

【0124】Id=(1+cosδφ)/2I d = (1 + cos δφ) / 2

【0125】この式からもわかるように、励起光の強度
により出射端238c、238dに出射される信号光強
度を制御することができる。ここで、238dの出射端
には励起光も出射されるので出射端238dから出射さ
れる信号光は分波用PANDAファイバカップラによっ
て励起光から分離する必要がある。
As can be seen from this equation, the intensity of the signal light emitted to the emission ends 238c and 238d can be controlled by the intensity of the excitation light. Here, since the excitation light is also emitted from the emission end of 238d, the signal light emitted from the emission end 238d needs to be separated from the excitation light by the PANDA fiber coupler for demultiplexing.

【0126】本実施例では図15に示した長さ10mの
(3)型偏波保持の非線形光ファイバを用い、励起光のピ
ークパワーが400mWでIc=0.02、Id=0.9
8が得られた。図24に信号光として連続光を、励起光
として幅100psのモードロックパルスを入射した場
合の出射端238c、238dから得られる信号光の波
形を示す。連続光として入射した信号光が励起光パルス
により変調された励起光の波形に追従する。DEANS
T溶液は実施例1で示したようにピコ秒で応答するの
で、本実施例はここで示した100psよりもさらに短
い励起光パルスを用いて信号光を制御することが可能で
ある。さらに本実施例では本発明により素子全体が信号
光、励起光の偏波を保持することが可能になったため、
外乱などの影響を受けず極めて安定な動作を実現でき
る。
In this embodiment, the length of 10 m shown in FIG.
(3) type using a nonlinear optical fiber polarization maintaining the peak power of the excitation light is I c = 0.02 in 400 mW, I d = 0.9
8 was obtained. FIG. 24 shows waveforms of the signal light obtained from the output ends 238c and 238d when a continuous light is input as the signal light and a mode-locked pulse having a width of 100 ps is input as the excitation light. The signal light incident as continuous light follows the waveform of the excitation light modulated by the excitation light pulse. DEANS
Since the T solution responds in picoseconds as shown in the first embodiment, in the present embodiment, it is possible to control the signal light by using an excitation light pulse shorter than 100 ps shown here. Further, in the present embodiment, the present invention makes it possible for the entire device to maintain the polarization of the signal light and the excitation light,
Extremely stable operation can be realized without being affected by disturbance or the like.

【0127】なお、本実施例では本発明により、非線形
光学効果を有する媒質としてDEANSTを用いた非線
形光ファイバを使用することが可能なので、従来になく
短い媒質長を用いても低パワーで動作し、コンパクトな
装置を構成することができる。
In the present embodiment, a nonlinear optical fiber using DEANST can be used as a medium having a nonlinear optical effect according to the present invention. , A compact device can be constructed.

【0128】また、以上の実施例では非線形光学効果を
有するコアの材料としてDEANSTの1,2−ジクロ
ロプロパン溶液、クラッドにはSiO2を用いたが、こ
の他、クラッドに用いる材料よりも微弱光に対する屈折
率が高い組み合わせでかつコアの材料が非線形光学効果
を有するものであれば同様に用いることができる。
Further, in the above embodiment, 1,2-dichloropropane solution of DEANST was used as the material of the core having the nonlinear optical effect, and SiO 2 was used for the cladding. Any combination of materials having a high refractive index with respect to and having a core material having a nonlinear optical effect can be used.

【0129】[0129]

【実施例9】本実施例では、光カーシャッタスイッチに
おいて、(1)型非線形光ファイバの中空部に封入する有
機分散体として固体状媒質を用いて、液体状媒質を用い
た場合と同様な装置のコンパクト化を行ったのみなら
ず、固体状媒質の利点を活かして、より高速な応答を実
現した結果を示す。
Embodiment 9 In this embodiment, in an optical Kerr shutter switch, a solid-state medium is used as an organic dispersion to be sealed in a hollow portion of a (1) type nonlinear optical fiber, and a liquid-like medium is used. This shows the results of not only making the device compact, but also realizing faster response by taking advantage of the solid-state medium.

【0130】非線形屈折率効果を有する有機物として、
SBA(分子構造を化3に示す)を用い、これをポリメ
チルメタクリレートに分散させたものを固体状媒質とし
た。分散濃度は、5重量%である。光カーシャッタスイ
ッチ装置は、(1)型非線形光ファイバの中空部に封入す
る媒質が異なること、光ファイバのコア径が10μmで
あること、ファイバ長が100mmであることの他は、
実施例1と同様である。
As an organic substance having a nonlinear refractive index effect,
SBA (molecular structure is shown in Chemical formula 3) was used, and this was dispersed in polymethyl methacrylate to obtain a solid medium. The dispersion concentration is 5% by weight. The optical Kerr shutter switch device is different from the (1) type nonlinear optical fiber in that the medium to be filled in the hollow portion is different, the core diameter of the optical fiber is 10 μm, and the fiber length is 100 mm.
This is similar to the first embodiment.

【0131】[0131]

【化3】 Embedded image

【0132】本実施例でも、実施例1と同様に、ゲート
光強度Pgate(光ファイバの出射端でモニターした値と
する)と透過率Tとの関係を調べた。T値は、低ゲート
光領域では正弦波状に増大するが、次第に飽和し、P
gateが1/2波長強度のときに、実施例1と同様に最大
透過率が得られることが確かめられた。1/2波長強度
のときのPπ値は20Wであった。
In this embodiment, as in the first embodiment, the relationship between the gate light intensity P gate (the value monitored at the exit end of the optical fiber) and the transmittance T was examined. The T value increases sinusoidally in the low gate light region, but gradually saturates,
It was confirmed that the maximum transmittance was obtained in the same manner as in Example 1 when the gate had a 波長 wavelength intensity. The Pπ value at the half wavelength intensity was 20 W.

【0133】また、本実施例でも、実施例1とほぼ同様
に、応答速度を調べたところ、ピコ秒よりも高速である
ことが実験的に確認できた。これは、液体状媒質を封入
したファイバを用いた装置では、材料の応答速度が分子
配向効果で決まるため、装置の応答速度がピコ秒であっ
たのに対して、固体状媒質を封入したファイバを用いた
装置では、材料の応答速度がより高速な(<10-14
ec)非線形分極効果で決まるため、装置の応答速度も
これに合わせて速くなったことによるものである。
Also, in this example, the response speed was examined almost in the same manner as in Example 1, and it was experimentally confirmed that the response speed was faster than picoseconds. This is because in a device using a fiber filled with a liquid medium, the response speed of the material is determined by the molecular orientation effect. In the device using, the response speed of the material is faster (<10 -14 s).
ec) This is due to the fact that the response speed of the device has been increased in accordance with the nonlinear polarization effect.

