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JP6511919B2 - Evaluation apparatus and evaluation method of quasi phase matching (QPM: Quasi-Phase Matching) type wavelength conversion element - Google Patents
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Description

この発明は、QPM型波長変換素子を評価する装置及び方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for evaluating a QPM wavelength conversion element.

非線形光学効果に基づく波長変換の手法としてQPMがある。このQPMを光導波路において実現させた波長変換素子として、QPM型波長変換素子がある(例えば特許文献1参照)。QPM型波長変換素子は、光導波路に周期的分極反転構造を作り込んで構成される。   QPM is a method of wavelength conversion based on nonlinear optical effects. As a wavelength conversion element which realizes this QPM in an optical waveguide, there is a QPM type wavelength conversion element (see, for example, Patent Document 1). The QPM wavelength conversion element is configured by forming a periodic polarization inversion structure in an optical waveguide.

相互作用する光のエネルギー密度が大きいほど、また、光が相互作用する長さ(相互作用長)が大きいほど、非線形光学効果は大きくなる。従って、光導波路において非線形光学効果を実現させるためには、光のエネルギー密度を高い状態に保ったまま、光を十分な距離を伝播させる構造にすることが必要である。   The greater the energy density of the interacting light, and the greater the interaction length of the light (interaction length), the greater the non-linear optical effect. Therefore, in order to realize the non-linear optical effect in the optical waveguide, it is necessary to make the light propagate a sufficient distance while keeping the energy density of the light high.

ここで、QPM型波長変換素子において、第二高調波発生(SHG:Second Harmonic Generation)による波長変換効率は、相互作用長の2乗に比例し、規格化した[%/W・cm]の単位で表される。しかし、これは被変換光及び変換光の伝播損失が考慮されない場合である。実際には、被変換光及び変換光ともに伝播損失が生じる。そのため、変換光の出力強度は、相互作用長を大きくすることによる増加、及び伝播損失による減衰の双方の影響を受ける。SHGによる波長変換において、変換光は被変換光の半分の短波長であるため、伝播損失の影響が顕著となる。従って、相互作用長は、単に大きく設定すれば良いわけではなく、伝播損失を抑えつつ、高い変換効率を得るための最適値を見出す必要がある。そのため、QPM型波長変換素子における相互作用長の最適値を見出すに当たり、波長変換効率や伝播損失といった特性を評価することが重要である。 Here, in the QPM type wavelength conversion element, the wavelength conversion efficiency by second harmonic generation (SHG) is proportional to the square of the interaction length and standardized [% / W · cm 2 ]. It is expressed in units. However, this is a case where propagation loss of converted light and converted light is not considered. In practice, propagation loss occurs in both the converted light and the converted light. Therefore, the output intensity of the converted light is affected both by the increase by increasing the interaction length and the attenuation by the propagation loss. In wavelength conversion by SHG, since the converted light has a short wavelength of half of the converted light, the influence of the propagation loss becomes remarkable. Therefore, the interaction length is not simply set large, and it is necessary to find an optimum value for obtaining high conversion efficiency while suppressing the propagation loss. Therefore, in finding the optimum value of the interaction length in the QPM type wavelength conversion element, it is important to evaluate characteristics such as wavelength conversion efficiency and propagation loss.

従来のQPM型波長変換素子の評価方法として、QPM型波長変換素子と外部の光学素子(光ファイバやレンズ等)との間で光の入出力を行う方法がある。この場合には、出力光を測定する。そして、入力光強度と測定された出力光強度との関係から、損失及び波長変換効率を求める。   As a method of evaluating the conventional QPM type wavelength conversion element, there is a method of performing light input / output between the QPM type wavelength conversion element and an external optical element (such as an optical fiber or a lens). In this case, the output light is measured. Then, the loss and the wavelength conversion efficiency are obtained from the relationship between the input light intensity and the measured output light intensity.

しかし、この従来の方法において求められる損失には、QPM型波長変換素子における伝播損失のみならず、QPM型波長変換素子と外部の光学素子との間の結合損失が含まれる。この結合損失は、正確な値を見積もることが困難である。そのため、従来の方法では、伝播損失を正確に評価することが難しかった。また、結合損失の不確かさにより、QPM型波長変換素子への実際の入力光強度及び出力光強度も正確にはわからない。そのため、波長変換効率の評価についても、正確とはいえなかった。   However, the loss required in this conventional method includes not only the propagation loss in the QPM wavelength conversion device but also the coupling loss between the QPM wavelength conversion device and the external optical device. This coupling loss is difficult to estimate accurately. Therefore, in the conventional method, it has been difficult to accurately evaluate the propagation loss. Also, due to the uncertainty of the coupling loss, the actual input light intensity and output light intensity to the QPM type wavelength conversion device can not be accurately known. Therefore, the evaluation of the wavelength conversion efficiency was not accurate.

