JP3576546B2 - Application of phase conjugate optics to optical systems - Google Patents

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

本発明は、一般的には、位相共役光学の光通信、光計測、光情報処理その他の分野への適用に関し、さらに詳しくは、第1に位相共役光発生装置並びに該装置を備えた中継光伝送システム、双方向中継光伝送システム、光分配システム、光スイッチングシステム、光選択システム及び光アンド回路システムに関し、第2に位相共役光を用いた光通信システムに関し、第3にこれらのシステムに適用可能な光変調器に関する。   The present invention generally relates to the application of phase conjugate optics to optical communication, optical measurement, optical information processing and other fields, and more particularly, to a first phase conjugate light generator and a relay light provided with the same. The present invention relates to a transmission system, a bidirectional repeater optical transmission system, an optical distribution system, an optical switching system, an optical selection system, and an optical AND circuit system, secondly, to an optical communication system using phase conjugate light, and thirdly to these systems. It relates to a possible light modulator.

まず、本発明の第1の適用分野について説明する。本発明の以下の実施例は、位相共役光発生装置並びに該装置を備えた中継光伝送システム、双方向中継光伝送システム、光分配システム、光スイッチングシステム、光選択システム及び光アンド回路システムに関する。   First, a first field of application of the present invention will be described. The following embodiments of the present invention relate to a phase conjugate light generating apparatus and a relay optical transmission system, a bidirectional relay optical transmission system, an optical distribution system, an optical switching system, an optical selection system, and an optical AND circuit system including the apparatus.

非線形光学を用いることにより、従来の光技術では得られなかった新しい機能の達成や光システムの特性の改善が可能になる。特に、最近盛んに研究が進められている位相共役光を用いれば、光伝送路における位相揺らぎや波長分散の補償、高感度の情報の読み取り、低雑音の増幅、さらにはスクイズド状態等の量子状態の生成等への光技術の幅広い応用が可能になる。   By using nonlinear optics, it is possible to achieve new functions and to improve the characteristics of optical systems, which cannot be obtained by conventional optical technology. In particular, if phase conjugate light, which has been actively studied recently, is used, compensation for phase fluctuations and chromatic dispersion in optical transmission lines, reading of sensitive information, amplification of low noise, and quantum states such as squeezed states are possible. A wide range of applications of optical technology to the generation of light is possible.

従来、例えば光の増幅、分岐、情報の付加といった機能を実現するためには、各々の機能だけを持つ光デバイス(具体的には光増幅器、光分岐器、光カプラ等)を組み合わせてシステムを構成していた。また、例えば光伝送路中で受ける位相揺らぎや波長分散等に対しては、主に信号の送受信側、特に受信側において補償する方法が用いられてきた。   Conventionally, for example, in order to realize functions such as optical amplification, branching, and addition of information, a system is combined with an optical device having only each function (specifically, an optical amplifier, an optical splitter, an optical coupler, etc.). Was composed. Further, for example, a method of compensating for phase fluctuations, chromatic dispersion, and the like received in an optical transmission line has been mainly used on the signal transmission / reception side, particularly on the reception side.

本発明の第1の適用分野における目的は、種々の光システムに適用可能な新規な構成を有する光変調器を提供することである。   An object of the first application field of the present invention is to provide an optical modulator having a novel configuration applicable to various optical systems.

本発明の第1の適用分野における他の目的は、この光変調器を備えた有用な光システムを提供することである。   Another object in the first field of application of the invention is to provide a useful optical system with this optical modulator.

本発明によれば、プローブ光源と、励起光源と、非線形光学媒質と、該プローブ光源からのプローブ光を該励起光源からの励起光とともに該非線形光学媒質に供給するプローブ光/励起光供給手段と、該励起光源に動作的に接続されて該励起光を情報信号により変調する変調手段とを備え、該非線形光学媒質から変調された位相共役光が出力される光変調器が提供される。   According to the present invention, a probe light source, an excitation light source, a nonlinear optical medium, and a probe light / excitation light supply unit that supplies the probe light from the probe light source to the nonlinear optical medium together with the excitation light from the excitation light source. And a modulating means operatively connected to the pumping light source to modulate the pumping light with an information signal, wherein the optical modulator outputs modulated phase conjugate light from the nonlinear optical medium.

好ましくは、該非線形光学媒質は3次の非線形光学効果を呈し、該非線形光学媒質においては4光波混合により該位相共役光が発生する。   Preferably, the nonlinear optical medium has a third-order nonlinear optical effect, and the phase conjugate light is generated in the nonlinear optical medium by four-wave mixing.

更に好ましくは、該変調手段は該励起光の振幅又は強度を変調する。   More preferably, the modulating means modulates the amplitude or intensity of the excitation light.

本発明により位相共役光学を光システムに適用することによって、従来の光技術では得られなかった新しい機能の達成や光システムの特性の改善が可能になる。   By applying phase conjugate optics to an optical system according to the present invention, it is possible to achieve new functions and to improve the characteristics of the optical system, which cannot be obtained by the conventional optical technology.

以下、本発明の第1の適用分野における実施例を図面に沿って詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention in a first application field will be described in detail with reference to the drawings.

図1は非線形光学効果による位相共役光の発生原理の説明図である。非線形光学媒質を用いて位相共役光を発生させる場合、パラメトリック光増幅(光パラメトリックプロセス)又は4光波混合によるのが望ましい。パラメトリック光増幅器は2次の非線形光学効果を用いるのに対し、4光波混合は3次の非線形光学効果を用いる点で異なるが、物理的には全く同じ現象である。   FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of generating phase conjugate light by the nonlinear optical effect. When generating phase conjugate light using a nonlinear optical medium, it is desirable to use parametric light amplification (optical parametric process) or four-wave mixing. Parametric optical amplifiers use a second-order nonlinear optical effect, whereas four-wave mixing uses a third-order nonlinear optical effect, but are physically the same phenomenon.

いま、図1に示されるように、高強度の励起光EP(周波数ωP)が非線形光学媒質NOMに入射している状態で、周波数ωSの信号光ESと周波数ωIのアイドラ光EIとが非線形光学媒質NOMに入射すると、2次又は3次の非線形光学プロセスにより、周波数ωSの信号光ES′と周波数ωIのアイドラ光EI′とが非線形光学媒質NOMから出力される。このとき、エネルギー保存則により以下の関係が成り立つ。 Now, as shown in FIG. 1, a high intensity of the excitation light E P (frequency omega P) in a state in which is incident to the nonlinear optical medium NOM, idler light of the signal light E S and the frequency omega I of the frequency omega S When E and I is incident on the nonlinear optical medium NOM, the second or third-order nonlinear optical process, the frequency omega S 'and the frequency omega idler light E I of the I' signal light E S of the output from the nonlinear optical medium NOM Is done. At this time, the following relationship is established according to the law of conservation of energy.

Figure 0003576546
特に、4光波混合における信号光、励起光及びアイドラ光の周波数配置を図2に示す。Ωは信号光と励起光の離調周波数である。周波数軸上において、信号光及びアイドラ光は励起光を中心として対称の位置にあることがわかる。
Figure 0003576546
In particular, FIG. 2 shows the frequency arrangement of signal light, pump light and idler light in four-wave mixing. Ω is the detuning frequency between the signal light and the pump light. It can be seen that on the frequency axis, the signal light and the idler light are located symmetrically about the pump light.

図1の原理における非線形光学効果の相互作用長をLとすれば、生成方程式は以下のように与えられる。   Assuming that the interaction length of the nonlinear optical effect in the principle of FIG. 1 is L, the generation equation is given as follows.

Figure 0003576546
となる。n及びχ(3)はそれぞれ非線形媒質NOMの屈折率及び3次の非線形光学定数を表す。また、<χ(3)>は非線形光学定数χ(3)の非線形媒質NOMにおける偏波状態についての平均を表す。(3), (4)式より、信号光及びアイドラ光に対する利得GS及びGIは、
Figure 0003576546
It becomes. n and χ (3) represent the refractive index and the third-order nonlinear optical constant of the nonlinear medium NOM, respectively. <Χ (3) > represents the average of the state of polarization of the nonlinear optical constant 非 線形(3) in the nonlinear medium NOM. From equations (3) and (4), the gains G S and G I for the signal light and the idler light are

Figure 0003576546
で与えられることがわかる。通常、ωI/ωS≒1であるから、非線形光学効果による位相共役光の発生においては、信号の増幅が実現されることがわかる。また、この場合における利得は、励起光の強度に依存するので、本発明の位相共役光発生装置において光変調を行って、位相共役光発生装置から出力される光に新たな情報を載せることができる。
Figure 0003576546
Is given by Usually, since ω I / ω S ≒ 1, it is understood that signal amplification is realized in the generation of phase conjugate light by the nonlinear optical effect. In addition, since the gain in this case depends on the intensity of the pump light, it is necessary to perform light modulation in the phase conjugate light generation device of the present invention and to add new information to light output from the phase conjugate light generation device. it can.

図1の原理に基づいて発生する出力アイドラ光EI′は入力信号光ESに対する位相共役光になっている。このことは、(3), (4)式において、入力アイドラ光がない場合(EI=0)を考えてみれば明らかである(EI′はESの複素共役に相当)。 The output idler light E I ′ generated based on the principle of FIG. 1 is a phase conjugate light with respect to the input signal light E S. This is apparent from the case where there is no input idler light (E I = 0) in the equations (3) and (4) (E I ′ corresponds to the complex conjugate of E S ).

次に、この位相共役光の大きな特徴である時間反転の性質について説明する。いま、+z方向に進行する入力プローブ光(変調されていない入力信号光に相当)が平面波として次の式で表されるものとする。   Next, the property of time reversal, which is a major feature of this phase conjugate light, will be described. Now, it is assumed that input probe light traveling in the + z direction (corresponding to unmodulated input signal light) is represented by the following equation as a plane wave.

Figure 0003576546
ここで、AS(r)は電場の複素振幅、rは空間座標ベクトル、ωSはプローブ光の周波数、tは時間、kSは波数ベクトルを表し、c.c.はその直前の項の複素共役をとることを意味する。但し、波数ベクトルの大きさkSは、光路の屈折率をn、真空中の光速をcとすると、kS=ωSn/cで与えられる。このとき、(9) 式で表される光の位相共役光は、次の(10), (11)式で表される。
Figure 0003576546
Here, A S (r) is the complex amplitude of the electric field, r is the spatial coordinate vector, ω S is the frequency of the probe light, t is time, k S is a wave vector, c. c. Means that the complex conjugate of the term immediately before is taken. However, the magnitude k S of the wave number vector is given by k S = ω S n / c, where n is the refractive index of the optical path and c is the speed of light in vacuum. At this time, the phase conjugate light of the light represented by the expression (9) is represented by the following expressions (10) and (11).

Figure 0003576546
ここで、(10)式は+z方向の進行波である透過型位相共役光を表し、(11)式は−z方向の進行波である反射型位相共役光を表す。(9),(11)式より
明らかなように、反射型位相共役光については、
Figure 0003576546
Here, equation (10) represents transmission phase conjugate light that is a traveling wave in the + z direction, and equation (11) represents reflection phase conjugate light that is a traveling wave in the −z direction. As is clear from equations (9) and (11), for the reflection-type phase conjugate light,

Figure 0003576546
が成り立ち、位相共役光が時間反転の性質を持つことがわかる。また、(9),(10)式から、透過型位相共役光については、横方向の空間座標成分について時間反転の性質を持つことがわかる。この時間反転の性質を用いることによって、光伝送路で受ける線形の位相歪み(例えば波長分散の影響)や偏波変動等の位相揺らぎを補償可能である。
Figure 0003576546
Holds that the phase conjugate light has the property of time reversal. In addition, from the expressions (9) and (10), it can be seen that the transmissive phase conjugate light has the property of time reversal with respect to the spatial coordinate component in the horizontal direction. By using the nature of the time reversal, it is possible to compensate for phase fluctuations such as linear phase distortion (for example, the influence of chromatic dispersion) and polarization fluctuation received on the optical transmission line.

図3は本発明の位相共役光発生装置の基本構成を示すブロック図である。1は非線形光学媒質、2は励起光源、3は信号光入力ポート、4は信号光/励起光供給手段、5は信号光出力ポート、6は位相共役光出力ポート、7は信号光/位相共役光抽出手段をそれぞれ表している。   FIG. 3 is a block diagram showing a basic configuration of the phase conjugate light generating device of the present invention. 1 is a nonlinear optical medium, 2 is a pump light source, 3 is a signal light input port, 4 is a signal light / pump light supply means, 5 is a signal light output port, 6 is a phase conjugate light output port, and 7 is a signal light / phase conjugate. The light extraction means are respectively shown.

励起光源2は励起光を出力する。信号光/励起光供給手段4は、信号光入力ポート3に供給された入力信号光を励起光源2からの励起光とともに非線形光学媒質1に供給する。信号光/位相共役光抽出手段7は、非線形光学媒質1に供給された入力信号光と励起光との相互作用により発生した出力信号光及び位相共役光を抽出してそれぞれ信号光出力ポート5及び位相共役光出力ポート6から出力する。   The excitation light source 2 outputs excitation light. The signal light / pumping light supply unit 4 supplies the input signal light supplied to the signal light input port 3 to the nonlinear optical medium 1 together with the pumping light from the pumping light source 2. The signal light / phase conjugate light extracting means 7 extracts the output signal light and the phase conjugate light generated by the interaction between the input signal light supplied to the nonlinear optical medium 1 and the pump light, and extracts the signal light output port 5 and the signal light output port 5 respectively. Output from the phase conjugate light output port 6.

この構成によると、信号光と励起光を非線形光学媒質1に入射させて位相共役光を発生させることができる。また、発生した位相共役光を位相共役光出力ポート6から取り出すことができるので、この装置を種々の光システムに適用可能である。   According to this configuration, the signal light and the pump light can be made incident on the nonlinear optical medium 1 to generate phase conjugate light. Further, since the generated phase conjugate light can be extracted from the phase conjugate light output port 6, the apparatus can be applied to various optical systems.

図4は本発明の第1実施例を示す位相共役光発生装置のブロック図である。この実施例では、図3の信号光/励起光供給手段4は、少なくとも3つのポートを有する光カプラ11を含む。光カプラ11はポート11A,11B及び11Cを有し、ポート11A及び11Bに供給された光をポート11Cから出力するように機能する。光カプラ11のポート11Aは信号光入力ポート3に接続され、ポート11Bは励起光源2に接続され、ポート11Cは非線形光学媒質1の第1端に接続される。尚、本願明細書において「接続」という語は、動作的な接続を意味し、光学的に直接接続される場合を含み、さらに、光フィルタ、光アイソレータ及び光増幅器等の光デバイスを介して接続される場合を含む。光カプラ11としては、ファイバ融着型のもの、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ、光合波器等を使用可能である。また、非線形光学媒質1としては、光ファイバ、半導体レーザ、半導体光増幅器、その他2次又は3次の非線形光学効果を呈する光学結晶等を採用可能である。   FIG. 4 is a block diagram of a phase conjugate light generator according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the signal light / pumping light supply means 4 of FIG. 3 includes an optical coupler 11 having at least three ports. The optical coupler 11 has ports 11A, 11B, and 11C, and functions to output light supplied to the ports 11A and 11B from the port 11C. The port 11A of the optical coupler 11 is connected to the signal light input port 3, the port 11B is connected to the pump light source 2, and the port 11C is connected to the first end of the nonlinear optical medium 1. In the specification of the present application, the term “connection” means an operative connection, including a case where optical connection is directly made, and further, connection through an optical device such as an optical filter, an optical isolator and an optical amplifier. Including As the optical coupler 11, a fiber fusion type, a half mirror, a polarization beam splitter, an optical multiplexer, or the like can be used. Further, as the nonlinear optical medium 1, an optical fiber, a semiconductor laser, a semiconductor optical amplifier, an optical crystal exhibiting a secondary or tertiary nonlinear optical effect, or the like can be used.

この実施例のように光カプラ11を用いて信号光及び励起光を非線形光学媒質1に供給すると、信号光及び励起光は非線形光学媒質1の第1端から同一光路で非線形光学媒質1に入射するので、非線形光学媒質1内においては信号光及び励起光が同一方向に伝搬し、例えば非線形光学媒質1が3次の非線形光学効果を呈する場合に、片方向励起型の4光波混合を生じさせて、位相共役光を非線形光学媒質1の第2端から取り出すことができる。   When the signal light and the excitation light are supplied to the nonlinear optical medium 1 using the optical coupler 11 as in this embodiment, the signal light and the excitation light enter the nonlinear optical medium 1 from the first end of the nonlinear optical medium 1 through the same optical path. Therefore, in the nonlinear optical medium 1, the signal light and the pump light propagate in the same direction. For example, when the nonlinear optical medium 1 exhibits a third-order nonlinear optical effect, one-way pump-type four-wave mixing occurs. Thus, the phase conjugate light can be extracted from the second end of the nonlinear optical medium 1.

励起光源2から供給される励起光の強度が十分に高い場合、前述したように、非線形光学媒質1においては利得が生じ、増幅された信号光及び位相共役光が非線形光学媒質1から出力される。これら信号光及び位相共役光を分離して取り出すために、この実施例では、図3の信号光/位相共役光抽出手段7は、光デバイダ12と光フィルタ13及び14とを含む。光デバイダ12はポート12A,12B及び12Cを有し、ポート12Aに供給された光を2分岐してそれぞれポート12B及び12Cから出力するように機能する。光デバイダ12のポート12Aは非線形光学媒質1の第2端に接続される。光デバイダ12としては、例えば、ファイバ融着型のもの、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ、光分波器等が使用される。光フィルタ13は光デバイダ12のポート12Bと信号光出力ポート5の間の光路に挿入され、その通過帯域は出力信号光の周波数を包含する。光フィルタ14は光デバイダ12のポート12Cと位相共役光出力ポート6の間の光路に挿入され、その通過帯域は位相共役光の周波数を包含する。   When the intensity of the excitation light supplied from the excitation light source 2 is sufficiently high, a gain is generated in the nonlinear optical medium 1 as described above, and the amplified signal light and phase conjugate light are output from the nonlinear optical medium 1. . In order to separate and extract the signal light and the phase conjugate light, in this embodiment, the signal light / phase conjugate light extraction means 7 in FIG. 3 includes an optical divider 12 and optical filters 13 and 14. The optical divider 12 has ports 12A, 12B, and 12C, and functions to split the light supplied to the port 12A into two and output from the ports 12B and 12C, respectively. The port 12A of the optical divider 12 is connected to the second end of the nonlinear optical medium 1. As the optical divider 12, for example, a fiber fusion type, a half mirror, a polarization beam splitter, an optical demultiplexer, or the like is used. The optical filter 13 is inserted in the optical path between the port 12B of the optical divider 12 and the signal light output port 5, and its pass band includes the frequency of the output signal light. The optical filter 14 is inserted in the optical path between the port 12C of the optical divider 12 and the phase conjugate light output port 6, and its pass band includes the frequency of the phase conjugate light.

励起光の周波数と信号光の周波数を僅かに異ならせて非線形光学媒質1において非縮退型の4光波混合を生じさせる場合には、このようにして出力信号光及び位相共役光を光学的に分離することができる。励起光源2として例えばレーザダイオードが用いられている場合、その駆動電流に情報信号を重畳して励起光の振幅変調又は強度変調を行うことによって、非線形光学媒質1における利得を変調して、その結果変調された出力信号光及び位相共役光を得ることができる。   When non-degenerate four-wave mixing is caused in the nonlinear optical medium 1 by slightly changing the frequency of the pump light and the frequency of the signal light, the output signal light and the phase conjugate light are optically separated in this manner. can do. For example, when a laser diode is used as the excitation light source 2, the gain in the nonlinear optical medium 1 is modulated by superimposing an information signal on the drive current and performing amplitude modulation or intensity modulation of the excitation light. Modulated output signal light and phase conjugate light can be obtained.

