JPH10170967A - Optical parametric amplifier - Google Patents
Optical parametric amplifierInfo
- Publication number
- JPH10170967A JPH10170967A JP8332140A JP33214096A JPH10170967A JP H10170967 A JPH10170967 A JP H10170967A JP 8332140 A JP8332140 A JP 8332140A JP 33214096 A JP33214096 A JP 33214096A JP H10170967 A JPH10170967 A JP H10170967A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical parametric
- medium
- light
- light pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 364
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 45
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 64
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 64
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 4
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 11
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 38
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- -1 2-methyl Chemical compound 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 7
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- WBPWDGRYHFQTRC-UHFFFAOYSA-N 2-ethoxycyclohexan-1-one Chemical compound CCOC1CCCCC1=O WBPWDGRYHFQTRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTTIQGSLJBWVIV-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-4-nitroaniline Chemical compound CC1=CC([N+]([O-])=O)=CC=C1N XTTIQGSLJBWVIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TYMLOMAKGOJONV-UHFFFAOYSA-N 4-nitroaniline Chemical compound NC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 TYMLOMAKGOJONV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 1
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 1
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- 229920001651 Cyanoacrylate Polymers 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000006395 Globulins Human genes 0.000 description 1
- 108010044091 Globulins Proteins 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N Methyl cyanoacrylate Chemical compound COC(=O)C(=C)C#N MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCVBBVTZZJFVLA-NSHDSACASA-N [(2s)-1-(4-nitrophenyl)pyrrolidin-2-yl]methanol Chemical compound OC[C@@H]1CCCN1C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 HCVBBVTZZJFVLA-NSHDSACASA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003877 atomic layer epitaxy Methods 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 229940036811 bone meal Drugs 0.000 description 1
- 239000002374 bone meal Substances 0.000 description 1
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 230000004298 light response Effects 0.000 description 1
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LJCNRYVRMXRIQR-OLXYHTOASA-L potassium sodium L-tartrate Chemical compound [Na+].[K+].[O-]C(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O LJCNRYVRMXRIQR-OLXYHTOASA-L 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 235000011006 sodium potassium tartrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 チャープが少なく、パルス時間幅が数10ピ
コ秒以下で大振幅の光パルス列を発生することができる
光パラメトリック増幅素子を提供すること。
【解決手段】 光パラメトリック媒体(光パラメトリッ
ク発振効果を示す媒体)1、3、5、7、9、11と、
光学媒体(光パラメトリック発振効果を示さない光透過
性の媒体)2、4、6、8、10とを交互に基板12上
に配置して、光パルスの入射端13から光パルスの出射
端14に至る光路を形成し、光パルスの入射端13か
ら、信号光パルス列とポンプ光パルス列とを入射し、光
パルスの出射端14から増幅された信号光パルス列を得
るようにしたもの。
【効果】 同期性のとれていない信号光パルスを、その
到達時刻を別途計測することなく、低ノイズにて増幅す
ることができる。
(57) [Problem] To provide an optical parametric amplifying element capable of generating a large-amplitude optical pulse train with a small chirp, a pulse time width of several tens of picoseconds or less. SOLUTION: An optical parametric medium (medium exhibiting an optical parametric oscillation effect) 1, 3, 5, 7, 9, 11;
Optical media (light-transmitting media that do not exhibit an optical parametric oscillation effect) 2, 4, 6, 8, and 10 are alternately arranged on the substrate 12, and an optical pulse incident end 13 to an optical pulse output end 14 , A signal light pulse train and a pump light pulse train are input from the light pulse input end 13, and an amplified signal light pulse train is obtained from the light pulse output end 14. [Effect] A signal light pulse that is not synchronized can be amplified with low noise without separately measuring the arrival time.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光パラメトリック
発振効果を利用した光パラメトリック増幅素子に係り、
特にチャープ(波長幅の変化)が少なく、パルス幅とパル
ス間隔の狭い大容量の光パルスの増幅が可能な光パラメ
トリック増幅素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical parametric amplifier using an optical parametric oscillation effect,
In particular, the present invention relates to an optical parametric amplifying element capable of amplifying a large-capacity optical pulse having a small chirp (change in wavelength width) and a narrow pulse width and pulse interval.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光通信の実用化は目覚ましく、例
えば、電話システムでは、複数の家庭やオフィス等の情
報発信源から電話回線を介して長距離通信用の中継局に
集められた電気信号を、光信号に変換した上で光ファイ
バを介して数百km離れた別の中継局に送り、そこで再
び電気信号に変換してから目的の情報受信源に送られる
ようにしている。2. Description of the Related Art In recent years, the practical use of optical communication has been remarkable. For example, in a telephone system, electric signals collected from a plurality of information sources such as homes and offices via a telephone line to a relay station for long-distance communication are provided. Is converted to an optical signal and sent to another relay station located several hundred km away via an optical fiber, where it is converted again to an electric signal and then sent to a target information receiving source.
【0003】しかして、近年のマルチメディア社会の急
速な発展に伴い、より多くの情報伝送可能にする大容量
高速光通信への要求は高まる一方であり、例えば、上記
した電話システムでも、近年は、情報発信源の数の増加
だけでなく、伝送すべき情報として、単純な音声に加え
て、コンピュータのデータファイルや画像のように、さ
らに大容量化され、しかも、その伝送のより高速化が強
く要求されるようになってきている。However, with the rapid development of the multimedia society in recent years, the demand for large-capacity, high-speed optical communication capable of transmitting more information has been increasing. In addition to the increase in the number of information sources, the information to be transmitted, in addition to simple voice, is also larger, such as computer data files and images, and the transmission speed is faster. It is becoming more demanding.
【0004】そして、このためには、例えば、情報発信
源側で直ちに光信号化して伝送する方式も提案されてい
るが、さらに、この対応策としては、よりパルス幅の短
い光パルスを用いることにより、単位時間当りの信号量
の増加が得られるようにする方法も注目されされてい
る。[0004] For this purpose, for example, a method has been proposed in which an information transmission source side immediately converts the signal into an optical signal and transmits the signal. As a countermeasure, an optical pulse having a shorter pulse width is used. Accordingly, a method of increasing the signal amount per unit time by using the method has been attracting attention.
【0005】ところで、このような光信号伝送用として
は、主としてシリカガラス製の光ファイバが用いられる
ので、このシリカガラス製のファイバでの光伝送損失が
最小になる1.3μm、又は1.5μmの波長の光が信
号光として用いられている。[0005] By the way, since optical fibers mainly made of silica glass are used for such optical signal transmission, 1.3 μm or 1.5 μm in which the optical transmission loss in the silica glass fiber is minimized. Is used as signal light.
【0006】そして、この波長での光伝送損失は0.5
dB/km程度であるが、しかし、僅かでも波長が異な
ると、すぐに伝送損失は1dB/kmを越えてしまう。The optical transmission loss at this wavelength is 0.5
It is on the order of dB / km, but if the wavelength is slightly different, the transmission loss immediately exceeds 1 dB / km.
【0007】従って、光通信用の光源としては、光ファ
イバの特性に合わせた単色性の良いレーザを用い、それ
から発生されるレーザ光を光変調器に入射させ、情報と
なる電気信号に応じて変調を掛けることにより、その強
度を変化させ、光パルス列を発生させて光信号を形成す
るようにしている。Therefore, as a light source for optical communication, a laser having a good monochromaticity according to the characteristics of an optical fiber is used, and a laser beam generated from the laser is incident on an optical modulator, and the laser light is generated in accordance with an electric signal serving as information. By applying modulation, the intensity is changed and an optical pulse train is generated to form an optical signal.
【0008】ところで、このような光パルスを用いた光
通信においても、数百kmにわたり光パルスを伝送する
と光信号が減衰するので、途中に中継器を設置し、光パ
ルスを増幅する方途が採られている。そして、現在、用
いられている中継器は、到達した光信号を光検出器によ
り一旦電気信号に変換し、電気的に増幅、再生、リタイ
ミング等の復調処理を行ってから、その電気信号により
レーザ光を変調し、再び光信号にして次の受信基地まで
送信する方式になっている。By the way, even in the optical communication using such an optical pulse, when an optical pulse is transmitted over several hundred km, the optical signal is attenuated. Therefore, a method of installing a repeater on the way and amplifying the optical pulse is adopted. Have been. The currently used repeater converts the arriving optical signal into an electric signal once by a photodetector, and electrically performs amplification, reproduction, demodulation processing such as retiming, and the like, and then uses the electric signal. The laser beam is modulated and converted into an optical signal and transmitted to the next receiving base.
【0009】しかしながら、より高速の動作を可能にす
るという見地からすると、このような、いわば電気信号
方式の中継器ではなくて、光信号のままで直接、中継に
必要な増幅などの処理が行える装置が望ましい。現在、
このような光信号の直接増幅が可能な装置、すなわち光
増幅装置としては、エルビウム(Er)をドープした光フ
ァイバによる光ファイバ増幅装置や、半導体レーザの再
発振による装置などが検討されている。However, from the standpoint of enabling higher-speed operation, it is possible to directly perform processing such as amplification required for relaying as it is, not an optical signal repeater, but an optical signal. A device is desirable. Current,
As an apparatus capable of directly amplifying such an optical signal, that is, an optical amplifier, an optical fiber amplifier using an optical fiber doped with erbium (Er), an apparatus using re-oscillation of a semiconductor laser, and the like are being studied.
【0010】これらの内、まず光ファイバ増幅装置で
は、Er をドープした数百m以上の長さの石英ファイバ
を用い、このファイバの一端から、波長1.06μmの
光のYAGレーザ光と、波長1.5μmの増幅すべき信
号光とを、時間を調整して入射させると、まずYAGレ
ーザ光によりファイバ中のEr イオンが励起され、後か
ら到達する信号光が引き金となって誘導放出を起こし、
信号光にその放出光が加算されることにより増幅機能が
得られるものである。Of these, first, an optical fiber amplifying device uses a silica fiber doped with Er and having a length of several hundred m or more, and from one end of the fiber, a YAG laser beam having a wavelength of 1.06 μm and a wavelength of 1.06 μm. When a 1.5 μm signal light to be amplified is incident upon adjusting the time, Er ions in the fiber are first excited by the YAG laser light, and the signal light arriving later triggers the stimulated emission. ,
The amplification function is obtained by adding the emission light to the signal light.
【0011】次に、半導体レーザの再発振を用いた装置
では、増幅すべき信号光と同じ発振波長を有する半導体
レーザを用い、電荷の注入により励起された半導体レー
ザのレーザ媒体に、外部から信号光を導入すると、その
信号光が引き金となって誘導放出を起こし、信号光にそ
の放出光が加算されることにより増幅機能が得られるも
のである。Next, in an apparatus using re-oscillation of a semiconductor laser, a semiconductor laser having the same oscillation wavelength as the signal light to be amplified is used, and a signal is externally applied to a laser medium of the semiconductor laser excited by injection of electric charges. When light is introduced, the signal light is triggered to cause stimulated emission, and the emitted light is added to the signal light to obtain an amplification function.
【0012】これ以外の光増幅方式には、非線形光学材
料を用いたものが知られているが、この非線形光学素子
は、2次、3次の光高調波発生、光混合、または光パラ
メトリック発振を利用した波長変換素子、光スイッチと
しての光双安定素子等、将来実現すると予想される光コ
ンピュータの基本素子としても注目を集めているもので
ある。As other optical amplification systems, those using a nonlinear optical material are known. This nonlinear optical element is capable of generating second- and third-order optical harmonics, optical mixing, or optical parametric oscillation. It is also attracting attention as a basic element of an optical computer, which is expected to be realized in the future, such as a wavelength conversion element using an optical switch and an optical bistable element as an optical switch.
【0013】ところで、この非線形光学材料としては、
ニオブ酸リチウム(Li Nb O3)、砒素化ガリウム(Ga
As)等の無機材料が従来から検討されているが、近年、
それらの材料に比べ、非線形光学性能が格段に大きく
(10〜100倍)、また光双安定素子等で重要になる光
応答速度が極めて大きい、有機非線形光学材料が研究さ
れるようになった。By the way, as this nonlinear optical material,
Lithium niobate (Li Nb O 3), gallium arsenide (G a
Inorganic materials such as A s ) have been studied, but in recent years,
The nonlinear optical performance is much higher than those materials
(10 to 100 times), and an organic nonlinear optical material having an extremely high light response speed, which is important for an optical bistable element, has been studied.
【0014】この有機非線形光学材料としては、MNA
と略称されている尿素、2メチル、4ニトロアニリン
や、NPPと略称されているN(4ニトロフェニル)Lプ
ロリノールなどがあり、前者については、特開昭55−
500960号公報に提案があり、後者については、特
開昭59−21665号公報に提案がある。そして、こ
れらMNAやNPPは、無機材料の100倍以上の2次
の非線形光学効果を有することが知られている。As this organic nonlinear optical material, MNA
There are urea, 2-methyl, 4-nitroaniline, and N (4-nitrophenyl) L prolinol, which is abbreviated as NPP.
