JP2000010137A - Wavelength converter - Google Patents

Wavelength converter

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JP2000010137A
JP2000010137A JP10177428A JP17742898A JP2000010137A JP 2000010137 A JP2000010137 A JP 2000010137A JP 10177428 A JP10177428 A JP 10177428A JP 17742898 A JP17742898 A JP 17742898A JP 2000010137 A JP2000010137 A JP 2000010137A
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wavelength
light
input
ports
coupler
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Yasushi Inoue
恭 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable wavelength conversion near to signal light by outputting only the wavelength conversion light without using an optical filter with a wavelength converter utilizing the oscillation suppression phenomenon of a semiconductor laser. SOLUTION: An optical amplifier region is inserted into two arm waveguides 13a, 13b of a symmetrical Mach-Zehnder interferometer. The wavelength converter has a light reflection means for reflecting the light of a wavelength Ac to input/output ports which are the cross ports of the symmetrical Mach- Zehnder interferometer. A laser resonator is formed by this light reflection means and the optical amplifier region to induce the laser oscillation of the wavelength λc. At this time, intensity modulation signal light of a wavelength λs is inputted from the port to which the light reflection means is not connected. The wavelength conversion light formed by the complementary modulation of the laser oscillation light of the wavelength λc by the intensity modulation signal light of the wavelength λs is separated from the intensity modulation signal light and is outputted from the different port.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号の波長の別
の波長に変換する波長変換器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength converter for converting the wavelength of an optical signal into another wavelength.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長変換器としては、半導体レーザの発
振抑圧現象を利用したものが知られている。これは、波
長λc で発振している半導体レーザに、波長λs (≠λ
c )の光を外部から入力すると、その外部入力光により
レーザ内のキャリアが消費され、波長λc の発振が停止
するという現象である。その構成は、図4(a) に示すよ
うに、波長λc で発振している半導体レーザ41に波長
λs の強度変調信号光を入力する構成をとる。
2. Description of the Related Art As wavelength converters, those utilizing the oscillation suppression phenomenon of a semiconductor laser are known. This is because a semiconductor laser oscillating at a wavelength λc has a wavelength λs (≠ λ
When the light of c) is input from outside, the carrier in the laser is consumed by the external input light, and the oscillation of the wavelength λc is stopped. The configuration is such that, as shown in FIG. 4A, an intensity-modulated signal light having a wavelength λs is input to a semiconductor laser 41 oscillating at a wavelength λc.

【0003】半導体レーザ41では、波長λs の強度変
調信号光がオンのときに発振オフとなり、オフのときに
発振オンとなる。すなわち、波長λc の発振光が波長λ
s の強度変調信号光によって相補的に変調されることに
なる。これは、実質的に波長λs の信号光が波長λc の
信号光に波長変換されたのと等価である。
In the semiconductor laser 41, the oscillation is turned off when the intensity modulated signal light having the wavelength λs is on, and the oscillation is turned on when it is off. That is, the oscillation light having the wavelength λc
s will be complementarily modulated by the intensity-modulated signal light. This is substantially equivalent to the wavelength conversion of the signal light having the wavelength λs into the signal light having the wavelength λc.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図4(a) の構成では、
波長変換光(波長λc )とともに元の信号光(波長λ
s)も同時に出力される。そのため、波長変換光のみを
得たい場合には、元の信号光を阻止する光フィルタを備
える必要があり、装置構成が複雑になる。
In the configuration shown in FIG. 4A,
The original signal light (wavelength λ) together with the wavelength-converted light (wavelength λc)
s) is also output at the same time. Therefore, if it is desired to obtain only the wavelength-converted light, it is necessary to provide an optical filter for blocking the original signal light, which complicates the device configuration.

【0005】また、この場合には、変換光波長と元の信
号光波長が光フィルタで分離できる程度に離れている必
要がある。さらに、入力信号光波長がレーザ発振波長の
近傍であると、レーザ発振が入力信号光に同期する現象
(注入同期)が起こる。この場合には、上記の波長変換
作用は得られない。半導体レーザでは、このような注入
同期が避けられないので、信号光近傍の波長への変換が
できず、システムへの適用範囲が限られてくる。
In this case, it is necessary that the wavelength of the converted light and the wavelength of the original signal light are separated from each other by an optical filter. Furthermore, when the input signal light wavelength is near the laser oscillation wavelength, a phenomenon (laser injection locking) in which laser oscillation is synchronized with the input signal light occurs. In this case, the above-described wavelength conversion effect cannot be obtained. In a semiconductor laser, such injection locking is unavoidable, so that the wavelength cannot be converted to a wavelength near the signal light, and the application range to the system is limited.