図5は本発明の第2及び第3実施例を説明するための位相共役光発生装置の主要部のブロック図である。これらの実施例は、周波数が等しい2つの励起光をそれぞれ非線形光学媒質1に互いに逆向きに入射させ、双方向励起型の4光波混合を生じさせている点で特徴付けられる。図3の励起光源2に対応して2つの励起光源21及び22が設けられている。励起光源21及び22からの励起光を非線形光学媒質1にそれぞれ互いに逆向きで入射させるために、図3の信号光/励起光供給手段4は、2つの光カプラ23及び24を含む。光カプラ23はポート23A,23B及び23Cを有し、ポート23A及び23Bに供給された光をポート23Cから出力し、ポート23Cに供給された光をポート23Aから出力するように機能する。光カプラ23のポート23Bは励起光源21に接続され、ポート23Cは非線形光学媒質1の第1端に接続される。光カプラ24はポート24A,24B及び24Cを有し、ポート24Aに供給された光をポート24Cから出力し、ポート24Bに供給された光をポート24Aから出力するように機能する。光カプラ24のポート24Aは非線形光学媒質1の第2端に接続され、ポート24Bは励起光源22に接続される。図示された例では、独立した2つの励起光源21及び22を用いているが、出力強度が高い1つの励起光源からの励起光を2分岐してそれぞれ光カプラ23のポート23Bと光カプラ24のポート24Bに供給するようにしてもよい。この場合、2つの励起光の周波数を一致させるための制御が不要になる。   FIG. 5 is a block diagram of a main part of a phase conjugate light generator for explaining the second and third embodiments of the present invention. These embodiments are characterized in that two pumping lights having the same frequency are respectively incident on the nonlinear optical medium 1 in opposite directions to each other to generate bidirectional pumping four-wave mixing. Two excitation light sources 21 and 22 are provided corresponding to the excitation light source 2 in FIG. The signal light / pumping light supply unit 4 in FIG. 3 includes two optical couplers 23 and 24 in order to cause the pumping light from the pumping light sources 21 and 22 to enter the nonlinear optical medium 1 in opposite directions. The optical coupler 23 has ports 23A, 23B and 23C, and functions to output the light supplied to the ports 23A and 23B from the port 23C and output the light supplied to the port 23C from the port 23A. The port 23B of the optical coupler 23 is connected to the pump light source 21, and the port 23C is connected to the first end of the nonlinear optical medium 1. The optical coupler 24 has ports 24A, 24B, and 24C, and functions to output the light supplied to the port 24A from the port 24C and output the light supplied to the port 24B from the port 24A. The port 24A of the optical coupler 24 is connected to the second end of the nonlinear optical medium 1, and the port 24B is connected to the pump light source 22. In the illustrated example, two independent pumping light sources 21 and 22 are used. However, the pumping light from one pumping light source having a high output intensity is branched into two, and the port 23B of the optical coupler 23 and the You may make it supply to the port 24B. In this case, control for matching the frequencies of the two pump lights becomes unnecessary.

図6は本発明の第2実施例を示す位相共役光発生装置のブロック図である。この実施例は、図5の主要部の非線形光学媒質1において双方向励起型の4光波混合により後方向に発生した位相共役光を取り出すのに適している。非線形光学媒質1内を伝搬する信号光と逆向きに発生した位相共役光を取り出すために、この実施例では、図3の信号光/位相共役光抽出手段7は、光デバイダ31と光フィルタ32及び33とを含む。光デバイダ31はポート31A,31B及び31Cを有し、ポート31Aに供給された光をポート31Cから出力し、ポート31Cに供給された光をポート31Bから出力するように機能する。光フィルタ32は光カプラ24のポート24Cと信号光出力ポート5の間の光路に挿入され、その通過帯域は出力信号光の周波数を包含する。光フィルタ33は光デバイダ31のポート31Bと位相共役光出力ポート6の間の光路に挿入され、その通過帯域は位相共役光の周波数を包含する。   FIG. 6 is a block diagram of a phase conjugate light generator according to a second embodiment of the present invention. This embodiment is suitable for extracting the phase conjugate light generated in the backward direction by bidirectional pumping four-wave mixing in the nonlinear optical medium 1 in the main part of FIG. In order to extract the phase conjugate light generated in the opposite direction to the signal light propagating in the nonlinear optical medium 1, in this embodiment, the signal light / phase conjugate light extraction means 7 of FIG. And 33. The optical divider 31 has ports 31A, 31B, and 31C, and functions to output the light supplied to the port 31A from the port 31C and output the light supplied to the port 31C from the port 31B. The optical filter 32 is inserted in the optical path between the port 24C of the optical coupler 24 and the signal light output port 5, and its pass band includes the frequency of the output signal light. The optical filter 33 is inserted in the optical path between the port 31B of the optical divider 31 and the phase conjugate light output port 6, and its pass band includes the frequency of the phase conjugate light.

図7は本発明の第3実施例を示す位相共役光発生装置のブロック図である。この実施例は、図5の主要部の非線形光学媒質1において双方向励起型の4光波混合により前方向及び後方向にそれぞれ発生した位相共役光を取り出すのに適している。前方向及び後方向にそれぞれ発生した位相共役光を取り出すために、この実施例では、図3の位相共役光出力ポート6に対応して位相共役光出力ポート6A及び6Bが設けられており、信号光/位相共役光抽出手段7は、光デバイダ31及び41と光フィルタ33,42及び43とを含む。光デバイダ31及び光フィルタ33は、図6の第2実施例におけるのと同じように後方向に発生した位相共役光を抽出するためのもので、光フィルタ33には位相共役光出力ポート6Bが接続される。光デバイダ41と光フィルタ42及び43は前方向に発生した位相共役光を取り出すためのものである。光デバイダ41はポート41A,41B及び41Cを有し、ポート41Aに供給された光を2分岐してそれぞれポート41B及び41Cから出力する。光デバイダ41のポート41Aは光カプラ24のポート24Cに接続される。光フィルタ42は光デバイダ41のポート41Bと信号光出力ポート5の間の光路に挿入され、その通過帯域は出力信号光の周波数を包含する。光フィルタ43は光デバイダ41のポート41Cと位相共役光出力ポート6Aの間の光路に挿入され、その通過帯域は位相共役光の周波数を包含する。   FIG. 7 is a block diagram of a phase conjugate light generator according to a third embodiment of the present invention. This embodiment is suitable for extracting phase conjugate light generated in the forward direction and the backward direction by the bidirectional pumping four-wave mixing in the nonlinear optical medium 1 in the main part of FIG. In order to extract the phase conjugate light generated in the forward direction and the backward direction, in this embodiment, phase conjugate light output ports 6A and 6B are provided corresponding to the phase conjugate light output port 6 of FIG. The light / phase conjugate light extraction means 7 includes optical dividers 31 and 41 and optical filters 33, 42 and 43. The optical divider 31 and the optical filter 33 are for extracting the phase conjugate light generated in the backward direction as in the second embodiment of FIG. 6, and the optical filter 33 has a phase conjugate light output port 6B. Connected. The optical divider 41 and the optical filters 42 and 43 are for extracting the phase conjugate light generated in the forward direction. The optical divider 41 has ports 41A, 41B and 41C, branches the light supplied to the port 41A into two, and outputs the light from the ports 41B and 41C, respectively. The port 41A of the optical divider 41 is connected to the port 24C of the optical coupler 24. The optical filter 42 is inserted in the optical path between the port 41B of the optical divider 41 and the signal light output port 5, and its pass band includes the frequency of the output signal light. The optical filter 43 is inserted in the optical path between the port 41C of the optical divider 41 and the phase conjugate light output port 6A, and its pass band includes the frequency of the phase conjugate light.

図8は本発明の第4実施例を示す位相共役光発生装置のブロック図である。この実施例は、図3の基本構成に対比して、入力データに基づき励起光を変調する変調手段51をさらに備えている点で特徴付けられる。変調手段51が励起光の強度又は振幅を変調する場合、それに伴って非線形光学媒質1における利得が変化するので、信号光出力ポート5から出力される信号光と位相共役光出力ポート6から出力される位相共役光の双方について変調を行うことができる。また、変調手段51が励起光の周波数を変調する場合には、信号光の周波数と励起光の周波数の差が励起光の周波数と位相共役光の周波数の差に等しいという関係から、位相共役光についての周波数変調が可能になる。尚、変調手段51が励起光の強度を変調する場合には、変調度を小さくして変調成分を出力信号光及び/又は位相共役光に重畳するようにしても良いし、変調度を大きくして、位相共役光をオン・オフ変調するようにしてもよい。変調手段51を図6の第2実施例又は図7の第3実施例に適用して励起光源の強度変調を行う場合には、変調手段51により励起光源21及び22のいずれか一方から出力される励起光が変調されるようにすればよい。尚、以上の位相共役光発生装置の実施例では、必要に応じて励起光、出力信号光、位相共役光について光増幅を行うようにしても良い。   FIG. 8 is a block diagram of a phase conjugate light generator according to a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that a modulator 51 for modulating the pump light based on the input data is further provided as compared with the basic configuration of FIG. When the modulating means 51 modulates the intensity or amplitude of the pump light, the gain in the nonlinear optical medium 1 changes accordingly, so that the signal light output from the signal light output port 5 and the signal light output from the phase conjugate light output port 6 are output. The modulation can be performed on both of the phase conjugate light. Further, when the modulating means 51 modulates the frequency of the pump light, the phase conjugate light is modulated because the difference between the signal light frequency and the pump light frequency is equal to the difference between the pump light frequency and the phase conjugate light frequency. Can be frequency modulated. When the modulating means 51 modulates the intensity of the excitation light, the modulation degree may be reduced to superimpose the modulation component on the output signal light and / or the phase conjugate light, or the modulation degree may be increased. Thus, the phase conjugate light may be modulated on / off. When the modulation means 51 is applied to the second embodiment of FIG. 6 or the third embodiment of FIG. 7 to perform intensity modulation of the excitation light source, the modulation means 51 outputs the light from one of the excitation light sources 21 and 22. The excitation light may be modulated. In the above-described embodiment of the phase conjugate light generating device, optical amplification may be performed on the pump light, the output signal light, and the phase conjugate light as needed.

図9A,図9B及び図9Cは本発明の第5実施例を示す中継光伝送システムのブロック図である。これらのシステムは、それぞれ、送信局61と、受信局62と、送信局61及び受信局62間に敷設された光伝送路63と、光伝送路63の途中に挿入された中継局64とを備えている。   9A, 9B and 9C are block diagrams of a relay optical transmission system according to a fifth embodiment of the present invention. These systems respectively include a transmitting station 61, a receiving station 62, an optical transmission line 63 laid between the transmitting station 61 and the receiving station 62, and a relay station 64 inserted in the optical transmission line 63. Have.

図9Aに示された例では、中継局64は位相共役光発生装置65を含み、この位相共役光発生装置65は、送信局61から光伝送路63を介して信号光入力ポート3に供給された光を入力信号光として受け、この入力信号光に基づいて発生した位相共役光を、位相共役光出力ポート6から光伝送路63を介して受信局62に向けて送出する。位相共役光発生装置65は例えば図3に示された基本構成を有する。この構成によると、光伝送路63の途中に位相共役光発生装置65を設けているので、光伝送路63において生じた波長分散等を補償することができ、長距離の光伝送が可能になる。また、位相共役光発生装置65で位相共役光に対する利得が生じるようにしておくことによって、光伝送路63で減衰した信号光強度を補償することができる。   In the example shown in FIG. 9A, the relay station 64 includes a phase conjugate light generator 65, and the phase conjugate light generator 65 is supplied from the transmitting station 61 to the signal light input port 3 via the optical transmission line 63. The phase conjugate light generated based on the input signal light is transmitted from the phase conjugate light output port 6 to the receiving station 62 via the optical transmission line 63. The phase conjugate light generator 65 has, for example, the basic configuration shown in FIG. According to this configuration, since the phase conjugate light generator 65 is provided in the middle of the optical transmission line 63, chromatic dispersion and the like generated in the optical transmission line 63 can be compensated, and long-distance optical transmission becomes possible. . In addition, by setting the gain for the phase conjugate light in the phase conjugate light generation device 65, the signal light intensity attenuated in the optical transmission line 63 can be compensated.

図9Bに示された例では、中継局64は、位相共役光発生装置65に加えて、入力データに基づき励起光を変調する変調手段66をさらに含む。この入力データは例えば中継局64の監視データを含む。この構成によると、監視データ等の中継局64に固有の情報を受信局62に伝送することができる。尚、位相共役光発生装置65の信号光出力ポート5からの出力信号光が受信局62に伝送されるようにし、位相共役光出力ポート6から出力された変調された位相共役光が送信局61に伝送されるように構成を変更しても良い。   In the example shown in FIG. 9B, the relay station 64 further includes, in addition to the phase conjugate light generator 65, a modulation unit 66 that modulates the pump light based on the input data. The input data includes, for example, monitoring data of the relay station 64. According to this configuration, information unique to the relay station 64, such as monitoring data, can be transmitted to the receiving station 62. The output signal light from the signal light output port 5 of the phase conjugate light generator 65 is transmitted to the receiving station 62, and the modulated phase conjugate light output from the phase conjugate light output port 6 is transmitted to the transmitting station 61. The configuration may be changed so as to be transmitted to

図9Cに示された例では、送信局61が送出する光は伝送データにより変調されており、中継局64は、位相共役光発生装置65に加えて、復調手段67を含む。復調手段67は、位相共役光発生装置65の信号光出力ポート5から出力される出力信号光を受け、送信局61における伝送データに対応した復調データを再生する。送信局61における変調方式は、例えば、コヒーレントな光若しくはコヒーレントでない光に対する強度変調又はコヒーレントな光に対する振幅変調若しくは角度変調である。受信局62における検波方式としては、送信局61における変調方式が強度変調である場合には、フォトダイオード等の受光器を用いた直接検波が適しており、送信局61における変調方式がコヒーレント光に対する振幅変調又は角度変調である場合には、フォトダイオード等の受光器の受光面上に受信光とローカル光とを同一光路で入射させるようにしたヘテロダイン検波又はホモダイン検波が適している。この構成によると、送信局61から受信局62に伝送される伝送データを中継局64でモニタすることができる。   In the example shown in FIG. 9C, the light transmitted by the transmitting station 61 is modulated by transmission data, and the relay station 64 includes a demodulation unit 67 in addition to the phase conjugate light generating device 65. The demodulation means 67 receives the output signal light output from the signal light output port 5 of the phase conjugate light generator 65 and reproduces demodulated data corresponding to the transmission data in the transmitting station 61. The modulation scheme in the transmitting station 61 is, for example, intensity modulation for coherent light or non-coherent light, or amplitude modulation or angle modulation for coherent light. As the detection method in the receiving station 62, when the modulation method in the transmitting station 61 is intensity modulation, direct detection using a photodetector such as a photodiode is suitable, and the modulation method in the transmitting station 61 is suitable for coherent light. In the case of amplitude modulation or angle modulation, heterodyne detection or homodyne detection in which the received light and the local light are made incident on the light receiving surface of a light receiver such as a photodiode on the same optical path is suitable. According to this configuration, the transmission data transmitted from the transmitting station 61 to the receiving station 62 can be monitored by the relay station 64.

図9A,図9B及び図9Cのシステムは周波数分割多重伝送にも適用可能である。この場合、中継局64は各周波数毎の励起光源を有していることが望ましいが、周波数分割多重間隔が密である場合には、1つの励起光源を用いて全てのチャネルの位相共役光を発生させることもできる。   9A, 9B and 9C are also applicable to frequency division multiplex transmission. In this case, it is desirable that the relay station 64 has an excitation light source for each frequency, but when the frequency division multiplexing interval is close, the phase conjugate light of all channels is converted using one excitation light source. It can also be generated.

図10は本発明の第6実施例を示す中継光伝送システムのブロック図である。この実施例は、図9A,図9B又は図9Cに示されたシステムと対比して、送信局61と受信局62の間にN台(Nは1より大きい自然数)の中継局64(#1〜#N)が挿入されている点で特徴付けられる。送信局61の側から数えて1番目の中継局64(#1)が有する位相共役光発生装置65の信号光入力ポート3は送信局61に接続される。また、中継局64(#1〜#N)のうち送信局61の側から数えてn番目(nは1よりも大きく且つ(N+1)よりも小さい自然数)の中継局が有する位相共役光発生装置65の信号光入力ポート3は、(n−1)番目の中継局が有する位相共役光発生装置65の位相共役光出力ポート6に接続される。さらに、受信局62の側から数えて1番目の中継局64(#N)が有する位相共役光発生装置65の位相共役光出力ポート6は受信局62に接続される。この実施例によると、図9A,図9B及び図9Cのいずれかの実施例に比べてさらに長距離の光伝送が可能になる。   FIG. 10 is a block diagram of a relay optical transmission system according to a sixth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the system shown in FIG. 9A, FIG. 9B or FIG. 9C in that N (N is a natural number greater than 1) relay stations 64 (# 1) between the transmitting station 61 and the receiving station 62. ~ # N) is inserted. The signal light input port 3 of the phase conjugate light generator 65 included in the first relay station 64 (# 1) counted from the transmitting station 61 side is connected to the transmitting station 61. Also, the phase conjugate light generator of the n-th (n is a natural number larger than 1 and smaller than (N + 1)) counting from the transmitting station 61 side among the relay stations 64 (# 1 to #N). The 65 signal light input port 3 is connected to the phase conjugate light output port 6 of the phase conjugate light generator 65 of the (n-1) th relay station. Further, the phase conjugate light output port 6 of the phase conjugate light generator 65 of the first relay station 64 (#N) counted from the receiving station 62 is connected to the receiving station 62. According to this embodiment, optical transmission over a longer distance becomes possible as compared with any of the embodiments shown in FIGS. 9A, 9B and 9C.

図11は本発明の第7実施例を示す双方向中継光伝送システムのブロック図である。このシステムは、光送信機71及び光受信機72を有する送受信局73と、光送信機74及び光受信機75を有するもう一つの送受信局76と、送受信局73及び76間に敷設された上り光伝送路77及び下り光伝送路78と、上り及び下り光伝送路77及び78の途中に挿入された中継局79とを備えている。中継局79は、双方向伝送に適用するように変更を加えられた位相共役光発生装置65′を含む。位相共役光発生装置65′は、第1及び第2の励起光をそれぞれ出力する図示しない第1及び第2の励起光源を有しており、発生した位相共役光は位相共役光出力ポート6A及び6Bから出力する。   FIG. 11 is a block diagram of a bidirectional repeater optical transmission system according to a seventh embodiment of the present invention. This system includes a transmission / reception station 73 having an optical transmitter 71 and an optical receiver 72, another transmission / reception station 76 having an optical transmitter 74 and an optical receiver 75, and an uplink installed between the transmission / reception stations 73 and 76. An optical transmission line 77 and a downstream optical transmission line 78 are provided, and a relay station 79 inserted between the upstream and downstream optical transmission lines 77 and 78 is provided. Relay station 79 includes a phase conjugate light generator 65 'modified to apply to bidirectional transmission. The phase conjugate light generator 65 'has first and second excitation light sources (not shown) for outputting the first and second excitation lights, respectively. The generated phase conjugate light is output to the phase conjugate light output port 6A and 6B.

図12は図11のシステムにおける各光の周波数配置の説明図である。ωP1は第1の励起光、ωS1は光送信機71から上り光伝送路77を介して位相共役光発生装置65′の信号光入力ポート3に供給される第1の信号光、ωI1は第1の励起光と第1の信号光に基づき位相共役光発生装置65′において発生する第1の位相共役光、ωP2は第2の励起光、ωS2は光送信機74から下り光伝送路78を介して位相共役光発生装置65′の信号光出力ポート5に供給される第2の信号光、ωI2は第2の励起光と第2の信号光に基づき位相共役光発生装置65′において発生する第2の位相共役光の周波数をそれぞれ表している。第1の励起光と第2の励起光は例えば互いに異なる周波数を有しており、第1及び第2の信号光の周波数はそれぞれ第1及び第2の励起光の周波数と僅かに異なるように設定される。第1及び第2の位相共役光は、それぞれ、第1及び第2の励起光を中心として第1及び第2の信号光に対して対称の周波数軸上の位置に出現する。尚、第1及び第2の信号光が、これらが混信しない程度にわずかに異なる周波数を有している場合には、第1及び第2の信号光が利得帯域に入るような単一周波数(帯域)の第1及び第2の励起光を用いてもよい。 FIG. 12 is an explanatory diagram of the frequency arrangement of each light in the system of FIG. ω P1 is the first pump light, ω S1 is the first signal light supplied from the optical transmitter 71 to the signal light input port 3 of the phase conjugate light generator 65 ′ via the upstream optical transmission line 77, ω I1 Is the first phase conjugate light generated in the phase conjugate light generator 65 ′ based on the first pump light and the first signal light, ω P2 is the second pump light, and ω S2 is the downstream light from the optical transmitter 74. The second signal light ω I2 supplied to the signal light output port 5 of the phase conjugate light generator 65 ′ via the transmission line 78 is a phase conjugate light generator based on the second pump light and the second signal light. 65 represents the frequency of the second phase conjugate light generated at 65 '. The first pump light and the second pump light have different frequencies, for example, and the frequencies of the first and second signal lights are slightly different from the frequencies of the first and second pump lights, respectively. Is set. The first and second phase conjugate lights appear at positions on the frequency axis symmetric with respect to the first and second signal lights with the first and second pump lights as centers. If the first and second signal lights have slightly different frequencies so that they do not interfere with each other, a single frequency (such as the first and second signal lights entering the gain band) is used. Band) may be used.