There is a proposal in Japanese Patent Application Laid-Open No. 500960, and the latter is proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 59-21665. It is known that these MNAs and NPPs have a second-order nonlinear optical effect that is 100 times or more that of inorganic materials.
【0015】ところで、この光増幅の方式にもいくつか
の方式があるが、近年、着目されているのが、2次の非
線形光学効果を用いた光パラメトリック発振方式であ
る。ここで、光パラメトリック発振とは、ある振動数ω
p を持つ光が2次の非線形光学媒体を通過すると、それ
より低い振動数ωi 、ωs の2種の光を発生する現象で
あり、振動数ωi の光をアイドラ光と呼び、振動数ωs
の光をシグナル光と呼ぶ。By the way, there are several methods of the optical amplification. Recently, an optical parametric oscillation method using a second-order nonlinear optical effect has attracted attention. Here, the optical parametric oscillation is a certain frequency ω
When light having p passes through a second-order nonlinear optical medium, two types of light having lower frequencies ω i and ω s are generated. The light having frequency ω i is called idler light, and Number ω s
Is called signal light.
【0016】なお、この光パラメトリック発振の詳細に
ついては、次の刊行物に開示されている。 A.Yariv著「Quantum Electronics」第3版 John Wiley&Sons出版 1998年The details of the optical parametric oscillation are disclosed in the following publication. A.Yariv, "Quantum Electronics" 3rd Edition John Wiley & Sons Publishing 1998
【0017】次に、この光パラメトリック発振によれ
ば、どのような2種の光が発生し得るかについて考察す
ると、以下の通りである。まず、エネルギ保存則から、
次式、すなわち、 ωp=ωi+ωs が成立し、次に、運動量保存則から、位相整合条件によ
り、次式、すなわち、 ωp×n(ωp)=ωi×n(ωp)+ωs×n(ωp) が成立する。ここで、n(ωp)、n(ωp)、n(ωp)は、
それぞれ振動数ωp 、ωp 、ωp における非線形光学媒
体の屈折率を表わす。Next, what kind of light can be generated according to the optical parametric oscillation will be described below. First, from the law of conservation of energy,
The following equation holds, ie, ω p = ω i + ω s . Then, from the law of conservation of momentum, according to the phase matching condition, the following equation holds: ω p × n (ω p ) = ω i × n (ω p ) + Ω s × n (ω p ). Here, n (ω p ), n (ω p ), n (ω p ) are
Each frequency [ω p, ω p, represents the refractive index of the nonlinear optical medium in omega p.
【0018】このような条件は、等方性媒体では成立し
得ず、異方性媒体を用い、ポンプ光の入射角を変化させ
ることにより、この条件を満たす方位を決定している。
この効果は、波長可変のレーザとして用いられ、目的の
波長の光を強い強度で取り出すことができる。Such a condition cannot be satisfied with an isotropic medium, and an azimuth satisfying this condition is determined by changing the incident angle of the pump light using an anisotropic medium.
This effect is used as a wavelength-variable laser, and light of a target wavelength can be extracted with high intensity.
【0019】例えば、振動数ωi のアイドラ光を用いた
いと希望するときには、その振動数の光を選択的に閉じ
込めることができる共振器鏡を用い、これで非線形光学
媒体を挾むという技法を用いるのである。For example, when it is desired to use idler light having a frequency of ω i , a technique of using a resonator mirror capable of selectively confining light of that frequency and sandwiching a non-linear optical medium is used. Use it.
【0020】なお、この技法については、下記の刊行物
に記載がある。 宇加地 孝志著“新有機非線形光学材料II”第1版、
1991年、シーエムシー出版「β−BaB204結晶
を用いた光パラメトリック発振」Note that this technique is described in the following publication. Takashi Ukaji, New Organic Nonlinear Optical Materials II, 1st Edition,
1991, CMC Publishing "Optical parametric oscillation using β-BaB204 crystal"
【0021】このようなエネルギ保存則と位相整合条件
を満たす方位から非線形光学媒体にポンプ光を導入する
と、アイドラ光とシグナル光が発生し、このとき、アイ
ドラ光又はシグナル光と同じ波長の信号光をポンプ光と
同時に入射すると、信号光の強度が加算され、増幅効果
を示す。これが光パラメトリック増幅の原理である。When pump light is introduced into a nonlinear optical medium from an azimuth satisfying the energy conservation law and the phase matching condition, idler light and signal light are generated. At this time, idler light or signal light having the same wavelength as the signal light is generated. Is simultaneously input with the pump light, the intensity of the signal light is added, and an amplification effect is exhibited. This is the principle of optical parametric amplification.
【0022】なお、このような光パラメトリック増幅器
のうち、化合物半導体を用いた光パラメトリック増幅器
については、特開昭56−164588号公報や特開昭
61−172392号公報、それに特開平6−7526
2号公報に開示があり、有機化合物を用いた光パラメト
リック増幅器については、特開平6−503892号公
報が、そして、半導体の反転分極構造を用いた光パラメ
トリック増幅器については、特開平7−254752号
公報が、それぞれ開示している。Among such optical parametric amplifiers, an optical parametric amplifier using a compound semiconductor is disclosed in JP-A-56-164588, JP-A-61-172392 and JP-A-6-75526.
JP-A-6-503892 discloses an optical parametric amplifier using an organic compound, and JP-A-7-254758 discloses an optical parametric amplifier using a semiconductor inverted polarization structure. The publications each disclose.
【0023】[0023]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、パル
ス幅とパルス間隔が狭い光信号の増幅についての配慮が
されているとは言えず、大容量光通信への適用に問題が
あった。上記したように、長距離光通信には、伝送損失
を回復するための光増幅器が必要であり、このとき、単
位時間当り、より多くの光パルスを伝送する大容量光通
信においては、より短い光パルスを短い時間間隔で送り
続ける必要がある。しかるに、以下に説明するように、
上記従来技術では、この要求を満たすことができず、従
って、大容量光通信への適用に問題が生じてしまうので
ある。The prior art described above does not consider the amplification of an optical signal having a narrow pulse width and pulse interval, and has a problem in application to large-capacity optical communication. As described above, long-distance optical communication requires an optical amplifier to recover a transmission loss. At this time, in a large-capacity optical communication that transmits more light pulses per unit time, a shorter time is required. Light pulses need to be sent at short time intervals. However, as explained below,
In the above-mentioned conventional technology, this requirement cannot be satisfied, and therefore, a problem arises in application to large-capacity optical communication.
【0024】まず、従来技術のなかで、光信号を一旦電
気信号に戻し、電気的に増幅後、光パルスに戻す方式の
装置では、数10GHz以上の極めて短い時間間隔の光
パルス列に追随できない。First, in the prior art, an apparatus which once converts an optical signal into an electric signal, electrically amplifies it, and returns it to an optical pulse cannot follow an optical pulse train having an extremely short time interval of several tens of GHz or more.
【0025】このため、光のままで効率的な増幅が得ら
れるようにした光増幅が必要であるが、従来の光ファイ
バ増幅装置や半導体レーザの再発振等によるレーザ媒質
の誘導放出を利用する方式の装置では、レーザ媒体を励
起するための時間を要するため、レーザ発振特性以上の
高繰り返しで到達する光パルスを増幅することができな
かった。For this reason, it is necessary to perform optical amplification so that efficient amplification can be obtained as it is, but the stimulated emission of the laser medium by the conventional optical fiber amplifier or re-oscillation of the semiconductor laser is used. In the apparatus of the system, it takes time to excite the laser medium, so that it is not possible to amplify an optical pulse that arrives at a high repetition rate higher than the laser oscillation characteristic.
【0026】特に、Er ドープファイバを用いた光増幅
方式では、ファイバ中の群速度分散のためにチャープ
(波長幅の変化)が生じ、fs(=10-15 秒)台の超高速
光パルスには適用できなかった。In particular, in an optical amplification system using an Er-doped fiber, chirping occurs due to group velocity dispersion in the fiber.
(Change in wavelength width), and could not be applied to ultrafast light pulses of the order of fs (= 10 −15 seconds).
【0027】また、このような数10GHz以上の極め
て短い時間間隔の光パルス列をそのまま増幅するため
に、光パラメトリック効果を用いた光増幅を用いた場合
には、信号光パルスとポンプ光とを同時に光パラメトリ
ック媒体に導入させる必要があるため、短い光パルス列
になる程、両者のタイミングを同調させるのが困難にな
り、所期の性能が得られないという問題があった。In order to directly amplify such an optical pulse train having an extremely short time interval of several tens of GHz or more, when optical amplification using the optical parametric effect is used, the signal light pulse and the pump light are simultaneously emitted. Since the light pulse must be introduced into the optical parametric medium, it becomes more difficult to synchronize the timings of the two light pulse trains, and the desired performance cannot be obtained.
【0028】これまでのところ、提案されている光パラ
メトリック効果を用いた方式としては、例えば、特開平
1−231033号公報に記載のものがあるが、この方
式では、このために信号光パルスを電気的に検出し、そ
れによってポンプ光との同調をとるようにしており、こ
の結果、電気的制御系で得られる時間精度と時定数の範
囲でしか同調させることができなかった。As a method using the optical parametric effect that has been proposed so far, for example, there is a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-231033. In this method, a signal light pulse is transmitted. Electrical detection is performed, and thereby tuning is performed with the pump light. As a result, tuning can be performed only within the range of the time accuracy and the time constant obtained by the electrical control system.
【0029】このため、従来の光パラメトリック増幅器
では、常時ポンプ光を入射させておく必要があり、ポン
プ光の損失や、ポンプ光自身による自発的パラメトリッ
ク光発生等によるノイズの問題があった。For this reason, in the conventional optical parametric amplifier, it is necessary to keep pump light incident at all times, and there is a problem of noise due to loss of pump light and spontaneous generation of parametric light by the pump light itself.
【0030】本発明の目的は、チャープが少なく、パル
ス時間幅が数10ピコ秒以下で大振幅の光パルス列を発
生することができる光パラメトリック増幅素子を提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide an optical parametric amplifier capable of generating a large amplitude optical pulse train with a small chirp, a pulse time width of several tens of picoseconds or less.
【0031】[0031]
【課題を解決するための手段】前記目的は、まず、光パ
ラメトリック効果を示す媒体からなる光路の一方の端部
から信号光とポンプ光を一緒に入射し、他方の端部から
増幅された信号光が得られるようにした光パラメトリッ
ク増幅素子において、光パラメトリック効果を示す媒体
が、前記光路内で、光の通過方向に沿って所定の長さに
分割されており、前記信号光の波長をλ1 、前記ポンプ
光の波長をλ2 としたとき、波長λ1 の1/2倍が波長
λ2に 等しくなるようにして達成される。The object of the present invention is to firstly input signal light and pump light together from one end of an optical path made of a medium exhibiting an optical parametric effect, and to amplify the amplified signal from the other end. In an optical parametric amplification element configured to obtain light, a medium exhibiting an optical parametric effect is divided into a predetermined length along a light passing direction in the optical path, and a wavelength of the signal light is set to λ. 1, when the wavelength of the pump light was set to lambda 2, 1/2 times the wavelength lambda 1 is accomplished as equal to the wavelength lambda 2.
【0032】前記目的は、さらに、前記信号光とポンプ
光がパルス時間幅t1 で、かつ時間間隔T1 の光パルス
列であり、前記光パラメトリック効果を示す媒体の間隔
が、該媒体中での光の伝播速度と前記パルス時間幅t1
の積以下の値に設定されるようにしても達成される。The object is that the signal light and the pump light are optical pulse trains having a pulse time width of t 1 and a time interval of T 1 , and the interval between the media exhibiting the optical parametric effect is set to be smaller than the interval between the media. Light propagation speed and the pulse time width t 1
This is achieved even if the value is set to a value equal to or less than the product of.
【0033】前記目的は、ざらに、光パラメトリック効
果を示す媒体の長さが、該媒体が波長λ1 、λ2 におい
て示す屈折率をそれぞれn1 、n2 としたとき、λ1 /
2(n1−n2)に等しい値に設定されるようにして達成
される。前記目的は、さらに、前記光パラメトリック効
果を示す媒体が、その長さを単位とした周期構造に作ら
れているようにしても達成される。[0033] The object is quite common, when the length of the medium of an optical parametric effect, the wavelength lambda 1 is the medium, was the refractive index each n 1, n 2 shown in lambda 2, lambda 1 /
2 (n 1 -n 2 ). The above object is further achieved when the medium exhibiting the optical parametric effect is formed in a periodic structure in units of its length.
【0034】前記目的は、さらに、前記光パラメトリッ
ク効果を示す媒体の間が、該媒体とは異なる別の媒体で
充填されているようにしても達成される。前記目的は、
さらに、前記光パラメトリック効果を示す媒体の間が、
該媒体とは異なる方位の媒体で充填されているようにし
ても達成される。前記目的は、さらに、前記光パラメト
リック効果を示す媒体に電場を印加する電極が設けられ
ているようにしても達成される。[0034] The above object is further achieved when the medium exhibiting the optical parametric effect is filled with another medium different from the medium. The purpose is
Further, between the medium exhibiting the optical parametric effect,
This is achieved even if the medium is filled with a medium having a different orientation from the medium. The above object is further achieved even when an electrode for applying an electric field to the medium exhibiting the optical parametric effect is provided.