【0006】一方、図4(b) に示すように、半導体レー
ザ41における波長λs の強度変調信号光の入射端面か
ら波長λc のレーザ発振光(波長変換光)を取り出し、
光分波器42で波長変換光(波長λc )と強度変調信号
光(波長λs )を分離する構成をとることにより、原理
的には波長変換光のみを取り出すことが可能である。し
かし、実際には半導体レーザ端面の残留反射により、波
長変換光とともに出力される波長λs の信号光成分を完
全にゼロにすることができない。したがって、光フィル
タを用いる場合と同様に、変換光波長と元の信号光波長
が光分波器で分離できる程度に離れている必要がある。
また、図4(b) の構成を用いたとしても、注入同期現象
を避けることができないので、信号光近傍の波長への変
換ができないことには変わりない。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, laser oscillation light (wavelength-converted light) having a wavelength of λc is extracted from the incident end face of the intensity-modulated signal light having a wavelength of λs in the semiconductor laser 41.
By employing a configuration in which the wavelength-converted light (wavelength λc) and the intensity-modulated signal light (wavelength λs) are separated by the optical demultiplexer 42, it is possible in principle to extract only the wavelength-converted light. However, in practice, the signal light component of the wavelength λs output together with the converted wavelength light cannot be made completely zero due to the residual reflection of the semiconductor laser end face. Therefore, similarly to the case where an optical filter is used, it is necessary that the converted light wavelength and the original signal light wavelength are separated from each other so as to be separated by the optical demultiplexer.
In addition, even if the configuration shown in FIG. 4B is used, the injection locking phenomenon cannot be avoided, so that conversion to a wavelength near the signal light is still impossible.

【0007】本発明は、半導体レーザの発振抑圧現象を
利用した波長変換器において、光フィルタを用いること
なく波長変換光のみを出力することができ、また信号光
近傍への波長変換を可能にする波長変換器を提供するこ
とを目的とする。
According to the present invention, in a wavelength converter utilizing the oscillation suppression phenomenon of a semiconductor laser, it is possible to output only wavelength-converted light without using an optical filter and to enable wavelength conversion to near signal light. It is an object to provide a wavelength converter.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の波長変換器は、
対称マッハツェンダ干渉計の2本のアーム導波路、また
はループミラーのループ導波路、またはマイケルソン干
渉計の3dBカプラと光反射部との間に光増幅領域を挿
入し、対称マッハツェンダ干渉計のクロスポートとなる
入出力ポート、またはループミラーの1つのポート、ま
たはマイケルソン干渉計の1つのポートに波長λc の光
を反射する光反射手段を備え、光反射手段と光増幅領域
によりレーザ共振器を形成した構成である。そして、波
長λc のレーザ発振を起こす。
The wavelength converter according to the present invention comprises:
An optical amplification region is inserted between the two arm waveguides of the symmetric Mach-Zehnder interferometer, the loop waveguide of the loop mirror, or the 3 dB coupler of the Michelson interferometer and the light reflector, and the cross port of the symmetric Mach-Zehnder interferometer is inserted. A light reflecting means for reflecting light of wavelength λc is provided at an input / output port, one port of a loop mirror, or one port of a Michelson interferometer, and a laser resonator is formed by the light reflecting means and an optical amplification region. This is the configuration. Then, laser oscillation of the wavelength λc occurs.

【0009】このとき、光反射手段が接続されないポー
トから波長λs の強度変調信号光を入力すると、波長λ
c のレーザ発振光が波長λs の強度変調信号光によって
相補的に変調され、波長変換光として強度変調信号光と
分離して異なるポートから出力される。
At this time, when an intensity-modulated signal light having a wavelength λs is input from a port to which no light reflecting means is connected, a wavelength λs
The laser oscillation light of c is complementarily modulated by the intensity-modulated signal light of wavelength λs, separated from the intensity-modulated signal light as wavelength-converted light, and output from a different port.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は、本発
明の第1の実施形態の構成例を示す。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a configuration example of a first embodiment of the present invention.

【0011】本実施形態の波長変換器は、対称マッハツ
ェンダ干渉計を基本とした構成である。対称マッハツェ
ンダ干渉計は、一方の2ポートを入力ポートA,Bとす
る3dBカプラ11と、一方の2ポートを出力ポート
C,Dとする3dBカプラ12と、3dBカプラ11,
12の各他方の2ポート同士を接続する同一光学長の2
本のアーム導波路13a,13bとにより構成される。
なお、本構成では入力ポートAと出力ポートD、入力ポ
ートBと出力ポートCをクロスポートとし、入力ポート
Aと出力ポートC、入力ポートBと出力ポートDをスル
ーポートとする。
The wavelength converter of this embodiment has a configuration based on a symmetric Mach-Zehnder interferometer. The symmetric Mach-Zehnder interferometer has a 3 dB coupler 11 having one of two ports as input ports A and B, a 3 dB coupler 12 having one of two ports as output ports C and D, and a 3 dB coupler 11,
12 of the same optical length that connects the other two ports of each other
It is composed of the arm waveguides 13a and 13b.
In this configuration, input port A and output port D, input port B and output port C are cross ports, input port A and output port C, input port B and output port D are through ports.

【0012】波長変換器としては、対称マッハツェンダ
干渉計の各アーム導波路13a,13bに同一特性の光
増幅領域14a,14bを挿入し、入力ポートBおよび
出力ポートCに接続された光導波路上に、反射波長λc
のブラッグ反射(DBR)領域15a,15bを形成
し、入力ポートAから波長λs の強度変調信号光を入力
する。
As the wavelength converter, optical amplification regions 14a and 14b having the same characteristics are inserted into the respective arm waveguides 13a and 13b of the symmetric Mach-Zehnder interferometer, and are placed on the optical waveguides connected to the input port B and the output port C. , Reflection wavelength λc
The Bragg reflection (DBR) regions 15a and 15b are formed, and an intensity-modulated signal light having a wavelength λs is input from an input port A.