【0134】すなわち、本発明により、従来の装置に比
べ、低いパワーで動作させることができるのみならず、
高速応答可能な光カーシャッタスイッチを実現したこと
になる。
That is, according to the present invention, not only can the device be operated at lower power than the conventional device,
This means that an optical car shutter switch capable of high-speed response has been realized.

【0135】[0135]

【実施例10】本実施例では、光カーシャッタスイッチ
において、(1)型非線形光ファイバの中空部に封入する
非線形屈折率媒質として、実施例9より大きな非線形屈
折率効果を有する有機物を分散させた固体状媒質を用
い、応答速度を速めたことに加えて、さらに高効率化さ
せた結果を示す。
Embodiment 10 In this embodiment, in an optical Kerr shutter switch, an organic substance having a larger nonlinear refractive index effect than in Embodiment 9 is dispersed as a nonlinear refractive index medium to be sealed in the hollow portion of the type (1) nonlinear optical fiber. The results show that the response speed was increased and the efficiency was further increased by using a solid medium.

【0136】非線形屈折率効果を有する有機物として、
SBAC(分子構造を化4に示す)を用い、これをポリ
メチルメタクリレートに分散させたものを固体状媒質と
した。分散濃度は、5重量%である。光カーシャッタス
イッチ装置は、(1)型非線形光ファイバの中空部に封入
する媒質が異なる他は、すべて実施例9とと同じであ
る。
As an organic substance having a nonlinear refractive index effect,
SBAC (molecular structure shown in Chemical Formula 4) was used, and this was dispersed in polymethyl methacrylate to obtain a solid medium. The dispersion concentration is 5% by weight. The optical Kerr shutter switch device is the same as that of the ninth embodiment except that the medium enclosed in the hollow portion of the (1) type nonlinear optical fiber is different.

【0137】[0137]

【化4】 Embedded image

【0138】本実施例では、実施例9よりも非線形光学
効果の大きな有機物を用いていることに対応して、1/
2波長強度のときのPπ値は15W(光ファイバの出射
端でモニターした値とする)と実施例9よりも低減し
た。応答速度に関しても、装置の応答速度が、ピコ秒よ
りも高速であることが実験的に確認できた。
In the present embodiment, the use of an organic substance having a larger nonlinear optical effect than in Embodiment 9 corresponds to 1 /
The Pπ value at a two-wavelength intensity was 15 W (the value monitored at the output end of the optical fiber), which was lower than that in Example 9. Regarding the response speed, it was experimentally confirmed that the response speed of the device was faster than the picosecond.

【0139】[0139]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、以下の
効果を有する。
As described above, the present invention has the following effects.

【0140】(1)本発明の非線形光ファイバは、従来
のもの、例えば、単結晶材料を封入してコア部とするも
のに比べ、材料を均一に分散させることにより、良好な
光学特性を得ることができる。すなわち、非線形屈折率
効果を有する有機物を有機溶媒などに分散させると、そ
の濃度を全範囲にわたって一様とすることが極めて容易
であるので、光透過率や入射光の直線偏波保持に優れ、
また、光ファイバのコア部とクラッド部との屈折率差の
微細な調整も全範囲にわたって一様に達成される。
(1) The non-linear optical fiber of the present invention obtains better optical characteristics by dispersing the material more uniformly than a conventional one, for example, a single crystal material is encapsulated and used as a core. be able to. That is, when an organic substance having a non-linear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or the like, it is extremely easy to make the concentration uniform over the entire range, and therefore, excellent in light transmittance and linear polarization retention of incident light,
Further, fine adjustment of the refractive index difference between the core portion and the clad portion of the optical fiber can be achieved uniformly over the entire range.

【0141】(2)本発明の非線形光ファイバは、応答
速度が速くしかも非線形屈折率効果の大きい有機物を封
入しているので、大きな非線形光学効果を発現でき、こ
のため、従来になくコンパクトであるにもかかわらず、
低い光パワーで動作可能で、かつ速い動作速度をもった
全光型スイッチを実現することができる。また、二重コ
ア型の非線形光ファイバを用いることにより、より良好
な屈折率制御が得られるので、媒質長を長くしてさらに
動作パワーの低減を図ることができる。そして、応力付
与型の非線形光ファイバを用いることにより、外乱等に
対しても極めて安定な全光型スイッチを実現することが
できる。
(2) Since the non-linear optical fiber of the present invention encapsulates an organic material having a high response speed and a large non-linear refractive index effect, it can exhibit a large non-linear optical effect, and is therefore more compact than ever. in spite of,
It is possible to realize an all-optical switch that can operate with low optical power and has a high operation speed. In addition, by using a double-core nonlinear optical fiber, better refractive index control can be obtained, so that the medium length can be increased and the operating power can be further reduced. Then, by using the stress applying type nonlinear optical fiber, it is possible to realize an all-optical switch which is extremely stable against disturbances and the like.

【0142】(3)本発明の非線形光学装置は、10p
s以下の極めて高速で動作するスイッチを実現できるた
め、100GHz以上の大容量の光データ・情報処理や
光通信が可能になる利点を生じる。また、高効率化が図
られているので、長媒質長の非線形光ファイバを用いる
ことにより、ゲート光として半導体レーザを用いてもス
イッチ動作が実現できるという利点を有する。
(3) The nonlinear optical device of the present invention has a 10p
Since a switch that operates at a very high speed of s or less can be realized, there is an advantage that large-capacity optical data / information processing and optical communication of 100 GHz or more can be performed. In addition, since high efficiency is achieved, there is an advantage that a switch operation can be realized even when a semiconductor laser is used as gate light by using a nonlinear optical fiber having a long medium length.

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

【図1】従来の光カーシャッタスイッチの構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional optical car shutter switch.

【図2】従来のファイバループミラースイッチの構成
図。
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional fiber loop mirror switch.

【図3】従来のニオブ酸リチウムのマッハツェンダース
イッチの構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional lithium niobate Mach-Zehnder switch.

【図4a】ニトロベンゼンの重水素化の特徴を示す図。FIG. 4a shows the characteristics of the deuteration of nitrobenzene.

【図4b】ポリスチレンのフッ素化および重水素化の特
徴を示す図。
FIG. 4b shows the characteristics of fluorination and deuteration of polystyrene.

【図5】DEANSTをDMFに分散させた溶液の屈折
率のDEANST濃度依存性を示す図。
FIG. 5 is a graph showing the dependency of the refractive index of a solution in which DEANST is dispersed in DMF on the concentration of DEANST.