位相共役光発生装置65′は、信号光入力ポート3に供給された第1の信号光と第1の励起光に基づき第1の位相共役光を発生し、この第1の位相共役光は、位相共役光出力ポート6Aから上り光伝送路77を介して光受信機75に伝送される。また、位相共役光発生装置65′は、光送信機74から信号光出力ポート5に供給された第2の信号光と第2の励起光に基づいて第2の位相共役光を発生させ、この第2の位相共役光は位相共役光出力ポート6Bから下り光伝送路78を介して光受信機72に伝送される。尚、位相共役光発生装置65′は、図7の第3実施例に準じて構成することができる。図7の第3実施例では、信号光出力ポート5は出力信号光を送出するためのものであるが、図11の第7実施例では、この信号光出力ポート5を下り方向のための入力ポートとして用いている。また、図9A〜図9Cの第5実施例に周波数分割多重を適用可能であるのと同様に、図11の第7実施例にも周波数分割多重を適用可能である。   The phase conjugate light generation device 65 'generates a first phase conjugate light based on the first signal light and the first pump light supplied to the signal light input port 3, and the first phase conjugate light is The light is transmitted from the phase conjugate light output port 6A to the optical receiver 75 via the upstream optical transmission line 77. Further, the phase conjugate light generation device 65 ′ generates a second phase conjugate light based on the second signal light and the second pump light supplied from the optical transmitter 74 to the signal light output port 5. The second phase conjugate light is transmitted from the phase conjugate light output port 6B to the optical receiver 72 via the downstream optical transmission line 78. Incidentally, the phase conjugate light generator 65 'can be configured according to the third embodiment of FIG. In the third embodiment of FIG. 7, the signal light output port 5 is for sending out the output signal light. In the seventh embodiment of FIG. 11, the signal light output port 5 is connected to the input port for the down direction. Used as a port. 9A to 9C, the frequency division multiplexing can be applied to the seventh embodiment of FIG. 11 as well.

図13は本発明の第8実施例を示す双方向中継光伝送システムのブロック図である。この実施例は、図11の第7実施例と対比して、送受信局73及び76間にN台(Nは1より大きい自然数)の中継局79(#1〜#N)を設けている点で特徴付けられる。各中継局79(#1〜#N)はそれぞれ図11の位相共役光発生装置65′を有している。送受信局73の側から数えて1番目の中継局79(#1)が有する位相共役光発生装置65′の信号光入力ポート3及び位相共役光出力ポート6Bは、それぞれ光送信機71及び光受信機72に接続される。また、中継局79(#1〜#N)のうち送受信局73の側から数えてn番目
(nは1より大きく且つ(N+1)より小さい自然数)の中継局が有する位相共役光発生装置65′の信号光入力ポート3及び位相共役光出力ポート6Bは、(n−1)番目の中継局が有する位相共役光発生装置65′のそれぞれ位相共役光出力ポート6A及び信号光出力ポート5に接続される。さらに、送受信局76の側から数えて1番目の中継局79(#N)が有する位相共役光発生装置65′の信号光出力ポート5及び位相共役光出力ポート6Aはそれぞれ光送信機74及び光受信機75に接続される。この実施例において、各位相共役光発生装置65′における第1の励起光を同一周波数にし、各位相共役光発生装置65′における第2の励起光を同一周波数にするためには、信号光と位相共役光の周波数配置関係を交互に逆転させれば良い。例えば、中継局79(#1)が有する位相共役光発生装置65′における周波数配置が図2のように設定されている場合には、中継局79(#2)が有する位相共役光発生装置65′における周波数配置が、ωS=ωP−Ω,ωI=ωP+Ωとなるようにすれば良い。
FIG. 13 is a block diagram of a bidirectional repeater optical transmission system showing an eighth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the seventh embodiment in FIG. 11 in that N (N is a natural number greater than 1) relay stations 79 (# 1 to #N) are provided between the transmitting and receiving stations 73 and 76. It is characterized by. Each of the relay stations 79 (# 1 to #N) has a phase conjugate light generator 65 'in FIG. The signal light input port 3 and the phase conjugate light output port 6B of the phase conjugate light generation device 65 'of the first relay station 79 (# 1) counted from the transmitting / receiving station 73 have the optical transmitter 71 and the light receiving port, respectively. Device 72. Also, the phase conjugate light generator 65 'of the n-th (n is a natural number larger than 1 and smaller than (N + 1)) relay station 79 counted from the transmitting / receiving station 73 among the relay stations 79 (# 1 to #N). The signal light input port 3 and the phase conjugate light output port 6B are connected to the phase conjugate light output port 6A and the signal light output port 5, respectively, of the phase conjugate light generator 65 'of the (n-1) th relay station. You. Further, the signal light output port 5 and the phase conjugate light output port 6A of the phase conjugate light generator 65 'of the first relay station 79 (#N) counted from the transmitting / receiving station 76 are connected to the optical transmitter 74 and the optical transmitter 74, respectively. Connected to receiver 75. In this embodiment, in order to set the first pump light in each phase conjugate light generator 65 'to the same frequency and to set the second pump light in each phase conjugate light generator 65' to the same frequency, the signal light and the What is necessary is just to reverse the frequency arrangement relationship of the phase conjugate light alternately. For example, when the frequency arrangement in the phase conjugate light generator 65 'of the relay station 79 (# 1) is set as shown in FIG. 2, the phase conjugate light generator 65 of the relay station 79 (# 2) is set. 'Should be set so that ω S = ω P −Ω and ω I = ω P + Ω.

図14は本発明の第9実施例を示す光分配システムのブロック図である。このシステムは位相共役光発生装置65を複数備えており、これら複数の位相共役光発生装置65のうちの上位のものの信号光出力ポート5及び位相共役光出力ポート6はそれぞれすぐ下位のものの信号光入力ポート3に接続される。この実施例においては、位相共役光発生装置65を1台通過する毎のSN比の劣化は最小で3dB(量子雑音の付加)で済む。一方、従来の光分配システムにおいては、一つの光分配部が少なくとも1台の1:1光カプラと光増幅器とを有しているので、分配による損失を0dBに抑えるためには、一つの光分配部で最小でも6dBのSN比の劣化があった。従って、この実施例によると、極めて低雑音で且つ分配による損失のない光分配が可能になる。尚、位相共役光発生装置65のポート5及び6からそれぞれ出力される信号光及び位相共役光に対する利得は、(7), (8)式に示されたように互いに異なるが、G≫1,ωI/ωS≒1の条件の下で位相共役光発生装置65を動作させることによって、この利得差を無視することができる。 FIG. 14 is a block diagram of an optical distribution system showing a ninth embodiment of the present invention. This system is provided with a plurality of phase conjugate light generators 65, and the signal light output port 5 and the phase conjugate light output port 6 of the upper one of the plurality of phase conjugate light generators 65 are respectively the signal light output ports of the immediately lower one. Connected to input port 3. In this embodiment, the degradation of the S / N ratio every time one light beam passes through one phase conjugate light generator 65 can be reduced to 3 dB (addition of quantum noise) at a minimum. On the other hand, in a conventional optical distribution system, one optical distribution unit has at least one 1: 1 optical coupler and an optical amplifier. At the distribution unit, the SN ratio was degraded by at least 6 dB. Therefore, according to this embodiment, light distribution with extremely low noise and no loss due to distribution can be realized. The gains for the signal light and the phase conjugate light output from the ports 5 and 6 of the phase conjugate light generator 65 are different from each other as shown in the equations (7) and (8). By operating the phase conjugate light generator 65 under the condition of ω I / ω S ≒ 1, this gain difference can be ignored.

図15は本発明の第10実施例を示す光スイッチングシステムのブロック図である。この実施例は、図3の基本構成に対比して、励起光源2をオン・オフするスイッチング手段81をさらに備えている点で特徴付けられる。励起光源2のオン状態においては、非線形光学媒質1において位相共役光が発生するように励起光の強度が制御され、励起光源2のオフ状態においては、非線形光学媒質1で位相共役光が発生しないように励起光の強度が制御される。この実施例によると、スイッチング手段81の動作により位相共役光が発生する状態と発生しない状態とを択一的に切り換えることが可能になる。   FIG. 15 is a block diagram of an optical switching system showing a tenth embodiment of the present invention. This embodiment is characterized in that a switching means 81 for turning on and off the pumping light source 2 is further provided as compared with the basic configuration of FIG. When the excitation light source 2 is on, the intensity of the excitation light is controlled such that phase conjugate light is generated in the nonlinear optical medium 1, and when the excitation light source 2 is off, no phase conjugate light is generated in the nonlinear optical medium 1. In this way, the intensity of the excitation light is controlled. According to this embodiment, it is possible to selectively switch between a state where the phase conjugate light is generated and a state where the phase conjugate light is not generated by the operation of the switching means 81.

図16は本発明の第11実施例を示す光選択システムのブロック図である。この実施例は、図3の基本構成に対比して、励起光源2から出力される励起光の周波数を掃引する掃引手段91をさらに備えている点と、信号光入力ポート3に周波数分割多重された複数の信号光が供給される点とで特徴付けられる。周波数分割多重された複数の信号光を供給するために、この実施例では、周波数が互いに異なる信号光を出力する複数の光源92(#1,#2,…)が用いられており、これらの光源92(#1,#2,…)からの信号光はマルチプレクサ等の多重化手段93で多重化されて信号光入力ポート3に供給される。この実施例において、励起光の周波数を掃引手段91により変化させると、それに伴って、位相共役光を発生する利得帯域も周波数軸上で掃引される。従って、複数の信号光のうち利得帯域にある信号光を択一的に選択して、その信号光に対応する位相共役光を発生させることができるので、周波数分割多重システムにおけるチャネル選択を容易に行うことができる。   FIG. 16 is a block diagram of an optical selection system showing an eleventh embodiment of the present invention. This embodiment is different from the basic configuration shown in FIG. 3 in that a sweep unit 91 for sweeping the frequency of the pump light output from the pump light source 2 is further provided. And a plurality of signal lights are supplied. In this embodiment, a plurality of light sources 92 (# 1, # 2,...) That output signal lights having different frequencies are used in order to supply a plurality of frequency-division multiplexed signal lights. The signal light from the light sources 92 (# 1, # 2,...) Is multiplexed by multiplexing means 93 such as a multiplexer and supplied to the signal light input port 3. In this embodiment, when the frequency of the pump light is changed by the sweep means 91, the gain band for generating the phase conjugate light is also swept on the frequency axis. Therefore, the signal light in the gain band can be alternatively selected from the plurality of signal lights, and the phase conjugate light corresponding to the signal light can be generated, so that the channel selection in the frequency division multiplexing system can be easily performed. It can be carried out.

図17は本発明の第12実施例を示す光アンド回路システムのブロック図である。この実施例では、図6の第2実施例における励起光源21及び22と光カプラ23及び24と光デバイダ31と光フィルタ33とが用いられ、さらに励起光制御手段101が設けられている。励起光制御手段101は、励起光源21から光カプラ23のポート23Bに供給される励起光の強度を入力論理データQ1のハイ及びローに従って変化させる駆動回路102と、励起光源22から光カプラ24のポート24Bに供給される励起光の強度を入力論理データQ2のハイ及びローに従って変化させる駆動回路103とを含む。信号光入力ポート3には光源104からの例えば変調されていない信号光が供給される。そして、入力論理データQ1及びQ2がともにハイのときにのみ位相共役光出力ポート6から位相共役光が出力されるように信号光及び励起光の強度を調整しておく。このときの入力論理データQ1及びQ2とこれらに対する位相共役光の論理レベルX1との関係を表に示す。 FIG. 17 is a block diagram of an optical AND circuit system showing a twelfth embodiment of the present invention. In this embodiment, the pump light sources 21 and 22, the optical couplers 23 and 24, the optical divider 31, and the optical filter 33 in the second embodiment of FIG. 6 are used, and the pump light control means 101 is further provided. Excitation light control unit 101 includes a driving circuit 102 for varying the intensity of the excitation light supplied from the pumping light source 21 to the port 23B of the optical coupler 23 in accordance with the high and low input logic data Q 1, the optical coupler 24 from the pumping light source 22 the intensity of the pumping light supplied to the port 24B and a driving circuit 103 vary according to the high and low input logic data Q 2. The signal light input port 3 is supplied with, for example, unmodulated signal light from the light source 104. Then, the intensities of the signal light and the pump light are adjusted so that the phase conjugate light is output from the phase conjugate light output port 6 only when the input logical data Q 1 and Q 2 are both high. The relationship between the input logic data Q 1 and Q 2 and the logic level X 1 of the phase conjugate light for these at this time is shown in the table.

Figure 0003576546
表から明らかなように、この実施例によると、2つの入力論理データに対する位相共役光の強度レベルがアンド回路の出力として得られていることがわかる。尚、2つの論理データは電気信号であっても良いし光信号であっても良い。また、この実施例においては、非線形光学媒質1における非線形光学効果自体の応答時間はピコ秒程度であるので、極めて高速な演算の実現が可能になる。
Figure 0003576546
As is apparent from the table, according to this embodiment, the intensity level of the phase conjugate light with respect to the two input logic data is obtained as the output of the AND circuit. The two logical data may be electrical signals or optical signals. Further, in this embodiment, since the response time of the nonlinear optical effect itself in the nonlinear optical medium 1 is on the order of picoseconds, an extremely high-speed operation can be realized.

ところで、光の波動性を積極的に利用した光計測や光通信に用いられる光を振動電場と考えると、この振動電場の振幅や位相は種々の原因で揺らいでいる。取り分け、場の量子論的揺らぎは避けることができないものである。従って、このような揺らぎが光計測における精度や光通信における受信感度を究極的に律することになる。場のある量の揺らぎはその量と特定の関係にあるもう1つの量との間の不確定性関係で律せられている。即ち、これら2つの量の揺らぎの大きさの積は所定値以下にはならない。しかし、一方の量の揺らぎが大きくなることを許容すれば、他方の量の揺らぎを小さくすることができる可能性は残されている。このような考えに基づいて、揺らぎの少ない場を作ろうという試みがなされている。こうして作られた場はスクイズド状態と称され、この状態における光はスクイズド光と称される。   By the way, when light used for optical measurement or optical communication utilizing the wave nature of light is considered as an oscillating electric field, the amplitude and phase of the oscillating electric field fluctuate for various reasons. In particular, quantum fluctuation of the field is inevitable. Therefore, such fluctuations ultimately determine the accuracy in optical measurement and the receiving sensitivity in optical communication. Fluctuations in one quantity of a field are governed by the uncertainty relationship between that quantity and another quantity in a particular relationship. That is, the product of the magnitudes of the fluctuations of these two amounts does not fall below the predetermined value. However, if the fluctuation of one amount is allowed to increase, there is a possibility that the fluctuation of the other amount can be reduced. Based on this idea, attempts have been made to create a place with less fluctuation. The field thus created is called a squeezed state, and the light in this state is called a squeezed light.

本発明の位相共役光発生装置を用いてスクイズド状態を生成することができる。即ち、励起光の強度が高い場合、出力信号光と位相共役光についての量子論的取り扱いが可能になり、出力信号光及び位相共役光が互いにパラメトリックな量子相関を有することを用いてスクイズド状態の生成が可能になり、光計測における測定精度や光通信における感度を高めることができる。   A squeezed state can be generated by using the phase conjugate light generation device of the present invention. That is, when the intensity of the pump light is high, the quantum handling of the output signal light and the phase conjugate light becomes possible, and the output signal light and the phase conjugate light have a parametric quantum correlation with each other, and the squeezed state is obtained. Generation becomes possible, and measurement accuracy in optical measurement and sensitivity in optical communication can be increased.

以上説明したように、本発明の第1の適用態様によると、種々の光システムに適用可能な新規な構成を有する位相共役光発生装置の提供が可能になるという効果が生じる。また、この位相共役光発生装置を備えた種々の有用な光システムを提供することができるようになるという効果が生じる。   As described above, according to the first aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to provide a phase conjugate light generation device having a novel configuration applicable to various optical systems. In addition, there is an effect that various useful optical systems including the phase conjugate light generator can be provided.

次に本発明の第2の適用分野について説明する。本発明の以下の実施例は、位相共役光を用いた光通信システムに関する。   Next, a second field of application of the present invention will be described. The following embodiments of the present invention relate to an optical communication system using phase conjugate light.

本発明の第2の適用分野における目的は、多機能性を有する位相共役光発生手段を用い、これを光通信システムに適用することである。   An object of the second application field of the present invention is to use a multifunctional phase conjugate light generating means and apply it to an optical communication system.

具体的には、本発明の以下の実施例の目的は、光伝送路での位相揺らぎを補償した光通信システムを提供することにある。   Specifically, an object of the following embodiments of the present invention is to provide an optical communication system in which phase fluctuation in an optical transmission line is compensated.

本発明によると、主局と従局の間に光伝送路を設けてなる光通信システムであって、上記主局は位相共役光発生手段及び第1の変調手段を有し、上記従局はプローブ光発生手段及び第1の復調手段を有し、上記プローブ光発生手段はプローブ光を上記光伝送路の第1端に供給し、上記位相共役光発生手段は上記光伝送路の第2端から出力した上記プローブ光に対する位相共役光を発生して該位相共役光を上記光伝送路の第2端に供給し、上記第1の変調手段は第1の入力データに従って上記位相共役光を変調し、上記第1の復調手段は上記光伝送路の第1端から出力した上記位相共役光に基づいて上記第1の入力データを復調するシステムが提供される。   According to the present invention, there is provided an optical communication system in which an optical transmission line is provided between a master station and a slave station, wherein the master station has a phase conjugate light generating means and a first modulation means, and the slave station has a probe light. Generating means and first demodulating means, wherein the probe light generating means supplies the probe light to a first end of the optical transmission path, and the phase conjugate light generating means outputs a signal from a second end of the optical transmission path. Generating a phase conjugate light with respect to the probe light and supplying the phase conjugate light to a second end of the optical transmission line, wherein the first modulating means modulates the phase conjugate light according to first input data; A system is provided in which the first demodulation means demodulates the first input data based on the phase conjugate light output from a first end of the optical transmission line.

このシステムにおいては、光伝送路を介して従局から伝送されたプローブ光に対する位相共役光を主局で発生させ、この位相共役光を例えばデータ信号により変調して光伝送路を介して従局に伝送するようにしているので、位相共役光における時間反転の性質により、光伝送路での位相揺らぎが補償される。   In this system, a phase conjugate light for the probe light transmitted from the slave station via the optical transmission line is generated in the master station, and the phase conjugate light is modulated by, for example, a data signal and transmitted to the slave station via the optical transmission line. Therefore, phase fluctuations in the optical transmission line are compensated by the nature of the time inversion in the phase conjugate light.

以下、本発明の第2の適用分野における実施例を添付図面に従って詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention in the second field of application will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図18は本発明の光通信システムの基本構成を示すブロック図である。このシステムは、主局201と従局202を光伝送路203により接続して構成される。主局201は位相共役光発生手段204及び(第1の)変調手段205を有する。従局202はプローブ光発生手段206及び(第1の)復調手段207を有する。プローブ光発生手段206は、変調された或いは変調されていないプローブ光を光伝送路203の第1端に供給する。位相共役光発生手段204は、光伝送路203の第2端から出力したプローブ光を受け、そのプローブ光に対する位相共役光を発生して、この位相共役光を光伝送路203の第2端に供給する。変調手段205は、入力データに従って位相共役光を変調する。復調手段207は、光伝送路203の第1端から出力した位相共役光に基づいて入力データを復調する。変調手段205は、位相共役光発生手段204に動作的に接続されて位相共役光を内部変調するように構成されていても良いし、位相共役光発生手段204とは独立して位相共役光発生手段204から光伝送路203の第2端に供給される位相共役光を外部変調するように構成されていても良い。   FIG. 18 is a block diagram showing a basic configuration of the optical communication system of the present invention. This system is configured by connecting a master station 201 and a slave station 202 via an optical transmission line 203. The main station 201 has a phase conjugate light generation means 204 and a (first) modulation means 205. The slave station 202 has a probe light generator 206 and a (first) demodulator 207. The probe light generator 206 supplies the modulated or unmodulated probe light to the first end of the optical transmission line 203. The phase conjugate light generating means 204 receives the probe light output from the second end of the optical transmission line 203, generates a phase conjugate light for the probe light, and outputs the phase conjugate light to the second end of the optical transmission line 203. Supply. The modulating means 205 modulates the phase conjugate light according to the input data. The demodulation unit 207 demodulates input data based on the phase conjugate light output from the first end of the optical transmission path 203. The modulating means 205 may be operatively connected to the phase conjugate light generating means 204 to internally modulate the phase conjugate light, or may generate the phase conjugate light independently of the phase conjugate light generating means 204. The phase conjugate light supplied from the means 204 to the second end of the optical transmission path 203 may be externally modulated.