【0013】本構成では、光増幅領域14a,14bを
含む対称マッハツェンダ干渉計のクロスポートとなる入
力ポートBおよび出力ポートCの両側に、反射波長λc
のDBR領域15a,15bを配置してレーザ共振器を
形成している。
In this configuration, a reflection wavelength λc is provided on both sides of an input port B and an output port C which are cross ports of a symmetric Mach-Zehnder interferometer including the optical amplification regions 14a and 14b.
Are arranged to form a laser resonator.

【0014】すなわち、一方のDBR領域15aで反射
した波長λc の光が入力ポートBから3dBカプラ11
に入力されると、3dBカプラ11で2分岐され、それ
ぞれアーム導波路13a,13b、光増幅領域14a,
14bを介して3dBカプラ12で合波される。このと
き、波長λc の光が通過した2つの経路が完全に対称で
あるので、合波された波長λc の光は入力ポートBに対
してクロスポートである出力ポートCへ出力される。出
力ポートCから出力された波長λc の光は他方のDBR
領域15bで反射し、再び出力ポートCから3dBカプ
ラ12に入力される。この波長λc の光は、前と逆の経
路をたどって入力ポートBへ出力され、DBR領域15
aで反射して対称マッハツェンダ干渉計に再入力し、あ
とは上述の往復を繰り返すことになる。
That is, the light of the wavelength λc reflected by one DBR region 15a is transmitted from the input port B to the 3 dB coupler 11b.
, The light is branched into two by the 3 dB coupler 11, and the arm waveguides 13a and 13b, the optical amplification regions 14a and
The signal is multiplexed by the 3 dB coupler 12 via 14b. At this time, since the two paths through which the light having the wavelength λc has passed are completely symmetric, the multiplexed light having the wavelength λc is output to the output port C which is a cross port with respect to the input port B. The light of wavelength λc output from the output port C is
The light is reflected by the area 15b, and is again input from the output port C to the 3dB coupler 12. The light having the wavelength λc is output to the input port B by following the reverse path, and is output to the DBR region 15.
The light is reflected at a and re-input to the symmetric Mach-Zehnder interferometer, and the reciprocation described above is repeated thereafter.

【0015】このような波長λc の光に対する共振器構
成において、光増幅領域14a,14bの利得が十分で
あれば波長λc でレーザ発振することになる。このレー
ザ発振光の一部は、DBR領域15a,15bを介して
出力される。
In such a resonator configuration for light having the wavelength λc, if the gains of the optical amplification regions 14a and 14b are sufficient, laser oscillation will occur at the wavelength λc. Part of the laser oscillation light is output via the DBR regions 15a and 15b.

【0016】一方、波長λc でレーザ発振しているとき
に、波長λs の強度変調信号光を入力ポートAから対称
マッハツェンダ干渉計に入力する。この波長λs の強度
変調信号光は、3dBカプラ11で2分岐され、それぞ
れアーム導波路13a,13bを介して光増幅領域14
a,14bに入力される。各光増幅領域では、強度変調
信号光のオンオフによって励起キャリアが消費され、強
度変調信号光パワーが十分であればキャリア消費量も大
きく、波長λc のレーザ発振が停止する。すなわち、外
部入力光によりレーザ発振が抑圧されることにより、従
来と同様に波長λs からλc への波長変換が実現する。
On the other hand, when laser oscillation is performed at the wavelength λc, an intensity-modulated signal light having the wavelength λs is input from the input port A to the symmetric Mach-Zehnder interferometer. The intensity-modulated signal light having the wavelength λs is branched into two by the 3 dB coupler 11, and the light is amplified by the optical amplification region 14 via the arm waveguides 13a and 13b, respectively.
a and 14b. In each optical amplification region, the excitation carrier is consumed by turning on and off the intensity modulation signal light, and if the intensity modulation signal light power is sufficient, the carrier consumption is large and the laser oscillation of the wavelength λc stops. That is, since the laser oscillation is suppressed by the external input light, the wavelength conversion from the wavelength λs to λc is realized as in the related art.

【0017】なお、各光増幅領域を通過した強度変調信
号光は、3dBカプラ12で合波される。このとき、強
度変調信号光が通過した2つの経路が完全に対称である
ので、合波された強度変調信号光は入力ポートAに対し
てクロスポートである出力ポートDへ出力される。
The intensity-modulated signal light that has passed through each optical amplification region is multiplexed by the 3 dB coupler 12. At this time, since the two paths through which the intensity-modulated signal light has passed are completely symmetric, the combined intensity-modulated signal light is output to the output port D which is a cross port with respect to the input port A.