より正確に伝播損失を測定する方法として、カットバック法がある。カットバック法は、素子長の異なる複数の光学素子の入出力特性を比較することによって、伝播損失を求める。しかし、カットバック法では、素子長の異なる複数の光学素子を用意するに当たり、光学素子を切断する等の破壊を行う必要がある。すなわち、カットバック法は、破壊検査である。   As a method of measuring propagation loss more accurately, there is a cut back method. In the cut back method, the propagation loss is obtained by comparing the input and output characteristics of a plurality of optical elements having different element lengths. However, in the cut back method, when preparing a plurality of optical elements having different element lengths, it is necessary to perform destruction such as cutting the optical elements. That is, the cutback method is a destructive inspection.

また、QPM型波長変換素子の評価方法として、QPM型波長変換素子を構成する光導波路に、蛍光体又は散乱体を含む薄膜を形成する方法がある(例えば特許文献2参照)。この方法では、光導波路から漏れた光による蛍光又は散乱光を撮影する。しかし、この方法では、製造過程において、薄膜を形成するプロセスが増える、という問題がある。また、蛍光体や散乱体は、それ自体が伝播損失の原因となる。そのため、製品として出荷するQPM型波長変換素子に対して適用することは好ましくない。従って、この方法を行う場合には、試験用のQPM型波長変換素子を作製する必要がある。   Further, as a method of evaluating the QPM type wavelength conversion element, there is a method of forming a thin film containing a phosphor or a scatterer in an optical waveguide constituting the QPM type wavelength conversion element (see, for example, Patent Document 2). In this method, fluorescence or scattered light due to light leaked from the optical waveguide is photographed. However, this method has a problem that the number of processes for forming a thin film increases in the manufacturing process. In addition, phosphors and scatterers themselves cause propagation loss. Therefore, it is not preferable to apply to the QPM type wavelength conversion element shipped as a product. Therefore, in order to carry out this method, it is necessary to produce a QPM type wavelength conversion device for testing.

QPM型波長変換素子は製造が難しい。そのため、製造コストに鑑みて、QPM型波長変換素子に対して、破壊検査であるカットバック法や、試験用素子を用意する必要がある検査を適用することは好ましくない。   The QPM type wavelength conversion element is difficult to manufacture. Therefore, in view of the manufacturing cost, it is not preferable to apply the cutback method, which is a destructive inspection, or the inspection that needs to prepare a test element to the QPM type wavelength conversion element.

上述した各方法の他に、QPM型波長変換素子の特性を評価するに当たり、プリズム結合法を適用して、被変換光の強度を測定することが考えられる。しかし、プリズム結合法では、光導波路表面に密着させた状態のプリズムを、伝播方向に走査することは困難である。従って、QPM型波長変換素子における被変換光の強度分布を取得することが難しい。また、プリズムを密着させることによって、QPM型波長変換素子を構成する光導波路が破損する恐れがある。   In addition to the methods described above, it is conceivable to apply the prism coupling method to measure the intensity of the converted light in evaluating the characteristics of the QPM type wavelength conversion element. However, in the prism coupling method, it is difficult to scan the prism in a state of being in close contact with the surface of the optical waveguide in the propagation direction. Therefore, it is difficult to obtain the intensity distribution of the converted light in the QPM type wavelength conversion element. Also, by bringing the prism into close contact, there is a risk that the optical waveguide constituting the QPM type wavelength conversion element may be damaged.

特開2005−70529号公報JP 2005-70529 A 特開平5−248991号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 5-248991

そこで、この発明の目的は、非破壊で、かつ試験用素子を用意せずに、QPM型波長変換素子の特性を評価できる評価装置及び評価方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide an evaluation apparatus and an evaluation method capable of evaluating the characteristics of a QPM type wavelength conversion element nondestructively and without preparing a test element.

上述の目的を達成するために、この発明の、QPM型波長変換素子の評価装置は、以下の特徴を備えている。   In order to achieve the above-mentioned object, the evaluation apparatus of the QPM type wavelength conversion device of the present invention has the following features.

すなわち、QPM型波長変換素子の評価装置は、評価対象のQPM型波長変換素子を構成する光導波路にQPM波長の被変換光を送る光源と、光導波路から漏れる、QPM型波長変換素子によって被変換光から変換された変換光、光導波路の幅に応じて設定される倍率で集光する対物レンズと、対物レンズが集光した光の強度を検出する検出部と、検出部が検出した強度に基づき、光導波路における光伝播方向に沿った、光導波路から漏れる変換光の強度分布を取得する処理部とを備える。 That is, the evaluation apparatus of the QPM type wavelength conversion element is converted by the QPM type wavelength conversion element leaked from the optical waveguide and a light source that sends the converted light of QPM wavelength to the optical waveguide constituting the QPM type wavelength conversion element to be evaluated. intensity conversion light converted from light, an objective lens for focusing a magnification which is set according to the width of the optical waveguide, and a detector for detecting the intensity of light objective lens is condensed, the detection unit detects And a processing unit for acquiring the intensity distribution of converted light leaking from the optical waveguide along the light propagation direction in the optical waveguide .