【0035】前記目的は、前記光パラメトリック効果を
示す媒体が、高分子有機材料中に低分子有機材料を分散
させた有機材料で構成されているようにしても達成され
る。前記目的は、前記波長λ1 値が1.2μmから1.
7μmの範囲にあるようにしても達成される。The above object can be attained even when the medium exhibiting the optical parametric effect is made of an organic material in which a low molecular organic material is dispersed in a high molecular organic material. The purpose is to set the wavelength λ 1 from 1.2 μm to 1.
This is achieved even if it is in the range of 7 μm.
【0036】λの周期幅を持つ非線形光学媒体にλ/2
の光を導入すると、この波長の光が媒質中に蓄えられ、
ここにλの光を信号光を入れると、パラメトリック発振
効果により、λ/2の光のエネルギがλの光に移る。本
発明では、この構成を基本単位として、多数連結するこ
とにより、信号光をチャープなしに増幅することができ
る。A nonlinear optical medium having a period width of λ is λ / 2
When light is introduced, light of this wavelength is stored in the medium,
When the signal light is input to the light of λ, the energy of the light of λ / 2 is transferred to the light of λ due to the parametric oscillation effect. In the present invention, signal light can be amplified without chirp by linking a large number of units with this configuration as a basic unit.
【0037】特に、このとき、光パルスの時間幅によっ
て設定される配置を取ることで、信号光とポンプ光の同
期信号を電気的に計測する必要がなくなり、高速に信号
光を増幅することができる。このような光パラメトリッ
ク増幅素子は、パラメトリック効果を示す媒体のコヒー
レンス長より光パルス時間幅の間に光が進行する時間が
等しいか、もしくは短いようなピコ秒以下の極短光パル
スを用いた光通信用の光信号増幅素子として特に有効に
用いることができる。In particular, at this time, by taking an arrangement set by the time width of the light pulse, it is not necessary to electrically measure the synchronization signal between the signal light and the pump light, and the signal light can be amplified at high speed. it can. Such an optical parametric amplifying element uses an ultrashort light pulse of picoseconds or less such that the light travels for a time equal to or shorter than the coherence length of the medium exhibiting the parametric effect. It can be used particularly effectively as an optical signal amplifying element for communication.
【0038】本発明によれば、光/電気変換、電気的増
幅、電気/光変換の一連の操作を必要とせず、全く光学
的に光信号中継器を実現できる。又、本発明によれば、
半導体やファイバアンプ等の手法に比して、より高速、
かつ高繰り返しの大容量光通信に使用可能な光増幅器が
実現できる。According to the present invention, an optical signal repeater can be realized completely optically without requiring a series of operations of optical / electrical conversion, electrical amplification, and electric / optical conversion. According to the present invention,
Higher speed, compared to methods such as semiconductors and fiber amplifiers
An optical amplifier that can be used for high-repetition, large-capacity optical communication can be realized.
【0039】[0039]
【発明の実施の形態】以下、本発明による光パラメトリ
ック増幅素子について、図示の実施形態例により詳細に
説明する。まず、最初に本発明による光パラメトリック
増幅素子の基本構造について、図1により説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical parametric amplifier according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. First, the basic structure of the optical parametric amplifier according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0040】この図1において、1、3、5、7、9、
11は光パラメトリック媒体(光パラメトリック発振効
果を示す媒体)、2、4、6、8、10は光学媒体(光パ
ラメトリック発振効果を示さない光透過性の媒体)、そ
して12は基板、13は光パルスの入射端、そして14
は光パルスの出射端である。In FIG. 1, 1, 3, 5, 7, 9,
11 is an optical parametric medium (medium exhibiting an optical parametric oscillation effect), 2, 4, 6, 8, and 10 are optical media (a light-transmitting medium exhibiting no optical parametric oscillation effect), 12 is a substrate, and 13 is an optical medium. Pulse input end, and 14
Is an emission end of the light pulse.
【0041】光パラメトリック媒体1〜11と光学媒体
2〜10は、平面状の基板12の一方の表面に、図示の
ように、入射端13から出射端14に向かう光パルスの
伝播方向に沿って、一列に並んで交互に配置されてお
り、これにより、入射端13から出射端14に至るまで
の光路を形成している。The optical parametric media 1 to 11 and the optical media 2 to 10 are provided on one surface of the planar substrate 12 along the propagation direction of the light pulse from the input end 13 to the output end 14 as shown in FIG. Are arranged alternately in a line, thereby forming an optical path from the incident end 13 to the emission end 14.
【0042】ここで、まず、前提条件として、光パラメ
トリック増幅を行う信号光パルスの波長をλ1 、パルス
時間幅をt1 、パルス間隔をT1 とする。そして、この
信号光パルスを、同じパルス時間幅t1 、パルス間隔T
1 ではあるが、波長がλ2 のポンプ光パルス列により増
幅するものとする。このとき、λ1 >λ2 とする。Here, first, it is assumed that the wavelength of the signal light pulse to be subjected to optical parametric amplification is λ 1 , the pulse time width is t 1 , and the pulse interval is T 1 . Then, this signal light pulse is applied to the same pulse time width t 1 and pulse interval T
In 1 the case, it is assumed that wavelength is amplified by pump light pulse train lambda 2. At this time, λ 1 > λ 2 .
【0043】次に、光パラメトリック媒体1〜11のそ
れぞれが、波長λ1 、λ2 において示す屈折率をそれぞ
れn1 、n2 とする。そこで、まず、これら光パラメト
リック媒体1〜11のそれぞれの光路方向の長さ、つま
り光パラメトリック長さL1 は、次の式で与えられる光
パラメトリック発振のコヒーレンス長に等しくしてあ
る。Next, the refractive indices of the optical parametric media 1 to 11 at the wavelengths λ 1 and λ 2 are n 1 and n 2 , respectively. Therefore, first, each of the optical path direction of the length of these optical parametric medium 1-11, i.e. optical parametric length L 1 is made equal to the coherence length of the optical parametric oscillation given by the following equation.
【0044】L1=λ1/2(n1−n2) 次に、光学媒体2〜10の光路方向の長さL2 は、次の
式を満たすように選択されている。[0044] L 1 = λ 1/2 ( n 1 -n 2) Next, the optical path direction of the length L 2 of the optical medium 2-10 is selected so as to satisfy the following equation.
【0045】c1=c0/n1 L5=c1×t1 c3=c0/n3 t3=L2/c3 N =T1/t3 ここで、c0 は真空中での光の速さ、c1 は光パラメト
リック媒体1〜11内での屈折率n1 のときの光の速
さ、L5 は時間幅t1 の間に速さc1 の光が進む距離、
n3 は光学媒体2〜10の屈折率(波長λ1、λ2の時
の屈折率のうち最小のものとする)、c3 は光学媒体2
〜10内での光の速さ、t3 は光学媒体2〜10内を光
が進む時間である。C 1 = c 0 / n 1 L 5 = c 1 × t 1 c 3 = c 0 / n 3 t 3 = L 2 / c 3 N = T 1 / t 3 where c 0 is in vacuum , C 1 is the speed of light when the refractive index is n 1 in the optical parametric media 1 to 11, and L 5 is the distance traveled by the light of speed c 1 during the time width t 1. ,
n 3 is the refractive index of the optical mediums 2 to 10 (the minimum refractive index at the wavelengths λ1 and λ2), and c 3 is the optical medium 2
The speed of light within 10, and t 3 is the time that light travels through the optical media 2〜1010.
【0046】ここで、Nは光パラメトリック媒体とそれ
に続く光学媒体を一組としたときに信号光が通過する組
数を表す。例えば、図1の場合には、このようなパルス
の重なり度を示す係数で、1より大きい整数であり、図
1の場合は、光パラメトリック媒体と光学媒体の組が5
組続いているため、N=5となる。Here, N represents the number of sets through which the signal light passes when the optical parametric medium and the subsequent optical medium are made into one set. For example, in the case of FIG. 1, a coefficient indicating the degree of overlap of such pulses is an integer greater than 1, and in the case of FIG. 1, the set of the optical parametric medium and the optical medium is 5
N = 5 because there is a group.
【0047】本発明の場合には、多くの光パラメトリッ
ク媒体を通過すればする程、光の増幅が得られるため、
このNを大きくするにつれて増幅率も大きく得られるこ
とになる。In the case of the present invention, the more light passes through many optical parametric media, the more light amplification is obtained.
As the value of N is increased, the amplification factor can be increased.
【0048】次に、図1において、寸法L3 は、光パラ
メトリック媒体1〜11と光学媒体2〜10の高さ(基
板12の表面に垂直な方向の寸法)で、寸法L4 は、同
じく幅(基板12の表面と平行な方向の寸法)であり、光
路の断面寸法となる。Next, in FIG. 1, the dimension L 3 is the height (dimension in the direction perpendicular to the surface of the substrate 12) of the optical parametric media 1 to 11 and the optical media 2 to 10, and the dimension L 4 is the same. The width (dimension in a direction parallel to the surface of the substrate 12) is the cross-sectional dimension of the optical path.
【0049】このとき、光パラメトリック媒体1〜11
と光学媒体2〜10とは、同じ断面寸法にしてあり、こ
れにより光路の整合が保たれるようにしてある。At this time, the optical parametric media 1 to 11
And the optical media 2 to 10 have the same cross-sectional dimension, so that alignment of the optical path is maintained.
【0050】ここで、これらの寸法L3 、L4 について
は、特に制限はないが、光通信において伝送される信号
光パルスの増幅においては、より効率よく信号光を増幅
するために、光導波路中に光を閉じ込めて伝送されるた
め、これらの寸法L3 、L4により定まる光路の断面の
大きさについても、それと同様の大きさにすることが望
ましい。Here, these dimensions L 3 and L 4 are not particularly limited, but in the amplification of the signal light pulse transmitted in the optical communication, in order to amplify the signal light more efficiently, an optical waveguide is used. Since light is confined and transmitted inside, it is desirable that the size of the cross section of the optical path determined by these dimensions L 3 and L 4 be the same.
【0051】また、このとき、信号光パルスとポンプ光
パルスの偏光方向は、光パラメトリック媒体1〜11に
使用される光パラメトリック媒質の種類によって異な
り、例えば擬似位相整合型の光パラメトリック媒質で
は、媒体の2次の非線形光学定数d33を与える方向
に、信号光とポンプ光の2種の光パルスの偏光方向を平
行に取ることが望ましい。At this time, the polarization directions of the signal light pulse and the pump light pulse differ depending on the type of the optical parametric medium used in the optical parametric media 1 to 11. For example, in the quasi-phase matching type optical parametric medium, the medium It is desirable to set the polarization directions of the two types of light pulses of the signal light and the pump light in parallel in the direction that gives the second-order nonlinear optical constant d33.
【0052】次に、このような光パラメトリック増幅素
子において、本発明による光パラメトリック増幅素子
と、従来技術による光パラメトリック増幅素子の、ポン
プ光によるノイズ発生の違いについて、図2を用いて説
明する。なお、この図2では、説明を容易にするため、
P1、P2、P3の3個の光パラメトリック媒体が連な
っている擬似位相整合の場合について比較する。Next, in such an optical parametric amplifying element, the difference in noise generation due to pump light between the optical parametric amplifying element according to the present invention and the conventional optical parametric amplifying element will be described with reference to FIG. In FIG. 2, for ease of explanation,
A comparison will be made in the case of quasi-phase matching in which three optical parametric media P1, P2, and P3 are connected.
【0053】図2(a)に示す従来技術の場合には、第1
の光パラメトリック媒体P1の長さ(x1−x0)と、第
2の光パラメトリック媒体P2の長さ(x3−x2)、そ
れに第3の光パラメトリック媒体P2の長さ(x5−x
4)を、それぞれ最も効率的な擬似位相整合型光パラメ
トリック増幅素子として働く長さであるコヒーレンス長
にしてあり、さらに、これら光パラメトリック媒体P
1、P2の間の間隔(x2−x1)と、光パラメトリック
媒体P2、P3の間の間隔(x4−x3)も同じ長さに
し、これにより光増幅が得られるように構成してある。In the case of the prior art shown in FIG.
Of the optical parametric medium P1 (x1-x0), the length of the second optical parametric medium P2 (x3-x2), and the length of the third optical parametric medium P2 (x5-x
4) is the coherence length, which is the length that works as the most efficient quasi-phase-matched optical parametric amplification element.
The distance (x2-x1) between P1 and P2 and the distance (x4-x3) between the optical parametric media P2 and P3 are also the same length, so that optical amplification is obtained.
【0054】これは、位相整合型以外の光パラメトリッ
ク媒体では、パラメトリック媒体中を進行した距離によ
り信号光の増幅が起こるが、それも第1番目のコヒーレ
ンス長(ここでは、x2−x1)までで、それ以上に光パ
ラメトリック媒体が続くと、次の第2のコヒーレント長
までは光が減衰されてしまう。This is because, in an optical parametric medium other than the phase matching type, signal light is amplified depending on the distance traveled in the parametric medium, but also up to the first coherence length (here, x2−x1). If the optical parametric medium continues beyond that, the light will be attenuated until the next second coherent length.