図19は図18の主局201の具体的構成例を示すブロック図である。位相共役光発生手段204は、非線形光学媒質211と、励起光を発生する励起光発生手段212と、プローブ光/励起光供給手段213とを含む。プローブ光/励起光供給手段213は、励起光発生手段212から供給された励起光を、図18の従局202から光伝送路203を介して供給されたプローブ光とともに非線形光学媒質211に供給する。非線形光学媒質211内で発生した位相共役光は、プローブ光の供給経路と同じ経路を逆向きに経て或いはプローブ光の供給経路とは異なる経路を経て図18の光伝送路203に供給される。   FIG. 19 is a block diagram showing a specific configuration example of the main station 201 in FIG. The phase conjugate light generation means 204 includes a nonlinear optical medium 211, excitation light generation means 212 for generating excitation light, and probe light / excitation light supply means 213. The probe light / excitation light supply unit 213 supplies the excitation light supplied from the excitation light generation unit 212 to the nonlinear optical medium 211 together with the probe light supplied from the slave station 202 in FIG. The phase conjugate light generated in the nonlinear optical medium 211 is supplied to the optical transmission path 203 in FIG. 18 via the same path as the probe light supply path in the opposite direction or via a path different from the probe light supply path.

図19のように構成された位相共役光発生手段204が用いられている場合、位相共役光を変調する変調手段205は、入力データに従って励起光を変調する励起光変調手段214を含むことができる。励起光変調手段214は、励起光発生手段212の光源を直接変調し、或いは励起光発生手段212からプローブ光/励起光供給手段213を介して非線形光学媒質211に供給される励起光を間接変調する。非線形光学媒質211を用いて位相共役光を発生させる場合、パラメトリック光増幅(光パラメトリックプロセス)又は4光波混合によるのが望ましい。パラメトリック光増幅は2次の非線形光学効果を用いるのに対し、4光波混合は3次の非線形光学効果を用いる。4光波混合により位相共役光を発生させる場合、励起光として同一周波数の第1及び第2の励起光を用い、これら第1及び第2の励起光を非線形光学媒質に互いに逆向きに供給するのが望ましい。このような双方向励起型の4光波混合による場合には、効率的に位相共役光を発生させることができる。勿論一つの励起光源を用いて4光波混合を発生させても良い。   When the phase conjugate light generation means 204 configured as shown in FIG. 19 is used, the modulation means 205 for modulating the phase conjugate light can include the excitation light modulation means 214 for modulating the excitation light according to the input data. . The pumping light modulator 214 directly modulates the light source of the pumping light generator 212 or indirectly modulates the pumping light supplied from the pumping light generator 212 to the nonlinear optical medium 211 via the probe light / pumping light supplier 213. I do. When generating phase conjugate light using the nonlinear optical medium 211, it is desirable to use parametric amplification (optical parametric process) or four-wave mixing. Parametric optical amplification uses a second-order nonlinear optical effect, while four-wave mixing uses a third-order nonlinear optical effect. When the phase conjugate light is generated by four-wave mixing, first and second pump lights having the same frequency are used as the pump light, and the first and second pump lights are supplied to the nonlinear optical medium in opposite directions. Is desirable. In the case of such two-way pumping type four-wave mixing, phase conjugate light can be efficiently generated. Of course, four-wave mixing may be generated using one excitation light source.

図20は、同一周波数の第1及び第2の励起光を3次の非線形光学効果を呈する非線形光学媒質に互いに逆向きに供給して4光波混合を生じさせる場合における位相共役光の発生原理の説明図である。3次の非線形光学効果を呈する非線形光学媒質NOMに第1及び第2の励起光EP1及びEP2を互いに反対の向きで入射させている状態で、非線形光学媒質NOMに入力信号光(プローブ光に相当)を供給すると、3次の非線形光学プロセス(具体的には第1及び第2の励起光のいずれか一方と入力信号光とにより形成される空間回折格子による第1及び第2の励起光のいずれか他方の回折)により、周波数ωS、波数kSの入力信号光ESから、周波数ωS、波数kSの出力信号光ES′と周波数ωI、波数kIの出力アイドラ光EI′とが生成される。出力アイドラ光EI′が入力信号光ESの位相共役光に相当するものであることは後述する。特に、互いに反対の向きで供給された第1及び第2の励起光が同じ周波数(ωP)である場合には、波数についてkI=−kSとなるから、アイドラ光は入力信号光の入射方向と反対方向に出力され、これにより反射型の位相共役光発生装置(位相共役ミラー)が実現される。このとき、エネルギー保存則により次の関係が成り立つ。 FIG. 20 shows the principle of generation of phase conjugate light when four-wave mixing is caused by supplying first and second pump lights of the same frequency to a nonlinear optical medium exhibiting a third-order nonlinear optical effect in opposite directions. FIG. In a state where the first and second excitation lights EP1 and EP2 are incident on the nonlinear optical medium NOM exhibiting the third-order nonlinear optical effect in directions opposite to each other, the input signal light (probe light) is applied to the nonlinear optical medium NOM. Is supplied, a third-order nonlinear optical process (specifically, the first and second pumping by the spatial diffraction grating formed by one of the first and second pumping light and the input signal light). the other one of the diffraction of light), the frequency omega S, from the input signal light E S wave number k S, the frequency omega S, wavenumber k S output signal light E S 'and the frequency omega I of the output idler wave number k I Light E I ′ is generated. The fact that the output idler light E I 'corresponds to the phase conjugate light of the input signal light E S will be described later. In particular, when the first and second pump lights supplied in opposite directions have the same frequency (ω P ), the wave number becomes k I = −k S, and thus the idler light becomes the input signal light. The light is output in the direction opposite to the incident direction, thereby realizing a reflection-type phase conjugate light generator (phase conjugate mirror). At this time, the following relationship holds according to the law of conservation of energy.

Figure 0003576546
図21は、4光波混合における信号光、励起光及びアイドラ光の周波数配置を説明するための図である。Ωは信号光と励起光の離調周波数を表す。周波数軸上において、信号光及びアイドラ光は励起光を中心として対称の位置にあることが分かる。
Figure 0003576546
FIG. 21 is a diagram for explaining the frequency arrangement of signal light, pump light, and idler light in four-wave mixing. Ω represents the detuning frequency of the signal light and the pump light. It can be seen that, on the frequency axis, the signal light and the idler light are located symmetrically about the pump light.

図20の原理における非線形光学効果の相互作用長をLとすれば、生成方程式は以下のように与えられる。   Assuming that the interaction length of the nonlinear optical effect in the principle of FIG. 20 is L, the generation equation is given as follows.

Figure 0003576546
となる。n及びχ(3)はそれぞれ非線形媒質NOMの屈折率及び3次の非線形光学定数を表す。また、<χ(3)>は非線形光学定数χ(3)の全ての偏波状態についての平均を表す。
Figure 0003576546
It becomes. n and χ (3) represent the refractive index and the third-order nonlinear optical constant of the nonlinear medium NOM, respectively. <Χ (3) > represents the average of all the polarization states of the nonlinear optical constant 全 て(3) .

(14),(15) 式より、信号光及びアイドラ光に対するそれぞれの利得GS及びGIは、 From the equations (14) and (15), the gains G S and G I for the signal light and the idler light are respectively:

Figure 0003576546
で与えられることがわかる。通常、ωI/ωS≒1であるから、非線形光学効果による位相共役光の発生においては、信号の増幅が実現されることがわかる。また、この場合における利得は、励起光の強度に依存するので、励起光の強度を変調することで、アイドラ光について強度変調を行うことができる。図20の原理に基づいて発生する出力アイドラ光EI′は入力信号光ESに対する位相共役光になっている。このことは、(14),(15) 式において、入力アイドラ光がない場合(EI=0)を考えてみれば明らかである(EI′はESの複素共役に相当)。
Figure 0003576546
Is given by Usually, since ω I / ω S ≒ 1, it is understood that signal amplification is realized in the generation of phase conjugate light by the nonlinear optical effect. Further, since the gain in this case depends on the intensity of the excitation light, the intensity of the idler light can be modulated by modulating the intensity of the excitation light. The output idler light E I ′ generated based on the principle of FIG. 20 is a phase conjugate light with respect to the input signal light E S. This is apparent from the case where there is no input idler light (E I = 0) in the equations (14) and (15) (E I ′ corresponds to the complex conjugate of E S ).

次に、この位相共役光の大きな特徴である時間反転の性質について説明する。いま、+z方向に進行する入力信号光(変調されていない入力プローブ光に相当)が平面波として次の式で表されるものとする。   Next, the property of time reversal, which is a major feature of this phase conjugate light, will be described. Now, it is assumed that an input signal light traveling in the + z direction (corresponding to an unmodulated input probe light) is represented by the following equation as a plane wave.

Figure 0003576546
ここで、AS(r)は電場の複素振幅、rは空間座標ベクトル、ωSはプローブ光の周波数、tは時間、kSは波数ベクトルを表し、c.c.はその直前の項の複素共役をとることを意味する。但し、波数ベクトルの大きさkSは、光路の屈折率をn、真空中の光速をcとすると、kS=ωSn/cで与えられる。このとき、(20)式で表される光の位相共役光は、次の(21)式で表される。
Figure 0003576546
Here, A S (r) is the complex amplitude of the electric field, r is the spatial coordinate vector, ω S is the frequency of the probe light, t is time, k S is a wave vector, c. c. Means that the complex conjugate of the term immediately before is taken. However, the magnitude k S of the wave number vector is given by k S = ω S n / c, where n is the refractive index of the optical path and c is the speed of light in vacuum. At this time, the phase conjugate light of the light represented by the expression (20) is represented by the following expression (21).

Figure 0003576546
(21)式は−z方向の進行波である反射型の位相共役光を表している。(21)式より明らかなように、反射型の位相共役光については、
Figure 0003576546
Equation (21) represents reflection-type phase conjugate light that is a traveling wave in the −z direction. As is clear from equation (21), for the reflection-type phase conjugate light,

Figure 0003576546
が成り立ち、位相共役光が時間反転の性質を持つことがわかる。この時間反転の性質を用いることによって、光伝送路で受ける定常的な位相歪み(例えば波長分散の影響)や偏波変動等の位相揺らぎを補償可能である。
Figure 0003576546
Holds that the phase conjugate light has the property of time reversal. By using the nature of the time reversal, it is possible to compensate for phase fluctuations such as steady phase distortion (for example, influence of chromatic dispersion) and polarization fluctuation received in the optical transmission line.

図22は図18及び図19の主局204の実施例を示すブロック図である。この実施例では、図19の非線形光学媒質211として光ファイバ221が用いられている。光ファイバ221は望ましくは石英系のシングルモードファイバである。また、図19の励起光発生手段212に対応して2つのレーザダイオード222及び223が用いられている。レーザダイオード222及び223はそれぞれ第1及び第2の励起光を出力し、これらの周波数は等しい。非線形光学媒質211としては、光ファイバ221の他にBaTiO3等の光誘起屈折率(フォトリフラクティブ)効果媒質、各種の有機化合物、各種半導体、特に進行波型の半導体光増幅器やファブリペロ型の半導体光増幅器を用いることもできる。また、LiNbO3等による光導波構造も採用可能である。いずれにしても、これらの媒質の主にFWMを用いることにより位相共役光の発生が可能であり、位相共役光の発生効率が高い非線形光学媒質を用いてその光路長を短くすることが、位相整合を容易にして広帯域化を図る上で有効である。レーザダイオード222及び223からの第1及び第2の励起光を非線形光学媒質としての光ファイバ221にそれぞれ互いに逆向きで入射させるために、図19のプローブ光/励起光供給手段213は、2つの光カプラ224及び225を含む。光カプラ224はポート224A,224B及び224Cを有し、少なくとも、ポート224Aに供給された光をポート224Bから出力しポート224Bに供給された光をポート224Cから出力するように機能する。光カプラ224のポート224Aはレーザダイオード222に接続され、ポート224Bは光ファイバ221の第1端に接続され、ポート224Cは信号光出力用のポート226に接続される。光カプラ225はポート225A,225B及び225Cを有し、少なくとも、ポート225Aに供給された光をポート225Bから出力しポート225Bに供給された光をポート225Cから出力しポート225Cに供給された光をポート225Bから出力するように機能する。光カプラ225のポート225Aはレーザダイオード223に接続され、ポート225Bは光ファイバ221の第2端に接続され、ポート225Cはプローブ光入力及び位相共役光出力のためのポート227に接続される。光カプラ224及び225としては、例えば、ファイバ融着型のもの、ハーフミラー、光合波器、偏光ビームスプリッタ等が使用される。 FIG. 22 is a block diagram showing an embodiment of the master station 204 shown in FIGS. In this embodiment, an optical fiber 221 is used as the nonlinear optical medium 211 in FIG. The optical fiber 221 is preferably a silica-based single mode fiber. Further, two laser diodes 222 and 223 are used corresponding to the excitation light generating means 212 in FIG. Laser diodes 222 and 223 output first and second pump lights, respectively, and their frequencies are equal. As the nonlinear optical medium 211, in addition to the optical fiber 221, a light-induced refractive index (photorefractive) effect medium such as BaTiO 3 , various organic compounds, various semiconductors, particularly a traveling-wave semiconductor optical amplifier and a Fabry-Perot semiconductor light An amplifier can also be used. Further, an optical waveguide structure made of LiNbO 3 or the like can be adopted. In any case, it is possible to generate phase conjugate light by mainly using FWM of these media, and to shorten the optical path length by using a nonlinear optical medium having high generation efficiency of phase conjugate light is required to reduce the phase length. This is effective in facilitating the matching and widening the band. In order to make the first and second pump lights from the laser diodes 222 and 223 enter the optical fiber 221 as a nonlinear optical medium in opposite directions, respectively, the probe light / pump light supply means 213 in FIG. Optical couplers 224 and 225 are included. The optical coupler 224 has ports 224A, 224B, and 224C, and functions to output at least light supplied to the port 224A from the port 224B and output light supplied to the port 224B from the port 224C. The port 224A of the optical coupler 224 is connected to the laser diode 222, the port 224B is connected to the first end of the optical fiber 221, and the port 224C is connected to the signal light output port 226. The optical coupler 225 has ports 225A, 225B, and 225C, and outputs at least the light supplied to the port 225A from the port 225B, outputs the light supplied to the port 225B from the port 225C, and outputs the light supplied to the port 225C. It functions to output from the port 225B. Port 225A of optical coupler 225 is connected to laser diode 223, port 225B is connected to the second end of optical fiber 221, and port 225C is connected to port 227 for probe light input and phase conjugate light output. As the optical couplers 224 and 225, for example, a fiber fusion type, a half mirror, an optical multiplexer, a polarization beam splitter, or the like is used.

この実施例では、図19の励起光変調手段214は、レーザダイオード222及び223の駆動制御回路228を含む。駆動制御回路228は、光ファイバ221に供給される第1及び第2の励起光によって入力プローブ光に対する位相共役光が発生するようにレーザダイオード222及び223に駆動電流を供給し、また、レーザダイオード222及び/又は223に供給する駆動電流を入力データに従って変化させる。位相共役光について強度変調又は振幅変調を行う場合には、駆動制御回路228は、入力データに従って第1及び第2の励起光の少なくともいずれか一方の強度又は振幅が変調されるように、レーザダイオード222及び223に与える駆動電流を制御する。また、位相共役光について周波数変調を行う場合には、駆動制御回路228は、入力データに従って第1及び第2の励起光の周波数が変調されるように、レーザダイオード222及び223に与える駆動電流を制御する。レーザダイオード222及び223から光ファイバ221にそれぞれ供給される第1及び第2の励起光が周波数変調されると、信号光の周波数と励起光の周波数の差が励起光の周波数と位相共役光の周波数の差に等しいという関係(図21参照)から、位相共役光が周波数変調される。   In this embodiment, the excitation light modulation means 214 in FIG. 19 includes a drive control circuit 228 for the laser diodes 222 and 223. The drive control circuit 228 supplies a drive current to the laser diodes 222 and 223 so that the first and second excitation lights supplied to the optical fiber 221 generate phase conjugate light with respect to the input probe light. The drive current supplied to 222 and / or 223 is changed according to the input data. When performing the intensity modulation or the amplitude modulation on the phase conjugate light, the drive control circuit 228 controls the laser diode so that the intensity or the amplitude of at least one of the first and second excitation lights is modulated according to the input data. The drive current supplied to 222 and 223 is controlled. When frequency modulation is performed on the phase conjugate light, the drive control circuit 228 supplies a drive current to be supplied to the laser diodes 222 and 223 so that the frequencies of the first and second excitation lights are modulated according to the input data. Control. When the first and second pump lights supplied from the laser diodes 222 and 223 to the optical fiber 221 are frequency-modulated, the difference between the frequency of the signal light and the frequency of the pump light becomes the difference between the frequency of the pump light and the phase conjugate light. The phase conjugate light is frequency-modulated from the relationship that it is equal to the frequency difference (see FIG. 21).

この実施例によると、レーザダイオード222及び223からの第1及び第2の励起光を非線形光学媒質としての光ファイバ221にそれぞれ互いに逆向きに供給することができるので、双方向励起型の4光波混合を生じさせて、入力プローブ光に対する位相共役光を効率的に発生させることができる。また、ポート227から入力プローブ光の供給経路と同一の経路で位相共役光を取り出すことができるので、ポート227を図18の光伝送路203に接続することによって、図18のシステムを容易に実現することができる。尚、図22のポート226は、ポート227に供給されるプローブ光が後述のように変調されている場合に、復調のために用いることができる。   According to this embodiment, the first and second pumping lights from the laser diodes 222 and 223 can be supplied to the optical fiber 221 as the nonlinear optical medium in opposite directions, respectively. By mixing, phase conjugate light with respect to the input probe light can be efficiently generated. Also, since the phase conjugate light can be extracted from the port 227 along the same path as the supply path of the input probe light, the system of FIG. 18 can be easily realized by connecting the port 227 to the optical transmission path 203 of FIG. can do. Note that the port 226 in FIG. 22 can be used for demodulation when the probe light supplied to the port 227 is modulated as described later.

図23A及び23Bは、図22の駆動制御回路228が位相共役光を強度変調すべくレーザダイオード23に与える駆動電流を変化させて第2の励起光を強度変調する場合についての位相共役光及び第2の励起光の波形を説明するための図である。図23Aにおいて、下段は第2の励起光EP2の波形を表し、上段は位相共役光EI′の波形を表している。第2の励起光EP2はアナログ信号(この例では正弦波信号)により強度変調されており、第2の励起光EP2が信号利得G=1を満足する値EP2 (0)よりも高い値のときにのみ位相共役光が出力される。従って、位相共役光EI′の波形は、正弦波信号を半波整流した波形と等価になる。図23Bは第2の励起光がデジタル信号により強度変調されている場合についてを図23Aに準じて表示した位相共役光及び第2の励起光の波形図である。この例においても、第2の励起光EP2がしきい値EP2 (0)よりも高い値のときにのみ位相共役光が出力される。尚、第2の励起光の強度又は振幅を常にしきい値EP2 (0)よりも高い領域で変化させる場合にも、本発明を実施可能である。 FIGS. 23A and 23B show the phase conjugate light and the second conjugate light in the case where the drive control circuit 228 in FIG. 22 changes the drive current supplied to the laser diode 23 to intensity-modulate the phase conjugate light to intensity-modulate the second excitation light. FIG. 4 is a diagram for explaining a waveform of excitation light No. 2; In FIG. 23A, the lower part shows the waveform of the second excitation light E P2 , and the upper part shows the waveform of the phase conjugate light E I ′. The second pumping light E P2 is intensity-modulated by an analog signal (in this example, a sine wave signal), and the second pumping light EP 2 is higher than the value EP 2 (0) satisfying the signal gain G = 1. The phase conjugate light is output only when the value is “1”. Therefore, the waveform of the phase conjugate light E I ′ is equivalent to a half-wave rectified waveform of the sine wave signal. FIG. 23B is a waveform diagram of the phase conjugate light and the second excitation light in which the intensity of the second excitation light is modulated by a digital signal according to FIG. 23A. Also in this example, the phase conjugate light is output only when the second pumping light EP2 is higher than the threshold value EP2 (0) . The present invention can also be implemented when the intensity or amplitude of the second excitation light is constantly changed in a region higher than the threshold value EP2 (0) .