【0018】このように、完全な対称マッハツェンダ干
渉計を用いることにより、波長λsの強度変調信号光と
波長λc のレーザ発振光(波長変換光)を異なる出力ポ
ートに完全に分離することができる。また、強度変調信
号光が2つのDBR領域15a,15bを両端とするレ
ーザ共振器内に入り込まないので、λs とλc が近い波
長であっても注入同期が起こることはない。したがっ
て、入力波長近傍への波長変換が可能となる。
As described above, by using a perfect symmetric Mach-Zehnder interferometer, it is possible to completely separate the intensity-modulated signal light having the wavelength λs and the laser oscillation light (wavelength-converted light) having the wavelength λc into different output ports. Further, since the intensity-modulated signal light does not enter the laser resonator having the two DBR regions 15a and 15b at both ends, injection locking does not occur even if λs and λc are close to each other. Therefore, wavelength conversion near the input wavelength becomes possible.

【0019】なお、本実施形態では、2つのDBR領域
によりレーザ共振器を形成した構成になっているが、い
ずれか一方が劈開面のように波長依存性なく光を反射す
る構成であってもよい。
In this embodiment, the laser resonator is formed by the two DBR regions. However, even if one of the DBR regions reflects light without wavelength dependence like a cleavage plane. Good.

【0020】また、波長変換器としては、入力信号光の
偏波状態に依存しない波長変換が望ましい。そのために
は、光増幅領域14a,14bの利得特性が偏波無依存
であることが必要となる。しかし、そのようにすると波
長λc のレーザ発振光の偏波状態が定まらず、偏波間の
モード競合雑音などのために波長変換光の雑音が大きく
なる可能性がある。これを避けるには、DBR領域15
a,15bが特定の偏波状態の光を強く反射するように
すればよい。すると、その偏波状態でレーザ発振が起こ
り、偏波モード競合雑音を避けることができる。あるい
は、3dBカプラ11の入力ポートBとDBR領域15
aとの間、または3dBカプラ12の出力ポートCとD
BR領域15bとの間に、特定の偏波状態の光を透過さ
せる手段、例えばハイブリッド集積化技術を用いてポラ
ライザーを挿入するなどの構成をとってもよい。
Further, as the wavelength converter, a wavelength conversion that does not depend on the polarization state of the input signal light is desirable. For that purpose, the gain characteristics of the optical amplification regions 14a and 14b need to be polarization-independent. However, in this case, the polarization state of the laser oscillation light having the wavelength λc is not determined, and the noise of the wavelength-converted light may increase due to mode competition noise between the polarizations. To avoid this, the DBR area 15
What is necessary is just to make a and 15b strongly reflect the light of a specific polarization state. Then, laser oscillation occurs in the state of polarization, and polarization mode competition noise can be avoided. Alternatively, the input port B of the 3 dB coupler 11 and the DBR region 15
a or between the output ports C and D of the 3 dB coupler 12
A means for transmitting light in a specific polarization state, for example, a polarizer using a hybrid integration technique may be inserted between the BR region 15b.

【0021】(第2の実施形態)図2は、本発明の第2
の実施形態の構成例を示す。本実施形態の波長変換器
は、ループミラーを基本とした構成である。ループミラ
ーは、3dBカプラ21の一方の2ポートを入出力ポー
トA,Bとし、他方の2ポートC,Dをループ導波路2
2で接続した構成である。
(Second Embodiment) FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
1 shows a configuration example of the embodiment. The wavelength converter of the present embodiment has a configuration based on a loop mirror. The loop mirror uses one of the two ports of the 3 dB coupler 21 as input / output ports A and B, and uses the other two ports C and D as loop waveguides 2.
This is a configuration connected by 2.

【0022】波長変換器としては、ループ導波路22に
光増幅領域23を挿入し、入出力ポートBに接続された
光導波路上に反射波長λc のブラッグ反射(DBR)領
域24を形成し、入出力ポートAから波長λs の強度変
調信号光を入力する。
As a wavelength converter, an optical amplification region 23 is inserted into the loop waveguide 22, and a Bragg reflection (DBR) region 24 having a reflection wavelength λc is formed on the optical waveguide connected to the input / output port B. An intensity-modulated signal light having a wavelength λs is input from the output port A.

【0023】本構成では、光増幅領域23を含むループ
ミラーの入出力ポートBに、反射波長λc のDBR領域
24を配置してレーザ共振器を形成している。すなわ
ち、DBR領域24で反射した波長λc の光が入出力ポ
ートBから3dBカプラ21に入力されると、3dBカ
プラ21で2分岐され、それぞれループ導波路22を反
対方向にたどり、光増幅領域23を通過して3dBカプ
ラ21で合波される。このとき、逆方向に伝搬する波長
λc の経路が同一であるので、合波された光は入力され
た入出力ポートBから出力される。入出力ポートBから
出力された波長λc の光はDBR領域24で反射し、再
び入出力ポートBから3dBカプラ21に入力され、以
下同じ経路をたどることになる。
In this configuration, the laser resonator is formed by arranging the DBR region 24 having the reflection wavelength λc at the input / output port B of the loop mirror including the optical amplification region 23. That is, when the light having the wavelength λc reflected by the DBR region 24 is input from the input / output port B to the 3 dB coupler 21, the light is branched into two by the 3 dB coupler 21, respectively, follows the loop waveguide 22 in the opposite direction, and travels in the opposite direction. And are multiplexed by the 3 dB coupler 21. At this time, since the path of the wavelength λc propagating in the opposite direction is the same, the multiplexed light is output from the input / output port B to which the light is input. The light having the wavelength λc output from the input / output port B is reflected by the DBR region 24, input again from the input / output port B to the 3 dB coupler 21, and follows the same path.