【0055】以下、同様に、次の第3番目のコヒーレン
ス長までは光増幅、続く第4番目のコヒーレンス長まで
は光減衰と周期的に光信号の増幅減衰を繰り返す。そこ
で、疑似位相整合型では、この光減衰が生じる偶数番目
の光学媒体を、光パラメトリック媒体から通常の光学媒
体に変えることにより信号の減衰が生じないようにし、
奇数番目の光パラメトリック媒体だけを残すことによ
り、増幅機能だけが起こるようにしたものである。Similarly, optical amplification is repeated until the next third coherence length, and optical attenuation and optical attenuation are repeated periodically until the fourth coherence length. Therefore, in the quasi-phase matching type, the even-numbered optical medium in which this optical attenuation occurs is changed from an optical parametric medium to a normal optical medium so that signal attenuation does not occur,
By leaving only the odd-numbered optical parametric medium, only the amplifying function occurs.
【0056】そこで、この従来技術による光パラメトリ
ック増幅素子に、図示のように、ポンプ光パルス列が入
射されると、この入射されたポンプ光パルス列が光パラ
メトリック増幅素子を通過するとき、外部から来る信号
光以外に、このポンプ光パルス列により、パラメトリッ
ク発振可能なすべての光が微弱ながら発生する。Therefore, when a pump light pulse train is incident on the optical parametric amplifier according to the prior art as shown in the figure, when the incident pump light pulse train passes through the optical parametric amplifier, a signal coming from outside is output. In addition to the light, all the light that can be parametrically oscillated is generated by this pump light pulse train, while being weak.
【0057】そうすると、この光の中の、素子の構造に
よって選択的に増幅するように設定してある波長成分
が、その素子の中で増幅され、図示の自発的パラメトリ
ックパルスとして発生されてしまう。この光は、ポンプ
光パルス列単独で、信号光とは無関係に発生されてしま
うため、増幅素子のノイズとなる。Then, the wavelength component of the light, which is set to be selectively amplified by the structure of the element, is amplified in the element and is generated as a spontaneous parametric pulse shown in the figure. This light is generated independently of the signal light by the pump light pulse train alone, and thus becomes noise of the amplification element.
【0058】そこで、本発明による光パラメトリック増
幅素子では、図1の構成を採用し、これにより、図2
(b)に示すように、隣接する光パラメトリック媒体の間
隔がコヒーレンス長よりも短くなるようにしたものであ
り、この結果、図示のように、ポンプ光パルス列により
発生した自発的パラメトリックパルスについて、光パラ
メトリック増幅が連続して起こらないようにでき、ポン
プ光単独でのノイズ光の発生を抑え、ノイズの抑制が得
られるようにしたものである。Therefore, the optical parametric amplifier according to the present invention employs the configuration shown in FIG.
As shown in (b), the interval between adjacent optical parametric media is set to be shorter than the coherence length. As a result, as shown in FIG. Parametric amplification can be prevented from occurring continuously, and the generation of noise light by pump light alone can be suppressed, thereby suppressing noise.
【0059】次に、本発明の光パラメトリック増幅素子
による信号光パルスの増幅方式について、図3により説
明する。なお、説明を簡単にするため、ここでは、光パ
ラメトリック媒体が2個連なっている擬似位相整合の場
合について説明する。Next, a method of amplifying a signal light pulse by the optical parametric amplifier of the present invention will be described with reference to FIG. For simplicity of description, a case of quasi-phase matching in which two optical parametric media are connected will be described here.
【0060】まず、図3(a)に示す動作原理1による増
幅方式について説明すると、この方式では、信号光パル
ス列と同じ繰り返し時間を有する光パルス列をポンプ光
パルス列Aとして用い、これを、本発明の光パラメトリ
ック増幅素子を構成する光パラメトリック媒体P1、P
2に入射する。First, a description will be given of an amplification system based on the operation principle 1 shown in FIG. 3A. In this system, an optical pulse train having the same repetition time as a signal light pulse train is used as a pump light pulse train A, which is used in the present invention. Optical parametric media P1, P constituting the optical parametric amplifying device of FIG.
2 is incident.
【0061】そして、これにより、ポンプ光パルスA
が、光パラメトリック媒体P1、P2からなる光パラメ
トリック素子中を一定の繰り返し時間で通過している状
態にした上で、ここに信号光パルス列が入射されるよう
にするのであるが、このとき、ポンプ光パルス列Aと到
達時間が同期されている信号光パルス列Cが入射された
場合と、同期されていない信号光パルス列Dが到達した
場合とを想定する。Then, the pump light pulse A
Is made to pass through the optical parametric element composed of the optical parametric media P1 and P2 at a constant repetition time, and then the signal light pulse train is made to be incident thereon. It is assumed that a signal light pulse train C whose arrival time is synchronized with the light pulse train A is incident and a signal light pulse train D which is not synchronized arrives.
【0062】信号光パルス列Cのとき、つまり同期され
ている場合は、ポンプ光パルス列Aと信号光パルス列C
とは、ほぼ同時に光パラメトリック媒体P1、P2を通
過するため、ポンプ光パルスのエネルギが信号光パルス
に伝搬され、パラメトリック増幅が生じる。In the case of the signal light pulse train C, that is, when synchronized, the pump light pulse train A and the signal light pulse train C
Means that the light passes through the optical parametric media P1 and P2 almost simultaneously, so that the energy of the pump light pulse is propagated to the signal light pulse, and parametric amplification occurs.
【0063】しかして、信号光パルス列Dのとき、つま
り同期されていない場合は、ポンプ光パルス列Aと信号
光パルス列Dとは部分的にしか重なり合わなくなって、
図示のように、一部だけが増幅された歪んだ光パルスと
なり、不完全な増幅しか得られなくなったり、或いは到
達時間が丁度2分の1周期ずれた場合は、図示してない
が、全く重ならないため、増幅作用が全く得られなくな
ってしまう。従って、この図3(a)の方式を採用した場
合、このままでは、信号光パルスの到達時間を別に測定
し、ポンプ光パルスの同期を取る必要がある。In the case of the signal light pulse train D, that is, when the signal light pulse train D is not synchronized, the pump light pulse train A and the signal light pulse train D only partially overlap with each other.
As shown in the figure, if a partially distorted light pulse is amplified and only incomplete amplification is obtained, or the arrival time is shifted by a half cycle, it is not shown. Since they do not overlap, no amplification action can be obtained at all. Therefore, when the method shown in FIG. 3A is adopted, it is necessary to separately measure the arrival time of the signal light pulse and synchronize the pump light pulse.
【0064】そこで、次に、同期が取られていない場合
でも、信号光パルス列Dについて均等に増幅が得られる
ようした増幅方式について、図3(b)により説明する。
この図3(b)に示す、動作原理2による増幅方式では、
ポンプ光パルス列Aを用いる点は、動作原理1の場合と
同じであるが、さらに、このポンプ光パルス列Aと繰り
返し時間が半分の時間ずれたポンプ光パルス列Bを別の
光学系により生成させ、このポンプ光パルス列Bを、ポ
ンプ光パルス列Aと一緒に本発明の光パラメトリック増
幅素子を構成する光パラメトリック媒体P1、P2に入
射するのである。Then, next, an amplification method for evenly amplifying the signal light pulse train D even when synchronization is not achieved will be described with reference to FIG. 3 (b).
In the amplification method based on the operation principle 2 shown in FIG.
The point that the pump light pulse train A is used is the same as that of the operation principle 1. However, a pump light pulse train B whose repetition time is shifted from the pump light pulse train A by half is generated by another optical system. The pump light pulse train B and the pump light pulse train A are incident on the optical parametric media P1 and P2 constituting the optical parametric amplification element of the present invention.
【0065】そうすると、図示のように、図3(a)に示
す信号光パルス列Dがポンプ光パルス列Aとずれている
部分は、ポンプ光パルス列Bと重なることになり、この
結果これを同様に本発明の光パラメトリック増幅素子に
導入すると、ポンプ光パルス列Aにより部分的にしか増
幅されなかった信号光パルス列Dの残りの部分は、ポン
プ光パルス列Bにより増幅されることになり、信号光パ
ルス列Eとして示すように、常に完全な増幅を得ること
ができる。Then, as shown, the portion where the signal light pulse train D shown in FIG. 3A is shifted from the pump light pulse train A overlaps with the pump light pulse train B. When introduced into the optical parametric amplifier of the invention, the remaining part of the signal light pulse train D, which was only partially amplified by the pump light pulse train A, is amplified by the pump light pulse train B. As shown, full amplification can always be obtained.
【0066】なお、これは、連続したポンプ光を用い
て、同様に同期されていない信号を増幅できるようにし
た従来技術と類似しているように見えるが、全く異なる
ものである。It should be noted that this looks similar to the prior art, which allows the use of continuous pump light to amplify similarly unsynchronized signals, but is quite different.
【0067】なぜなら、従来技術のように、連続光を入
射した場合には、1個の光パラメトリック媒体内部で、
ポンプ光だけによるノイズ光が常時発生させ続けられて
しまうことになると共に、それの増幅が引き起こされて
しまうため、ノイズの増加が著しくなってしまうが、こ
の図3(b)の動作原理2の場合には、それぞれのポンプ
光パルス列Aとポンプ光パルス列Bについて、図2(b)
に示した自発的パラメトリックパルスの抑制動作が得ら
れるので、ノイズの虞れはほとんどないからである。This is because when continuous light is incident as in the prior art, one optical parametric medium has:
The noise light due to the pump light alone is constantly generated, and the amplification thereof is caused, so that the noise is remarkably increased. However, the operation principle 2 shown in FIG. In this case, the respective pump light pulse trains A and B are shown in FIG.
This is because the operation of suppressing the spontaneous parametric pulse shown in (1) is obtained, and there is almost no fear of noise.
【0068】次に、本発明の一実施形態として、本発明
による光パラメトリック増幅素子を用いた、光通信中継
器用の光増幅器について、図4により説明する。この図
4において、15は高繰り返しレーザ光源、16、20
は光混合素子、17、21は第1と第2の光パラメトリ
ック増幅素子、18、22は波長分割素子、19は光遅
延素子、23は光吸収体、24は光入力端子、25は光
出力端子であり、これらの間には、光ファイバやミラー
などにより、図に太い黒線で示した光路が形成されてい
る。Next, as one embodiment of the present invention, an optical amplifier for an optical communication repeater using the optical parametric amplifier according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, reference numeral 15 denotes a high repetition laser light source;
Is a light mixing element, 17 and 21 are first and second optical parametric amplification elements, 18 and 22 are wavelength division elements, 19 is an optical delay element, 23 is a light absorber, 24 is an optical input terminal, and 25 is an optical output. The optical path shown by a thick black line in the figure is formed between these terminals by an optical fiber or a mirror.
【0069】第1と第2の光パラメトリック増幅素子1
7、21は、図1に示した本発明による光パラメトリッ
ク増幅素子である。光入力端24は、光ファイバなどで
伝達された増幅すべき信号光パルス列の入射口で、ここ
に供給される信号光パルス列の波長は、上記したよう
に、λ1 である。高繰り返しレーザ光源15は、ポンプ
光パルス列を発生し、これを光混合素子16の一方の入
力に供給する働きをする。このポンプ光パルス列の波長
は、上記したように、λ2 である。First and second optical parametric amplification elements 1
Reference numerals 7 and 21 are the optical parametric amplification elements according to the present invention shown in FIG. The optical input end 24 is an entrance of a signal light pulse train to be amplified transmitted through an optical fiber or the like. The wavelength of the signal light pulse train supplied here is λ 1 as described above. The high repetition rate laser light source 15 functions to generate a pump light pulse train and supply it to one input of the light mixing element 16. The wavelength of this pump light pulse train is λ 2 as described above.
【0070】光混合素子16、20は、一方の入力に供
給された波長λ1 の光と、他方の入力に供給された波長
λ2 の光と混合して出力する働きをする。波長分割素子
18、22は、入力された波長λ1 と波長λ2 の光を分
割して、一方の出力には波長λ1 の光だけを、そして、
他方の出力には波長λ2 の光だけをそれぞれ取り出す働
きをする。The light mixing elements 16 and 20 mix and output the light of wavelength λ 1 supplied to one input and the light of wavelength λ 2 supplied to the other input. The wavelength division elements 18 and 22 divide the input light having the wavelengths λ 1 and λ 2 , and output only the light having the wavelength λ 1 to one output, and
The other output functions to extract only light of wavelength λ 2 .
【0071】光遅延素子19は、波長λ2 の光を所定時
間遅延する働きをする。なお、この所定の遅延時間につ
いては、後述する。光吸収体23は、主として波長λ2
の光を効率良く吸収する働きをする。The optical delay element 19 functions to delay the light of wavelength λ 2 for a predetermined time. The predetermined delay time will be described later. The light absorber 23 mainly has a wavelength λ 2
Works to efficiently absorb the light of
【0072】光出力端子15は、増幅された信号光パル
ス列の出射口で、光ファイバ伝送路などに接合され、増
幅された信号光パルス列を送出する働きをする。The optical output terminal 15 is an output port of the amplified signal light pulse train, is connected to an optical fiber transmission line or the like, and functions to send out the amplified signal light pulse train.