図24は本発明の光通信システムの他の基本構成を示すブロック図である。この基本構成は、図18の基本構成と対比して、主局201の第1の変調手段205が第1の入力データに従って位相共役光を変調している点と、従局202が第2の入力データに従ってプローブ光を変調する第2の変調手段231をさらに有している点と、主局201が位相共役光発生手段204の出力光に基づいて第2の入力データを復調する第2の復調手段32をさらに有する点とで特徴付けられる。この構成によると、従局202から主局201に向かう方向にはプローブ光に伝送データをのせ、主局201から従局202に向かう方向については位相共役光に伝送データをのせることができるので、双方向伝送が可能になるとともに、主局201から従局202に向かう方向について光伝送路での位相揺らぎを補償することができる。   FIG. 24 is a block diagram showing another basic configuration of the optical communication system of the present invention. This basic configuration is different from the basic configuration in FIG. 18 in that the first modulating means 205 of the main station 201 modulates the phase conjugate light according to the first input data, and the slave station 202 Second modulation means 231 for modulating the probe light according to the data, and second demodulation in which main station 201 demodulates the second input data based on the output light of phase conjugate light generation means 204 And means 32. According to this configuration, the transmission data can be loaded on the probe light in the direction from the slave station 202 to the master station 201, and the transmission data can be loaded on the phase conjugate light in the direction from the master station 201 to the slave station 202. It is possible to perform directional transmission and to compensate for phase fluctuations in the optical transmission path in the direction from the master station 201 to the slave station 202.

第2の変調手段231がプローブ光の周波数又は位相を変調する場合には、第1の変調手段205における位相共役光に対する変調方式としては、強度変調又は振幅変調を採用可能である。こうすることで、第1及び第2の復調手段207及び232がそれぞれ容易に第1及び第2の入力データを復調することができる。また、第2の変調手段231がプローブ光の強度又は振幅を比較的低い変調度で変調し、第1の変調手段205が位相共役光の強度又は振幅を比較的高い変調度で変調するようにしても、或いはその逆でも良好に復調を行うことができる。尚、図24の第2の復調手段232は、例えば図22のポート226に接続され、図22の光ファイバ221内で増幅された信号光(増幅された変調プローブ光に相当)に基づいて、第2の入力データを復調する。   When the second modulating means 231 modulates the frequency or phase of the probe light, the first modulating means 205 can employ intensity modulation or amplitude modulation as a modulation method for the phase conjugate light. By doing so, the first and second demodulation means 207 and 232 can easily demodulate the first and second input data, respectively. Further, the second modulating means 231 modulates the intensity or amplitude of the probe light with a relatively low modulation degree, and the first modulating means 205 modulates the intensity or amplitude of the phase conjugate light with a relatively high modulation degree. However, demodulation can be performed well even if the reverse is true. The second demodulation means 232 in FIG. 24 is connected to, for example, the port 226 in FIG. 22, and is based on the signal light (corresponding to the amplified modulation probe light) amplified in the optical fiber 221 in FIG. Demodulate the second input data.

図25は図18又は図24のシステムに適用可能な従局の第1実施例を示すブロック図である。この実施例では、位相共役光が強度変調されている場合に、直接検波により伝送データを復調する。光カプラ241はポート241A,241B及び241Cを有し、ポート241Aに供給された光をポート241Bから出力しポート241Cに供給された光をポート241Aから出力するように機能する。光カプラ241としては例えば光サーキュレータを用いることができる。光カプラ241のポート241Aは図18又は図24の光伝送路203に接続され、ポート241Bはフォトダイオード等の受光器242に接続され、ポート241Cはプローブ光の光源としてのレーザダイオード244に接続される。   FIG. 25 is a block diagram showing a first embodiment of a slave station applicable to the system of FIG. 18 or FIG. In this embodiment, when the phase conjugate light is intensity-modulated, the transmission data is demodulated by direct detection. The optical coupler 241 has ports 241A, 241B, and 241C, and functions to output the light supplied to the port 241A from the port 241B and output the light supplied to the port 241C from the port 241A. As the optical coupler 241, for example, an optical circulator can be used. The port 241A of the optical coupler 241 is connected to the optical transmission line 203 in FIG. 18 or FIG. 24, the port 241B is connected to a light receiver 242 such as a photodiode, and the port 241C is connected to a laser diode 244 as a probe light source. You.

強度変調された位相共役光が光カプラ241のポート241A及び241Bをこの順に経て受光器242に供給されると、受光器242の出力電気信号は伝送されてきた位相共役光の強度変化に対応して変化する。従って、識別器等を用いて通常通り構成される復調回路243により受光器242の出力電気信号を処理することで、伝送データを再生することができる。プローブ光の光源としてのレーザダイオード244は駆動回路245により駆動される。この実施例の従局を図18のシステムに適用する場合には、駆動回路245はレーザダイオード244を定常駆動し、レーザダイオード244からは一定のプローブ光が出力され、このプローブ光は光カプラ241のポート241C及び241Aをこの順に経て図18の光伝送路203に送出される。一方、この実施例の従局が図24のシステムに適用される場合には、レーザダイオード244から変調されたプローブ光が出力されるように、駆動回路245がレーザダイオード244を駆動する。コヒーレントな位相共役光に対して振幅変調、位相変調又は周波数変調が行われている場合には、従局では、ローカル光を用いてヘテロダイン検波により伝送データを再生することができる。この場合、従局に伝送された位相共役光をローカル光と共に受光器の受光面に入射させて、ヘテロダイン検波を行うことができる。   When the intensity-modulated phase conjugate light is supplied to the light receiver 242 via the ports 241A and 241B of the optical coupler 241 in this order, the output electric signal of the light receiver 242 corresponds to the intensity change of the transmitted phase conjugate light. Change. Therefore, the transmission data can be reproduced by processing the output electric signal of the light receiver 242 by the demodulation circuit 243 configured as usual using the discriminator or the like. The laser diode 244 as a light source of the probe light is driven by the drive circuit 245. When the slave station of this embodiment is applied to the system of FIG. 18, the drive circuit 245 drives the laser diode 244 in a steady state, and a constant probe light is output from the laser diode 244. The light passes through the ports 241C and 241A in this order and is transmitted to the optical transmission line 203 in FIG. On the other hand, when the slave station of this embodiment is applied to the system of FIG. 24, the driving circuit 245 drives the laser diode 244 so that the modulated probe light is output from the laser diode 244. When amplitude modulation, phase modulation, or frequency modulation is performed on the coherent phase conjugate light, the slave station can reproduce transmission data by heterodyne detection using local light. In this case, heterodyne detection can be performed by causing the phase conjugate light transmitted to the slave station to enter the light receiving surface of the light receiver together with the local light.

図26は図18又は図24のシステムに適用可能な従局の第2実施例を示すブロック図である。この実施例は、従局でヘテロダイン検波を行う場合に、一つの光源からのプローブ光を2分岐し、その一方をローカル光として用いている点で特徴付けられる。図18又は図24の光伝送路203により伝送された位相共役光は、光カプラ241のポート241A及び241Bをこの順に経てさらにハーフミラー251を透過してフォトダイオード等の受光器252に入射する。レーザダイオード253から出力されたプローブ光は、ハーフミラー254で分岐され、分岐プローブ光の一方は光カプラ241のポート241C及び241Aをこの順に経て光伝送路に送出される。分岐プローブ光の他方は、ハーフミラー254で反射してローカル光としてさらにハーフミラー251で反射し、位相共役光と同一光路で受光器252の受光面に入射する。   FIG. 26 is a block diagram showing a second embodiment of the slave station applicable to the system of FIG. 18 or FIG. This embodiment is characterized in that, when heterodyne detection is performed in a slave station, the probe light from one light source is split into two and one of them is used as local light. The phase conjugate light transmitted by the optical transmission line 203 in FIG. 18 or 24 passes through the ports 241A and 241B of the optical coupler 241 in this order, further passes through the half mirror 251 and enters the light receiver 252 such as a photodiode. The probe light output from the laser diode 253 is split by the half mirror 254, and one of the split probe lights is sent to the optical transmission path through the ports 241C and 241A of the optical coupler 241 in this order. The other one of the branched probe lights is reflected by the half mirror 254, is further reflected as local light by the half mirror 251 and is incident on the light receiving surface of the light receiver 252 along the same optical path as the phase conjugate light.

この場合、ローカル光源と信号光源を共通化できる上、ローカル光源は受信機の近傍に設置されるので、高い光パワーレベルでのローカル光の受光が可能であり、従って、高い受信感度の確保も容易である。位相共役光及びローカル光が受光器252の受光面に同一光路で入射すると、位相共役光の周波数とローカル光の周波数の差に相当する周波数を有する中間周波信号が、受光器252の出力として得られる。従って、フィルタ検波方式或いは同期検波方式により通常通り構成される復調回路256を用いて、受光器252から供給される中間周波信号に基づいて伝送データを復調することができる。尚、図26において、符号255はレーザダイオード253の駆動回路を表しており、この駆動回路255は図25の駆動回路245に対応している。   In this case, the local light source and the signal light source can be shared, and since the local light source is installed near the receiver, it is possible to receive the local light at a high optical power level, and therefore, it is possible to secure a high receiving sensitivity. Easy. When the phase conjugate light and the local light enter the light receiving surface of the light receiver 252 in the same optical path, an intermediate frequency signal having a frequency corresponding to the difference between the frequency of the phase conjugate light and the frequency of the local light is obtained as the output of the light receiver 252. Can be Therefore, the transmission data can be demodulated based on the intermediate frequency signal supplied from the photodetector 252 by using the demodulation circuit 256 configured as usual by the filter detection method or the synchronous detection method. In FIG. 26, reference numeral 255 denotes a drive circuit of the laser diode 253, and this drive circuit 255 corresponds to the drive circuit 245 of FIG.

図27は図26の受光器252から出力される中間周波信号のスペクトルの説明図である。図21で説明したように、非線形光学媒質を用いて4光波混合により位相共役光を発生させる場合、プローブ光と励起光の離調周波数をΩとすると、励起光と位相共役光の離調周波数もΩとなり、その結果、プローブ光の周波数と位相共役光の周波数の差は2Ωとなる。従って、図26の実施例において、分岐プローブ光をローカル光として用いた場合には、中間周波信号の中心周波数は2Ωとなる。   FIG. 27 is an explanatory diagram of the spectrum of the intermediate frequency signal output from the light receiver 252 of FIG. As described with reference to FIG. 21, when phase conjugate light is generated by four-wave mixing using a nonlinear optical medium, the detuning frequency between the probe light and the excitation light is Ω, and the detuning frequency between the excitation light and the phase conjugate light is Also becomes Ω, and as a result, the difference between the frequency of the probe light and the frequency of the phase conjugate light becomes 2Ω. Therefore, when the branch probe light is used as the local light in the embodiment of FIG. 26, the center frequency of the intermediate frequency signal is 2Ω.

ところで、図26の実施例のように、ヘテロダイン検波を行う場合には、受光器252に入射する位相共役光及びローカル光の偏光面を一致させておくことが、中間周波信号の出力レベルを安定化する上で要求される。レーザダイオード253の出力光は通常直線偏光に近い偏光状態を有しているので、レーザダイオード253からハーフミラー254及び251を介して受光器252に供給されるローカル光は一定の偏光面を有する直線偏光と見なすことができる。一方、光伝送路としてよく用いられるシングルモードファイバの伝搬モードには、偏光面が互いに直交する2つの偏光モードが存在し、これら2つの偏光モードは各種の外乱の影響により結合して、結果として、シングルモードファイバの第1端に供給される光の偏光状態はそのファイバの第2端から出力される光の偏光状態に一致しない。従って、図26の光カプラ241のポート241Aに接続される光伝送路としてシングルモードファイバが用いられている場合には、光カプラ241のポート241Bからハーフミラー251を介して受光器252に供給される位相共役光の偏光状態は、環境変化等によって時間とともに変動する。このような偏光状態の変動があると、受光器252から出力される中間周波信号のレベルが変動し、最悪の場合位相共役光とローカル光が干渉せずに受信不能状態となる。   By the way, when heterodyne detection is performed as in the embodiment of FIG. 26, it is necessary to make the polarization planes of the phase conjugate light and the local light incident on the light receiver 252 coincide with each other to stabilize the output level of the intermediate frequency signal. Required for Since the output light of the laser diode 253 usually has a polarization state close to linearly polarized light, the local light supplied from the laser diode 253 to the light receiver 252 via the half mirrors 254 and 251 is a linear light having a constant polarization plane. It can be considered as polarized light. On the other hand, in the propagation mode of a single mode fiber often used as an optical transmission line, there are two polarization modes whose polarization planes are orthogonal to each other, and these two polarization modes are coupled due to various disturbances, and as a result, The polarization state of the light supplied to the first end of the single mode fiber does not match the polarization state of the light output from the second end of the fiber. Therefore, when a single mode fiber is used as the optical transmission path connected to the port 241A of the optical coupler 241 in FIG. 26, the optical fiber is supplied from the port 241B of the optical coupler 241 to the light receiver 252 via the half mirror 251. The polarization state of the phase conjugate light varies with time due to environmental changes and the like. If the polarization state fluctuates, the level of the intermediate frequency signal output from the light receiver 252 fluctuates, and in the worst case, the phase conjugate light and the local light do not interfere with each other, and the signal cannot be received.

このような問題に対処するために、従来のコヒーレント光通信システムでは、受光器に供給される信号光(図26の実施例における位相共役光に相当)及び/又はローカル光について、これらの偏光状態が一致するような偏光制御を行っていた。偏光制御に代えて、光伝送路としての偏波保持ファイバの使用或いは偏波ダイバーシティ方式の適用によっても上述の問題に対処することができるが、いずれにしても、システムの構成が複雑になるという欠点がある。   In order to cope with such a problem, in the conventional coherent optical communication system, the polarization state of the signal light (corresponding to the phase conjugate light in the embodiment of FIG. 26) and / or the local light supplied to the optical receiver is changed. The polarization was controlled so that Instead of polarization control, use of a polarization maintaining fiber as an optical transmission line or application of a polarization diversity system can also address the above-mentioned problem, but in any case, the system configuration becomes complicated. There are drawbacks.

図28は偏光制御その他の対策を行うことなしに中間周波信号の高いレベルを維持することができる実施例を示す光通信システムのブロック図である。従局202としては例えば図26に示されたものが用いられる。主局201と従局202を接続する光伝送路203は、この実施例ではシングルモードファイバ261である。主局201は2つの位相共役光発生装置262及び263と偏光ビームスプリッタ264とを有している。位相共役光発生装置262及び263は、供給された直線偏光のプローブ光に対して同じ偏光面を有する直線偏光の位相共役光を発生してこの位相共役光をプローブ光供給経路と逆向きに送出する。偏光ビームスプリッタ264はポート264A,264B及び264Cを有し、ポート264Aに供給された光を直交2偏光成分に分離してそれぞれポート264B及び264Cから出力しポート264B及び264Cにそれぞれ供給された直交2偏光成分をポート264Aから出力するように機能する。偏光ビームスプリッタ264のポート264Aはシングルモードファイバ261に接続され、ポート264B及び264Cは、定偏波ファイバ等の偏光状態保持機能を有する伝送路を介してそれぞれ位相共役光発生装置262及び263に接続される。   FIG. 28 is a block diagram of an optical communication system showing an embodiment capable of maintaining a high level of the intermediate frequency signal without taking polarization control or other measures. As the slave station 202, for example, the one shown in FIG. 26 is used. The optical transmission line 203 connecting the master station 201 and the slave station 202 is a single mode fiber 261 in this embodiment. The main station 201 has two phase conjugate light generators 262 and 263 and a polarization beam splitter 264. The phase conjugate light generators 262 and 263 generate linearly-polarized phase conjugate light having the same polarization plane with respect to the supplied linearly-polarized probe light, and transmit the phase conjugate light in the opposite direction to the probe light supply path. I do. The polarizing beam splitter 264 has ports 264A, 264B, and 264C, separates the light supplied to the port 264A into two orthogonal polarization components, outputs the light from the ports 264B and 264C, and outputs the orthogonal light from the ports 264B and 264C, respectively. It functions to output the polarization component from port 264A. The port 264A of the polarization beam splitter 264 is connected to the single mode fiber 261, and the ports 264B and 264C are connected to the phase conjugate light generators 262 and 263 via a transmission line having a polarization state maintaining function such as a polarization maintaining fiber. Is done.

シングルモードファイバ261により従局202から主局201に送られたプローブ光は、偏光ビームスプリッタ264で偏光面が互いに直交する2つの偏光成分に偏光分離される。プローブ光のこれら2偏光成分はその偏光状態を保ったままそれぞれ位相共役光発生装置262及び263に供給され、ここでそれぞれ対応した偏光面を有する位相共役光が発生する。位相共役光発生装置262及び263から出力した位相共役光は、偏光ビームスプリッタ264で偏光合成され、シングルモードファイバ261により従局202に伝送される。位相共役光発生装置262及び263から送出される位相共役光の2偏光成分は、プローブ光の偏光状態の変動を正確にさかのぼって従局202に伝送されるので、シングルモードファイバ261における偏光状態の変動の周期が主局201及び従局202間の光の往復時間に比べて十分に大きい場合には、シングルモードファイバ261の出力端における位相共役光の偏光状態は、プローブ光としてシングルモードファイバ261に供給された状態に戻り、従って、常に最適な偏光状態でのヘテロダイン検波が可能になる。このように本実施例によると、偏光制御や偏波ダイバーシティ方式の適用が不要になるので、簡単且つ高性能なシステムの提供が可能になる。尚、位相共役光発生装置262及び偏光ビームスプリッタ264間の光路長と位相共役光発生装置263及び偏光ビームスプリッタ264間の光路長の差は、光源のコヒーレント長よりも短く設定されることが望ましい。   The probe light transmitted from the slave station 202 to the master station 201 via the single mode fiber 261 is polarized and separated by the polarization beam splitter 264 into two polarization components whose polarization planes are orthogonal to each other. These two polarized components of the probe light are supplied to the phase conjugate light generators 262 and 263, respectively, while maintaining their polarization state, where the phase conjugate light having the corresponding polarization planes is generated. The phase conjugate lights output from the phase conjugate light generators 262 and 263 are polarization-synthesized by the polarization beam splitter 264 and transmitted to the slave station 202 by the single mode fiber 261. Since the two polarization components of the phase conjugate light transmitted from the phase conjugate light generators 262 and 263 are transmitted to the slave station 202 exactly following the change in the polarization state of the probe light, the change in the polarization state in the single mode fiber 261 is performed. Is longer than the round trip time of the light between the master station 201 and the slave station 202, the polarization state of the phase conjugate light at the output end of the single mode fiber 261 is supplied to the single mode fiber 261 as probe light. In this way, it is possible to always perform heterodyne detection in the optimum polarization state. As described above, according to the present embodiment, there is no need to apply the polarization control or the polarization diversity system, and thus it is possible to provide a simple and high-performance system. Note that the difference between the optical path length between the phase conjugate light generator 262 and the polarization beam splitter 264 and the optical path length between the phase conjugate light generator 263 and the polarization beam splitter 264 is desirably set shorter than the coherent length of the light source. .