【0024】このような波長λc の光に対する共振器構
成において、光増幅領域23の利得が十分であれば波長
λc でレーザ発振することになる。このレーザ発振光の
一部は、DBR領域24を介して出力される。
In such a resonator configuration for light of wavelength λc, if the gain of the optical amplification region 23 is sufficient, laser oscillation will occur at wavelength λc. Part of this laser oscillation light is output via the DBR region 24.

【0025】一方、波長λc でレーザ発振しているとき
に、波長λs の強度変調信号光を入出力ポートAからル
ープミラーに入力する。この波長λs の強度変調信号光
は、3dBカプラ21で2分岐され、それぞれループ導
波路22を反対方向にたどって光増幅領域23に入力さ
れる。光増幅領域23では、強度変調信号光のオンオフ
によって励起キャリアが消費され、強度変調信号光パワ
ーが十分であればキャリア消費量も大きく、波長λc の
レーザ発振が停止する。すなわち、外部入力光によりレ
ーザ発振が抑圧されることにより、従来と同様に波長λ
s からλc への波長変換が実現する。
On the other hand, when the laser is oscillating at the wavelength λc, the intensity-modulated signal light having the wavelength λs is input from the input / output port A to the loop mirror. The intensity-modulated signal light having the wavelength λs is branched into two by the 3 dB coupler 21, respectively, follows the loop waveguide 22 in the opposite direction, and is input to the optical amplification region 23. In the optical amplification region 23, the excitation carrier is consumed by turning on and off the intensity modulation signal light, and if the intensity modulation signal light power is sufficient, the carrier consumption is large and the laser oscillation of the wavelength λc is stopped. That is, since the laser oscillation is suppressed by the external input light, the wavelength λ is
The wavelength conversion from s to λc is realized.

【0026】なお、光増幅領域23を互いに逆方向に通
過した強度変調信号光は、3dBカプラ21で合波され
る。このとき、各強度変調信号光が通過した経路が同一
であるので、合波された強度変調信号光は入力された入
出力ポートAから出力される。
The intensity-modulated signal lights that have passed through the optical amplification region 23 in opposite directions are multiplexed by the 3 dB coupler 21. At this time, since the paths through which the intensity-modulated signal lights have passed are the same, the multiplexed intensity-modulated signal light is output from the input / output port A to which the input.

【0027】このように、ループミラーを用いることに
より、波長λs の強度変調信号光と波長λc のレーザ発
振光(波長変換光)を異なるポートに完全に分離して出
力することができる。また、強度変調信号光がDBR領
域24とループミラーで構成されたレーザ共振器内に入
り込まないので、λs とλc が近い波長であっても注入
同期が起こることはない。したがって、入力波長近傍へ
の波長変換が可能となる。
As described above, by using the loop mirror, the intensity modulated signal light having the wavelength λs and the laser oscillation light (wavelength converted light) having the wavelength λc can be completely separated and output to different ports. Further, since the intensity-modulated signal light does not enter the laser resonator constituted by the DBR region 24 and the loop mirror, injection locking does not occur even if λs and λc are close to each other. Therefore, wavelength conversion near the input wavelength becomes possible.

【0028】(第3の実施形態)図3は、本発明の第3
の実施形態の構成例を示す。本実施形態の波長変換器
は、マイケルソン干渉計を基本とした構成である。マイ
ケルソン干渉計は、3dBカプラ31の一方の2ポート
を入出力ポートA,Bとし、他方のポートC,Dに光導
波路32a,32bを接続し、その一方の光導波路32
aに位相シフタ33を挿入し、各光導波路の他端に反射
ミラー34a,34bを備えた構成である。
(Third Embodiment) FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention.
1 shows a configuration example of the embodiment. The wavelength converter of the present embodiment has a configuration based on a Michelson interferometer. In the Michelson interferometer, one of two ports of the 3 dB coupler 31 is used as input / output ports A and B, and the other ports C and D are connected to optical waveguides 32a and 32b, and one of the optical waveguides 32 is used.
This configuration is such that a phase shifter 33 is inserted into a, and reflection mirrors 34a and 34b are provided at the other end of each optical waveguide.

【0029】波長変換器としては、光導波路32a,3
2bに同一特性の光増幅領域35a,35bを挿入し、
入出力ポートBに接続された光導波路上に、反射波長λ
c のブラッグ反射(DBR)領域36を形成し、入出力
ポートAから波長λs の強度変調信号光を入力する。な
お、光増幅領域35a,35bを半導体光増幅領域と
し、その劈開面を反射ミラー34a,34bとしてもよ
い。
As the wavelength converter, the optical waveguides 32a, 32
2b, optical amplification regions 35a and 35b having the same characteristics are inserted,
A reflection wavelength λ is provided on the optical waveguide connected to the input / output port B.
A Bragg reflection (DBR) region 36 is formed, and an intensity-modulated signal light having a wavelength λs is input from the input / output port A. The light amplification regions 35a and 35b may be semiconductor light amplification regions, and the cleavage planes may be reflection mirrors 34a and 34b.