【0073】次に、この図4の実施形態の動作について
説明する。まず、レーザ光源15から出力されるポンプ
光パルス列を、図3(a)に示すポンプ光パルス列Aとす
る。ここで、このレーザ光源15は、図示のように、光
入力端子24から入射される信号光パルス列とは無関係
に単独で動作しているので、これから出力されているポ
ンプ光パルス列Aは、光入力端子24から入射される信
号光パルス列とは同期性がなく、従って、同じく図3
(a)に示す信号光パルス列C、又はDとなる。Next, the operation of the embodiment shown in FIG. 4 will be described. First, a pump light pulse train output from the laser light source 15 is referred to as a pump light pulse train A shown in FIG. Since the laser light source 15 operates independently of the signal light pulse train input from the optical input terminal 24 as shown in the figure, the pump light pulse train A output from the laser light source 15 There is no synchronism with the signal light pulse train input from the terminal 24, and therefore, the same as FIG.
The signal light pulse train C or D shown in FIG.
【0074】そこで、まず、これらポンプ光パルス列A
と、信号光パルス列C、又はDは、光混合素子16によ
り混合されて第1の光パラメトリック増幅素子17に導
入され、ここで図3(a)で説明したように、部分的に増
幅されてから出力される。Therefore, first, these pump light pulse trains A
And the signal light pulse train C or D are mixed by the light mixing device 16 and introduced into the first optical parametric amplification device 17, where they are partially amplified as described with reference to FIG. Output from
【0075】次に、この第1の光パラメトリック増幅素
子17から出力された光は波長分割素子18に入力さ
れ、ここで一旦、波長λ1 の光パルス列、つまり部分的
に増幅された信号光パルス列C、又はDと、波長λ2 の
光パルス列、つまりポンプ光パルス列Aとに分割され
る。Next, the light output from the first optical parametric amplifying element 17 is input to a wavelength division element 18, where the light pulse train of wavelength λ 1 , that is, the partially amplified signal light pulse train C or D and an optical pulse train of wavelength λ 2 , that is, a pump optical pulse train A.
【0076】そして、このうち部分的に増幅された信号
光パルス列C、又はDは、そのまま光混合素子20に供
給されるが、波長λ2 のポンプ光パルス列Aは、まず光
遅延素子19に入力され、ここでパルス列の半周期分だ
け光学的に遅延された後、光混合素子20に供給され
る。The partially amplified signal light pulse train C or D is supplied to the optical mixing device 20 as it is, but the pump light pulse train A of wavelength λ 2 is first input to the optical delay device 19. Here, after being optically delayed by a half cycle of the pulse train, it is supplied to the light mixing element 20.
【0077】そこで、この光遅延素子19から出力され
るポンプ光パルス列について見てみるとは、これは、ポ
ンプ光パルス列Aをパルス列の半周期分だけ光学的に遅
延させたものであるから、ポンプ光パルス列Aと信号光
パルス列C、又はDとの位相関係では、図3(b)に示す
ポンプ光パルス列Bと同じになっている。Considering the pump light pulse train output from the optical delay element 19, the pump light pulse train A is optically delayed by a half cycle of the pulse train. The phase relationship between the light pulse train A and the signal light pulse train C or D is the same as that of the pump light pulse train B shown in FIG.
【0078】そして、これらが光混合素子20で再び合
成され、第2の光パラメトリック増幅素子21に導入さ
れるので、ここでは、図3(b)に示すポンプ光パルス列
Bによる増幅作用が得られ、この結果、信号光パルス列
Dの第1の光パラメトリック増幅素子17で増幅されな
かった部分が増幅され、全体的に増幅された信号光パル
ス列Eが、この第2の光パラメトリック増幅素子21か
ら出力されることになる。Then, these are recombined by the optical mixing element 20 and introduced into the second optical parametric amplification element 21, so that the amplification effect by the pump light pulse train B shown in FIG. As a result, the portion of the signal light pulse train D that has not been amplified by the first optical parametric amplifier 17 is amplified, and the signal light pulse train E that has been totally amplified is output from the second optical parametric amplifier 21. Will be done.
【0079】この第2の光パラメトリック増幅素子21
から出力された光パルス列は波長分割素子22に入力さ
れ、ここで再び波長λ1 の光パルス列と、波長λ2 の光
パルス列に分割されたあと、波長λ2 の光パルス列、つ
まりポンプ光パルス列Bは光吸収素子23に導かれて除
かれ、波長λ1 の光パルス列、つまり信号光パルス列だ
けが光出力端子25に伝達されることになり、この結
果、増幅された信号光パルス列を光出力端子25から得
ることができる。This second optical parametric amplifier 21
Is input to the wavelength division element 22, where it is again divided into an optical pulse train of wavelength λ 1 and an optical pulse train of wavelength λ 2, and then an optical pulse train of wavelength λ 2 , that is, a pump light pulse train B is removed is guided to the light-absorbing element 23, the wavelength lambda 1 of the optical pulse train, that only the signal optical pulse train is to be transmitted to the optical output terminal 25, as a result, an optical output terminal of the amplified signal light pulse train 25.
【0080】従って、この図4の実施形態によれば、光
入力端子24から信号光パルス列を入射することによ
り、光出力端子25から光増幅された信号光パルス列を
得ることができ、光ファイバ伝送路に設置することにと
より、光通信用の中継器として動作する光増幅器を得る
ことができる。Therefore, according to the embodiment shown in FIG. 4, a signal light pulse train can be obtained from the light output terminal 25 by inputting a signal light pulse train from the optical input terminal 24. By installing the optical amplifier on a road, an optical amplifier that operates as a repeater for optical communication can be obtained.
【0081】そして、この図4の実施形態によれば、信
号光パルス列とポンプ光パルス列の同期性を取ることな
く、まず到達した光をそのまま増幅し、後に波形整形や
信号分割等の処理を行うことができるので、読み取り誤
差なく、光信号を処理することができる。According to the embodiment shown in FIG. 4, without arranging the synchronism between the signal light pulse train and the pump light pulse train, first, the arrived light is amplified as it is, followed by processing such as waveform shaping and signal division. Therefore, the optical signal can be processed without a reading error.
【0082】次に、本発明による光パラメトリック増幅
素子の一実施形態の作製手順について説明する。但し、
対象となる材料や作製手順は、この実施形態に示すもの
に限定されるものではない。Next, the manufacturing procedure of an embodiment of the optical parametric amplifier according to the present invention will be described. However,
The target material and the manufacturing procedure are not limited to those described in this embodiment.
【0083】まず、以下の実施形態では、信号光の波長
λ1 として、波長1.6μmの光を増幅する素子、つま
り波長λ1 =1.6μmの光パラメトリック増幅素子の
構成について、図5により説明するまず、面積1cm平
方、厚さ1mm、表面を20分の1ラムダ(λ)の精度に
光学研磨した溶融石英の板材からなる基板26を用意す
る(図5(A))。次に、この基板26の片側表面に、スパ
ッタ法により厚さ10nmのITO透明電極27を蒸着
する(図5(B))。First, in the following embodiment, the configuration of an element for amplifying light having a wavelength of 1.6 μm as a wavelength λ 1 of signal light, that is, an optical parametric amplifier having a wavelength of λ 1 = 1.6 μm will be described with reference to FIG. First, a substrate 26 made of a fused silica plate material having an area of 1 cm square, a thickness of 1 mm, and a surface optically polished to an accuracy of 1/20 lambda (λ) is prepared (FIG. 5A). Next, an ITO transparent electrode 27 having a thickness of 10 nm is deposited on one surface of the substrate 26 by a sputtering method (FIG. 5B).
【0084】次に、この透明電極27の上面にフォトレ
ジストをスピンコートし、フォトマスクを用いてパター
ン形成光重合、未重合レジスト除去、エッチング、硬化
レジスト除去の一連の処理手順により、表面上に、図6
に示すような電極幅6μm、電極間50μmの櫛型パタ
ーンを有する透明電極27’に成形する(図5(C))。次
に、全体を、4−(N、N−ジメチル)アミノ−4−ニト
ロトラン((H3C)2−N−C6H4−C≡C−C6H4−N
O2)を1重量パーセント混合したポリメタクリル酸メチ
ルのクロロホルム溶液を浸漬、引き上げし、これを緩や
かに溶媒蒸発させて、厚さ1.6μmの高分子層28を
透明電極27’の上に形成する(図5(D))。Next, a photoresist is spin-coated on the upper surface of the transparent electrode 27, and a pattern forming photopolymerization, removal of unpolymerized resist, etching, and removal of the cured resist are performed on the surface by using a photomask. , FIG.
Is formed into a transparent electrode 27 'having a comb-shaped pattern with an electrode width of 6 μm and an inter-electrode width of 50 μm (FIG. 5C). Next, the whole was treated with 4- (N, N-dimethyl) amino-4-nitrotolan ((H 3 C) 2 —N—C 6 H 4 —C≡C—C 6 H 4 —N
A chloroform solution of polymethyl methacrylate mixed with 1% by weight of O 2 ) is immersed and pulled up, and the solvent is gently evaporated to form a 1.6 μm thick polymer layer 28 on the transparent electrode 27 ′. (FIG. 5D).
【0085】次に、この高分子層28の上に、真空蒸着
により金を約20nm蒸着し、金電極29を形成する
(図5(E))。次に、この試料をポーリング処理する(図
5(F))。すなわち、この試料を95℃に保持しつつ、
ITO透明電極27と金電極29の間に直流電圧を印加
し、電界強度(10V/μm)に保つ。この状態で3時間
保持した後、電圧を印加したまま、1時間に10℃の割
合で温度を降下させ、試料を室温にし、ポーリングされ
た高分子層28’を形成する。Next, about 20 nm of gold is deposited on this polymer layer 28 by vacuum deposition to form a gold electrode 29.
(FIG. 5 (E)). Next, the sample is subjected to a poling process (FIG. 5F). That is, while keeping this sample at 95 ° C,
A DC voltage is applied between the ITO transparent electrode 27 and the gold electrode 29 to maintain the electric field strength (10 V / μm). After maintaining this state for 3 hours, the temperature is lowered at a rate of 10 ° C. per hour while the voltage is being applied, the sample is brought to room temperature, and the polymer layer 28 ′ which has been polled is formed.
【0086】最後に、マスクパターンにより、酸素ラジ
カルの反応性イオンエッチングを行い、金電極29とポ
ーリングされた高分子層28’の一部を、幅1.6μ
m、長さ1cm残して、光導波路構造を形成し、光パラ
メトリック増幅素子を得た(図5(G))。Finally, reactive ion etching of oxygen radicals is performed using a mask pattern to remove a part of the polymer layer 28 ′ which has been polled with the gold electrode 29 by a width of 1.6 μm.
An optical waveguide structure was formed while leaving m and a length of 1 cm to obtain an optical parametric amplifier (FIG. 5 (G)).
【0087】こうして得た光パラメトリック増幅素子に
おいて、基板26が、図1の実施形態における基板12
を構成し、ポーリングされた高分子層28’の金電極2
9が存在している部分が、図1の実施形態における1、
3、……を構成し、金電極29が存在していない部分
が、図1の実施形態における2、4、……を構成してい
ることになる。In the optical parametric amplifying device thus obtained, the substrate 26 corresponds to the substrate 12 in the embodiment of FIG.
And the gold electrode 2 of the polled polymer layer 28 ′
The part where 9 is present corresponds to 1 in the embodiment of FIG.
.., And the portion where the gold electrode 29 does not exist constitutes 2, 4,... In the embodiment of FIG.
【0088】ここで、ポーリング処理について説明する
と、一般に、光パラメトリック機能のような2次の非線
形光学効果を発現させるためには、媒体を構成する原
子、分子の配列が非中心対称性になっていること、つま
り等方性で無いことを要する。Here, the poling process will be described. Generally, in order to exhibit a second-order nonlinear optical effect such as an optical parametric function, the arrangement of atoms and molecules constituting a medium becomes non-centrosymmetric. Need to be, that is, not isotropic.
【0089】そこで、塗布した直後の高分子膜は、光パ
ラメトリック機能を果たす分子(ここでは、4−(N、N
−ジメチル)アミノ−4−ニトロトラン)がランダムに配
列しているので、ポーリングにより電場方向に分子を揃
えて非中心対称性が得られるようにしているのである。Therefore, the polymer film immediately after the application is formed of molecules (here, 4- (N, N
Since (dimethyl) amino-4-nitrotolan) is randomly arranged, non-centrosymmetricity can be obtained by aligning molecules in the direction of the electric field by poling.