主局201は、一つの位相共役光発生装置262のみを有するように構成されても良い。この場合、図28の主局201の構成要素のうち位相共役光発生装置263及び偏光ビームスプリッタ264が省略され、位相共役光発生装置262は偏波能動制御器を介してシングルモード光ファイバ261に接続される。そして、シングルモードファイバ261から主局201に入力する任意の偏波状態の光を偏波能動制御器により位相共役光発生装置262で発生させる位相共役光の偏波状態(通常は直線偏波)と同じ状態に変換して位相共役光発生装置262に入力する。こうすると、発生した位相共役光は偏波能動制御器で再びシングルモードファイバ261から出力された際の偏波状態に変換される。従って、この位相共役光がシングルモードファイバ261を逆方向に伝搬して従局202に戻った際には、最初の偏波状態と等しくなるのである。   The main station 201 may be configured to have only one phase conjugate light generator 262. In this case, the phase conjugate light generator 263 and the polarization beam splitter 264 among the components of the main station 201 in FIG. 28 are omitted, and the phase conjugate light generator 262 is connected to the single mode optical fiber 261 via the polarization active controller. Connected. Then, the polarization state of the phase conjugate light (usually linear polarization) in which light having an arbitrary polarization state input from the single mode fiber 261 to the main station 201 is generated by the phase conjugate light generator 262 by the active polarization controller. And input to the phase conjugate light generator 262. In this way, the generated phase conjugate light is converted by the polarization active controller into a polarization state when output from the single mode fiber 261 again. Therefore, when this phase conjugate light propagates through the single mode fiber 261 in the reverse direction and returns to the slave station 202, the phase becomes the same as the first polarization state.

図18又は図24のシステムにおいて、プローブ光発生手段206から光伝送路203に供給されるプローブ光が周波数分割多重された複数のプローブ光である場合には、周波数分割多重数と同数の位相共役光発生手段204を用いるか、或いは、周波数分割多重された複数のプローブ光に対して位相共役光をそれぞれ発生し得る広帯域の位相共役光発生手段204を用いることで、周波数分割多重光伝送が可能になる。   In the system shown in FIG. 18 or FIG. 24, when the probe light supplied from the probe light generating means 206 to the optical transmission line 203 is a plurality of frequency division multiplexed probe lights, the same number of phase conjugates as the number of frequency division multiplexing are used. Frequency division multiplexing optical transmission is possible by using the light generating means 204 or by using the broadband phase conjugate light generating means 204 which can respectively generate phase conjugate light for a plurality of frequency division multiplexed probe lights. become.

図29は本発明を光分配系に適用した実施例を示す光通信システムのブロック図である。この系での第1の実施例は、それぞれが主局201に対応する複数の加入者271と、従局202に対応する分配局272とを光マルチ/デマルチプレクサ273を介して接続している場合である。分配局272からの単一周波数の或いは周波数分割多重されたプローブ光は、光マルチ/デマルチプレクサ273で分配されて、各加入者271に供給される。各加入者271では、各分配プローブ光に基づき伝送データが再生され、一方、各加入者271からのリクエスト信号等の伝送データは位相共役光により分配局72に伝送される。この実施例では、各加入者271では出力信号光及び位相共役光についての増幅を行わせることができるので、光マルチ/デマルチプレクサ273における分配損失を補償することができ、簡単な構成の光加入者システムを実現することができる。各加入者271は例えば図19の主局の具体的構成例を有しており、この場合、各励起光発生手段212が発生する各励起光の周波数を異ならせておくことによって、分配局272の側で例えばいずれの加入者からのリクエスト信号であるかを検出することが容易になる。   FIG. 29 is a block diagram of an optical communication system showing an embodiment in which the present invention is applied to an optical distribution system. In the first embodiment in this system, a plurality of subscribers 271 each corresponding to the master station 201 and a distribution station 272 corresponding to the slave station 202 are connected via an optical multi / demultiplexer 273. It is. The single frequency or frequency division multiplexed probe light from the distribution station 272 is distributed by the optical multi / demultiplexer 273 and supplied to each subscriber 271. In each subscriber 271, transmission data is reproduced based on each distribution probe light, while transmission data such as a request signal from each subscriber 271 is transmitted to the distribution station 72 by phase conjugate light. In this embodiment, since each subscriber 271 can amplify the output signal light and the phase conjugate light, the distribution loss in the optical multi / demultiplexer 273 can be compensated, and the optical addition with a simple configuration can be performed. User system can be realized. Each subscriber 271 has, for example, a specific configuration example of the master station shown in FIG. 19, and in this case, the frequency of each pump light generated by each pump light generating means 212 is made different, so that the distribution station 272 is provided. Side, for example, it is easy to detect which subscriber is the request signal.

この系での第2の実施例は、主局に対応する分配局272と従局に対応する複数の加入者271を光マルチ/デマルチプレクサ273を介して接続している場合である。各加入者271の各々に割り当てられた周波数のプローブ光或いは共通の光源から分配されたプローブ光は、光マルチ/デマルチプレクサ273で合成されて、分配局272に供給される。分配局272は、プローブ光を位相共役光に変換し、この位相共役光に伝送データを載せた後、再び各加入者271に伝送する。位相共役光の生成においては、各加入者の各々に別々の周波数のプローブ光が割り当てられている場合には、加入者の数と同数の位相共役光発生手段を用いるか、或いは、複数のプローブ光に対して位相共役光を発生し得る広帯域の位相共役光発生手段が用いられる。また、各加入者からのプローブ光には各加入者からのリクエスト信号を載せておくことも可能である。   The second embodiment in this system is a case where a distribution station 272 corresponding to a master station and a plurality of subscribers 271 corresponding to a slave station are connected via an optical multi / demultiplexer 273. The probe light of the frequency assigned to each of the subscribers 271 or the probe light distributed from the common light source is combined by the optical multi / demultiplexer 273 and supplied to the distribution station 272. The distribution station 272 converts the probe light into phase conjugate light, places transmission data on the phase conjugate light, and transmits the data to each subscriber 271 again. In generating phase conjugate light, when probe light of a different frequency is assigned to each of the subscribers, the same number of phase conjugate light generating means as the number of subscribers are used, or a plurality of probes are used. A wide-band phase conjugate light generating means capable of generating phase conjugate light with respect to light is used. It is also possible to carry a request signal from each subscriber on the probe light from each subscriber.

以上説明したように、本発明の第2の適用態様によると、多機能性を有する位相共役光発生手段を用いてこれを光通信システムに適用することができるので、所定の機能を簡単な構成で実現することができるようになるという効果が生じる。また、本発明によると、光伝送路での位相揺らぎを補償した光通信システムの提供が可能になるという効果が生じる。   As described above, according to the second aspect of the present invention, since the phase conjugate light generating means having multi-functionality can be applied to the optical communication system, the predetermined function can be simplified. This has the effect of being able to be realized by Further, according to the present invention, it is possible to provide an optical communication system that compensates for phase fluctuations in an optical transmission line.

続いて、本発明の第3の適用分野について説明する。本発明の以下の実施例は、種々の光システムに適用可能な光変調器に関する。   Subsequently, a third application field of the present invention will be described. The following embodiments of the present invention relate to an optical modulator applicable to various optical systems.

従来、光変調器としては、電気信号により光デバイスを変調するものが知られている。例えば、レーザダイオードの注入電流の変調による振幅変調や周波数(位相)変調、LiNbO3光導波路のバイアス電圧の変調による強度変調や位相変調等が盛んに行われている。光システムの高速化に際し、従来の光変調器の性能は限界に近づきつつある。その一方で、光システムのさらなる高速化への期待もある。また、光増幅中継が盛んになるにつれ、伝送速度に依存しない光中継器が求められるようになってきている。こうした要求に応えるためには、電気的な処理を介さない光による光変調器(所謂全光変調器)の開発が要求される。 Conventionally, as an optical modulator, an optical modulator that modulates an optical device with an electric signal is known. For example, amplitude modulation and frequency (phase) modulation by modulating an injection current of a laser diode, intensity modulation and phase modulation by modulating a bias voltage of a LiNbO 3 optical waveguide, and the like are actively performed. As optical systems speed up, the performance of conventional optical modulators is approaching its limits. On the other hand, there are also expectations for higher speed optical systems. In addition, as optical amplification repeaters have become popular, optical repeaters that do not depend on the transmission speed have been required. In order to meet such demands, the development of an optical modulator using light without electrical processing (a so-called all-optical modulator) is required.

本発明の第3の適用分野における目的は、このような光変調器を提供することにある。   An object in a third field of application of the invention is to provide such an optical modulator.

図30は本発明の光変調器の基本構成を示すブロック図である。この光変調器は、プローブ光源301と、励起光源302と、非線形光学媒質303と、プローブ光源301からのプローブ光を励起光源302からの励起光とともに非線形光学媒質303に供給するプローブ光/励起光供給手段304と、励起光源302に動作的に接続されて励起光を情報信号により変調する変調手段305とを備える。そして、非線形光学媒質303から変調された位相共役光が出力される。   FIG. 30 is a block diagram showing a basic configuration of the optical modulator according to the present invention. This optical modulator includes a probe light source 301, an excitation light source 302, a nonlinear optical medium 303, and a probe light / excitation light for supplying the probe light from the probe light source 301 to the nonlinear optical medium 303 together with the excitation light from the excitation light source 302. It comprises a supply means 304 and a modulation means 305 operatively connected to the excitation light source 302 for modulating the excitation light with an information signal. Then, the modulated phase conjugate light is output from the nonlinear optical medium 303.

非線形光学媒質を用いた4光波混合(FWM)による位相共役光の発生及びその性質については、例えば第2の適用分野において(13)式乃至(22)式により説明したので、ここでは出力アイドラ光(位相共役光)がどのように変調されるかについて、振幅(強度)変調、周波数変調、位相変調を例にとり説明する。いま、FWMにおける入力信号光(プローブ光)ES(ωS,t)、励起光EP(ωP,t)及び出力アイドラ光EI′(ωP,t)がそれぞれ次のように表されるものとする。AS(ωS,t),AP(ωP,t)及びAI(ωI,t)はそれぞれプローブ光、励起光及び出力アイドラ光の振幅、ωS,ωP及びωIはそれぞれプローブ光、励起光及び出力アイドラ光の周波数、tは時間、φS(t),φP(t)及びφI(t)はそれぞれプローブ光、励起光及び出力アイドラ光の位相を表している。 The generation and the properties of the phase conjugate light by the four-wave mixing (FWM) using the nonlinear optical medium have been described by, for example, Expressions (13) to (22) in the second application field. How (phase conjugate light) is modulated will be described by taking amplitude (intensity) modulation, frequency modulation, and phase modulation as examples. Now, Table as follows input signal light in FWM (probe light) E S (ω S, t ), the pumping light E P P, t) and an output idler light E I '(ω P, t ) , respectively Shall be A SS , t), A PP , t) and A II , t) are the amplitudes of the probe light, excitation light and output idler light, respectively, and ω S , ω P and ω I are respectively The frequencies of the probe light, the excitation light, and the output idler light, t represents time, and φ S (t), φ P (t), and φ I (t) represent the phases of the probe light, the excitation light, and the output idler light, respectively. .

Figure 0003576546
ここで、入力アイドラ光がない場合(EI=0)を考えると、(13)式乃至(16)式より以下の関係が得られる。
Figure 0003576546
Here, considering the case where there is no input idler light (E I = 0), the following relationship is obtained from the expressions (13) to (16).

Figure 0003576546
(1)振幅(強度)変調
(26)式より、励起光の振幅AP(ωP,t)を変化させると、その絶対値の二乗に比例して出力アイドラ光(位相共役光)の振幅AI(ωI,t)が変化することがわかる。即ち、(29)式及び(30)式で表されるように励起光に振幅(強度)変調をかけると、(31)式で与えられるように出力アイドラ光が振幅(強度)変調されるものである。
Figure 0003576546
(1) Amplitude (intensity) modulation
From equation (26), when the amplitude A PP , t) of the pump light is changed, the amplitude A II , t) of the output idler light (phase conjugate light) is proportional to the square of the absolute value. Change. That is, when amplitude (intensity) modulation is applied to the pump light as expressed by the equations (29) and (30), the output idler light is amplitude (intensity) modulated as given by the equation (31) It is.

Figure 0003576546
このとき、励起光EP(ωP,t)の消光比をγとすると、得られるアイドラ光EI′(ωP,t)の消光比はγ2となる。例えば、γ=−15dBとすると、γ2=−30dBとなるから、大幅な消光比の改善が可能になる。
Figure 0003576546
In this case, the pumping light E P P, t) when the extinction ratio of the gamma, the extinction ratio of the obtained idler light E I '(ω P, t ) is the gamma 2. For example, if γ = −15 dB, γ 2 = −30 dB, so that the extinction ratio can be greatly improved.

アイドラ光EI′(ωP,t)は、励起光EP(ωP,t)が信号利得G=1を満足する値EP (0)よりも高い値のときにのみ出力される。この様子を図31Aに示す。ここでは、励起光を正弦波で変調している。励起光をデジタル信号によりオン−オフ変調する場合には、図31Bに示すような波形になる。ところで、特にデジタル変調の場合に励起光のパルス形状は実際には図31Cに示すように矩形からなまった形状であり、アイドラ光の振幅が励起光の振幅の二乗に比例することを考慮すると、アイドラ光のパルス幅は励起光のパルス幅に比べて狭くなることがわかる。この様子を図31Cに示す。従って、このような性質を用いて、任意のデューティ比及び形状を有するRZパルスを生成することが可能になる。
(2)周波数変調
励起光に(32)式で表されるような周波数変調をかけるとすると、出力アイドラ光は(33)式で与えられるように周波数変調される。
The idler light E I ′ (ω P , t) is output only when the pump light E PP , t) has a value higher than the value E P (0) satisfying the signal gain G = 1. This is shown in FIG. 31A. Here, the excitation light is modulated by a sine wave. When the excitation light is modulated on-off by a digital signal, the waveform becomes as shown in FIG. 31B. By the way, in particular, in the case of digital modulation, the pulse shape of the excitation light is actually a rectangular shape as shown in FIG. 31C, and considering that the amplitude of the idler light is proportional to the square of the amplitude of the excitation light, It can be seen that the pulse width of the idler light is narrower than the pulse width of the excitation light. This is shown in FIG. 31C. Therefore, it is possible to generate an RZ pulse having an arbitrary duty ratio and shape by using such a property.
(2) Assuming that the frequency modulation pump light is subjected to frequency modulation as expressed by the equation (32), the output idler light is frequency-modulated as given by the equation (33).

Figure 0003576546
この場合、出力アイドラ光に対する変調度が励起光に対するそれの二倍になるため、出力アイドラ光に変調度mの周波数変調を与えるために必要な励起光の変調度はその半分のm/2でよいことになる。
(3)位相変調
励起光に(34)式で示されるように位相変調をかけるとすると、出力アイドラ光は(35)式で与えられるように位相変調される。
Figure 0003576546
In this case, the modulation factor for the output idler light is twice that of the pump light, so that the modulation factor of the pump light required to give the output idler light the frequency modulation of the modulation factor m is half that of m / 2. It will be good.
(3) Phase Modulation Assuming that the pump light is subjected to phase modulation as shown by the equation (34), the output idler light is phase-modulated as given by the equation (35).

Figure 0003576546
この場合にも、周波数変調の場合と同様に、アイドラ光に対する変調度は励起光に対するそれの二倍になるため、アイドラ光に変調度mの周波数変調を与えるための励起光の変調度はその半分のm/2でよいことになる。(33)式及び(34)式より、出力アイドラ光の位相雑音は励起光の位相雑音の二倍と信号光の位相雑音との和になる。従って、光周波数変調或いは光位相変調を行う場合には、用いる光源の位相雑音が極力小さいことが望ましい。即ち、プローブ光源及び励起光源としてはコヒーレント光源を用いるのが望ましい。
Figure 0003576546
Also in this case, similarly to the case of the frequency modulation, the modulation factor for the idler light is twice as large as that for the excitation light. A half m / 2 is sufficient. From equations (33) and (34), the phase noise of the output idler light is the sum of twice the phase noise of the pump light and the phase noise of the signal light. Therefore, when performing optical frequency modulation or optical phase modulation, it is desirable that the phase noise of the light source used is as small as possible. That is, it is desirable to use a coherent light source as the probe light source and the excitation light source.

図30において、FWMによりアイドラ光を生成するための非線形媒質303の具体例としては、TiBaO3やLiNbO3等の結晶媒質、各種の有機媒質、各種の半導体(例えば半導体光増幅器)、さらには光ファイバ等があげられる。いずれの場合にも、対向励起配置にすれば位相共役鏡(PCM)型光変調器を構成することができ、前方励起配置にすれば透過型の位相共役器型光変調器を構成することができる。本発明を光ファイバ通信に適用する場合には、光伝送路との整合性から、非線形光学媒質としては光ファイバが適している。以下、非線形光学媒質として光ファイバを用いたいくつかの例を説明する。 In FIG. 30, specific examples of the nonlinear medium 303 for generating idler light by the FWM include a crystal medium such as TiBaO 3 and LiNbO 3 , various organic media, various semiconductors (for example, a semiconductor optical amplifier), and furthermore, Fiber and the like. In either case, a phase conjugation mirror (PCM) type optical modulator can be configured by using the counter excitation configuration, and a transmission type phase conjugator type optical modulator can be configured by using the front excitation configuration. it can. When the present invention is applied to optical fiber communication, an optical fiber is suitable as a nonlinear optical medium in view of matching with an optical transmission line. Hereinafter, some examples using an optical fiber as a nonlinear optical medium will be described.

図32は本発明の光変調器の第1実施例を示すブロック図である。図30の非線形光学媒質303、励起光源302、プローブ光/励起光供給手段304、プローブ光源301及び変調手段305にそれぞれ対応する光ファイバ321、励起LD(レーザダイオード)322、光カプラ323、プローブLD324及び変調回路325が用いられる。非線形光学媒質としての光ファイバ321は望ましくはシングルモードファイバである。この場合において、プローブ光の波長と励起光の波長をわずかに異ならせて非縮退型のFWMを生じさせるときには、光ファイバ321の零分散を与える波長が励起光の波長(励起LD322の発振波長)に一致するようにしておく。光カプラ323は4つのポート323A,323B,323C及び323Dを有している。ポート323AにはプローブLD324が接続され、ポート323Bには励起LD322が接続され、ポート323Cには光ファイバ321の第1端が接続され、ポート323Dはデッドエンドにされる。光カプラ323は、少なくとも、ポート323A及び323Bに供給された光をポート323Cから出力するように機能し、この光カプラ323としては、例えば、ファイバ融着型のもの、ハーフミラー、光合波器、偏光ビームスプリッタ等が使用される。   FIG. 32 is a block diagram showing a first embodiment of the optical modulator according to the present invention. An optical fiber 321 corresponding to the nonlinear optical medium 303, the excitation light source 302, the probe light / excitation light supply means 304, the probe light source 301 and the modulation means 305, an excitation LD (laser diode) 322, an optical coupler 323, and a probe LD 324 in FIG. And a modulation circuit 325. The optical fiber 321 as a nonlinear optical medium is preferably a single mode fiber. In this case, when a non-degenerate FWM is generated by making the wavelength of the probe light slightly different from the wavelength of the pump light, the wavelength that gives the zero dispersion of the optical fiber 321 is the wavelength of the pump light (the oscillation wavelength of the pump LD 322). To match. The optical coupler 323 has four ports 323A, 323B, 323C and 323D. The probe LD 324 is connected to the port 323A, the pumping LD 322 is connected to the port 323B, the first end of the optical fiber 321 is connected to the port 323C, and the port 323D is dead-ended. The optical coupler 323 functions to output at least the light supplied to the ports 323A and 323B from the port 323C. As the optical coupler 323, for example, a fiber fusion type, a half mirror, an optical multiplexer, A polarizing beam splitter or the like is used.

この構成によると、光カプラ323のポート323Aに供給されたプローブ光とポート323Bに供給された励起光とを共に非線形光学媒質である光ファイバ321に導波させることができるので、FWMにより透過型の位相共役光(アイドラ光)を発生することができる。そして、励起LD322に接続されている変調回路325によって励起光が変調されているので、前述した原理に従って光ファイバ321の第2端からは変調されたアイドラ光を出力させることができる。この変調されたアイドラ光は例えば図示しない光ファイバからなる光伝送路に送出される。   According to this configuration, both the probe light supplied to the port 323A of the optical coupler 323 and the pump light supplied to the port 323B can be guided to the optical fiber 321 which is a nonlinear optical medium. Phase conjugate light (idler light) can be generated. Since the pump light is modulated by the modulation circuit 325 connected to the pump LD 322, the modulated idler light can be output from the second end of the optical fiber 321 according to the above-described principle. The modulated idler light is transmitted to, for example, an optical transmission line including an optical fiber (not shown).