【0030】本構成では、光増幅領域35a,35bを
含むマイケルソン干渉計の入出力ポートBに、反射波長
λc のDBR領域26を配置してレーザ共振器を形成し
ている。すなわち、DBR領域36で反射した波長λc
の光が入出力ポートBから3dBカプラ31に入力され
ると、3dBカプラ31で2分岐され、それぞれ光導波
路32a,32b、光増幅領域35a,35bを介して
反射ミラー34a,34bで反射し、逆方向にたどって
3dBカプラ31で合波される。このとき、位相シフタ
33の設定により、波長λc の光の大部分が入出力ポー
トBに出力されるようにする。これにより、3dBカプ
ラ31で合波された波長λc の光は入力された入出力ポ
ートBから出力される。入出力ポートBから出力された
波長λcの光は、DBR領域36で反射し、再び入出力
ポートBから3dBカプラ31に入力され、以下同じ経
路をたどることになる。
In this configuration, the laser resonator is formed by arranging the DBR region 26 having the reflection wavelength λc at the input / output port B of the Michelson interferometer including the optical amplification regions 35a and 35b. That is, the wavelength λc reflected by the DBR region 36
Is input to the 3 dB coupler 31 from the input / output port B, the light is branched into two by the 3 dB coupler 31, and reflected by the reflection mirrors 34a and 34b via the optical waveguides 32a and 32b and the optical amplification regions 35a and 35b, respectively. The signals are multiplexed by the 3 dB coupler 31 following the opposite direction. At this time, by setting the phase shifter 33, most of the light having the wavelength λc is output to the input / output port B. As a result, the light of wavelength λc multiplexed by the 3 dB coupler 31 is output from the input / output port B to which the light is input. The light having the wavelength λc output from the input / output port B is reflected by the DBR region 36, input again from the input / output port B to the 3 dB coupler 31, and follows the same path.

【0031】このような波長λc の光に対する共振器構
成において、光増幅領域35a,35bの利得が十分で
あれば波長λc でレーザ発振することになる。このレー
ザ発振光の一部は、DBR領域36を介して出力され
る。
In such a resonator configuration for light having the wavelength λc, if the gains of the optical amplification regions 35a and 35b are sufficient, laser oscillation will occur at the wavelength λc. Part of this laser oscillation light is output via the DBR region 36.

【0032】一方、波長λc でレーザ発振しているとき
に、波長λs の強度変調信号光を入出力ポートAからマ
イケルソン干渉計に入力する。この波長λs の強度変調
信号光は、3dBカプラ31で2分岐され、それぞれ光
導波路32a,32bを介して光増幅領域35a,35
bに入力される。光増幅領域35a,35bでは、強度
変調信号光のオンオフによって励起キャリアが消費さ
れ、強度変調信号光パワーが十分であればキャリア消費
量も大きく、波長λc のレーザ発振が停止する。すなわ
ち、外部入力光によりレーザ発振が抑圧されることによ
り、従来と同様に波長λs からλc への波長変換が実現
する。
On the other hand, when laser oscillation is performed at the wavelength λc, an intensity-modulated signal light having the wavelength λs is input from the input / output port A to the Michelson interferometer. The intensity-modulated signal light having the wavelength λs is split into two by the 3 dB coupler 31, and the optical amplification regions 35a and 35a are respectively transmitted through the optical waveguides 32a and 32b.
b. In the optical amplification regions 35a and 35b, the excitation carriers are consumed by turning on and off the intensity modulation signal light, and if the intensity modulation signal light power is sufficient, the carrier consumption is large and the laser oscillation of the wavelength λc is stopped. That is, since the laser oscillation is suppressed by the external input light, the wavelength conversion from the wavelength λs to λc is realized as in the related art.

【0033】なお、光増幅領域35a,35bを通過し
た強度変調信号光は、反射ミラー34a,34bで反射
し、逆方向にたどって3dBカプラ31で合波される。
このとき、位相シフタ33において、ポートC,Dと反
射ミラー34a,34bとの間に形成される往復の光学
長がλs /2だけ異なるように調整することにより、合
波された強度変調信号光は入力された入出力ポートAか
ら出力される。
The intensity-modulated signal light having passed through the optical amplification regions 35a and 35b is reflected by the reflection mirrors 34a and 34b, traced in opposite directions, and multiplexed by the 3dB coupler 31.
At this time, by adjusting the phase shifter 33 so that the reciprocating optical lengths formed between the ports C and D and the reflection mirrors 34a and 34b are different by λs / 2, the multiplexed intensity modulated signal light is adjusted. Is output from the input / output port A.

【0034】このように、マイケルソン干渉計を用いる
ことにより、波長λs の強度変調信号光と波長λc のレ
ーザ発振光(波長変換光)を異なる出力ポートに分離す
ることができる。ただし、波長λs の強度変調信号光が
入出力する入出力ポートAには、波長λc の波長変換光
の若干のクロストーク分が出力されるが、入出力ポート
Bからは波長λc の波長変換光のみが出力される。ま
た、強度変調信号光がDBR領域36とマイケルソン干
渉計で構成されたレーザ共振器内に入り込まないので、
λs とλc が近い波長であっても注入同期が起こること
はない。したがって、入力波長近傍への波長変換が可能
となる。
As described above, by using the Michelson interferometer, the intensity-modulated signal light having the wavelength λs and the laser oscillation light (wavelength-converted light) having the wavelength λc can be separated into different output ports. However, a slight crosstalk of the wavelength-converted light having the wavelength λc is output to the input / output port A to / from which the intensity-modulated signal light having the wavelength λs is input / output. Only output. Further, since the intensity-modulated signal light does not enter the laser resonator constituted by the DBR region 36 and the Michelson interferometer,
Even if λs and λc are close to each other, injection locking does not occur. Therefore, wavelength conversion near the input wavelength becomes possible.