【図6a】実施例1および実施例2で使用の(1)型非線
形光ファイバの断面図。
FIG. 6a is a sectional view of a (1) type nonlinear optical fiber used in the first and second embodiments.

【図6b】実施例1および実施例2で使用の(1)型非線
形光ファイバの斜視図。
FIG. 6B is a perspective view of a (1) type nonlinear optical fiber used in the first and second embodiments.

【図7】本発明の光カーシャッタスイッチの構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of an optical car shutter switch of the present invention.

【図8】位相変化量Δφ=20°を得るのに必要なゲー
ト光強度P0の媒質長依存性を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a medium length dependency of a gate light intensity P 0 required to obtain a phase change amount Δφ = 20 °.

【図9】シグナル透過率Tとゲート光強度Pgateとの関
係を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a signal transmittance T and a gate light intensity P gate .

【図10a】ゲート光の波形を示す図。FIG. 10A is a diagram showing a waveform of a gate light.

【図10b】DEANSTの応答速度を観測した結果を
示す図。
FIG. 10B is a diagram showing the result of observing the response speed of DEANST.

【図10c】CS2の応答速度を観測した結果を示す
図。
FIG. 10C is a diagram showing the results of observing the response speed of CS 2 .

【図11】シグナル透過率特性のゲート光強度依存性を
示す図。
FIG. 11 is a diagram showing the dependence of signal transmittance characteristics on gate light intensity.

【図12】Pπと1/Dとの関係を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a relationship between Pπ and 1 / D.

【図13】(2)型非線形光ファイバの横断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view of the type (2) nonlinear optical fiber.

【図14】(2)型非線形光ファイバの作製方法を示す
図。
FIG. 14 is a diagram showing a method for manufacturing a type (2) nonlinear optical fiber.

【図15】(3)型非線形光ファイバの横断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view of the type (3) nonlinear optical fiber.

【図16】(3)型非線形光ファイバの作製方法を示す
図。
FIG. 16 is a diagram showing a method for producing a (3) -type nonlinear optical fiber.

【図17】(3)型非線形光ファイバの断面応力分布図。FIG. 17 is a sectional stress distribution diagram of the (3) type nonlinear optical fiber.

【図18】本発明のファイバループミラースイッチの構
成図。
FIG. 18 is a configuration diagram of a fiber loop mirror switch of the present invention.

【図19a】実施例6に使用の(1)型非線形光ファイバ
の断面図。
FIG. 19a is a sectional view of a (1) type nonlinear optical fiber used in Example 6.

【図19a】実施例6に使用の(1)型非線形光ファイバ
の斜視図。
FIG. 19a is a perspective view of a (1) type nonlinear optical fiber used in Example 6.

【図20】実施例6のループミラースイッチの入出力特
性を示す図。
FIG. 20 is a diagram illustrating input / output characteristics of the loop mirror switch according to the sixth embodiment.

【図21】実施例7の本発明のマッハツェンダースイッ
チの構成図。
FIG. 21 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder switch according to a seventh embodiment of the present invention.

【図22】実施例7の本発明のマッハツェンダースイッ
チの入出力特性を示す図。
FIG. 22 is a diagram showing input / output characteristics of the Mach-Zehnder switch according to the present invention of Example 7.

【図23】実施例8の本発明のマッハツェンダースイッ
チの構成図。
FIG. 23 is a configuration diagram of a Mach-Zehnder switch according to an eighth embodiment of the present invention.

【図24】実施例8の本発明のマッハツェンダースイッ
チの入出力特性を示す図。
FIG. 24 is a diagram showing input / output characteristics of the Mach-Zehnder switch according to the eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 非線形屈折率媒質 12a、b 偏光子 21 信号光 22 制御光 23 光カップラ 24 光ファイバ 25 制御光が入射されないときの出射信号光 26 制御光が入射さたときの出射信号光 31 コア 32 ニオブ酸リチウム基板 33 電極 61 DEANSTのニトロベンゼン飽和溶液
を封入したコア 62 ガラスのクラッド部 70 光カーシャッタスイッチ装置 71 プローブ光 72 YAGレーザ 73 色素レーザ 74 検出器 80 (1)型非線形光ファイバ 81 セル 131 GeO2が添加されたSiO2からなるコ
アa 132 DEANST/1,2−ジクロロプロパ
ン溶液からなるコアb 133 SiO2からなるクラッド 141 クラッド用母材 142 コア用母材 143 コア用孔 146 コアb用孔 147 ヒータ 151 GeO2が添加されたSiO2からなるコ
アa 152 DEANST/1,2−ジクロロプロパ
ン溶液からなるコアb 153 SiO2からなるクラッド 154 応力付与部 161 コラッド用母材 162 コア用母材 164 応力付与部用母材 165 応力付与部用孔 166 コアb用孔 167 ヒータ 181 信号光 182 制御光 183 第1のPANDAファイバカップラ 184 第2のPANDAファイバカップラ 185 第3のPANDAファイバカップラ 186 (1)型非線形光ファイバ 187 出射制御光 188 スイッチングされた出射信号光 189 スイッチングされない出射信号光 183a 信号入射光 183b 制御光入射端 184a 信号光出射端 184b 制御光出射端 191 SiO2の中空細径管からなるクラッド 192 DEANST/1,2−ジクロロプロパ
ン溶液からなるコア 211 信号光源 212 励起光源 213 レンズ 214 レンズ 215 第1のPANDAファイバカップラ 216 本発明の(2)型非線形光ファイバ 217 PANDAファイバ 218 第2のPANDAファイバカップラ 215a 第1のPANDAファイバカップラの入
射端 215b 第1のPANDAファイバカップラの入
射端 215c 第1のPANDAファイバカップラの出
射端 215d 第1のPANDAファイバカップラの出
射端 218a 第2のPANDAファイバカップラの入
射端 218b 第2のPANDAファイバカップラの入
射端 218c 第2のPANDAファイバカップラの出
射端 218d 第2のPANDAファイバカップラの出
射端 231 GeO2が添加されたSiO2からなるコ
アa 232 DEANST/1,2−ジクロロプロパ
ン溶液からなるコアb2 233 SiO2からなるクラッド 211 信号光源 212 励起光源 213 レンズ 214 レンズ 215 第1のPANDAファイバカップラ 216 本発明の(3)型非線形光ファイバ 217 PANDAファイバ 218 第2のPANDAファイバカップラ 215a 第1のPANDAファイバカップラの入
射端 215b 第1のPANDAファイバカップラの入
射端 215c 第1のPANDAファイバカップラの出
射端 215d 第1のPANDAファイバカップラの出
射端 218a 第2のPANDAファイバカップラの入
射端 218b 第2のPANDAファイバカップラの入
射端 218c 第2のPANDAファイバカップラの出
射端 218d 第2のPANDAファイバカップラの出
射端
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Nonlinear refractive index medium 12a, b Polarizer 21 Signal light 22 Control light 23 Optical coupler 24 Optical fiber 25 Emitted signal light when control light is not incident 26 Emitted signal light when control light is incident 31 Core 32 Niobic acid Lithium substrate 33 Electrode 61 Core filled with nitrobenzene saturated solution of DEANST 62 Cladding part of glass 70 Optical car shutter switch device 71 Probe light 72 YAG laser 73 Dye laser 74 Detector 80 (1) type nonlinear optical fiber 81 Cell 131 GeO 2 A 132 made of SiO 2 to which is added a core b 132 made of DEANST / 1,2-dichloropropane solution clad made of SiO 2 141 base material for clad 142 base material for core 143 hole for core 146 hole for core b 147 heater 151 GeO 2 is added Core a 152 DEANST / 1,2- a core b 153 SiO 2 consisting dichloropropane solution cladding 154 stress applying section 161 Koraddo preform 162 for the core preform 164 stress applying section preform 165 made of SiO 2 that was Hole for stress applying part 166 Hole for core b 167 Heater 181 Signal light 182 Control light 183 First PANDA fiber coupler 184 Second PANDA fiber coupler 185 Third PANDA fiber coupler 186 (1) type nonlinear optical fiber 187 Emission control Light 188 Switched outgoing signal light 189 Unswitched outgoing signal light 183a Signal incident light 183b Control light incident end 184a Signal light emitting end 184b Control light emitting end 191 Cladding made of hollow small-diameter tube of SiO 2 192 DEANST / 1,2 -Core made of dichloropropane solution 211 signal light source 212 excitation light source 213 lens 214 lens 215 first PANDA fiber coupler 216 type (2) nonlinear optical fiber 217 PANDA fiber 218 second PANDA fiber coupler 215a first PANDA Input end of fiber coupler 215b Input end of first PANDA fiber coupler 215c Output end of first PANDA fiber coupler 215d Output end of first PANDA fiber coupler 218a Input end of second PANDA fiber coupler 218b Second PANDA SiO 2 exit end 231 GeO 2 exit end 218d second PANDA fiber coupler of the entrance end 218c second PANDA fiber coupler fiber coupler is added Tona Core a 232 DEANST / 1,2- consisting dichloropropane solution cores b2 233 made of SiO 2 cladding 211 signal source 212 excitation light source 213 lens 214 lens 215 of the first PANDA fiber coupler 216 invention (3) nonlinear optical fiber 217 PANDA fiber 218 Second PANDA fiber coupler 215a Input end of first PANDA fiber coupler 215b Input end of first PANDA fiber coupler 215c Output end of first PANDA fiber coupler 215d Output end of first PANDA fiber coupler 218a Input end of second PANDA fiber coupler 218b Input end of second PANDA fiber coupler 218c Output end of second PANDA fiber coupler 218d Second PAN Emitting end of A fiber coupler

フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平2−417494 (32)優先日 平2(1990)12月28日 (33)優先権主張国 日本(JP) 前置審査 (72)発明者 小林 秀紀 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 伊藤 弘樹 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 須藤 昭一 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 栗原 隆 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 大庭 直樹 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 戒能 俊邦 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−15713(JP,A) 特開 昭63−227665(JP,A) 特開 平2−193126(JP,A) 特開 昭60−237425(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/35 G02F 1/35 504 Continued on the front page (31) Priority claim number Japanese Patent Application No. 2-417494 (32) Priority date Hei 2 (1990) December 28 (33) Priority claim country Japan (JP) Preliminary examination (72) Inventor Hideki Kobayashi 1-6-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Hiroki Ito 1-6-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Shoichi Sudo Nippon Telegraph and Telephone Corporation, 1-6-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor Takashi Kurihara, 1-16-1 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Naoki Ohba, Inventor Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation, 1-6-1, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku (72) Inventor Toshikuni Kaino 1-6-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A 62-15713 (JP, A) JP-A-63-227665 (JP, A) JP-A-2-193126 (JP, A) JP-A-60-2374 25 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G02F 1/35 G02F 1/35 504

Claims (23)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】非線形屈折率効果を有する有機物を有機溶
媒あるいは透明性に優れる高分子材料に分散せしめ、か
つ分散濃度あるいは分散体の組成を調整することにより
屈折率を微細に制御した有機物分散体をガラスを主成分
とする中空状細径管内に封入した非線形光ファイバにお
いて、該有機物分散体を封入するための中空部を中心に
持ちガラスを主成分とし該有機物分散体と等しい屈折率
を有するコアa1と、該コアa1の中心部に封入された
該有機物分散体からなるコアb1と該コアa1の外側に
配置されガラスを主成分とし該コアa1より小さい屈折
率を有するクラッドとを有する構造を特徴とする非線形
光ファイバ。
An organic substance dispersion in which an organic substance having a nonlinear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency, and the refractive index is finely controlled by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion. Has a refractive index equal to that of the organic substance dispersion, which is mainly composed of glass and has a hollow portion for enclosing the organic substance dispersion in a non-linear optical fiber enclosed in a hollow small-diameter tube mainly composed of glass. Structure having a core a1, a core b1 made of the organic dispersion sealed in the center of the core a1, and a clad disposed outside the core a1 and mainly composed of glass and having a smaller refractive index than the core a1. A nonlinear optical fiber characterized by the above-mentioned.
【請求項2】非線形屈折率効果を有する該有機物が、3
次の非線形感受率χ(3)として1×10−13esu
以上であることを特徴とする請求項1記載の非線形光フ
ァイバ。
2. The organic material having a nonlinear refractive index effect is 3
The following nonlinear susceptibility χ (3) is 1 × 10 −13 esu
The nonlinear optical fiber according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記非線形屈折率効果を有する有機物が、
分子性結晶材料、あるいはイオン性結晶材料、あるいは
π電子共役系のオリゴマーまたはポリマー材料のいずれ
かあるいはこれらの組み合わせを有機溶媒あるいは透明
性に優れる高分子材料に分散させた有機分散体のいずれ
かあるいはこれらを組み合わせたものであることを特徴
とする請求項1又は請求項2記載の非線形光ファイバ。
3. The organic substance having the nonlinear refractive index effect,
Either a molecular crystalline material, or an ionic crystalline material, or an π-electron conjugated oligomer or polymer material, or an organic dispersion in which a combination thereof is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency, or 3. The nonlinear optical fiber according to claim 1, wherein the nonlinear optical fiber is a combination of these.
【請求項4】前記有機物及び該有機物を分散させる有機
溶媒あるいは透明性に優れる高分子材料として、それら
の分子を構成する水素を重水素化あるいはフッ素化した
ものを用いることを特徴とする請求項1から請求項3記
載のいずれかの非線形光ファイバ。
4. The method according to claim 1, wherein the organic substance and the organic solvent in which the organic substance is dispersed or the polymer material having excellent transparency are obtained by deuterating or fluorinating hydrogen constituting the molecules. The nonlinear optical fiber according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】該コアa1の材料をGeO−SiO
−SiO、GeO−P−SiO
たはSiO−Fとし、各々の該クラッドの材料をSi
とすることを特徴とする請求項1から請求項4記載
のいずれかの非線形光ファイバ。
5. The material of the core a1 is GeO 2 —SiO 2 ,
P 2 O 5 —SiO 2 , GeO 2 —P 2 O 5 —SiO 2 or SiO 2 —F, and the material of each of the claddings is Si
One of nonlinear optical fiber according to claim 4, wherein the claim 1, characterized in that the O 2.
【請求項6】非線形屈折率効果を有する有機物を有機溶
媒あるいは透明性に優れる高分子材料に分散せしめ、か
つ分散濃度あるいは分散体の組成を調整することにより
屈折率を微細に制御した有機物分散体をガラスを主成分
とする中空状細径管内に封入した非線形光ファイバにお
いて、該有機物分散体を封入するための中空部を中心に
持ちガラスを主成分とし該有機物分散体と等しい屈折率
を有するコアa2と、該コアa2の中心部に封入された
該有機物分散体からなるコアb2と該コアa2の外側に
配置されガラスを主成分とし該コアa2より小さい屈折
率を有するクラッドと、該クラッド中に配置したガラス
を主成分とする少なくとも2つの応力付与部とを有し、
該応力付与部は該コアa2をはさんで対向し、かつ該コ
アa2から離隔し、該応力付与部の熱膨張係数が該クラ
ッドの熱膨張係数と異なり、該コアa2に非軸対称の応
力を加える構造を特徴とする応力付与形偏波保持の非線
形光ファイバ。