【0090】なお、本発明による光パラメトリック増幅
素子の実施形態は、上記した図5のも以外にも、ニオブ
酸リチウム単結晶に微細加工を施して形成することもで
き、従って、本発明の実施形態としては、光パラメトリ
ック媒体の大きさと配置が図1の実施形態と同じ条件を
満たすように加工できるならば、その素材や作成方法に
限定されない。The embodiment of the optical parametric amplifying device according to the present invention can be formed by subjecting lithium niobate single crystal to fine processing in addition to the one shown in FIG. The form is not limited to the material and the method of preparation as long as the size and arrangement of the optical parametric medium can be processed so as to satisfy the same conditions as in the embodiment of FIG.
【0091】次に、比較のため、同様の処理手順で、図
5の(F)に示したポーリング処理を省略することによ
り、光パラメトリック効果を示さない光導波路構造の素
子を並行して作成し、これを用いて、図5の処理手順で
作成した光パラメトリック増幅素子による光パルス列の
増幅効果の確認結果について、図7の効果確認実験シス
テムにより説明する。Next, for comparison, in the same processing procedure, by omitting the polling processing shown in FIG. 5F, elements having an optical waveguide structure showing no optical parametric effect were produced in parallel. Using this, the result of confirming the effect of amplifying the optical pulse train by the optical parametric amplifying element created by the processing procedure of FIG.
【0092】最初に、信号光パルス列とポンプ光パルス
列の発生系について説明する。まずアルゴンガスレーザ
励起のチタンサファイアレーザ30を用い、これによ
り、パルス時間幅80fs、繰り返し周波数82MH
z、発振波長0.8μm、1パルス当りのエネルギ1p
J(10-12 ジュール)の光パルスを発生させ、これを再
生増幅器31により、パルス時間幅80fs、繰り返し
周波数1kHz、発振波長0.8μm、1パルス当りの
エネルギ30nJ(10-9 ジュール)の光パルスに変換
する。First, the generation system of the signal light pulse train and the pump light pulse train will be described. First, a titanium sapphire laser 30 excited by an argon gas laser was used, whereby a pulse time width was 80 fs, and a repetition frequency was 82 MHz.
z, oscillation wavelength 0.8 μm, energy 1p per pulse
An optical pulse of J (10 −12 joules) is generated, and this is regenerated by the regenerative amplifier 31 into light having a pulse time width of 80 fs, a repetition frequency of 1 kHz, an oscillation wavelength of 0.8 μm, and an energy per pulse of 30 nJ (10 −9 joules). Convert to pulse.
【0093】この変換された光パルスは、まず分波器3
3でポンプ光用と信号光パルス用の2系統に分けられ、
ポンプ光用の光パルスは分波器34に導入され、信号光
パルス用の光パルスは、波長変換器32に入射される。The converted light pulse is first applied to the splitter 3
3, the system is divided into two systems for pump light and signal light pulse.
The light pulse for the pump light is introduced into the demultiplexer 34, and the light pulse for the signal light pulse is made incident on the wavelength converter 32.
【0094】まず、分波器34に入射された波長0.8
μm(=λ2)のポンプ光用の光パルスは、ここでさらに
2分割され、一方は光学遅延路44を経由させ、他方そ
のまま送られ、合波器35で再度、同一経路に合わせら
れ、この時点で、光学遅延路44により到達時間の異な
る2種のポンプ光パルス列に変換されていることにな
る。First, the wavelength 0.8 incident on the demultiplexer 34
The light pulse for the pump light of μm (= λ 2 ) is further divided into two here, one is passed through the optical delay line 44 and the other is sent as it is, and is again adjusted to the same path by the multiplexer 35. At this point, it has been converted into two types of pump light pulse trains having different arrival times by the optical delay path 44.
【0095】同様の処理を、分波器36、光学遅延路4
5、合波器37により行い、2種のポンプ光パルス列が
4種のポンプ光パルス列に変換され、更に同様の処理
を、分波器38、光学遅延路46、合波器39により行
い、4種のポンプ光パルス列が8種のポンプ光パルス列
に変換される。The same processing is performed by the demultiplexer 36 and the optical delay path 4
5. Performed by the multiplexer 37, the two types of pump light pulse trains are converted into four types of pump light pulse trains, and the same processing is performed by the demultiplexer 38, the optical delay path 46, and the multiplexer 39. The kind of pump light pulse trains is converted into eight kinds of pump light pulse trains.
【0096】このシステムでは、各ポンプ光パルス列間
に、それぞれ2.5ps(10-12秒)の時間差がつくよ
うに、各光学遅延路44、45、46が設定してあり、
このようにして生成された8種類の時間差を有する波長
ポンプ光パルス列が合波器40に送られるように構成さ
れている。In this system, the optical delay paths 44, 45, and 46 are set so that a time difference of 2.5 ps (10 -12 seconds) is obtained between each pump light pulse train.
The wavelength pump light pulse train having eight kinds of time differences generated in this way is configured to be sent to the multiplexer 40.
【0097】なお、これは、信号光とポンプ光の同期信
号を別途電気的手段により測定しなくても増幅効果が得
られるようにするため、ポンプ光列とパラメトリック媒
体の配列との間に一定の関係が成立するようにした結果
である。すなわち、前述の式からパルス間隔T1 を求め
ると、次式の通りであり、 T1=L2×(n3/c0)×N これにL2 =50μm、n3 =1.5、c0 =108 m
/s、N=1000を代入すると、T1=2.5psが
得られるからである。It is to be noted that, since the amplification effect can be obtained without separately measuring the synchronization signal of the signal light and the pump light by an electric means, a fixed distance is provided between the pump light train and the arrangement of the parametric medium. This is the result of satisfying the following relationship. That is, when the pulse interval T 1 is obtained from the above equation, the following equation is obtained: T 1 = L 2 × (n 3 / c 0 ) × N where L 2 = 50 μm, n 3 = 1.5, c 0 = 10 8 m
/ S, N = 1000, T 1 = 2.5 ps is obtained.
【0098】次に、波長変換器32に入射された信号光
用のパルス列は、ここでパルス時間幅100fs、繰り
返し周波数1kHz、発振波長1.6μm、1パルス当
りのエネルギ0.6nJの光パルスに変換される。Next, the pulse train for signal light incident on the wavelength converter 32 is converted into an optical pulse having a pulse time width of 100 fs, a repetition frequency of 1 kHz, an oscillation wavelength of 1.6 μm, and an energy of 0.6 nJ per pulse. Is converted.
【0099】この波長変換器32から出力された波長
1.6μm(=λ1)の信号光パルス列は、次いで分波器
43に導入され、ここで2分割される。そして、まず一
方の光パルス列は光量計56に導かれ、ここで電気信号
に変換された上で測定システム制御用のコンピュータ6
0に供給され、信号光パルス列検出用のトリガ信号とし
て使用される。The signal light pulse train having a wavelength of 1.6 μm (= λ 1 ) output from the wavelength converter 32 is then introduced into the demultiplexer 43, where it is divided into two. Then, first, one of the optical pulse trains is guided to a light meter 56, where it is converted into an electric signal, and then a computer 6 for controlling the measurement system is used.
0 is used as a trigger signal for detecting a signal light pulse train.
【0100】次に他方の光パルス列は、光学遅延路47
と鏡49を経由して分波器41に導入され、ここで、更
に2系統に分岐される。そして、分岐された一方の光パ
ルス列は、参照光として用いるため、鏡50とレンズ5
3を経由して第2高調波発生結晶58に導かれ、他方の
光パルス列は、信号光パルス列として用いるため、鏡4
8を経由して合波器40に導かれる。Next, the other optical pulse train is supplied to the optical delay path 47.
Then, the light is introduced into the duplexer 41 via the mirror 49, where it is further branched into two systems. Then, one of the branched optical pulse trains is used as reference light, so that the mirror 50 and the lens 5 are used.
3, the other optical pulse train is used as a signal light pulse train, and the mirror 4
It is guided to the multiplexer 40 via 8.
【0101】次に、こうして生成した波長λ2 (=0.
8μm)のポンプ光パルス列と、波長λ1 (=1.6μ
m)の信号光パルス列を、本発明による光パラメトリッ
ク増幅素子に導入し、その増幅効果を測定するための光
学系について説明する。Next, the wavelength λ 2 (= 0.
8 μm) and a wavelength λ 1 (= 1.6 μm)
An optical system for introducing the signal light pulse train m) into the optical parametric amplifier according to the present invention and measuring the amplification effect will be described.
【0102】上記したように、ポンプ光パルス列と信号
光パルス列は合波器40で同一の光学経路に合わされ、
レンズ51を介して光パラメトリック増幅素子54に入
射される。この光パラメトリック増幅素子54は、図5
により説明した方法で作成されたものである。As described above, the pump light pulse train and the signal light pulse train are matched to the same optical path by the multiplexer 40.
The light is incident on the optical parametric amplification element 54 via the lens 51. This optical parametric amplification element 54 has the configuration shown in FIG.
Is created by the method described in FIG.
【0103】光パラメトリック増幅素子54を透過し、
出力されたポンプ光パルス列と信号光パルス列は、レン
ズ52を介して取りだされた後、波長分割型の分波器4
2に入射され、ここで、まずポンプ光パルス列と信号光
パルス列に分割され、これにより、波長λ2 のポンプ光
パルス列は光吸収媒体55に導びかれて吸収され、波長
λ1 の信号光パルス列だけがレンズ53を介して第2高
調波発生結晶58に導かれるようにする。After passing through the optical parametric amplification element 54,
The output pump light pulse train and signal light pulse train are taken out through a lens 52 and then output to a wavelength division type demultiplexer 4.
2 where it is first split into a pump light pulse train and a signal light pulse train, whereby the pump light pulse train of wavelength λ 2 is guided and absorbed by the light absorbing medium 55 and the signal light pulse train of wavelength λ 1 Only through the lens 53 to the second harmonic generation crystal 58.
【0104】第2高調波発生結晶58には、分波器43
で分岐された参照光パルス列が入射されているので、こ
こで、信号光パルス列と参照光パルス列とが一緒にされ
る。このとき、これら2種のパルス列については、到達
時間が同じになるように光学遅延路47を調整してお
く。The second harmonic generation crystal 58 has a splitter 43
Since the reference light pulse train branched by the above is input, the signal light pulse train and the reference light pulse train are combined here. At this time, the optical delay path 47 is adjusted so that these two types of pulse trains have the same arrival time.
【0105】この結果、第2高調波発生結晶58中で信
号光パルス列と参照光パルス列の双方の第2高調波が発
生し、これが赤外線フィルタ59を介して光量計57に
入射され、これらの光量を表わす電気信号が発生し、コ
ンピュータ60に供給され、これにより、コンピュータ
60は、この光量計57からの電気信号により信号光強
度計測値を計算し、出力するようになっている。As a result, the second harmonic of both the signal light pulse train and the reference light pulse train is generated in the second harmonic generation crystal 58, and this is incident on the light meter 57 via the infrared filter 59, and the light quantity of these Is generated and supplied to the computer 60, whereby the computer 60 calculates and outputs the signal light intensity measurement value based on the electric signal from the light meter 57.
【0106】次に、測定処理について説明する。光パラ
メトリック増幅素子54には、上記したように、ポンプ
光パルス列と信号光パルス列がそれぞれ導入されている
が、このとき、ポンプ光パルス列の経路にはシャッタ6
1が、そして、信号光パルス列の経路には光学シャッタ
62がそれぞれ設けてあり、これにより、光パラメトリ
ック増幅素子54に対するポンプ光パルス列と信号光パ
ルス列の入射と遮断が任意に制御できるようにしてあ
る。Next, the measurement processing will be described. As described above, the pump light pulse train and the signal light pulse train are respectively introduced into the optical parametric amplification element 54. At this time, the shutter 6 is provided in the path of the pump light pulse train.
An optical shutter 62 is provided in the path of the signal light pulse train, and the incidence and cutoff of the pump light pulse train and the signal light pulse train with respect to the optical parametric amplification element 54 can be arbitrarily controlled. .
【0107】そこで、まず、この光パラメトリック増幅
素子54では、自発的パラメトリック発振が起こるか否
かを確認するため、シャッタ61を閉じ、シャッタ62
を開いて、ポンプ光パルス列だけが光パラメトリック増
幅素子54に導入されている状態にしたところ、表1に
示すように、このときの信号光強度は0でり、従って自
発的パラメトリック発振は起きないことが確認された。Therefore, first, in this optical parametric amplifying element 54, in order to confirm whether or not spontaneous parametric oscillation occurs, the shutter 61 is closed and the shutter 62 is closed.
Is opened, and only the pump light pulse train is introduced into the optical parametric amplifying element 54. As shown in Table 1, the signal light intensity at this time is 0, so that spontaneous parametric oscillation does not occur. It was confirmed that.
【0108】次に、反対に、シャッタ61を開き、シャ
ッタ62を閉じて、光パラメトリック増幅素子54に信
号光パルス列だけを導入したところ、信号光が検知され
たので、このときの強度計測値を、表1に示すように、
1.0とする。そこで、最後に、シャッタ61、62の
双方を開いて測定を行ったところ、このときの信号光強
度は、表1に示すように、4.2となった。Next, conversely, when the shutter 61 is opened, the shutter 62 is closed, and only the signal light pulse train is introduced into the optical parametric amplification element 54, the signal light is detected. , As shown in Table 1,
1.0. Then, finally, when the shutters 61 and 62 were both opened and the measurement was performed, the signal light intensity at this time was 4.2 as shown in Table 1.