非線形光学媒質として光ファイバを用いる場合、光ファイバ内でFWMを効率よく生じさせるためには、プローブ光とアイドラ光の位相整合をとることが望ましい。そのための有効な方法としては、励起光とプローブ光の波長を一致させた縮退FWMを用いる方法や、励起光の波長を光ファイバの零分散波長に一致させる方法等がある。特に、後者の方法を採用する場合には、プローブ光とアイドラ光が互いに複素共役の関係を保ちつつこれらの位相速度を等しくすることができ(2次分散までの近似において)、結果として理想的な位相整合が可能になる。   When an optical fiber is used as the non-linear optical medium, it is desirable to match the phases of the probe light and the idler light in order to efficiently generate FWM in the optical fiber. Effective methods for this include a method using a degenerate FWM in which the wavelengths of the pump light and the probe light are matched, and a method of matching the wavelength of the pump light with the zero dispersion wavelength of the optical fiber. In particular, when the latter method is adopted, the phase velocities of the probe light and the idler light can be equalized while maintaining a complex conjugate relationship with each other (in the approximation up to the second-order dispersion). Phase matching becomes possible.

ところで、光ファイバ内のFWMにより光変調を行う場合には、変調効率を大きくするために励起光の強度を大きくすると誘導ブリルアン散乱(SBS)により励起光が光ファイバ内で反射されてしまい、それにより変換効率が飽和してしまう。特に、振幅(強度)変調や変調をかけない場合(CW)には、シングルモードファイバにおいては約+7〜8dBm程度の入力パワーでSBSがおきる。このようなSBSの影響を排除した実施例を次に説明する。   By the way, when optical modulation is performed by the FWM in the optical fiber, if the intensity of the excitation light is increased to increase the modulation efficiency, the excitation light is reflected in the optical fiber by stimulated Brillouin scattering (SBS). , The conversion efficiency is saturated. In particular, when amplitude (intensity) modulation or no modulation is applied (CW), SBS occurs at an input power of about +7 to 8 dBm in a single mode fiber. An embodiment excluding such an influence of SBS will be described below.

図33は本発明の光変調器の第2実施例を示すブロック図である。この実施例では、比較的低い周波数ω′の発振器327により周波数変調されている励起LD322からの励起光を光変調器326を介して光カプラ323のポート323Bに入力している。光変調器326は、情報信号が入力する変調回路325により駆動されて、通過する励起光を振幅(強度)変調する。こうすると、光ファイバ321内における励起光の単位周波数当たりのパワー密度を低下させてSBSを抑圧することができる。光変調器326により励起光を間接変調することに代えて、励起光を直接変調する場合には、周波数ω′の低周波信号を情報信号に重畳して励起LD322に供給すれば良い。尚、発振器326の周波数ω′は変調回路325に供給される情報信号に影響を及ぼさないために十分に低速であることが望ましい。この実施例では、変調された位相共役光を得るに際して励起光の低速な周波数変調を行っているが、前述した実施例のように変調されていない位相共役光を得る場合においても、励起光を周波数変調することによりSBSを抑圧することができる。   FIG. 33 is a block diagram showing a second embodiment of the optical modulator according to the present invention. In this embodiment, the pumping light from the pumping LD 322 frequency-modulated by the oscillator 327 having a relatively low frequency ω ′ is input to the port 323B of the optical coupler 323 via the optical modulator 326. The optical modulator 326 is driven by the modulation circuit 325 to which the information signal is input, and modulates the amplitude (intensity) of the excitation light passing therethrough. This makes it possible to reduce the power density of the pumping light per unit frequency in the optical fiber 321 and suppress the SBS. In the case where the pump light is directly modulated instead of indirectly modulated by the optical modulator 326, a low-frequency signal having a frequency ω 'may be superimposed on the information signal and supplied to the pump LD 322. It is desirable that the frequency ω ′ of the oscillator 326 be sufficiently low so as not to affect the information signal supplied to the modulation circuit 325. In this embodiment, when the modulated phase conjugate light is obtained, the excitation light is subjected to low-speed frequency modulation. However, even when the unmodulated phase conjugate light is obtained as in the above-described embodiment, the excitation light is not modulated. SBS can be suppressed by frequency modulation.

図34は本発明の光変調器の第3実施例を示すブロック図である。この実施例は、図32の第1実施例と対比して、光ファイバ321内で発生した位相共役光(出力アイドラ光)を、光バンドパスフィルタ331及び光増幅器332をこの順に介して図示しない光伝送路に送出している点で特徴付けられる。光増幅器332は例えば線形光増幅器である。光増幅器332の一つの構成例は、Er(エルビウム)等の希土類元素がドープされたドープファイバと、ポンプ光を出力するポンプ光源と、このポンプ光を増幅すべき光(ここでは出力アイドラ光)とともにドープファイバに供給する手段とを含む。光バンドパスフィルタ331は、プローブLD324及び励起LD322からの光や雑音光等の不所望な光を除去するためのものであり、これにより変調された出力アイドラ光のみをこの光変調器から出力することができる。また、このような不要な光を除去することによって、例えば、励起LD322からの励起光によって光増幅器332の動作が飽和することが回避され、光ファイバ321内で生じた出力アイドラ光を十分に増幅することができる。また、一般に励起LD322からの励起光の強度はプローブ光及び出力アイドラ光の強度に比べて極めて高いので、光バンドパスフィルタ331を用いて励起光等の不要な光を除去することによって、高強度な励起光が後段の光伝送路内でさらに非線形光学効果を生じさせる恐れがない。さらに、光バンドパスフィルタ331で不要な光を除去することによって、変調された出力アイドラ光に基づき受信側で復調信号を再生するに際して、励起光の存在による復調の困難を排除することができる。尚、励起LD322から供給される励起光の強度が十分に高い場合には、光ファイバ321に供給されたプローブ光の強度よりも光ファイバ321内で発生する出力アイドラ光の強度が高くなることがあるので、このような増幅作用が生じている場合には、光増幅器322は用いなくてもよい。   FIG. 34 is a block diagram showing a third embodiment of the optical modulator according to the present invention. In this embodiment, in contrast to the first embodiment of FIG. 32, the phase conjugate light (output idler light) generated in the optical fiber 321 is not shown through the optical bandpass filter 331 and the optical amplifier 332 in this order. It is characterized in that it is transmitted to an optical transmission line. The optical amplifier 332 is, for example, a linear optical amplifier. One configuration example of the optical amplifier 332 includes a doped fiber doped with a rare earth element such as Er (erbium), a pump light source that outputs pump light, and light to amplify the pump light (here, an output idler light). Means for supplying to the doped fiber. The optical band-pass filter 331 is for removing undesired light such as light from the probe LD 324 and the pump LD 322 and noise light, and outputs only the output idler light modulated by the light modulator from the optical modulator. be able to. Further, by removing such unnecessary light, for example, the operation of the optical amplifier 332 is prevented from being saturated by the pumping light from the pumping LD 322, and the output idler light generated in the optical fiber 321 is sufficiently amplified. can do. In general, since the intensity of the excitation light from the excitation LD 322 is extremely higher than the intensity of the probe light and the output idler light, unnecessary light such as the excitation light is removed by using the optical bandpass filter 331 to obtain high intensity. There is no fear that the exciting pump light will cause a further nonlinear optical effect in the optical transmission line at the subsequent stage. Further, by removing unnecessary light with the optical bandpass filter 331, it is possible to eliminate the difficulty of demodulation due to the presence of the pump light when reproducing the demodulated signal on the receiving side based on the modulated output idler light. When the intensity of the excitation light supplied from the excitation LD 322 is sufficiently high, the intensity of the output idler light generated in the optical fiber 321 may be higher than the intensity of the probe light supplied to the optical fiber 321. Therefore, when such an amplifying action occurs, the optical amplifier 322 may not be used.

図35は本発明の光変調器の第4実施例を示すブロック図である。この実施例は、図32の第1実施例に対比して、励起LD322と光カプラ323のポート323Bとの間に偏光スクランブラ341を設けている点で特徴付けられる。一般にシングルモードファイバの伝搬モードには、偏光面が互いに直交する2つの偏光モードが存在し、各種の外乱の影響によりこれら2つの偏光モードが結合して、結果としてシングルモードファイバの第1端に供給される光の偏光状態はこのシングルモードファイバの第2端から出力される光の偏光状態に一致しない。従って、本発明の光変調器を光中継器に内蔵させる場合等のように、プローブLD324からのプローブ光が比較的長いシングルモードファイバを介して光カプラ323に供給されているような場合には、非線形光学媒質としての光ファイバ321に供給されるプローブ光の偏光状態は、環境変化等によって時間とともに変動する。一方、前述した出力アイドラ光(位相共役光)の発生原理から明らかなように、プローブ光から位相共役光への変換効率は、非線形光学媒質に供給されるプローブ光の偏光状態と励起光の偏光状態との関係に依存する。図35の第4実施例によると、励起LD322からの励起光を偏光スクランブラ341を介してプローブ光と合流させるようにしているので、供給されるプローブ光の偏光状態が時間とともに変動する場合でも、プローブ光から位相共役光への変換効率を一定にして光変調器の動作を安定にすることができる。   FIG. 35 is a block diagram showing a fourth embodiment of the optical modulator according to the present invention. This embodiment is characterized in that a polarization scrambler 341 is provided between the pump LD 322 and the port 323B of the optical coupler 323, as compared with the first embodiment of FIG. Generally, in the propagation mode of a single mode fiber, there are two polarization modes whose polarization planes are orthogonal to each other, and these two polarization modes are coupled under the influence of various disturbances. The polarization state of the supplied light does not match the polarization state of the light output from the second end of the single mode fiber. Therefore, when the probe light from the probe LD 324 is supplied to the optical coupler 323 via a relatively long single mode fiber, such as when the optical modulator of the present invention is incorporated in an optical repeater, or the like. The polarization state of the probe light supplied to the optical fiber 321 as a nonlinear optical medium fluctuates with time due to environmental changes and the like. On the other hand, as is apparent from the principle of generating the output idler light (phase conjugate light), the conversion efficiency from the probe light to the phase conjugate light depends on the polarization state of the probe light supplied to the nonlinear optical medium and the polarization state of the excitation light. Depends on state and relationship. According to the fourth embodiment shown in FIG. 35, the excitation light from the excitation LD 322 is combined with the probe light via the polarization scrambler 341. Therefore, even when the polarization state of the supplied probe light changes with time. In addition, the operation of the optical modulator can be stabilized by keeping the conversion efficiency from the probe light to the phase conjugate light constant.

偏光スクランブラ341は、1/2波長板及び1/4波長板等を用いて通常通り構成され、例えば、励起LD322から供給される励起光がほぼ直線偏光である場合にその偏光面を回転するように機能する。供給されるプローブ光の偏光状態の環境条件の変化等に起因する変動は比較的ゆっくりであるので、偏光スクランブラ341の動作周波数(例えば偏光面の回転周期の逆数)を1〜100KHz程度に設定しておくことによって、十分に偏光依存性を排除することができる。この例では、励起LD322から供給される励起光に対して偏光スクランブラ341を作用させているが、偏光スクランブラをプローブ光に対して作用させるようにしてもよい。   The polarization scrambler 341 is configured as usual using a 波長 wavelength plate, a 板 wavelength plate, or the like. For example, when the excitation light supplied from the excitation LD 322 is substantially linearly polarized, the polarization plane is rotated. Works as follows. Since the fluctuation of the polarization state of the supplied probe light due to a change in environmental conditions and the like is relatively slow, the operating frequency of the polarization scrambler 341 (eg, the reciprocal of the rotation period of the polarization plane) is set to about 1 to 100 KHz. By doing so, the polarization dependency can be sufficiently eliminated. In this example, the polarization scrambler 341 acts on the excitation light supplied from the excitation LD 322, but the polarization scrambler may act on the probe light.

図36は本発明の光変調器の第5実施例を示すブロック図である。この実施例では、プローブLD324から供給されたプローブ光を偏光面が互いに直交する第1及び第2偏光成分に分離する偏光ビームスプリッタ351と、偏光ビームスプリッタ351からの第1及び第2偏光成分に基づいてそれぞれ位相共役光(出力アイドラ光)を発生させる位相共役光発生器352及び353と、位相共役光発生器352及び353からの各位相共役光を合流させる偏光合成器354とが用いられる。偏光合成器354は例えば偏光ビームスプリッタであり、偏光合成器354で合成された位相共役光は図示しない光伝送路に送出される。位相共役光発生器352及び353としては、例えば、図32の第1実施例の構成からプローブLD324及び変調回路325を除いたものを用いることができる。位相共役光発生器352及び353における励起光を変調するために、変調回路325′が設けられている。   FIG. 36 is a block diagram showing a fifth embodiment of the optical modulator according to the present invention. In this embodiment, a polarization beam splitter 351 for separating the probe light supplied from the probe LD 324 into first and second polarization components whose polarization planes are orthogonal to each other, and first and second polarization components from the polarization beam splitter 351 are formed. Phase conjugate light generators 352 and 353 that respectively generate phase conjugate light (output idler light) based on the above, and a polarization combiner 354 that combines the phase conjugate lights from the phase conjugate light generators 352 and 353 are used. The polarization combiner 354 is, for example, a polarization beam splitter, and the phase conjugate light combined by the polarization combiner 354 is transmitted to an optical transmission path (not shown). As the phase conjugate light generators 352 and 353, for example, those obtained by removing the probe LD 324 and the modulation circuit 325 from the configuration of the first embodiment in FIG. 32 can be used. A modulation circuit 325 'is provided for modulating the excitation light in the phase conjugate light generators 352 and 353.

この実施例によると、各位相共役光発生器352及び353に供給されるプローブ光の第1及び第2偏光成分はともに直線偏光であるから、位相共役光発生器352及び353において、供給されたプローブ光(第1又は第2偏光成分)の偏光状態を励起光の偏光状態に一致させるのが容易であり、偏光依存性を排除することができる。つまり、プローブLD324から供給されるプローブ光の偏光状態の変動にかかわらず、位相共役光の発生効率を一定にすることができるのである。この実施例では、偏光ビームスプリッタ351から位相共役光発生器352を経て偏光合成器354に至る光路の光路長と偏光ビームスプリッタ351から位相共役光発生器353を経て偏光合成器354に至る光路の光路長との差を信号の1タイムスロットTにおける光の進行距離に比べて十分小さくすることが望ましい。例えば、変調回路325′に供給される情報信号が10Gb/sのNRZ信号である場合には、その1タイムスロットTにおける光の進行距離は約2mmとなるから、光路長差はその1/10に相当する0.2mm程度以下に抑えることが望ましい。   According to this embodiment, since the first and second polarization components of the probe light supplied to the phase conjugate light generators 352 and 353 are both linearly polarized light, the probe light is supplied to the phase conjugate light generators 352 and 353. It is easy to make the polarization state of the probe light (first or second polarization component) coincide with the polarization state of the excitation light, and the polarization dependence can be eliminated. That is, the generation efficiency of the phase conjugate light can be kept constant regardless of the change in the polarization state of the probe light supplied from the probe LD 324. In this embodiment, the optical path length of the optical path from the polarization beam splitter 351 to the polarization combiner 354 via the phase conjugate light generator 352 and the optical path length from the polarization beam splitter 351 to the polarization combiner 354 via the phase conjugate light generator 353. It is desirable to make the difference from the optical path length sufficiently smaller than the traveling distance of light in one time slot T of the signal. For example, when the information signal supplied to the modulation circuit 325 'is an NRZ signal of 10 Gb / s, the traveling distance of the light in one time slot T is about 2 mm, and the optical path length difference is 1/10 of that. Is desirably suppressed to about 0.2 mm or less, which corresponds to

図37は本発明の光変調器の第6実施例を示す図である。プローブ光/励起光供給手段としては光カプラ323が用いられ、非線形光学媒質としては偏波保持ファイバ355が用いられている。プローブLD324からのプローブ光と励起LD322からの励起光は、光カプラ323で合流されて偏波保持ファイバ355に入力する。励起光は予め定められた偏波面を有する実質的な直線偏光であり、この予め定められた偏波面が偏波保持ファイバ355の主軸に対してほぼ45°傾斜するように励起LD322の配置等が設定される。こうしておくと、励起光パワーの偏波保持ファイバ内での直交2偏波成分を等しく一定に保つことができるので、任意の偏光状態のプローブ光に対して出力アイドラ光の生成効率を安定に保つことができる。   FIG. 37 is a diagram showing a sixth embodiment of the optical modulator according to the present invention. An optical coupler 323 is used as a probe light / excitation light supply unit, and a polarization maintaining fiber 355 is used as a nonlinear optical medium. The probe light from the probe LD 324 and the pump light from the pump LD 322 are combined by the optical coupler 323 and input to the polarization maintaining fiber 355. The excitation light is substantially linearly polarized light having a predetermined polarization plane, and the arrangement of the excitation LD 322 and the like are set such that the predetermined polarization plane is inclined by approximately 45 ° with respect to the main axis of the polarization maintaining fiber 355. Is set. This makes it possible to keep the two orthogonal polarization components of the pump light power within the polarization maintaining fiber constant, so that the generation efficiency of the output idler light is stably maintained with respect to the probe light having an arbitrary polarization state. be able to.

図37の実施例では、非線形光学媒質として使用される偏波保持ファイバ355の長さが長くなるのに従って、偏波保持ファイバ355の2つの主軸方向の偏波に対する屈折率のわずかな違いによる位相ずれが生じる可能性があるので、励起光パワーを高くするか或いは偏波保持ファイバ355の非線形定数を大きくすることによって、短い偏波保持ファイバ355で足りるようにすることが望ましい。この直交2偏波成分間の位相ずれの程度は、偏波保持ファイバ355の材料や構造により決定される。標準的なファイバにおいては、10mの長さに対して17psのずれが発生する。従って、ビットレートが60Gb/s程度の信号に対して1ビットの偏波分散となって現れる。この場合、実際に伝送可能な信号の伝送速度は10Gb/s程度になる。偏波保持ファイバ355の長さが長くなればさらに伝送可能な信号の伝送速度は低下する。次に、非線形光学媒質としての偏波保持ファイバの長さを短くすることなしに高ビットレートの信号に対応可能な実施例を説明する。   In the embodiment of FIG. 37, as the length of the polarization maintaining fiber 355 used as the nonlinear optical medium increases, the phase due to the slight difference in the refractive index of the polarization maintaining fiber 355 with respect to the polarization in the two main axis directions is increased. Since a shift may occur, it is desirable to increase the pump light power or increase the nonlinear constant of the polarization maintaining fiber 355 so that a short polarization maintaining fiber 355 is sufficient. The degree of the phase shift between the two orthogonal polarization components is determined by the material and structure of the polarization maintaining fiber 355. In a standard fiber, a shift of 17 ps occurs for a length of 10 m. Therefore, a signal having a bit rate of about 60 Gb / s appears as 1-bit polarization dispersion. In this case, the transmission speed of a signal that can be actually transmitted is about 10 Gb / s. As the length of the polarization maintaining fiber 355 increases, the transmission speed of a transmittable signal further decreases. Next, a description will be given of an embodiment capable of coping with a signal having a high bit rate without shortening the length of the polarization maintaining fiber as the nonlinear optical medium.