6. An organic substance dispersion in which an organic substance having a nonlinear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency, and the refractive index is finely controlled by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion. Has a refractive index equal to that of the organic substance dispersion, which is mainly composed of glass and has a hollow portion for enclosing the organic substance dispersion in a non-linear optical fiber enclosed in a hollow small-diameter tube mainly composed of glass. A core a2, a core b2 composed of the organic dispersion dispersed in the center of the core a2, a clad disposed outside the core a2 and mainly composed of glass and having a smaller refractive index than the core a2, Having at least two stress applying portions mainly composed of glass disposed therein,
The stress applying portion is opposed to the core a2 and separated from the core a2, and the thermal expansion coefficient of the stress applying portion is different from the thermal expansion coefficient of the clad, and the non-axially symmetric stress A polarization-maintaining nonlinear optical fiber having a stress imparting type, characterized by a structure in which a stress is applied.
【請求項7】非線形屈折率効果を有する該有機物が、3
次の非線形感受率χ(3)として1×10−13esu
以上であることを特徴とする請求項6記載の非線形光フ
ァイバ。
7. The organic material having a non-linear refractive index effect is 3
The following nonlinear susceptibility χ (3) is 1 × 10 −13 esu
7. The nonlinear optical fiber according to claim 6, wherein:
【請求項8】前記非線形屈折率効果を有する有機物が、
分子性結晶材料、あるいはイオン性結晶材料、あるいは
π電子共役系のオリゴマーまたはポリマー材料のいずれ
かあるいはこれらの組み合わせを有機溶媒あるいは透明
性に優れる高分子材料に分散させた有機分散体のいずれ
かあるいはこれらを組み合わせたものであることを特徴
とする請求項6又は請求項7記載の非線形光ファイバ。
8. The organic substance having a nonlinear refractive index effect,
Either a molecular crystalline material, or an ionic crystalline material, or an π-electron conjugated oligomer or polymer material, or an organic dispersion in which a combination thereof is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency, or The nonlinear optical fiber according to claim 6, wherein the nonlinear optical fiber is a combination thereof.
【請求項9】前記有機物及び該有機物を分散させる有機
溶媒あるいは透明性に優れる高分子材料として、それら
の分子を構成する水素を重水素化あるいはフッ素化した
ものを用いることを特徴とする請求項6から請求項8記
載のいずれかの非線形光ファイバ。
9. The method according to claim 1, wherein the organic substance and the organic solvent in which the organic substance is dispersed or the polymer material having excellent transparency are those in which hydrogen constituting the molecules is deuterated or fluorinated. The nonlinear optical fiber according to any one of claims 6 to 8.
【請求項10】該コアa2の材料をGeO−Si
、P−SiO、GeO−P−Si
またはSiO−Fとし、各々の該クラッドの材料
をSiOとすることを特徴とする請求項6から請求項
9記載のいずれかの非線形光ファイバ。
10. The material of the core a2 is GeO 2 —Si.
O 2 , P 2 O 5 —SiO 2 , GeO 2 —P 2 O 5 —Si
O 2 or a SiO 2 -F, either of the nonlinear optical fiber of claim 9 wherein each of said cladding material from claim 6, characterized in that the SiO 2.
【請求項11】該応力付与部の材料がSiO−B
である非線形光ファイバを用いることを特徴とする請
求項6から請求項10記載のいずれかの非線形光ファイ
バ。
11. The material for the stress applying portion is SiO 2 —B 2 O.
The nonlinear optical fiber according to any one of claims 6 to 10, wherein the nonlinear optical fiber ( 3 ) is used.
【請求項12】ガラスを主成分とする細径管内に中空部
を設け、非線形屈折率効果を有する有機物を有機溶媒あ
るいは透明性に優れる高分子材料に分散させた有機物分
散体を、該中空部に封入してコア部b0とし、かつ分散
濃度あるいは分散体の組成を調整することにより、該コ
ア部の屈折率をクラッド部の屈折率より大きくなるよう
に制御した非線形光ファイバにおいて、前記有機物及び
該有機物を分散させる有機溶媒あるいは透明性に優れる
高分子材料として、それらの分子を構成する水素をフッ
素化したものを用いることを特徴とする非線形光ファイ
バ。
12. An organic substance dispersion in which a hollow portion is provided in a small-diameter tube mainly composed of glass and an organic substance having a nonlinear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency. In the nonlinear optical fiber in which the refractive index of the core portion is controlled to be larger than the refractive index of the cladding portion by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion to form the core portion b0, A non-linear optical fiber, wherein a material obtained by fluorinating hydrogen constituting the molecule is used as an organic solvent for dispersing the organic substance or a polymer material having excellent transparency.
【請求項13】非線形屈折率効果を有する該有機物が、
3次の非線形感受率χ(3)として1×10−13es
u以上であることを特徴とする請求項12記載の非線形
光ファイバ。
13. The organic substance having a nonlinear refractive index effect,
1 × 10 −13 es as the third-order nonlinear susceptibility χ (3)
13. The nonlinear optical fiber according to claim 12, wherein the number is not less than u.
【請求項14】前記非線形屈折率効果を有する有機物
が、分子性結晶材料、あるいはイオン性結晶材料、ある
いはπ電子共役系のオリゴマーまたはポリマー材料のい
ずれかあるいはこれらの組み合わせを有機溶媒あるいは
透明性に優れる高分子材料に分散させた有機分散体のい
ずれかあるいはこれらを組み合わせたものであることを
特徴とする請求項12又は請求項13記載の非線形光フ
ァイバ。
14. The organic substance having a nonlinear refractive index effect may be a molecular crystalline material, an ionic crystalline material, a π-electron conjugated oligomer or polymer material, or a combination thereof, as an organic solvent or a transparent material. 14. The nonlinear optical fiber according to claim 12, wherein the non-linear optical fiber is any one of an organic dispersion dispersed in an excellent polymer material or a combination thereof.
【請求項15】非線形屈折率効果を有する光学媒質を互
いに偏光軸が直交するように配列された2枚の偏光子で
はさんだ非線形光学装置において、非線形屈折率効果を
有する光学媒質として、非線形屈折率効果を有する有機
物を有機溶媒あるいは透明性に優れる高分子材料に分散
せしめ、かつ分散濃度あるいは分散体の組成を調整する
ことにより屈折率を微細に制御した有機物分散体をガラ
スを主成分とする中空状細径管内に封入した非線形光フ
ァイバであって、該有機物分散体を封入するための中空
部を中心に持ちガラスを主成分とし該有機物分散体と等
しい屈折率を有するコアa1と、該コアa1の中心部に
封入された該有機物分散体からなるコアb1と該コアa
1の外側に配置されガラスを主成分とし該コアa1より
小さい屈折率を有するクラッドとを有する構造の非線形
光ファイバを使用することを特徴とする非線形光学装
置。