【0035】なお、第3の実施形態における反射ミラー
34a,34bを対称軸として左右対称に構成し、位相
シフタ33で2本のアーム導波路の光学長がλs /2だ
け異なるように設定すれば、非対称マッハツェンダ干渉
計を用いた波長変換器とみなすことができる。
Incidentally, if the reflecting mirrors 34a and 34b in the third embodiment are configured symmetrically with respect to the axis of symmetry, and the phase shifter 33 is set so that the optical lengths of the two arm waveguides are different by λs / 2. , A wavelength converter using an asymmetric Mach-Zehnder interferometer.

【0036】また、以上示した各実施形態の構成要素
は、その一部または全部を半導体基板上に集積化するこ
とができる。また、以上示した各実施形態の構成要素の
うち、増幅領域以外の構成要素の一部または全部をガラ
ス導波路で形成することができる。
The components of each embodiment described above can be partially or wholly integrated on a semiconductor substrate. Further, among the components of each embodiment described above, some or all of the components other than the amplification region can be formed of a glass waveguide.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の波長変換
器は、対称マッハツェンダ干渉計、ループミラー、マイ
ケルソン干渉計の機能により、光フィルタを用いること
なく入力信号光と波長変換光とを分離して出力すること
ができるので、入力波長近傍への波長変換も可能であ
る。
As described above, according to the wavelength converter of the present invention, the input signal light and the wavelength-converted light can be converted without using an optical filter by the functions of a symmetric Mach-Zehnder interferometer, a loop mirror and a Michelson interferometer. Since they can be separated and output, wavelength conversion to near the input wavelength is also possible.

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

【図1】本発明の第1の実施形態の構成例を示す図。FIG. 1 is a view showing a configuration example of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態の構成例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施形態の構成例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example according to a third embodiment of the present invention.