また、この発明の、QPM型波長変換素子の評価方法は、以下の過程を含んでいる。   Further, the evaluation method of the QPM type wavelength conversion element of the present invention includes the following steps.

すなわち、QPM型波長変換素子の評価方法は、評価対象のQPM型波長変換素子を構成する光導波路にQPM波長の被変換光を送る第1過程と、光導波路から漏れる、QPM型波長変換素子によって被変換光から変換された変換光、光導波路の幅に応じて設定される倍率で集光する第2過程と、集光した光の強度を検出する第3過程と、第3過程において検出した強度に基づき、光導波路における光伝播方向に沿った、光導波路から漏れる変換光の強度分布を取得する第4過程とを含む。 In other words, the evaluation method of the QPM type wavelength conversion element includes a first step of sending to be converted light QPM wavelength to the optical waveguide constituting the QPM wavelength converting element to be evaluated, leaks from the optical waveguide, the QPM wavelength converting element The second process of condensing the converted light converted from the light to be converted with a magnification set according to the width of the optical waveguide , the third process of detecting the intensity of the condensed light, and the detection in the third process And a fourth process of obtaining an intensity distribution of converted light leaking from the optical waveguide along the light propagation direction in the optical waveguide based on the intensity .

この発明の、QPM型波長変換素子の評価装置及び評価方法では、光導波路から漏れる光(漏れ光)の強度を検出する。漏れ光の強度は、光導波路を伝播する光の強度に対応するため、漏れ光の強度に基づいて、QPM型波長変換素子の特性を評価することができる。   In the evaluation apparatus and the evaluation method of the QPM type wavelength conversion element of the present invention, the intensity of light (leakage light) leaking from the optical waveguide is detected. Since the intensity of leaked light corresponds to the intensity of light propagating through the optical waveguide, the characteristics of the QPM type wavelength conversion element can be evaluated based on the intensity of leaked light.

また、この発明の、QPM型波長変換素子の評価装置及び評価方法では、対物レンズで漏れ光を集光することによって、漏れ光の強度を検出できる。そのため、QPM型波長変換素子の破壊、又はQPM型波長変換素子に対する薄膜の形成若しくはプラズマの密着を必要としない。従って、この発明の、QPM型波長変換素子の評価装置及び評価方法では、非破壊で、かつ試験用素子を用意することを要さずに、QPM型波長変換素子の特性を評価することができる。   Further, in the evaluation apparatus and the evaluation method of the QPM type wavelength conversion element of the present invention, the intensity of leaked light can be detected by condensing the leaked light by the objective lens. Therefore, it is not necessary to destroy the QPM type wavelength conversion element or to form a thin film or adhere closely to the QPM type wavelength conversion element. Therefore, in the evaluation apparatus and evaluation method of the QPM type wavelength conversion element of the present invention, the characteristics of the QPM type wavelength conversion element can be evaluated nondestructively and without the need to prepare a test element. .

この発明による、QPM型波長変換素子の評価装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the evaluation apparatus of QPM type | mold wavelength conversion element by this invention. この発明による、QPM型波長変換素子の評価装置及び評価方法を用いて取得した、光導波路の光伝播方向に沿った漏れ光の強度分布を示す図である。It is a figure which shows intensity distribution of the leaked light along the light propagation direction of the optical waveguide acquired using the evaluation apparatus and evaluation method of QPM type | system | group wavelength conversion element by this invention.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shapes, sizes, and arrangement relationships of respective components are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In addition, although preferred embodiments of the present invention will be described below, materials and numerical conditions of each component are merely preferred embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.

(QPM型波長変換素子の評価装置)
図1を参照して、この発明の実施の形態による、QPM型波長変換素子の評価装置(単に評価装置とも称する)について説明する。図1は、評価装置を示す概略図である。
(Evaluation equipment of QPM type wavelength converter)
Referring to FIG. 1, an evaluation apparatus (also referred to simply as an evaluation apparatus) of a QPM type wavelength conversion element according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic view showing an evaluation device.

評価装置100では、評価対象のQPM型波長変換素子200に対して、光を入力する。そして、QPM型波長変換素子200を構成する光導波路から漏れる光の強度を検出する。評価装置100は、この検出された漏れ光の強度に基づいて、QPM型波長変換素子200の波長変換特性を求める。   In the evaluation apparatus 100, light is input to the QPM type wavelength conversion element 200 to be evaluated. Then, the intensity of the light leaking from the optical waveguide constituting the QPM type wavelength conversion element 200 is detected. The evaluation apparatus 100 obtains the wavelength conversion characteristic of the QPM type wavelength conversion element 200 based on the detected intensity of leaked light.

