特許
J-GLOBAL ID：200903079499595426
光ファイバ中での四光子混合方法およびそれを用いた短パルス発生装置
発明者：
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出願人/特許権者：
公報種別：公開公報
出願番号（国際出願番号）：特願平11-239222
公開番号（公開出願番号）：特開2000-347228
出願日： 1999年08月26日
公開日（公表日）： 2000年12月15日
要約：
【要約】【課題】 プローブ光とポンプ光を光ファイバ中に導入してアイドラ光を得る四光子混合方法において、光ファイバ長を適切にしないと効率良くアイドラ光を得る出来なかった。【解決手段】 光ファイバの非線形係数、単位距離当たりの損失、プローブ光とポンピング光との波長及び強度などが特定の値に設定されている場合に,光ファイバ長に対する光ファイバ出力端でのアイドラ光変換効率が極大値と極小値とを持つ周期関数となるが、その光ファイバ長を前記極大値をもつ最小光ファイバ長以下に設定することに特徴を有する。
請求項（抜粋）：
周波数軸上にプローブ光fs、ポンプ光fpをfp≠fsの条件で配置された両光を光ファイバに入射し、光ファイバの中で四光子混合を行う方法において、前記光ファイバ長zが下記A及びBにより求まるLmax、LminでLmin≦z≦Lmaxを満足するように構成されていることを特徴とする光ファイバ中での四光子混合方法。A.光ファイバ中の四光子混合を記述する非線形常微分方程式を、【数1】とする。ここでEは電場を示し、添字のp、s、cは各々ポンプ光、信号光(プローブ光)、波長変換光(アイドラ光)であり、αは光ファイバの単位距離当たりの損失であり、γは非線形係数であり、γはポンプ光波長λpと非線形屈折率n2と有効コア断面積Aeffとの関係が以下の式を満足し、【数2】Δβは伝搬定数の位相不整合であるが、周波数的には位相整合条件【数3】を満たし、(ここでωは角周波数であり、周波数fとはω=2πfの関係がある)且つこのΔβは【数4】を満足し、ここで、Dは光ファイバの波長分散係数であり、通常はps/nm/kmの単位で表され、cは真空中の光の速さである。上記微分方程式をファイバの長手方向の座標zに対して0.1%以下の計算誤差以下の精度でEs及びEcを光ファイバの全長Lに渡って積分し、その絶対値の2乗を計算して、それぞれPs(Z)、Pc(Z)を求める。この解を用いてアイドラ光の変換効率Gcはファイバの出射端で測定されたアイドラ光強度Pc(L)と、ファイバの入射端におけるプローブ光の強度Ps(0)の比で計算する。またプローブ光利得Gsはファイバの出射端で測定されたプローブ光強度Ps(L)と、ファイバの入射端におけるプローブ光の強度Ps(0)の比で計算する。PsとPcは各々プローブ光およびアイドラ光の強度であり、ファイバ中の入射端からの距離Zを引数とする関数で表す。Lは考えているファイバの全長である。この計算を行った際には、横軸を距離zとして、縦軸がプローブ光の利得またはアイドラ光の変換効率として計算結果をグラフ化できる。計算の対象となるzを十分大きい有限の値にとれば、解の一般的な性質として、アイドラ光の変換効率の長手方向の変化は周期的に振動する。この周期的な振る舞いで解が極大値をとるzの値は離散的かつ有限個存在する。このうちで最もzが小さい時の値をz=Lmとおく。更にz>Lmの条件を満たし、Lmよりも10%長い距離をz=Lmaxとおく。B.次に、上記数1については適当な条件の元で二つの異なる近似解が知られている。本願では、便宜上各々を考案者の名前の頭文字をとってSB解(Stolen and Bjorkholm)[8]およびHJKM解(Hill、 Johnson、 Kawasaki and MacDonald)[24]と称す。アイドラ光の変換効率Gcはファイバの出射端で測定されたアイドラ光強度Pc(L)と、ファイバの入射端におけるプローブ光の強度Ps(0)の比で与えられる。またプローブ光利得Gsはファイバの出射端で測定されたプローブ光強度Ps(L)と、ファイバの入射端におけるプローブ光の強度Ps(0)の比で与えられる。PsとPcは各々プローブ光およびアイドラ光の強度であり、ファイバ中の入射端からの距離を引数とする関数で表す。Lは考えているファイバの全長である。結果だけを示すと、各々の近似解から得られる信号光利得Gsとアイドラ光の発生効率Gcは以下のように表される。(イ)SB解(イ-1)4γPp>-Δβの場合【数5】(イ-2)4γPp<-Δβの場合【数6】(ロ)HJKM解【数7】となる。以上の式においてファイバ長Lをzと見なして計算結果を描けば、数1を解いたときのように横軸が距離zで、縦軸がアイドラ光の変換効率Gcになる様な図を描ける。ここで、解の一般的な性質としてzが先述のLmaxよりも小さく、しかし0よりも大きい値において、数1を数値的に解いて得られる解と数5乃至は数6(SB解)乃至は数7(HJKM解)のいずれもが計算誤差よりも大きな1%以上の差を生じる。これらの差が生じるzの値は最大でも2つの異なった値をとる。その中で最も大きい値をz=Lminとする。
Fターム (7件)：
2K002AB12
, 2K002AB30
, 2K002BA01
, 2K002CA15
, 2K002DA10
, 2K002HA21
, 2K002HA31