【0109】[0109]
【表1】 [Table 1]
【0110】従って、図5により説明した方法で、図1
で説明した本発明の実施形態による光パラメトリック増
幅素子によれば、自発的パラメトリック発振によるノイ
ズを充分に抑えながら、確実に信号光の増幅が得られる
ことが判った。Therefore, the method described with reference to FIG.
According to the optical parametric amplification device according to the embodiment of the present invention described in the above, it has been found that signal light can be reliably amplified while sufficiently suppressing noise due to spontaneous parametric oscillation.
【0111】一方、比較のため製作したポーリング処理
を施してない素子を、図5の光学系中に配置し、同様の
評価を行った結果は以下の通りである。すなわち、ま
ず、シャッタ61を開き、シャッタ62を閉じて信号光
パルス列だけを導入したところ、信号光だけが検出さ
れ、この計測値を1.0とした。On the other hand, an element manufactured for comparison and not subjected to the poling process was arranged in the optical system shown in FIG. 5, and the same evaluation was performed. The results are as follows. That is, first, when the shutter 61 is opened, the shutter 62 is closed and only the signal light pulse train is introduced, only the signal light is detected, and the measured value is set to 1.0.
【0112】次に、シャッタ61、62の双方を開い
て、同じく測定したところ、計測値は1.0であり、従
って、この場合には、全く光増幅されないことが確認で
きた。Next, when both shutters 61 and 62 were opened and the same measurement was performed, the measured value was 1.0, and it was confirmed that no light amplification was performed in this case.
【0113】次に、本発明の実施に必要な各種の要件に
ついて説明する。まず、本発明の実施形態に用いる光パ
ラメトリック効果を示す媒体としては、ニオブ酸リチウ
ム(Li Nb O3)又はヨウ素酸リチウム(Li I O3)な
どの無機結晶、砒素化ガリウム(Ga As)又は砒素化ガ
リウム(Ga As)或いは窒化ガリウム(Ga N)、セレン
化亜鉛(Zn Se)などの化合物半導体のバルク及び低次
元結晶、2−メチル−4−ニトロアニリン(H2N−C6
H3(−CH3)−NO2)又は4−メチル−4−トラン(H3
C−C6H4−C≡C−C6H4−CN)などの有機化合
物、又はそれらを分散或いは結合させた高分子化合物、
などの各種2次の非線形光学材料を用いることができ
る。Next, various requirements necessary for implementing the present invention will be described. First, as the medium of an optical parametric effect for use in an embodiment of the present invention, inorganic crystals such as lithium niobate (Li Nb O 3) or lithium iodate (Li I O 3), gallium arsenide (Ga As) or Bulk and low-dimensional crystals of compound semiconductors such as gallium arsenide (GaAs) or gallium nitride (GaN), zinc selenide (ZnSe), 2-methyl-4-nitroaniline (H 2 N—C 6
H 3 (—CH 3 ) —NO 2 ) or 4-methyl-4-tolan (H 3
An organic compound such as C—C 6 H 4 —C≡C—C 6 H 4 —CN), or a polymer compound obtained by dispersing or bonding them;
Various second-order nonlinear optical materials such as the following can be used.
【0114】これら光パラメトリック効果を示す媒体
は、単体のときは結晶又は非結晶の状態で、塊状、平板
状、繊維状、粉末状、薄膜状に形成して用いることがで
きる。また、これらの形状において、異種材料、或いは
本発明の構造の異なる他の材料と共存、混在させて用い
ることができる。特に、これらの具体的応用例として
は、通信用の光導波路、光ケーブル、光集積回路、2次
元論理素子等が挙げられる。These media exhibiting the optical parametric effect can be used alone, in a crystalline or non-crystalline state, in the form of a lump, a plate, a fiber, a powder, or a thin film. Further, in these shapes, different materials or different materials having different structures according to the present invention can be used together with or mixed with each other. In particular, specific examples of these applications include optical waveguides for communication, optical cables, optical integrated circuits, and two-dimensional logic elements.
【0115】本発明の実施形態において、光パラメトリ
ック効果を示す媒体を結晶状態で用いる場合、その結晶
形成法としては、例えば、ブリッジマン法、温度降下
法、溶媒蒸発法、溶剤組成変化法など、各種の公知の方
法がある。また、非結晶状態で用いる場合には、ポリメ
タクリル酸メチル、ポリイミド等の高分子材料に分散さ
せることができる。In the embodiment of the present invention, when a medium exhibiting an optical parametric effect is used in a crystalline state, the crystal may be formed by, for example, a Bridgman method, a temperature drop method, a solvent evaporation method, or a solvent composition change method. There are various known methods. When used in an amorphous state, it can be dispersed in a polymer material such as polymethyl methacrylate or polyimide.
【0116】また、これらの媒体に、光パラメトリック
効果発現のための電場又は磁場によるポーリング処理を
施すことができる。或いは部分的イオン交換法により位
相反転分布構造を取らせることもできる。さらに各種薄
膜形成技術、例えばスピンコート法、スパッタ法、真空
蒸着法、分子線蒸着法、液相エピタキシャル法、原子層
エピタキシャル法、などを用いることもできる。In addition, these media can be subjected to a poling process using an electric or magnetic field for producing an optical parametric effect. Alternatively, a phase inversion distribution structure can be obtained by a partial ion exchange method. Further, various thin film forming techniques, for example, a spin coating method, a sputtering method, a vacuum evaporation method, a molecular beam evaporation method, a liquid phase epitaxy method, an atomic layer epitaxy method, and the like can also be used.
【0117】次に、本発明による光パラメトリック増幅
素子を形成するためには、必要とされる光パルスの特性
に応じて、各種の精密加工技術を用いることができる。
例えば、精密ダイヤモンド切断加工、レーザ加工、エッ
チング加工、フォトリソグラフィ、反応性イオンエッチ
ング、集束イオンビームエッチング、などが挙げられ
る。また、予め加工された光パラメトリック効果を示す
媒体を多層化、もしくは一定の間隔で配置、またはその
状態で封止することができる。Next, in order to form the optical parametric amplifier according to the present invention, various precision processing techniques can be used according to the required characteristics of the light pulse.
For example, precision diamond cutting, laser processing, etching, photolithography, reactive ion etching, focused ion beam etching and the like can be mentioned. In addition, a medium that exhibits an optical parametric effect that has been processed in advance can be multi-layered, arranged at regular intervals, or sealed in that state.
【0118】次に、共存、混在することができる他の材
料としては、無機物質と有機物質がある。まず、無機物
質としては、例えばガラス、水晶、ダイヤモンド、二酸
化ケイ素、雲母、大理石、方解石、単結晶シリコン、非
晶質シリコン、GaP、CdS、二水素リン酸カリウ
ム、三水素リン酸カリウム、臭化カリウム、ロッシェル
塩、硫酸銅、フッ化カルシウム、グラファイト、二酸化
錫、チタン酸バリウム、赤血塩、陶磁器、セラミック
ス、ベントナイト、セメント等や金属または合金を用い
ることができる。Next, as other materials which can coexist and coexist, there are inorganic substances and organic substances. First, as the inorganic substance, for example, glass, quartz, diamond, silicon dioxide, mica, marble, calcite, single crystal silicon, amorphous silicon, GaP, CdS, potassium dihydrogen phosphate, potassium trihydrogen phosphate, bromide Potassium, Rochelle salt, copper sulfate, calcium fluoride, graphite, tin dioxide, barium titanate, red blood salt, porcelain, ceramics, bentonite, cement, or a metal or alloy can be used.
【0119】また、有機物質としては、例えばポリカー
ボネート、ポリスルフォン、ポリアリレート、ポリエス
テル、ポリアミド、ホリイミド、ポリシロキサン、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリブタジェン、
ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、石油樹脂、メラ
ミン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、イソプレン
ゴム、エチレン・プロピレンゴム、ノルボネン樹脂、シ
アノアクリレート樹脂、スチレン樹脂、及びこれらの樹
脂の共重合体、もしくは、セルロース、澱粉、キチン、
寒天、絹糸、ナイロン糸、アルブミン、グロブリン、そ
の他蛋白質、木質、骨粉等が挙げられ、低分子の有機物
質としてナフタレン、アントラセン等の縮合芳香族化合
物、染料、顔料、尿素、酒石酸、光学活性アミノ酸等が
挙げられる。Examples of the organic substance include polycarbonate, polysulfone, polyarylate, polyester, polyamide, polyimide, polysiloxane, polyethylene terephthalate, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, acrylic resin, polybutadiene, and the like.
Polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, petroleum resin, melamine resin, epoxy resin, phenol resin, isoprene rubber, ethylene propylene rubber, norbonene resin, cyanoacrylate resin, styrene resin, and copolymers of these resins, or cellulose , Starch, chitin,
Agar, silk thread, nylon thread, albumin, globulin, other proteins, wood, bone meal, etc .; low molecular organic substances such as condensed aromatic compounds such as naphthalene and anthracene, dyes, pigments, urea, tartaric acid, optically active amino acids, etc. Is mentioned.
【0120】本発明の光パラメトリック増幅素子は、製
品の形成後に、外観、特性の向上や長寿命化のための処
理を行ってもよい。こうした後処理としては熱アニーリ
ング、放射線照射、電子線照射、光照射、電波照射、磁
力線照射、超音波照射等が挙げられる。さらにその素子
を各種複合化、例えば接着、融着、電着、蒸着、圧着、
染着、溶融成形、混練、プレス成形、塗工等、その用途
又は目的に応じた手段を用いて複合化させることができ
る。The optical parametric amplification device of the present invention may be subjected to a process for improving the appearance and characteristics and extending the life of the product after the product is formed. Examples of such post-processing include thermal annealing, radiation irradiation, electron beam irradiation, light irradiation, radio wave irradiation, magnetic field line irradiation, and ultrasonic irradiation. Furthermore, the element is made into various composites, for example, adhesion, fusion, electrodeposition, vapor deposition, pressure bonding,
Compounding can be carried out by means such as dyeing, melt molding, kneading, press molding, coating, etc., depending on the use or purpose.
【0121】本発明による光パラメトリック増幅素子で
は、特に、クラッド層に囲まれたコアとなるべき空間に
光パラメトリック効果を示す媒体を充填することによ
り、より少ない入射光強度でも効果的に光増幅効果を引
き出すことができる。In the optical parametric amplifying device according to the present invention, in particular, by filling the space to be the core surrounded by the cladding layer with a medium exhibiting the optical parametric effect, the optical amplifying effect can be effectively achieved even with a smaller incident light intensity. Can be pulled out.
【0122】また、特に波長1.3μmから1.5μm
帯の光通信用の信号光パルスを対象とする光パラメトリ
ック増幅素子として、本発明による光パラメトリック増
幅素子を適用する場合は、波長0.65μmから0.8
μmのGaAIAs半導体レーザやチタンドープサファ
イア固体レーザなどを、ポンプ光パルスの光源としてに
用いることができる。さらに、このとき、これらレーザ
を、光導波路や光ファイバを組み込んだ一体型の素子と
することも可能である。Further, in particular, a wavelength of 1.3 μm to 1.5 μm
When the optical parametric amplification device according to the present invention is applied as an optical parametric amplification device for a signal light pulse for optical communication in a band, a wavelength of 0.65 μm to 0.8 μm is used.
A μm GaAIAs semiconductor laser, a titanium-doped sapphire solid-state laser, or the like can be used as a pump light pulse light source. Further, at this time, these lasers can be formed as an integrated device incorporating an optical waveguide or an optical fiber.
【0123】本発明による光パラメトリック増幅素子、
又はそれを組み込んだ各種素子は、例えば光波長変換素
子、光変調器、光スイッチ、光メモリ、光混合器、光位
相分別器、光位相共役鏡、画像表示素子、画像印刷素子
などの各種の光機能素子に応用することができる。An optical parametric amplifier according to the present invention,
Or various elements incorporating the same include, for example, various light sources such as an optical wavelength conversion element, an optical modulator, an optical switch, an optical memory, an optical mixer, an optical phase discriminator, an optical phase conjugate mirror, an image display element, and an image printing element. It can be applied to functional elements.
【0124】特に、ポンプ光パルスに対して、他の外部
信号情報、例えば可視域の画像情報等を重畳することに
より、通信波長域の光パルス列に対して、信号を書き込
み伝送する素子としても用いることが可能である。In particular, by superimposing other external signal information, for example, image information in the visible region, on the pump light pulse, it is also used as an element for writing and transmitting a signal to the optical pulse train in the communication wavelength region. It is possible.