評価対象のQPM型波長変換素子200は、光導波路250に周期的分極反転構造を作り込んで構成される。QPM型波長変換素子200は、例えば周期的分極反転ニオブ酸リチウム(PPLN:Periodically−Poled LiNbO)である。QPM型波長変換素子200は、周期的分極反転構造に応じたQPM波長の被変換光を、SHGによって波長変換する。 The QPM type wavelength conversion element 200 to be evaluated is configured by forming a periodic polarization inversion structure in the optical waveguide 250. The QPM type wavelength conversion element 200 is, for example, periodically poled lithium niobate (PPLN: Periodically-Poled LiNbO 3 ). The QPM type wavelength conversion element 200 wavelength-converts the converted light of the QPM wavelength according to the periodical polarization inversion structure by SHG.

ここでは、QPM型波長変換素子200において、光導波路250の一端250aから入力される光が、他端250bから出力される。従って、QPM型波長変換素子200に入力される光は、一端250aから他端250bへの方向へ光導波路250を伝播する。一端250aからQPM波長の被変換光が入力される場合には、被変換光から波長変換された変換光が他端250bから出力される。なお、図1においては、光導波路250における光伝播方向を矢印Rで示してある。光導波路250は、光伝播方向に沿って例えば直線的に延在している。   Here, in the QPM type wavelength conversion element 200, light input from one end 250a of the optical waveguide 250 is output from the other end 250b. Therefore, the light input to the QPM type wavelength conversion element 200 propagates the optical waveguide 250 in the direction from the one end 250 a to the other end 250 b. When the light to be converted of the QPM wavelength is input from the one end 250a, the converted light obtained by wavelength conversion from the light to be converted is output from the other end 250b. In FIG. 1, the light propagation direction in the optical waveguide 250 is indicated by an arrow R. The light guide 250 extends, for example, linearly along the light propagation direction.

評価装置100は、光源10、対物レンズ20、ビームスプリッタ30、検出部40、処理部50、撮像部60及び画像表示部70を備えて構成されている。また、評価対象のQPM型波長変換素子200は、評価装置100が備える載置台(図示せず)に載置される。   The evaluation apparatus 100 includes a light source 10, an objective lens 20, a beam splitter 30, a detection unit 40, a processing unit 50, an imaging unit 60, and an image display unit 70. Further, the QPM type wavelength conversion element 200 to be evaluated is mounted on a mounting table (not shown) provided in the evaluation apparatus 100.

光源10は、光を生成して、QPM型波長変換素子200を構成する光導波路250に送る。ここでは、光源10は、QPM波長の被変換光を生成して、光導波路250に送る。光源10としては、例えばLD(Laser Diode)等のレーザを用いることができる。   The light source 10 generates light and sends it to the optical waveguide 250 that constitutes the QPM wavelength conversion element 200. Here, the light source 10 generates converted light of QPM wavelength and sends it to the optical waveguide 250. As the light source 10, for example, a laser such as an LD (Laser Diode) can be used.

光源10と光導波路250とは、例えば光ファイバ91によって接続されている。光源10が生成した光は、光ファイバ91を経て、一端250aから光導波路250に入力される。   The light source 10 and the optical waveguide 250 are connected by an optical fiber 91, for example. The light generated by the light source 10 passes through the optical fiber 91 and is input to the optical waveguide 250 from one end 250 a.

対物レンズ20は、光導波路250の、光伝播方向Rに沿った側面250cと対向して配置される。そして、対物レンズ20は、光導波路250から漏れる光(漏れ光)を集光する。この実施の形態では、光導波路250において被変換光から波長変換されて生成された変換光のうち、光導波路250の側面250cから漏れる変換光を、対物レンズ20は集光する。対物レンズ20の倍率は、光導波路250の幅(光伝播方向Rに直交する方向の寸法)に応じて設定される。   The objective lens 20 is disposed to face the side surface 250 c of the optical waveguide 250 along the light propagation direction R. Then, the objective lens 20 condenses the light leaked from the optical waveguide 250 (leakage light). In this embodiment, among the converted light generated by wavelength conversion from the converted light in the optical waveguide 250, the objective lens 20 condenses the converted light leaking from the side surface 250c of the optical waveguide 250. The magnification of the objective lens 20 is set in accordance with the width of the optical waveguide 250 (the dimension in the direction orthogonal to the light propagation direction R).