15. A nonlinear optical device in which an optical medium having a nonlinear refractive index effect is sandwiched between two polarizers arranged so that their polarization axes are orthogonal to each other. An organic substance having an effect is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency, and the refractive index is finely controlled by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion. A core a1 having a refractive index equal to that of the organic material dispersion, the core having glass as a main component and having a center around a hollow portion for enclosing the organic material dispersion, a1 comprising a core b1 comprising the organic substance dispersion encapsulated in the center of the core a1;
A nonlinear optical fiber having a structure having a cladding having glass as a main component and having a refractive index smaller than that of the core a1, which is disposed outside the optical fiber 1;
【請求項16】非線形屈折率効果を有する光学媒質を互
いに偏光軸が直交するように配列された2枚の偏光子で
はさんだ非線形光学装置において、非線形屈折率効果を
有する有機物を有機溶媒あるいは透明性に優れる高分子
材料に分散せしめ、かつ分散濃度あるいは分散体の組成
を調整することにより屈折率を微細に制御した有機物分
散体をガラスを主成分とする中空状細径管内に封入した
非線形光ファイバであって、該有機物分散体を封入する
ための中空部を中心に持ちガラスを主成分とし該有機物
分散体と等しい屈折率を有するコアa2と、該コアa2
の中心部に封入された該有機物分散体からなるコアb2
と該コアa2の外側に配置されガラスを主成分とし該コ
アa2より小さい屈折率を有するクラッドと、該クラッ
ド中に配置したガラスを主成分とする少なくとも2つの
応力付与部とを有し、該応力付与部は該コアa2をはさ
んで対向し、かつ該コアa2から離隔し、該応力付与部
の熱膨張係数が該クラッドの熱膨張係数と異なり、該コ
アa2に非軸対称の応力を加える構造の非線形光ファイ
バを使用することを特徴とする非線形光学装置。
16. A nonlinear optical device in which an optical medium having a nonlinear refractive index effect is sandwiched between two polarizers arranged so that their polarization axes are orthogonal to each other. Non-linear optical fiber in which a dispersion of an organic substance whose refractive index is finely controlled by dispersing it in a polymer material excellent in water and adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion is enclosed in a hollow small-diameter tube mainly composed of glass. A core a2 having a hollow portion for enclosing the organic substance dispersion as a center and having glass as a main component and having a refractive index equal to that of the organic substance dispersion;
B2 comprising the organic substance dispersion encapsulated in the center of
And a cladding disposed outside of the core a2 and having glass as a main component and having a lower refractive index than the core a2, and at least two stress applying portions mainly composed of glass disposed in the cladding, The stress applying portion faces the core a2 across the core a2 and is separated from the core a2. The thermal expansion coefficient of the stress applying portion is different from the thermal expansion coefficient of the clad, and a non-axisymmetric stress is applied to the core a2. A nonlinear optical device using a nonlinear optical fiber having a structure to be added.
【請求項17】非線形屈折率効果を有する光学媒質を互
いに偏光軸が直交するように配列された2枚の偏光子で
はさんだ非線形光学装置において、非線形屈折率効果を
有する光学媒質として、ガラスを主成分とする細径管内
に中空部を設け、非線形屈折率効果を有する有機物を有
機溶媒あるいは透明性に優れる高分子材料に分散させた
有機物分散体を、該中空部に封入してコア部b0とし、
かつ分散濃度あるいは分散体の組成を調整することによ
り、該コア部の屈折率をクラッド部の屈折率より大きく
なるように制御した非線形光ファイバであって、前記有
機物及び該有機物を分散させる有機溶媒あるいは透明性
に優れる高分子材料として、それらの分子を構成する水
素を重水素化あるいはフッ素化したものを用いた非線形
光ファイバを使用することを特徴とする非線形光学装
置。
17. In a nonlinear optical device in which an optical medium having a nonlinear refractive index effect is sandwiched between two polarizers arranged so that the polarization axes are orthogonal to each other, glass is mainly used as the optical medium having a nonlinear refractive index effect. A hollow portion is provided in a small-diameter tube as a component, and an organic material dispersion in which an organic material having a nonlinear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency is sealed in the hollow portion to form a core portion b0. ,
A nonlinear optical fiber in which the refractive index of the core is controlled to be larger than the refractive index of the clad by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion, and wherein the organic substance and the organic solvent in which the organic substance is dispersed are controlled. Alternatively, a non-linear optical device using a non-linear optical fiber using, as a polymer material having excellent transparency, deuterated or fluorinated hydrogen constituting the molecules.
【請求項18】2つの入射端と2つの出射端とを有し、
一方の入射端に入射された信号光を2つの出射端にほぼ
均等に分ける半透鏡もしくは光カップラと、当該半透鏡
もしくは光カップラの2つの出射端に接続された非線形
屈折率効果を有する光学媒質からなり、制御光を当該光
学媒質中をほぼ一方向のみ伝搬させる構造を有する非線
形光学装置において、非線形屈折率効果を有する光学媒
質として、非線形屈折率効果を有する有機物を有機溶媒
あるいは透明性に優れる高分子材料に分散せしめ、かつ
分散濃度あるいは分散体の組成を調整することにより屈
折率を微細に制御した有機物分散体をガラスを主成分と
する中空状細径管内に封入した非線形光ファイバであっ
て、該有機物分散体を封入するための中空部を中心に持
ちガラスを主成分とし該有機物分散体と等しい屈折率を
有するコアa1と、該コアa1の中心部に封入された該
有機物分散体からなるコアb1と該コアa1の外側に配
置されガラスを主成分とし該コアa1より小さい屈折率
を有するクラッドとを有する構造の非線形光ファイバを
使用することを特徴とする非線形光学装置。
18. It has two entrance ends and two exit ends,