【0125】[0125]
【発明の効果】本発明によれば、信号光パルスとポンプ
光パルスに同期性をもたせなくても、ポンプ光によるノ
イズ光の発生を充分に抑制できるので、長距離光通信の
中継器のように、必ずしも同期性のとれていない信号光
パルスを、その到達時刻を別途計測することなく、増幅
することができ、この結果、本発明にれば、特に電気的
信号処理が高速に行えないテラビツト以上の超高速光通
信において極めて有効な光信号中継器を容易に実現する
ことができる。According to the present invention, generation of noise light due to pump light can be sufficiently suppressed without synchronizing the signal light pulse and the pump light pulse. In addition, a signal light pulse that is not always synchronized can be amplified without separately measuring its arrival time. As a result, according to the present invention, the terabit pulse that cannot perform high-speed electrical signal processing can be obtained. It is possible to easily realize an optical signal repeater that is extremely effective in the above-mentioned ultra-high-speed optical communication.
【図1】本発明による光パラメトリック増幅素子の一実
施形態の基本構造を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a basic structure of an embodiment of an optical parametric amplifier according to the present invention.
【図2】本発明による光パラメトリック増幅素子の動作
を従来技術と比較して示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an operation of the optical parametric amplification element according to the present invention in comparison with a conventional technique.
【図3】本発明による光パラメトリック増幅素子の動作
を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation of the optical parametric amplifier according to the present invention.
【図4】本発明による光パラメトリック増幅素子を用い
た光中継器の一実施形態を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of an optical repeater using an optical parametric amplifier according to the present invention.
【図5】本発明による光パラメトリック増幅素子の作成
手順の一実施形態を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing one embodiment of a procedure for producing an optical parametric amplifier according to the present invention.
【図6】本発明による光パラメトリック増幅素子の一実
施形態における電極パターン図である。FIG. 6 is an electrode pattern diagram in one embodiment of the optical parametric amplification element according to the present invention.
【図7】本発明による光パラメトリック増幅素子のを対
象とした光パラメトリック増幅効果を確認するための光
学系の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of an optical system for confirming an optical parametric amplification effect of the optical parametric amplification element according to the present invention.
1、3、5、7、9、11 光パラメトリック媒体(光
パラメトリック発振効果を示す媒体) 2、4、6、8、10 光学媒体(光パラメトリック発
振効果を示さない光透過性の媒体) 12 基板 13 光パルスの入射端 14 光パルスの出射端 15 ポンプ光用高繰り返しレーザ 16、20 光混合素子 17 第1の光パラメトリック増幅素子 18、22 波長分割素子 19 光学遅延素子 21 第2の光パラメトリック増幅素子 23 光吸収体 24 光入力端子 25 光出力端子 26 基板 27 透明電極 27’ パターン形成された透明電極 28 非線形光学分子を分散させた高分子層 28’ ポーリング処理後の非線形光学分子を分散させ
た高分子層 29 金電極 30 アルゴンガスレーザ励起のチタンサファイアレー
ザ 31 再生増幅器 32 波長変換器 33、34、36、38、41、42、43 光分波器 35、37、39、40 光合波器 44、45、46、47 光遅延路 48、49、50 鏡 51、52、53 レンズ 54 本発明による光パラメトリック増幅素子 55 光吸収媒体 56、57 光量計 58 赤外線フィルタ 60 測定系制御用コンピュータ 61、62 シャッタ L1 光パラメトリック媒体の光パルス進行方向の長さ L2 光学媒体の光パルス進行方向の長さ L3 光パルスが通る光導波路の高さ L4 光パルスが通る光導波路の幅 P1 第1の光パラメトリック媒体 P2 第2の光パラメトリック媒体 P3 第3の光パラメトリック媒体 x0 光導波路中の光パルス進行方向の第1の光パラメ
トリック媒体の入射位置 x1 光導波路中の光パルス進行方向の第1の光パラメ
トリック媒体の出射位置 x2 光導波路中の光パルス進行方向の第1の光パラメ
トリック媒体の入射位置 x3 光導波路中の光パルス進行方向の第1の光パラメ
トリック媒体の出射位置 x4 光導波路中の光パルス進行方向の第1の光パラメ
トリック媒体の入射位置 x5 光導波路中の光パルス進行方向の第1の光パラメ
トリック媒体の出射位置1, 3, 5, 7, 9, 11 Optical parametric medium (medium exhibiting optical parametric oscillation effect) 2, 4, 6, 8, 10 Optical medium (light transmitting medium exhibiting no optical parametric oscillation effect) 12 Substrate Reference Signs List 13 incident end of light pulse 14 emission end of light pulse 15 high repetition laser for pump light 16, 20 light mixing element 17 first optical parametric amplification element 18, 22 wavelength division element 19 optical delay element 21 second optical parametric amplification Element 23 Light absorber 24 Light input terminal 25 Light output terminal 26 Substrate 27 Transparent electrode 27 'Patterned transparent electrode 28 Polymer layer with non-linear optical molecules dispersed 28' Non-linear optical molecules after poling treatment are dispersed Polymer layer 29 gold electrode 30 titanium sapphire laser excited by argon gas laser 31 regenerative amplifier 32 wavelength converter 3 3, 34, 36, 38, 41, 42, 43 Optical demultiplexer 35, 37, 39, 40 Optical multiplexer 44, 45, 46, 47 Optical delay path 48, 49, 50 Mirror 51, 52, 53 Lens 54 Optical parametric amplifying element 55 Optical absorption medium 56, 57 Light meter 58 Infrared filter 60 Computer for measuring system control 61, 62 Shutter L1 Length of optical pulse traveling direction of optical parametric medium L2 Length of optical pulse traveling direction of optical medium Length L3 Height of the optical waveguide through which the light pulse passes L4 Width of the optical waveguide through which the light pulse passes P1 First optical parametric medium P2 Second optical parametric medium P3 Third optical parametric medium x0 Light pulse progression in the optical waveguide Incident position of the first optical parametric medium in the first direction x1 first optical parameter in the light pulse traveling direction in the optical waveguide Emission position of the medium x2 Incident position of the first optical parametric medium in the optical pulse traveling direction in the optical waveguide x3 Emission position of the first optical parametric medium in the optical pulse traveling direction in the optical waveguide x4 Optical pulse traveling in the optical waveguide The incident position of the first optical parametric medium in the direction x5 The emission position of the first optical parametric medium in the light pulse traveling direction in the optical waveguide
Claims (9)
る光路の一方の端部から信号光とポンプ光を一緒に入射
し、他方の端部から増幅された信号光が得られるように
した光パラメトリック増幅素子において、 前記光パラメトリック効果を示す媒体が、前記光路内
で、光の通過方向に沿って所定の長さに分割されてお
り、 前記信号光の波長をλ1 、前記ポンプ光の波長をλ2 と
したとき、波長λ1 の1/2倍が波長λ2 に等しくなる
ように構成したことを特徴とする光パラメトリック増幅
素子。1. An optical parametric amplifier in which signal light and pump light are incident together from one end of an optical path made of a medium exhibiting an optical parametric effect, and amplified signal light is obtained from the other end. In the element, the medium exhibiting the optical parametric effect is divided into predetermined lengths along the light passing direction in the optical path, and the wavelength of the signal light is λ 1 and the wavelength of the pump light is λ. when a 2, optical parametric amplification element characterized in that half of the wavelength lambda 1 is configured to be equal to the wavelength lambda 2.
間間隔T1 の光パルス列であり、 前記光パラメトリック効果を示す媒体の間隔が、該媒体
中での光の伝播速度と前記パルス時間幅t1 の積以下の
値に設定されていることを特徴とする光パラメトリック
増幅素子。2. The invention according to claim 1, wherein the signal light and the pump light are optical pulse trains having a pulse time width of t 1 and a time interval of T 1 , and the distance between the media exhibiting the optical parametric effect is set to optical parametric amplification element characterized in that it is set to the product the following values of the propagation velocity and the pulse time width t 1 of light in the medium.
が波長λ1 、λ2 において示す屈折率をそれぞれn1 、
n2 としたとき、λ1 /2(n1−n2)に等しい値に設
定されていることを特徴とする光パラメトリック増幅素
子。3. The invention according to claim 1, wherein the length of the medium exhibiting the optical parametric effect is n 1 , the refractive index of the medium at wavelengths λ 1 and λ 2 , respectively.
when the n 2, λ 1/2 optical parametric amplification element characterized in that it is set to a value equal to (n 1 -n 2).
位とした周期構造に作られていることを特徴とする光パ
ラメトリック増幅素子。4. The optical parametric amplification device according to claim 3, wherein the medium exhibiting the optical parametric effect is formed in a periodic structure whose length is a unit.
は異なる別の媒体で充填されていることを特徴とする光
パラメトリック増幅素子。5. The optical parametric amplifier according to claim 4, wherein a space between the media exhibiting the optical parametric effect is filled with another medium different from the medium.
は異なる方位の媒体で充填されていることを特徴とする
光パラメトリック増幅素子。6. The optical parametric amplifier according to claim 4, wherein a space between the media exhibiting the optical parametric effect is filled with a medium having a different orientation from the medium.
いて、 前記光パラメトリック効果を示す媒体に電場を印加する
電極が設けられていることを特徴とする光パラメトリッ
ク増幅素子。7. The optical parametric amplification device according to claim 1, wherein an electrode for applying an electric field is provided to the medium exhibiting the optical parametric effect.
いて、 前記光パラメトリック効果を示す媒体が、高分子有機材
料中に低分子有機材料を分散させた有機材料で構成され
ていることを特徴とする光パラメトリック増幅素子。8. The medium according to claim 1, wherein the medium exhibiting the optical parametric effect is made of an organic material in which a low molecular weight organic material is dispersed in a high molecular weight organic material. An optical parametric amplifier element characterized by the above-mentioned.
いて、 前記波長λ1 値が1.2μmから1.7μmの範囲にあ
ることを特徴とする光パラメトリック増幅素子。9. The optical parametric amplification device according to claim 1, wherein the wavelength λ 1 is in a range of 1.2 μm to 1.7 μm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8332140A JPH10170967A (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Optical parametric amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8332140A JPH10170967A (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Optical parametric amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10170967A true JPH10170967A (en) | 1998-06-26 |
Family
ID=18251593
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8332140A Pending JPH10170967A (en) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | Optical parametric amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10170967A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2793959A1 (en) * | 1999-05-21 | 2000-11-24 | Thomson Csf | Dispersion control for short pulse laser, includes use of two multi-layer dielectric mirrors to correct dispersion and compress pulses |
JP2002303907A (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-18 | Japan Atom Energy Res Inst | Broadband laser light amplification method |
US6804044B2 (en) * | 2002-01-18 | 2004-10-12 | The Regents Of The University Of California | Narrow bandwidth, pico-second, beta barium borate-master oscillator power amplifier system and method of operation of same |
JP2020008657A (en) * | 2018-07-05 | 2020-01-16 | 信弘 梅村 | Laser generator |
-
1996
- 1996-12-12 JP JP8332140A patent/JPH10170967A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2793959A1 (en) * | 1999-05-21 | 2000-11-24 | Thomson Csf | Dispersion control for short pulse laser, includes use of two multi-layer dielectric mirrors to correct dispersion and compress pulses |
JP2002303907A (en) * | 2001-04-04 | 2002-10-18 | Japan Atom Energy Res Inst | Broadband laser light amplification method |
US6804044B2 (en) * | 2002-01-18 | 2004-10-12 | The Regents Of The University Of California | Narrow bandwidth, pico-second, beta barium borate-master oscillator power amplifier system and method of operation of same |
JP2020008657A (en) * | 2018-07-05 | 2020-01-16 | 信弘 梅村 | Laser generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Murata et al. | Optical pulse generation by electrooptic-modulation method and its application to integrated ultrashort pulse generators | |
US5862286A (en) | Optical memory device and optical circuit using optical memory device | |
US6002522A (en) | Optical functional element comprising photonic crystal | |
EP1139160A2 (en) | Optical parametric circuit | |
US6344921B1 (en) | Optical parametric amplifiers and generators in optical communication systems | |
KR102487511B1 (en) | Optical Parametric Devices Based on Random Phase Matching in Polycrystalline Media | |
US6831776B2 (en) | Periodic thermal poling of waveguides for quasi phase matching | |
JP3792638B2 (en) | Wavelength range of nonlinear optics increased by nonuniformly chirped quasi-phase matching | |
Longhi et al. | Superluminal pulse propagation in linear and nonlinear photonic grating structures | |
JPH10170967A (en) | Optical parametric amplifier | |
JPH1083005A (en) | Optical function element | |
JP2963418B2 (en) | Optical switch device | |
JP3014978B2 (en) | Optical heterodyne time division demultiplexer | |
JP3026491B2 (en) | Light modulator | |
Murata et al. | Optical pulse generation by using quasi-velocity-matched guided-wave electrooptic phase modulator | |
JP3623750B2 (en) | Multi-wavelength light source | |
JPH05100257A (en) | Nonlinear optical device | |
JP2904772B1 (en) | Optical pulse train compressor | |
JPH10260434A (en) | Nonlinear optical medium and device | |
Chang | Integrated Optics at 10.6-mu m Wavelength | |
JP3073194B2 (en) | Optical pulse train regeneration device | |
Suhara et al. | Difference-frequency generation devices | |
Ho et al. | Approved for public release | |
CN116896416A (en) | A device and method for preparing multi-channel broadband light-atom interface | |
JP2002296632A (en) | Wavelength converting device |