また、QPM型波長変換素子200が載置される載置台及び対物レンズ20の一方又は双方は、光伝播方向Rに沿って水平移動が可能となっている。そのため、光導波路250と対物レンズ20との、光伝播方向Rに沿った相対位置を変更することができる。従って、対物レンズ20は、光伝播方向Rに沿って掃引して、光導波路250からの漏れ光を集光することができる。この実施の形態では、対物レンズ20が、光導波路250との対向位置を光伝播方向Rに沿って変更しつつ、各位置における漏れ光を集光する。従って、対物レンズ20は、光導波路250の一端250a及び他端250b間の複数の位置からの漏れ光を集光する。   Further, one or both of the mounting table on which the QPM wavelength conversion element 200 is mounted and the objective lens 20 can move horizontally along the light propagation direction R. Therefore, the relative position of the optical waveguide 250 and the objective lens 20 along the light propagation direction R can be changed. Therefore, the objective lens 20 can sweep along the light propagation direction R to condense the leaked light from the optical waveguide 250. In this embodiment, the objective lens 20 condenses the leaked light at each position while changing the position opposed to the optical waveguide 250 along the light propagation direction R. Therefore, the objective lens 20 condenses the leaked light from a plurality of positions between the one end 250 a and the other end 250 b of the optical waveguide 250.

対物レンズ20は、集光した漏れ光をビームスプリッタ30に送る。ビームスプリッタ30は、対物レンズ20から送られる漏れ光を2分岐する。ビームスプリッタ30は、2分岐した漏れ光の一方を、フィルタ81、第1接続用レンズ83及び光ファイバ93を順次に経て検出部40に送る。   The objective lens 20 sends the collected leaked light to the beam splitter 30. The beam splitter 30 splits the leaked light sent from the objective lens 20 into two. The beam splitter 30 sends one of the branched branched light to the detection unit 40 sequentially through the filter 81, the first connection lens 83, and the optical fiber 93.

フィルタ81は、漏れ光として検出すべき変換光以外の波長帯の光を除去する。そのため、例えば対物レンズ20が、変換光以外の光を不所望に集光した場合であっても、フィルタ81でこれら不所望に集光した光を除去することができる。   The filter 81 removes light in wavelength bands other than the converted light to be detected as leaked light. Therefore, even if, for example, the objective lens 20 undesirably condenses the light other than the converted light, it is possible to remove the light that is undesirably condensed by the filter 81.

第1接続用レンズ83は、フィルタ81から送られる漏れ光を集光し、光ファイバ93に送る。   The first connection lens 83 condenses the leaked light sent from the filter 81 and sends it to the optical fiber 93.

光ファイバ93は、検出部40と接続されており、第1接続用レンズ83から送られる漏れ光を検出部40に送る。   The optical fiber 93 is connected to the detection unit 40, and transmits leaked light sent from the first connection lens 83 to the detection unit 40.

検出部40は、漏れ光の強度を検出する。検出部40としては、例えばPD(Photo Diode)等の光検出器を用いることができる。ここでは、検出部40は、漏れ光として変換光の強度を検出する。そのため、検出部40として、変換光の波長に応じて最適化された光検出器を用いるのが好ましい。検出部40は、検出した漏れ光の強度の情報を処理部50に送る。   The detection unit 40 detects the intensity of the leaked light. As the detection unit 40, for example, a photodetector such as PD (Photo Diode) can be used. Here, the detection unit 40 detects the intensity of the converted light as leaked light. Therefore, it is preferable to use, as the detection unit 40, a photodetector optimized according to the wavelength of the converted light. The detection unit 40 sends information on the detected intensity of leaked light to the processing unit 50.

処理部50は、検出部40から送られる強度の情報を記録する。処理部50としては、例えばコンピュータ等を用いることができる。ここで、上述したように、この実施の形態では、対物レンズ20が、光導波路250の光伝播方向Rに沿った複数の位置からの漏れ光を集光する。従って、処理部50には、光導波路250の各位置からの漏れ光の強度の情報が送られる。処理部50は、受け取った漏れ光の強度の情報を、光導波路250の位置毎に記録する。そして、処理部50は、各位置における漏れ光の強度の情報に基づいて、光導波路250の、光伝播方向Rに沿った漏れ光の強度分布を取得する。   The processing unit 50 records the intensity information sent from the detection unit 40. For example, a computer or the like can be used as the processing unit 50. Here, as described above, in this embodiment, the objective lens 20 condenses the leaked light from a plurality of positions along the light propagation direction R of the optical waveguide 250. Therefore, information on the intensity of leaked light from each position of the optical waveguide 250 is sent to the processing unit 50. The processing unit 50 records the received information on the intensity of leaked light for each position of the optical waveguide 250. Then, the processing unit 50 acquires the intensity distribution of leaked light along the light propagation direction R of the optical waveguide 250 based on the information of the intensity of leaked light at each position.

また、上述したビームスプリッタ30は、2分岐した漏れ光の他方を、第2接続用レンズ85を経て撮像部60に送る。   Further, the above-described beam splitter 30 sends the other of the two branched leaked light to the imaging unit 60 via the second connection lens 85.

第2接続用レンズ85は、ビームスプリッタ30から送られる漏れ光を集光し、撮像部60に送る。   The second connection lens 85 condenses the leaked light sent from the beam splitter 30 and sends it to the imaging unit 60.