【図4】半導体レーザを用いた従来の波長変換器の構成
例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional wavelength converter using a semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12,21,31 3dBカプラ 13a,13b アーム導波路 14a,14b,23,35a,35b 光増幅領域 15a,15b,24,36 ブラッグ反射(DBR)
領域 22 ループ導波路 32a,32b 光導波路 33 位相シフタ 34a,34b 反射ミラー 41 半導体レーザ 42 光分波器
11, 12, 21, 31 3dB coupler 13a, 13b Arm waveguide 14a, 14b, 23, 35a, 35b Optical amplification region 15a, 15b, 24, 36 Bragg reflection (DBR)
Area 22 Loop waveguide 32a, 32b Optical waveguide 33 Phase shifter 34a, 34b Reflection mirror 41 Semiconductor laser 42 Optical demultiplexer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方の2ポートを入力ポートA,Bとす
る第1の3dBカプラと、一方の2ポートを出力ポート
C,Dとする第2の3dBカプラと、第1および第2の
3dBカプラの各他方の2ポート同士を接続する同一光
学長の2本のアーム導波路とにより構成される対称マッ
ハツェンダ干渉計と、 前記対称マッハツェンダ干渉計の各アーム導波路に挿入
される同一特性の光増幅領域と、 前記入力ポートBに接続され、波長λc の光を反射する
第1の光反射手段と、 前記入力ポートBとクロスポートの関係にある前記出力
ポートCに接続され、波長λc の光を反射する第2の光
反射手段とを備え、 前記第1の光反射手段および前記第2光反射手段とその
間に配置される前記光増幅領域によりレーザ共振器を形
成して波長λc のレーザ発振を起こし、そのときに前記
入力ポートAから波長λs の強度変調信号光を入力し、
前記第1の光反射手段または前記第2の光反射手段か
ら、波長λc のレーザ発振光が波長λs の強度変調信号
光によって相補的に変調された波長λc の波長変換光を
出力する構成であることを特徴とする波長変換器。
1. A first 3 dB coupler having one of two ports as input ports A and B, a second 3 dB coupler having one of two ports as output ports C and D, and first and second 3 dB. A symmetric Mach-Zehnder interferometer composed of two arm waveguides having the same optical length connecting the other two ports of the coupler, and light having the same characteristics inserted into each arm waveguide of the symmetric Mach-Zehnder interferometer Amplifying region, first light reflecting means connected to the input port B for reflecting light of wavelength λc, light of wavelength λc connected to the output port C in a cross-port relationship with the input port B And a second light reflecting means for reflecting light, wherein a laser resonator is formed by the first light reflecting means, the second light reflecting means, and the light amplifying region disposed therebetween, and a laser oscillation of wavelength λc is provided. Originate And receives the intensity modulated signal light having a wavelength λs from the input port A at that time,
The first light reflecting means or the second light reflecting means outputs wavelength-converted light of wavelength λc in which laser oscillation light of wavelength λc is complementarily modulated by intensity-modulated signal light of wavelength λs. A wavelength converter characterized in that:
【請求項2】 請求項1に記載の波長変換器において、 2つの光反射手段のいずれか一方が波長依存性を有しな
い構成であることを特徴とする波長変換器。
2. The wavelength converter according to claim 1, wherein one of the two light reflecting units has a configuration that does not have wavelength dependence.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の波長変
換器において、 光増幅手段は、偏波依存性のない利得特性を有し、 光反射手段が特定の偏波を反射するか、3dBカプラと
光反射手段との間に特定の偏波を透過させる手段を備え
たことを特徴とする波長変換器。
3. The wavelength converter according to claim 1, wherein the optical amplifying means has a gain characteristic having no polarization dependency, and whether the light reflecting means reflects a specific polarization. A wavelength converter comprising means for transmitting a specific polarized wave between a 3 dB coupler and light reflecting means.
【請求項4】 一方の2ポートを入出力ポートA,Bと
する3dBカプラと、他方の2ポートをループ状に接続
するループ導波路とにより構成されるループミラーと、 前記ループミラーのループ導波路に挿入される光増幅領
域と、 前記入出力ポートBに接続され、波長λc の光を反射す
る光反射手段とを備え、 前記光反射手段と前記ループミラーおよび前記光増幅領
域によりレーザ共振器を形成して波長λc のレーザ発振
を起こし、そのときに前記入出力ポートAから波長λs
の強度変調信号光を入力し、前記光反射手段から、波長
λc のレーザ発振光が波長λs の強度変調信号光によっ
て相補的に変調された波長λc の波長変換光を出力する
構成であることを特徴とする波長変換器。
4. A loop mirror constituted by a 3 dB coupler having one of two ports as input / output ports A and B, a loop waveguide connecting the other two ports in a loop, and a loop guide of the loop mirror. A light amplifying area inserted into the wave path; and a light reflecting means connected to the input / output port B for reflecting light having a wavelength of λc, wherein a laser resonator is formed by the light reflecting means, the loop mirror, and the light amplifying area. To cause laser oscillation of the wavelength λc, and at that time, the wavelength λs
And a wavelength-converted light having a wavelength λc in which the laser oscillation light having a wavelength λc is complementarily modulated by the intensity-modulated signal light having a wavelength λs from the light reflecting means. Characteristic wavelength converter.
【請求項5】 一方の2ポートを入出力ポートA,Bと
する3dBカプラと、他方の2ポートC,Dにそれぞれ
接続される光反射部と、ポートC,Dと各光反射部との
間に形成される往復の光学長がλs /2だけ異なるよう
に調整する光位相調整手段とにより構成されるマイケル
ソン干渉計と、 前記ポートC,Dと各光反射部との間に挿入される光増
幅領域と、 前記入出力ポートBに接続され、波長λc の光を反射す
る光反射手段とを備え、 前記光反射手段および前記マイケルソン干渉計の光反射
部とその間に配置される前記光増幅領域によりレーザ共
振器を形成して波長λc のレーザ発振を起こし、そのと
きに前記入出力ポートAから波長λs の強度変調信号光
を入力し、前記光反射手段から、波長λc のレーザ発振
光が波長λs の強度変調信号光によって相補的に変調さ
れた波長λc の波長変換光を出力する構成であることを
特徴とする波長変換器。
5. A 3 dB coupler having one of the two ports as input / output ports A and B, a light reflecting portion connected to the other two ports C and D, and a light reflecting portion between the ports C and D and the respective light reflecting portions. A Michelson interferometer composed of optical phase adjusting means for adjusting the reciprocating optical length formed therebetween so as to differ by λs / 2, and inserted between the ports C and D and each light reflecting portion. A light amplification region connected to the input / output port B and reflecting light having a wavelength of λc; and the light reflection unit and the light reflection unit of the Michelson interferometer and the light reflection unit disposed therebetween. A laser resonator is formed by the optical amplification region to cause laser oscillation of wavelength λc. At this time, intensity modulated signal light of wavelength λs is input from the input / output port A, and laser oscillation of wavelength λc is The light is intensity modulated signal light of wavelength λs A wavelength converter configured to output wavelength-converted light having a wavelength λc that is complementarily modulated by the wavelength converter.
【請求項6】 請求項5に記載の波長変換器において、 光増幅領域を半導体光増幅領域で形成し、その劈開端面
を光反射部としたことを特徴とする波長変換器。
6. The wavelength converter according to claim 5, wherein the light amplification region is formed by a semiconductor light amplification region, and a cleavage end face thereof is a light reflection portion.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の波長変
換器において、 構成要素の一部または全部が半導体基板上に集積化され
た構成であることを特徴とする波長変換器。
7. The wavelength converter according to claim 1, wherein a part or all of the components are integrated on a semiconductor substrate.
【請求項8】 請求項1〜6のいずれかに記載の波長変
換器において、 光増幅領域以外の構成要素の一部または全部がガラス導
波路で形成されていることを特徴とする波長変換器。
8. The wavelength converter according to claim 1, wherein a part or all of the components other than the optical amplification region are formed of a glass waveguide. .
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