LD-PDの非線形結晶は、和周波、差周波、周波数倍増などの非線形光学プロセスを実現できます。以下では、1560nm PPLN周波数倍増結晶を例に、この製品の原理と性能を紹介します。

本結晶は二次非線形効果を利用しており、1560nmの光を780nmに変換して光周波数の二倍化を実現します。光の二倍周波（Second Harmonic Generation, SHG）とは、周波数ω1の単色光が非線形媒質に入射し、2ω1の光波が生成される現象です。これは、基準周波数光の電場作用により媒質内に生じる二次非線形分極の表れです。さらに、本結晶は導波路構造を採用しており、高効率な周波数倍増を実現しています。導波路の入力端および出力端は対応波長帯の偏波保持ジャンパーで結合されており、ユーザーは手動で結合することなく直接使用できます。

内蔵機構

結晶温度制御用ペルチェ素子およびサーミスタ

基本波カット用SWPFフィルター

光強度モニタリング用PD

オプション

各波長用ファイバーレーザー光源

結晶温度制御ドライバー（外付け）

安全シャッター（外付け）

AOM（外付け）

 （T* 出力レベルは、入力の基本波レーザーの特性（出力、線幅など）に応じて変化する場合があります）

PPLN周波数倍増結晶の光路図

以下は、1560 nm → 780 nm の試験を例として説明します。

まず、1560 nm の DFB 半導体レーザーをシード光源として選択し、EDFA に入力して光増幅を行います。増幅された基本波光を PPLN 結晶のポンプ光源として用い、結晶の入力端から入射させることで、PPLN を通過後に 780 nm の周波数倍増光が生成されます。

ポンプ光を入射する前に、PPLN の温度コントローラが正常に動作していること、ならびに結晶温度が設定値で十分に安定していることを必ず確認してください。

780 nm 成分のスペクトルを分光計で測定し、周波数倍増プロセスを確認しました。測定されたスペクトルを以下に示します。

EDFA の動作電流を調整することにより、異なる入力基本波光パワーにおける周波数倍増光の出力変化曲線を測定しました。入力光パワーが高いほど、周波数倍増効率は高くなります。

最後に、出力周波数倍増光の出力パワー安定性および周波数安定性をそれぞれ測定し、PPLN 結晶の動作安定性を確認しました。これら二つの指標は、EDFA および DFB のノイズにも依存するため、測定には低ノイズの光源が必要です。

出力安定性

注意事項：

導波路は適切に放熱する必要があります。導波路は放熱用ヒートシンクに取り付けることを推奨します。導波路とヒートシンクの接触面には、サーマルグリースなどの熱伝導材料を塗布してください。推奨される周囲動作温度は 10〜30℃ です。これを外れる場合は、ヒートシンクに二次温度制御を行い、ヒートシンク温度を約 20℃ に設定してください。導波路マッチング温度より高い環境で、二次温度制御なしでの動作は厳禁です。

導波路本体のマッチング温度は 20〜60℃ の範囲内である必要があります。

まず導波路の温度制御をオンにし、温度が安定するのを待ってからポンプ光をゆっくり増加させます。ポンプ光出力が上がると、導波路の最適マッチング温度がわずかにシフトします。この際、導波路温度を微調整して周波数倍増光の出力を最大化してください。