撮像部60は、第2接続用レンズ85から送られる漏れ光を撮像する。また、撮像部60は、対物レンズ20、ビームスプリッタ30及び第2接続用レンズ85の系によって結ばれた、光導波路250の側面250cの像を撮像する。撮像部60は、撮像した漏れ光や光導波路250の像から、光導波路250の画像情報を生成する。撮像部60としては、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラを用いることができる。撮像部60は、生成した画像情報を画像表示部70に送る。   The imaging unit 60 images the leaked light sent from the second connection lens 85. In addition, the imaging unit 60 captures an image of the side surface 250 c of the optical waveguide 250 which is coupled by a system of the objective lens 20, the beam splitter 30, and the second connection lens 85. The imaging unit 60 generates image information of the optical waveguide 250 from the captured leaked light and the image of the optical waveguide 250. As the imaging unit 60, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera can be used. The imaging unit 60 sends the generated image information to the image display unit 70.

画像表示部70は、撮像部60から送られる画像情報を視認可能に表示する。画像表示部70としては、例えば周知のモニタ等を用いることができる。画像表示部70に表示される光導波路250の画像情報は、例えば対物レンズ20と光導波路250との位置合わせや、対物レンズ20の倍率設定等に用いることができる。   The image display unit 70 visibly displays the image information sent from the imaging unit 60. For example, a known monitor or the like can be used as the image display unit 70. The image information of the optical waveguide 250 displayed on the image display unit 70 can be used, for example, for alignment between the objective lens 20 and the optical waveguide 250, setting of the magnification of the objective lens 20, and the like.

(QPM型波長変換素子の評価方法)
この発明の実施の形態による、QPM型波長変換素子の評価方法(単に評価方法とも称する)について説明する。この実施の形態による評価方法は、上述した評価装置100を用いて行う。
(Evaluation method of QPM type wavelength converter)
A method of evaluating a QPM wavelength conversion element (also referred to simply as an evaluation method) according to an embodiment of the present invention will be described. The evaluation method according to this embodiment is performed using the above-described evaluation apparatus 100.

光源10を用いて、評価対象のQPM型波長変換素子200を構成する光導波路250に光を送る。ここでは、QPM波長の被変換光を光導波路250に送る。被変換光は、光導波路250を伝播しつつ、SHGによって変換光に変換される。変換光は、光導波路250の他端250bから出力される。なお、変換光は、光導波路250の他端250bから出力されるのみならず、光導波路250の側面250cから漏れ光として漏れる。この漏れ光を、対物レンズ20を用いて集光する。そして、対物レンズ20が集光した漏れ光としての変換光の強度を、検出部40を用いて検出する。   The light source 10 is used to send light to the optical waveguide 250 that constitutes the QPM type wavelength conversion element 200 to be evaluated. Here, the converted light of the QPM wavelength is sent to the optical waveguide 250. The converted light is converted into converted light by the SHG while propagating through the optical waveguide 250. The converted light is output from the other end 250 b of the optical waveguide 250. The converted light is not only output from the other end 250 b of the optical waveguide 250, but also leaks as leakage light from the side surface 250 c of the optical waveguide 250. This leaked light is collected using an objective lens 20. Then, the intensity of the converted light as leaked light collected by the objective lens 20 is detected using the detection unit 40.

対物レンズ20は、光導波路250の一端250a及び他端250b間の複数の位置からの漏れ光を集光する。この実施の形態による評価方法では、これら各位置における漏れ光の強度の情報に基づき、処理部50を用いて、光伝播方向Rに沿った漏れ光の強度分布を取得する。   The objective lens 20 condenses leaked light from a plurality of positions between one end 250 a and the other end 250 b of the optical waveguide 250. In the evaluation method according to this embodiment, the processing unit 50 is used to acquire the intensity distribution of leaked light along the light propagation direction R based on the information on the intensity of leaked light at each position.

漏れ光としての変換光の強度は、光導波路250において被変換光から波長変換されて生成される変換光の強度に比例する。従って、光伝播方向Rに沿った漏れ光の強度分布を取得することによって、光導波路250における光伝播方向Rに沿った位置と、その位置において生成される変換光の強度との関係がわかる。従って、漏れ光の強度分布に基づいて、光導波路250の光伝播方向Rに沿った長さと波長変換効率との関係がわかる。   The intensity of the converted light as leaked light is proportional to the intensity of the converted light generated by wavelength conversion from the light to be converted in the optical waveguide 250. Therefore, by acquiring the intensity distribution of leaked light along the light propagation direction R, the relationship between the position along the light propagation direction R in the optical waveguide 250 and the intensity of converted light generated at that position can be known. Therefore, based on the intensity distribution of the leaked light, the relationship between the length of the optical waveguide 250 along the light propagation direction R and the wavelength conversion efficiency can be known.