A semi-transmissive mirror or optical coupler for dividing the signal light incident on one incident end into two output ends substantially equally, and an optical medium having a nonlinear refractive index effect connected to the two output ends of the semi-transparent mirror or optical coupler In a nonlinear optical device having a structure in which control light propagates in the optical medium in almost one direction only, as an optical medium having a nonlinear refractive index effect, an organic substance having a nonlinear refractive index effect is excellent in organic solvent or transparency. A non-linear optical fiber in which an organic dispersion, which is dispersed in a polymer material and whose refractive index is finely controlled by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion, is enclosed in a hollow small-diameter tube mainly composed of glass. A core a1 having a hollow portion for enclosing the organic dispersion and having glass as a main component and having the same refractive index as the organic dispersion. Non-linear optical fiber having a structure having a core b1 made of the organic dispersion sealed in the center of the core a1 and a clad disposed outside the core a1 and mainly composed of glass and having a smaller refractive index than the core a1. A nonlinear optical device characterized by using:
【請求項19】2つの入射端と2つの出射端とを有し、
一方の入射端に入射された信号光を2つの出射端にほぼ
均等に分ける半透鏡もしくは光カップラと、当該半透鏡
もしくは光カップラの2つの出射端に接続された非線形
屈折率効果を有する光学媒質からなり、制御光を当該光
学媒質中をほぼ一方向のみ伝搬させる構造を有する非線
形光学装置において、非線形屈折率効果を有する光学媒
質として、非線形屈折率効果を有する有機物を有機溶媒
あるいは透明性に優れる高分子材料に分散せしめ、かつ
分散濃度あるいは分散体の組成を調整することにより屈
折率を微細に制御した有機物分散体をガラスを主成分と
する中空状細径管内に封入した非線形光ファイバであっ
て、該有機物分散体を封入するための中空部を中心に持
ちガラスを主成分とし該有機物分散体と等しい屈折率を
有するコアa2と、該コアa2の中心部に封入された該
有機物分散体からなるコアb2と該コアa2の外側に配
置されガラスを主成分とし該コアa2より小さい屈折率
を有するクラッドと、該クラッド中に配置したガラスを
主成分とする少なくとも2つの応力付与部とを有し、該
応力付与部は該コアa2をはさんで対向し、かつ該コア
a2から離隔し、該応力付与部の熱膨張係数が該クラッ
ドの熱膨張係数と異なり、該コアa2に非軸対称の応力
を加える構造の非線形光ファイバを使用することを特徴
とする非線形光学装置。
19. It has two entrance ends and two exit ends,
A semi-transmissive mirror or optical coupler for dividing the signal light incident on one incident end into two output ends substantially equally, and an optical medium having a nonlinear refractive index effect connected to the two output ends of the semi-transparent mirror or optical coupler In a nonlinear optical device having a structure in which control light propagates in the optical medium in almost one direction only, as an optical medium having a nonlinear refractive index effect, an organic substance having a nonlinear refractive index effect is excellent in organic solvent or transparency. A non-linear optical fiber in which an organic dispersion, which is dispersed in a polymer material and whose refractive index is finely controlled by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion, is enclosed in a hollow small-diameter tube mainly composed of glass. A core a2 having a hollow portion for enclosing the organic dispersion and having glass as a main component and having the same refractive index as the organic dispersion. A core b2 made of the organic dispersion sealed in the center of the core a2, a clad disposed outside the core a2 and mainly composed of glass and having a lower refractive index than the core a2, and disposed in the clad; And at least two stress applying portions mainly composed of glass, wherein the stress applying portions are opposed to each other with the core a2 interposed therebetween and are separated from the core a2. A nonlinear optical device characterized by using a nonlinear optical fiber having a structure for applying a non-axisymmetric stress to the core a2, unlike the thermal expansion coefficient of the clad.
【請求項20】2つの入射端と2つの出射端とを有し、
一方の入射端に入射された信号光を2つの出射端にほぼ
均等に分ける半透鏡もしくは光カップラと、当該半透鏡
もしくは光カップラの2つの出射端に接続された非線形
屈折率効果を有する光学媒質からなり、制御光を当該光
学媒質中をほぼ一方向のみ伝搬させる構造を有する非線
形光学装置において、非線形屈折率効果を有する光学媒
質として、ガラスを主成分とする細径管内に中空部を設
け、非線形屈折率効果を有する有機物を有機溶媒あるい
は透明性に優れる高分子材料に分散させた有機物分散体
を、該中空部に封入してコア部b0とし、かつ分散濃度
あるいは分散体の組成を調整することにより、該コア部
の屈折率をクラッド部の屈折率より大きくなるように制
御した非線形光ファイバであって、前記有機物及び該有
機物を分散させる有機溶媒あるいは透明性に優れる高分
子材料として、それらの分子を構成する水素をフッ素化
したものを用いた非線形光ファイバを使用することを特
徴とする非線形光学装置。
20. It has two entrance ends and two exit ends,
A semi-transmissive mirror or optical coupler for dividing the signal light incident on one incident end into two output ends substantially equally, and an optical medium having a nonlinear refractive index effect connected to the two output ends of the semi-transparent mirror or optical coupler In a nonlinear optical device having a structure in which control light propagates in the optical medium in almost one direction only, as an optical medium having a nonlinear refractive index effect, a hollow portion is provided in a small-diameter tube mainly composed of glass, An organic substance dispersion in which an organic substance having a nonlinear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency is sealed in the hollow portion to form a core portion b0, and the dispersion concentration or the composition of the dispersion is adjusted. Thereby, a nonlinear optical fiber in which the refractive index of the core portion is controlled to be larger than the refractive index of the cladding portion, wherein the organic substance and the organic substance are dispersed. As the polymer material which is excellent in machine solvent or transparency, non-linear optical device, characterized by using a nonlinear optical fiber used as the hydrogen constituting their molecular was fluorinated.
【請求項21】1つの光束を半透鏡もしくは光カップラ
にて、2光束に分岐し、二つの光学媒質を用い、相異な
る経路を経由せしめることにより、相対的光路長差を付
与せしめた後、2光束を再び合波させる光学装置におい