従って、この実施の形態による評価装置及び評価方法では、非破壊で、かつ試験用素子を用意することを要さずに、QPM型波長変換素子における波長変換特性を評価することができる。そして、この実施の形態による評価装置及び評価方法では、光導波路250の光伝播方向Rに沿った長さと波長変換特性との関係に基づいて、光導波路250の適当な長さ(すなわちQPM型波長変換素子の素子長)を決定することができる。   Therefore, in the evaluation apparatus and the evaluation method according to this embodiment, it is possible to evaluate the wavelength conversion characteristics in the QPM type wavelength conversion element nondestructively and without preparing a test element. In the evaluation apparatus and evaluation method according to this embodiment, the appropriate length of the optical waveguide 250 (ie, the QPM type wavelength) is determined based on the relationship between the length of the optical waveguide 250 along the light propagation direction R and the wavelength conversion characteristic. The element length of the conversion element can be determined.

(特性評価)
発明者は、この実施の形態による評価装置及び評価方法を用いて、QPM型波長変換素子を評価する実験を行った。
(Characteristics evaluation)
The inventor conducted an experiment to evaluate the QPM type wavelength conversion device using the evaluation apparatus and the evaluation method according to this embodiment.

この実験では、評価対象のQPM型波長変換素子200として、光導波路250の長さが56mm及び幅が9μmであるPPLNを用いた。また、PPLNのQPM波長に対応して、光導波路250に入力する被変換光の波長を1549.75nmとした。この場合、QPM型波長変換素子200において、SHGによって生成される変換光の波長は775nm程度である。そして、光導波路250の寸法及び変換光の波長に最適化して、対物レンズ20、フィルタ81、第1接続用レンズ83及び検出部40を設計した。ここでは、対物レンズ20の倍率を10倍に設定し、集光可能な領域幅が10μm程度となるように構成した。そして、光導波路250の光伝播方向Rに沿った複数の位置において漏れ光(変換光)を集光した。これら各位置における漏れ光の強度を検出し、光伝播方向Rに沿った漏れ光の強度分布を取得した。   In this experiment, PPLN having a length of 56 mm and a width of 9 μm for the optical waveguide 250 was used as the QPM type wavelength conversion element 200 to be evaluated. Further, the wavelength of the converted light to be input to the optical waveguide 250 is set to 1549.75 nm corresponding to the QPM wavelength of PPLN. In this case, in the QPM wavelength conversion element 200, the wavelength of converted light generated by SHG is about 775 nm. Then, the objective lens 20, the filter 81, the first connection lens 83, and the detection unit 40 are designed by optimizing the dimensions of the optical waveguide 250 and the wavelength of the converted light. Here, the magnification of the objective lens 20 is set to 10 times, and the width of the area where light can be collected is about 10 μm. Then, leaked light (converted light) was collected at a plurality of positions along the light propagation direction R of the optical waveguide 250. The intensity of the leaked light at each of these positions was detected, and the intensity distribution of the leaked light along the light propagation direction R was acquired.

この実験で取得した強度分布を図2に示す。図2では、縦軸に、漏れ光(変換光)としての強度を任意単位でとって示してある。また、横軸に、対物レンズ20による集光位置として、集光位置に対応する光導波路250の長さをmm単位でとって示してある。なお、横軸における原点(0mm)は、光導波路250の一端250aの位置に対応する。   The intensity distribution obtained in this experiment is shown in FIG. In FIG. 2, the vertical axis indicates the intensity as leaked light (converted light) in arbitrary units. Further, on the horizontal axis, the length of the optical waveguide 250 corresponding to the focusing position is shown in mm units as the focusing position by the objective lens 20. The origin (0 mm) on the horizontal axis corresponds to the position of one end 250 a of the optical waveguide 250.

また、図2に示す各点は、光導波路250の光伝播方向Rに沿った各位置における漏れ光の強度の実測値である。上述したように、これらの強度は、光導波路250の各位置において生成される変換光の強度に対応する。   Each point shown in FIG. 2 is an actual measurement value of the intensity of leaked light at each position along the light propagation direction R of the optical waveguide 250. As described above, these intensities correspond to the intensities of converted light generated at each position of the optical waveguide 250.

また、図2に示す曲線は、実測値である各点の強度から求めた近似線である。ここでは、図2に示す曲線を決定するに当たり、各点の強度に基づく変化率及び変換光の伝播損失をパラメータとしてフィッティングすることにより、図2に示す曲線を決定した。   Moreover, the curve shown in FIG. 2 is an approximation line calculated | required from the intensity | strength of each point which is an actual value. Here, in determining the curve shown in FIG. 2, the curve shown in FIG. 2 was determined by fitting the change rate based on the intensity of each point and the propagation loss of converted light as parameters.

図2に示すように、漏れ光としての変換光の強度は、光導波路250が長くなるに従って増加する。そして、光導波路250の長さが47mm付近となる位置で飽和する。従って、この実験に用いたQPM型波長変換素子200では、光導波路250の長さを47mm以上に設計することによって、波長変換効率を最大にすることができる。   As shown in FIG. 2, the intensity of converted light as leaked light increases as the optical waveguide 250 becomes longer. Then, the light is saturated at a position where the length of the optical waveguide 250 is around 47 mm. Therefore, in the QPM type wavelength conversion element 200 used in this experiment, the wavelength conversion efficiency can be maximized by designing the length of the optical waveguide 250 to 47 mm or more.

ここで、上述したように、この実験では、光導波路250の長さが56mmであるQPM型波長変換素子200を用いた。そして、図2の結果より、光導波路250の長さを少なくとも47mmに設計すれば、波長変換効率が最大となることがわかった。従って、光導波路250の長さを、実験に用いたQPM型波長変換素子200よりも16%程度短くしても、最大の波長変換効率が得られる。そのため、最大の波長変換効率を確保しつつ、QPM型波長変換素子200を縮小化することができる。   Here, as described above, in this experiment, the QPM type wavelength conversion element 200 in which the length of the optical waveguide 250 is 56 mm was used. From the results shown in FIG. 2, it is found that the wavelength conversion efficiency is maximized when the length of the optical waveguide 250 is designed to be at least 47 mm. Therefore, the maximum wavelength conversion efficiency can be obtained even if the length of the optical waveguide 250 is shortened by about 16% as compared with the QPM type wavelength conversion device 200 used in the experiment. Therefore, it is possible to reduce the size of the QPM wavelength conversion element 200 while securing the maximum wavelength conversion efficiency.

このように、この実施の形態による評価装置及び評価方法を用いることによって、波長変換効率の評価、及び光導波路250の長さ(すなわちQPM型波長変換素子の素子長)の最適値を求めることができる。   Thus, by using the evaluation apparatus and evaluation method according to this embodiment, it is possible to evaluate the wavelength conversion efficiency and obtain the optimum value of the length of the optical waveguide 250 (that is, the element length of the QPM type wavelength conversion element). it can.

10:光源
20:対物レンズ
30:ビームスプリッタ
40:検出部
50:処理部
60:撮像部
70:画像表示部
81:フィルタ
83:第1接続用レンズ
85:第2接続用レンズ
91:93:光ファイバ
100:評価装置
200:QPM波長変換素子
250:光導波路
10: light source 20: objective lens 30: beam splitter 40: detection unit 50: processing unit 60: imaging unit 70: image display unit 81: filter 83: first connection lens 85: second connection lens 91: 93: light Fiber 100: Evaluation device 200: QPM wavelength conversion element 250: Optical waveguide

Claims (2)

評価対象のQPM型波長変換素子を構成する光導波路にQPM波長の被変換光を送る光源と、
前記光導波路から漏れる、前記QPM型波長変換素子によって前記被変換光から変換された変換光、前記光導波路の幅に応じて設定される倍率で集光する対物レンズと、
前記対物レンズが集光した光の強度を検出する検出部と
前記検出部が検出した強度に基づき、前記光導波路における光伝播方向に沿った、前記光導波路から漏れる前記変換光の強度分布を取得する処理部と
を備えることを特徴とするQPM型波長変換素子の評価装置。
A light source for sending converted light of QPM wavelength to an optical waveguide constituting a QPM type wavelength conversion element to be evaluated;
An objective lens that condenses converted light that has been converted from the converted light by the QPM type wavelength conversion element and that leaks from the optical waveguide at a magnification that is set according to the width of the optical waveguide ;
A detection unit that detects the intensity of light collected by the objective lens ;
A processing unit for acquiring an intensity distribution of the converted light leaking from the optical waveguide along the light propagation direction in the optical waveguide based on the intensity detected by the detection unit; Evaluation device for optical wavelength converter.
評価対象のQPM型波長変換素子を構成する光導波路にQPM波長の被変換光を送る第1過程と、
前記光導波路から漏れる、前記QPM型波長変換素子によって前記被変換光から変換された変換光、前記光導波路の幅に応じて設定される倍率で集光する第2過程と、
前記集光した光の強度を検出する第3過程と
前記第3過程において検出した強度に基づき、前記光導波路における光伝播方向に沿った、前記光導波路から漏れる前記変換光の強度分布を取得する第4過程と
を含むQPM型波長変換素子の評価方法。
A first process of sending converted light of QPM wavelength to an optical waveguide constituting a QPM type wavelength conversion device to be evaluated;
A second process of condensing the converted light converted from the converted light by the QPM type wavelength conversion device, which leaks from the optical waveguide, at a magnification set according to the width of the optical waveguide ;
A third step of detecting the intensity of the collected light ;
Acquiring the intensity distribution of the converted light leaking from the optical waveguide along the light propagation direction in the optical waveguide based on the intensity detected in the third step; and QPM type wavelength conversion Element evaluation method.
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