て、光学媒質の一方に、非線形屈折率効果を有する有機
物を有機溶媒あるいは透明性に優れる高分子材料に分散
せしめ、かつ分散濃度あるいは分散体の組成を調整する
ことにより屈折率を微細に制御した有機物分散体をガラ
スを主成分とする中空状細径管内に封入した非線形光フ
ァイバであって、該有機物分散体を封入するための中空
部を中心に持ちガラスを主成分とし該有機物分散体と等
しい屈折率を有するコアa1と、該コアa1の中心部に
封入された該有機物分散体からなるコアb1と該コアa
1の外側に配置されガラスを主成分とし該コアa1より
小さい屈折率を有するクラッドとを有する構造の非線形
光ファイバを使用することを特徴とする非線形光学装
置。
21. After one light beam is split into two light beams by a semi-transmissive mirror or an optical coupler, and two optical media are used to pass through different paths, a relative optical path length difference is given. In an optical device for recombining two light beams, an organic substance having a nonlinear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency in one of the optical media, and the dispersion concentration or the composition of the dispersion is adjusted. A non-linear optical fiber in which an organic substance dispersion whose refractive index is finely controlled is sealed in a hollow small-diameter tube mainly composed of glass, the glass having a hollow portion for enclosing the organic substance dispersion as a center. A1 having a refractive index equal to that of the organic substance dispersion, and a core b1 comprising the organic substance dispersion encapsulated in the center of the core a1 and the core a1.
A nonlinear optical fiber having a structure having a cladding having glass as a main component and having a refractive index smaller than that of the core a1, which is disposed outside the optical fiber 1;
【請求項22】1つの光束を半透鏡もしくは光カップラ
にて、2光束に分岐し、二つの光学媒質を用い、相異な
る経路を経由せしめることにより、相対的光路長差を付
与せしめた後、2光束を再び合波させる光学装置におい
て、光学媒質の一方に、非線形屈折率効果を有する有機
物を有機溶媒あるいは透明性に優れる高分子材料に分散
せしめ、かつ分散濃度あるいは分散体の組成を調整する
ことにより屈折率を微細に制御した有機物分散体をガラ
スを主成分とする中空状細径管内に封入した非線形光フ
ァイバであって、該有機物分散体を封入するための中空
部を中心に持ちガラスを主成分とし該有機物分散体と等
しい屈折率を有するコアa2と、該コアa2の中心部に
封入された該有機物分散体からなるコアb2と該コアa
2の外側に配置されガラスを主成分とし該コアa2より
小さい屈折率を有するクラッドと、該クラッド中に配置
したガラスを主成分とする少なくとも2つの応力付与部
とを有し、該応力付与部は該コアa2をはさんで対向
し、かつ該コアa2から離隔し、該応力付与部の熱膨張
係数が該クラッドの熱膨張係数と異なり、該コアa2に
非軸対称の応力を加える構造の非線形光ファイバを使用
することを特徴とする非線形光学装置。
22. A light beam is split into two light beams by a semi-transmissive mirror or an optical coupler, and two optical media are used to pass through different paths to give a relative optical path length difference. In an optical device for recombining two light beams, an organic substance having a nonlinear refractive index effect is dispersed in an organic solvent or a polymer material having excellent transparency in one of the optical media, and the dispersion concentration or the composition of the dispersion is adjusted. A non-linear optical fiber in which an organic substance dispersion whose refractive index is finely controlled is sealed in a hollow small-diameter tube mainly composed of glass, the glass having a hollow portion for enclosing the organic substance dispersion as a center. A2 having a refractive index equal to that of the organic dispersion, and a core b2 comprising the organic dispersion encapsulated in the center of the core a2 and the core a2.
A cladding having a refractive index smaller than that of the core a2, which is mainly composed of glass, and which is disposed outside the cladding 2; and at least two stress applying sections mainly composed of glass, which are arranged in the cladding. Has a structure in which the core a2 is opposed to and separated from the core a2, the coefficient of thermal expansion of the stress applying portion is different from the coefficient of thermal expansion of the cladding, and a non-axisymmetric stress is applied to the core a2. A nonlinear optical device using a nonlinear optical fiber.
【請求項23】1つの光束を半透鏡もしくは光カップラ
にて、2光束に分岐し、二つの光学媒質を用い、相異な
る経路を経由せしめることにより、相対的光路長差を付
与せしめた後、2光束を再び合波させる光学装置におい
て、光学媒質の一方に、ガラスを主成分とする細径管内
に中空部を設け、非線形屈折率効果を有する有機物を有
機溶媒あるいは透明性に優れる高分子材料に分散させた
有機物分散体を、該中空部に封入してコア部b0とし、
かつ分散濃度あるいは分散体の組成を調整することによ
り、該コア部の屈折率をクラッド部の屈折率より大きく
なるように制御した非線形光ファイバであって、前記有
機物及び該有機物を分散させる有機溶媒あるいは透明性
に優れる高分子材料として、それらの分子を構成する水
素を重水素化あるいはフッ素化したものを用いた非線形
光ファイバを使用することを特徴とする非線形光学装
置。
23. After one light beam is split into two light beams by a semi-transmissive mirror or an optical coupler, and two optical media are used to pass through different paths, a relative optical path length difference is given. In an optical device for re-combining two light beams, a hollow portion is provided in one of the optical media in a small-diameter tube mainly composed of glass, and an organic substance having a nonlinear refractive index effect is converted into an organic solvent or a polymer material having excellent transparency. The organic substance dispersion dispersed in the hollow portion is sealed into a core portion b0,
A nonlinear optical fiber in which the refractive index of the core is controlled to be larger than the refractive index of the clad by adjusting the dispersion concentration or the composition of the dispersion, and wherein the organic substance and the organic solvent in which the organic substance is dispersed are controlled. Alternatively, a non-linear optical device using a non-linear optical fiber using, as a polymer material having excellent transparency, deuterated or fluorinated hydrogen constituting the molecules.
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