図38は本発明の光変調器の第7実施例を示すブロック図である。この実施例は、図37の実施例と対比して、非線形光学媒質がほぼ同じ長さの2本の偏波保持ファイバ355A及び355Bからなる点で特徴付けられる。偏波保持ファイバ355A及び355Bはこれらの主軸同士が互いに直交するように接続される。励起光は予め定められた偏波面を有する実質的な直線偏光である。光カプラ323で合流したプローブ光と励起光は、偏波保持ファイバ355Aの第1端に供給される。ここで、励起光の偏波面が偏波保持ファイバ355Aの主軸に対してほぼ45°傾斜するように、励起LD322の配置等が設定される。偏波保持ファイバ355Aの第2端は偏波保持ファイバ355Bの第1端に接続されている。偏波保持ファイバ355Bの第2端からは、偏波保持ファイバ355A及び355B内で生じた変調された位相共役光が出力する。この実施例では、ほぼ同じ特性を有する偏波保持ファイバ355A及び355Bの長さを等しく設定しているので、偏波保持ファイバ355Aで生じた直交2偏波成分間の位相ずれは偏波保持ファイバ355Bにおいて生じる直交2偏波成分間の位相ずれと相殺され、偏波保持ファイバ355A及び355Bの総長が長い場合でも、これによって信号の伝送速度が制限されることがない。   FIG. 38 is a block diagram showing a seventh embodiment of the optical modulator according to the present invention. This embodiment is characterized in that the non-linear optical medium consists of two polarization maintaining fibers 355A and 355B of substantially the same length as compared to the embodiment of FIG. The polarization maintaining fibers 355A and 355B are connected such that their main axes are orthogonal to each other. The excitation light is substantially linearly polarized light having a predetermined polarization plane. The probe light and the excitation light that have been combined by the optical coupler 323 are supplied to the first end of the polarization maintaining fiber 355A. Here, the arrangement and the like of the pump LD 322 are set such that the polarization plane of the pump light is inclined at approximately 45 ° with respect to the main axis of the polarization maintaining fiber 355A. A second end of the polarization maintaining fiber 355A is connected to a first end of the polarization maintaining fiber 355B. From the second end of the polarization maintaining fiber 355B, modulated phase conjugate light generated in the polarization maintaining fibers 355A and 355B is output. In this embodiment, since the lengths of the polarization maintaining fibers 355A and 355B having substantially the same characteristics are set to be equal, the phase shift between the two orthogonal polarization components generated in the polarization maintaining fiber 355A is reduced. Even if the total length of the polarization maintaining fibers 355A and 355B is long, the transmission speed of the signal is not limited even if the phase shift between the two orthogonal polarization components generated at 355B is canceled.

図39は本発明の光変調器の第8実施例を示すブロック図である。励起光源として励起LD322が用いられ、非線形光学媒質として光ファイバ321が用いられている点は前述の図32乃至図35の実施例と同じである。この実施例では、プローブ光及び励起光を光ファイバ321に双方向に導波させるために、プローブ光/励起光供給手段は、光カプラ361と偏光ビームスプリッタ362とを含む。光カプラ361はポート361A,361B及び361Cを有し、ポート361A及び361Bに供給された光をポート361Cから出力する。ポート361AにはプローブLD324が接続され、ポート361Bには励起LD322が接続される。偏光ビームスプリッタ362はポート362A,362B,362C及び362Dを有し、ポート362A及び362Bに供給された光を直交2偏光成分に偏光分離し、これらの2偏光成分をそれぞれポート362C及び362Dから出力する。また、偏光ビームスプリッタ362は、ポート362C及び362Dに供給された光を直交2偏光成分に偏光分離し、これらの2偏光成分をそれぞれポート362A及び362Bから出力する。ポート362Aには光カプラ361のポート361Cが接続され、ポート362Bには図示しない光伝送路が接続され、ポート362C及び362D間には光ファイバ321が接続される。光ファイバ321の途中には、1/4波長板及び1/2波長板等を用いて通常通り構成される偏光制御器363が設けられており、この偏光制御器363は光ファイバ321に供給された光の偏光状態と光ファイバ321から出力する光の偏光状態とが一致するような制御を行う。   FIG. 39 is a block diagram showing an eighth embodiment of the optical modulator according to the present invention. The pump LD 322 is used as the pump light source, and the optical fiber 321 is used as the nonlinear optical medium, which is the same as the embodiments shown in FIGS. In this embodiment, the probe light / excitation light supply means includes an optical coupler 361 and a polarization beam splitter 362 in order to guide the probe light and the excitation light to the optical fiber 321 in both directions. The optical coupler 361 has ports 361A, 361B and 361C, and outputs the light supplied to the ports 361A and 361B from the port 361C. The probe LD324 is connected to the port 361A, and the excitation LD322 is connected to the port 361B. The polarizing beam splitter 362 has ports 362A, 362B, 362C and 362D, separates the light supplied to the ports 362A and 362B into two orthogonal polarization components, and outputs these two polarization components from the ports 362C and 362D, respectively. . The polarization beam splitter 362 separates the light supplied to the ports 362C and 362D into two orthogonal polarization components, and outputs these two polarization components from the ports 362A and 362B, respectively. The port 362A is connected to the port 361C of the optical coupler 361, the port 362B is connected to an optical transmission line (not shown), and the port 362C and the optical fiber 321 are connected between 362D. In the middle of the optical fiber 321, there is provided a polarization controller 363, which is configured normally using a 波長 wavelength plate, a 波長 wavelength plate, or the like. The polarization controller 363 is supplied to the optical fiber 321. The control is performed so that the polarization state of the reflected light and the polarization state of the light output from the optical fiber 321 match.

光カプラ361に供給されたプローブ光は励起LD322からの励起光と合流され、これらプローブ光及び励起光は、偏光ビームスプリッタ362で第1偏光成分とこの第1偏光成分の偏光面に直交する偏光面を有する第2偏光成分とに分離される。第1及び第2偏光成分は、それぞれ光ファイバ321を互いに逆方向に伝搬して、さらにもう一度偏光ビームスプリッタ362を通過するときに偏光合成されてポート362Bから出力される。励起LD322から出力される励起光の偏光面は、偏光ビームスプリッタ362で分離される第1及び第2偏光成分への、励起LD322からの励起光の分配比が1:1になるように、設定される。即ち、偏光ビームスプリッタ362のポート362Aに供給される励起光の偏光面は、第1及び第2偏光成分の偏光面に対してそれぞれほぼ45°傾斜するように、励起LD322が設定される。こうしておくと、光ファイバ321に互いに逆方向に導波されるプローブ光の直交2偏光成分に対して、励起光の直交2偏光成分がそれぞれ一致した偏光面でもって作用するので、光ファイバ321内で互いに逆方向に発生した位相共役光を偏光ビームスプリッタ362で合成してポート362Bから出力したときに、供給されたプローブ光の偏光状態の変動にかかわらず一定の変換効率で位相共役光を得ることができる。   The probe light supplied to the optical coupler 361 is combined with the excitation light from the excitation LD 322, and the probe light and the excitation light are polarized by the polarization beam splitter 362 into a first polarization component and a polarization orthogonal to the polarization plane of the first polarization component. And a second polarized light component having a surface. The first and second polarization components respectively propagate through the optical fiber 321 in opposite directions, and are polarized and combined when passing through the polarization beam splitter 362 again, and output from the port 362B. The polarization plane of the excitation light output from the excitation LD 322 is set such that the distribution ratio of the excitation light from the excitation LD 322 to the first and second polarization components separated by the polarization beam splitter 362 is 1: 1. Is done. That is, the excitation LD 322 is set such that the polarization plane of the excitation light supplied to the port 362A of the polarization beam splitter 362 is inclined by approximately 45 ° with respect to the polarization planes of the first and second polarization components. By doing so, the orthogonal two-polarized light components of the probe light guided in opposite directions to the optical fiber 321 act on the polarization planes in which the orthogonal two-polarized light components of the excitation light coincide with each other. When the phase conjugate lights generated in the opposite directions are combined by the polarization beam splitter 362 and output from the port 362B, the phase conjugate light is obtained with a constant conversion efficiency regardless of the change in the polarization state of the supplied probe light. be able to.

図40は本発明の光変調器の第9実施例を示すブロック図である。この実施例は、図39の実施例と対比して、非線形光学媒質として偏波保持ファイバ321′を用いている点で特徴付けられる。偏波保持ファイバ321′は、偏波保持ファイバ321′に供給された光の偏光状態が偏波保持ファイバ321′から出力される光の偏光状態に一致するように、偏光ビームスプリッタ362に接続される。この場合、偏波保持ファイバ321′の主軸は、偏光ビームスプリッタ362で偏光分離される直線偏光の偏光面に平行である。この実施例によると、図39の偏波制御器363が不要になるので、装置の構成を簡単にすることができる。   FIG. 40 is a block diagram showing a ninth embodiment of the optical modulator according to the present invention. This embodiment is characterized in that a polarization maintaining fiber 321 'is used as a nonlinear optical medium as compared with the embodiment of FIG. The polarization maintaining fiber 321 'is connected to the polarization beam splitter 362 such that the polarization state of the light supplied to the polarization maintaining fiber 321' matches the polarization state of the light output from the polarization maintaining fiber 321 '. You. In this case, the main axis of the polarization maintaining fiber 321 ′ is parallel to the plane of polarization of linearly polarized light separated by the polarization beam splitter 362. According to this embodiment, since the polarization controller 363 of FIG. 39 is not required, the configuration of the device can be simplified.

図41は本発明の光変調器の第10実施例を示すブロック図である。非線形光学媒質としての光ファイバ321と、励起LD322と、プローブLD324と、偏光ビームスプリッタ362と、偏光制御器363とが用いられている点は、図39の実施例と同じである。この実施例では、位相共役光の発生に際して消費されずに残った励起光を発生した位相共役光と分離するために、プローブ光/励起光供給手段は、光カプラ371と1/2波長板373と偏光ビームスプリッタ362とを含む。また、励起光を供給するポートと位相共役光を取り出すポートとを分離するために、プローブ光/励起光供給手段はさらに光サーキュレータ372を含む。光サーキュレータ372は3つのポート372A,372B及び372Cを有し、ポート372Aに供給された光をポート372Bから出力し、ポート372Bに供給された光をポート372Cから出力し、ポート372Cに供給された光をポート372Aから出力するように機能する。ポート372AにはプローブLD324が接続され、ポート372Cは図示しない光伝送路に接続される。光カプラ371は4つのポート371A,371B,371C及び371Dを有し、ポート371A及び371Bに供給された光を等分配してポート371C及び371Dから出力し、ポート371C及び371Dに供給された光を等分配してポート371A及び371Bから出力する。光カプラ371としては、例えばハーフミラーやファイバ融着型のものが用いられる。ポート371Aには励起LD322が接続され、ポート371Bにはサーキュレータ372のポート372Bが接続され、ポート371Dは偏光ビームスプリッタ362のポート362Bに接続される。1/2波長板373は光カプラ371のポート371Cと偏光ビームスプリッタ362のポート362Aの間の光路に挿入され、この1/2波長板373は供給された光の偏光面を90°回転させる。この実施例では、光カプラ371のポート371Aに供給される励起光の偏光状態と、プローブLD324から光サーキュレータ372を介して光カプラ371のポート371Bに供給されるプローブ光の偏光状態とが一致するようにされている。   FIG. 41 is a block diagram showing a tenth embodiment of the optical modulator according to the present invention. An optical fiber 321 as a nonlinear optical medium, an excitation LD 322, a probe LD 324, a polarization beam splitter 362, and a polarization controller 363 are the same as in the embodiment of FIG. In this embodiment, the probe light / excitation light supply means includes an optical coupler 371 and a half-wave plate 373 in order to separate the excitation light remaining without being consumed when the phase conjugate light is generated from the generated phase conjugate light. And a polarizing beam splitter 362. The probe light / excitation light supply unit further includes an optical circulator 372 to separate the port for supplying the excitation light from the port for extracting the phase conjugate light. The optical circulator 372 has three ports 372A, 372B and 372C, outputs the light supplied to the port 372A from the port 372B, outputs the light supplied to the port 372B from the port 372C, and supplies the light to the port 372C. It functions to output light from port 372A. The probe LD324 is connected to the port 372A, and the port 372C is connected to an optical transmission line (not shown). The optical coupler 371 has four ports 371A, 371B, 371C and 371D, distributes the light supplied to the ports 371A and 371B equally, outputs the light from the ports 371C and 371D, and outputs the light supplied to the ports 371C and 371D. Evenly distributed and output from ports 371A and 371B. As the optical coupler 371, for example, a half mirror or a fiber fusion type is used. The pump LD 322 is connected to the port 371A, the port 372B of the circulator 372 is connected to the port 371B, and the port 371D is connected to the port 362B of the polarization beam splitter 362. The half-wave plate 373 is inserted into the optical path between the port 371C of the optical coupler 371 and the port 362A of the polarization beam splitter 362, and the half-wave plate 373 rotates the polarization plane of the supplied light by 90 °. In this embodiment, the polarization state of the excitation light supplied to the port 371A of the optical coupler 371 matches the polarization state of the probe light supplied to the port 371B of the optical coupler 371 from the probe LD 324 via the optical circulator 372. It has been like that.

いま、これらの励起光及びプローブ光がそれぞれ紙面に垂直な偏光面を有する直線偏光であるとしてこの実施例における動作を説明する。光カプラ371のポート371A及び371Bにそれぞれ供給された励起光及びプローブ光は、等分配されてポート371C及び371Dから出力する。ポート371Cから出力されたプローブ光及び励起光は、1/2波長板373で偏光面を90°回転させられ、紙面に平行な偏光面を有する直線偏光として偏光ビームスプリッタ362のポート362Aに供給される。ポート362Aに供給されたプローブ光及び励起光は、ポート362Dから光ファイバ321に供給され、光ファイバ321内で図の反時計回りに伝搬するときに同方向に位相共役光が発生する。この位相共役光と残留した励起光は、ポート362Cから偏光ビームスプリッタ362に供給されポート362Bから出力する。一方、光カプラ371のポート371Dから偏光ビームスプリッタ362のポート362Bに供給されたプローブ光及び励起光は、紙面に垂直な偏光面を有しているので、これらプローブ光及び励起光は、ポート362Dから光ファイバ321に供給され、光ファイバ321内で図中の反時計回りに伝搬するときに位相共役光が発生する。この位相共役光と残留した励起光は、ポート362Cから偏光ビームスプリッタ362に供給され、ポート362Aから出力される。ポート362Aから1/2波長板373に供給された位相共役光及び励起光は、偏光面を90°回転させられて紙面に平行な直線偏光として光カプラ371のポート371Cに供給される。1/2波長板373からポート371Cに供給される励起光及び位相共役光と偏光ビームスプリッタ362のポート362Bから光カプラ371のポート371Dに供給される励起光及び位相共役光とは、ともに紙面に平行な偏光面を有しており、且つ、これらが経てきた光路の長さは完全に一致する。従って、光カプラ371においてポート371C及び371Dに供給された励起光及び位相共役光のうち、励起光は主としてポート371Aから出力され、位相共役光は主としてポート371Bから出力される。光カプラ371のポート371Bから出力された光は、光サーキュレータ372を介して図示しない光伝送路に送出される。   Now, the operation in this embodiment will be described assuming that these excitation light and probe light are linearly polarized light having a polarization plane perpendicular to the paper surface. The excitation light and the probe light supplied to the ports 371A and 371B of the optical coupler 371 are equally distributed and output from the ports 371C and 371D. The probe light and the excitation light output from the port 371C are rotated by 90 ° in the polarization plane by the half-wave plate 373, and supplied to the port 362A of the polarization beam splitter 362 as linearly polarized light having a polarization plane parallel to the paper. You. The probe light and the excitation light supplied to the port 362A are supplied from the port 362D to the optical fiber 321. When the probe light and the excitation light propagate in the optical fiber 321 counterclockwise in the drawing, phase conjugate light is generated in the same direction. The phase conjugate light and the remaining pump light are supplied from the port 362C to the polarization beam splitter 362 and output from the port 362B. On the other hand, since the probe light and the excitation light supplied from the port 371D of the optical coupler 371 to the port 362B of the polarization beam splitter 362 have a polarization plane perpendicular to the paper, the probe light and the excitation light are supplied to the port 362D. From the optical fiber 321, and propagates in the optical fiber 321 in the counterclockwise direction in the figure to generate phase conjugate light. The phase conjugate light and the remaining pump light are supplied from the port 362C to the polarization beam splitter 362, and output from the port 362A. The phase conjugate light and the excitation light supplied from the port 362A to the 波長 wavelength plate 373 are supplied to the port 371C of the optical coupler 371 as linearly polarized light parallel to the paper surface after the polarization plane is rotated by 90 °. The excitation light and the phase conjugate light supplied from the half-wave plate 373 to the port 371C and the excitation light and the phase conjugate light supplied from the port 362B of the polarizing beam splitter 362 to the port 371D of the optical coupler 371 are both printed on the paper. They have parallel planes of polarization, and the lengths of the optical paths through which they pass are exactly the same. Therefore, of the pump light and the phase conjugate light supplied to the ports 371C and 371D in the optical coupler 371, the pump light is mainly output from the port 371A, and the phase conjugate light is mainly output from the port 371B. The light output from the port 371B of the optical coupler 371 is transmitted to an optical transmission line (not shown) via the optical circulator 372.

本実施例によると、非線形光学媒質としての光ファイバ321内での位相共役光の発生に際して残留した励起光と発生した位相共役光とを、光フィルタ(例えば図34の光バンドパスフィルタ331)を用いることなしに分離することができる。位相共役光の発生に際して用いられる励起光の強度はプローブ光及び発生した位相共役光の強度に比べて極めて高いので、このような高強度の励起光を位相共役光と分離する上で、図41の実施例は有用である。   According to this embodiment, the excitation light remaining when the phase conjugate light is generated in the optical fiber 321 as the nonlinear optical medium and the generated phase conjugate light are passed through an optical filter (for example, the optical bandpass filter 331 in FIG. 34). Can be separated without use. Since the intensity of the excitation light used for generating the phase conjugate light is extremely higher than the intensity of the probe light and the generated phase conjugate light, the separation of the high intensity excitation light from the phase conjugate light requires the steps shown in FIG. Is useful.

以上説明した実施例では、プローブ光は1つであるが、周波数分割多重された複数のプローブ光に対しても本発明を適用可能である。   In the embodiment described above, the number of the probe light is one. However, the present invention can be applied to a plurality of frequency division multiplexed probe lights.

図42は本発明の光変調器の第11実施例を示すブロック図である。シングルモードファイバSMF−1からのプローブ光は、光カプラ382の第1ポートに入力する。光ファイバ382の第2ポートには、情報信号源384により変調される励起光源386からの励起光が、偏波制御器388を介して供給される。光カプラ382で加え合わされたプローブ光及び励起光が非線形光学媒質390に入力すると、ここで位相共役光が発生し、この位相共役光は光カプラ392で2分岐される。分岐された一方の位相共役光は、シングルモードファイバSMF−2に送出され、分岐された他方の位相共役光は光フィルタ394を通って受光器396で電気信号に変換される。比較器398は、受光器396の出力レベルが最大になるように、励起光の偏波状態と励起光源386の発振波長とを制御する。励起光の波長は、励起光源386として使用されるレーザダイオードの温度やバイアス電流により制御される。   FIG. 42 is a block diagram showing an eleventh embodiment of the optical modulator according to the present invention. The probe light from the single mode fiber SMF-1 enters the first port of the optical coupler 382. The second port of the optical fiber 382 is supplied with excitation light from an excitation light source 386 modulated by an information signal source 384 via a polarization controller 388. When the probe light and the excitation light added by the optical coupler 382 enter the nonlinear optical medium 390, phase conjugate light is generated here, and the phase conjugate light is branched into two by the optical coupler 392. One of the split phase conjugate lights is sent out to the single mode fiber SMF-2, and the other split phase conjugate light passes through the optical filter 394 and is converted into an electric signal by the optical receiver 396. The comparator 398 controls the polarization state of the pump light and the oscillation wavelength of the pump light source 386 so that the output level of the light receiver 396 becomes maximum. The wavelength of the excitation light is controlled by the temperature and bias current of the laser diode used as the excitation light source 386.

この実施例によると、励起光の偏光状態をプローブ光の偏光状態に合わせて能動的に制御するようにしているので、プローブ光の偏光状態にかかわらず安定した変換効率で位相共役光を発生させることができる。   According to this embodiment, since the polarization state of the excitation light is actively controlled in accordance with the polarization state of the probe light, phase conjugate light is generated with stable conversion efficiency regardless of the polarization state of the probe light. be able to.

以上説明した本発明の光変調器の実施例では、プローブ光源を非線形光学媒質の比較的近くに設置してこの光変調器を送信局に適用しているが、この光変調器は中継局にも適用可能である。即ち、送信局から送られてきたプローブ光を中継局で励起光(変調されている)とともに非線形光学媒質に入力することで、非線形光学媒質において生じる位相共役光に情報の書き込みを行うことができるのである。   In the embodiment of the optical modulator according to the present invention described above, the probe light source is installed relatively close to the nonlinear optical medium, and the optical modulator is applied to the transmitting station. Is also applicable. That is, by inputting the probe light sent from the transmitting station to the nonlinear optical medium together with the excitation light (modulated) at the relay station, it is possible to write information on the phase conjugate light generated in the nonlinear optical medium. It is.

以上のように、本発明により位相共役光学を光システムに適用することによって、従来の光技術では得られなかった新しい機能の達成や光システムの特性の改善が可能になる。本発明により得られる他の効果については以上説明したとおりであるのでその説明を省略する。   As described above, by applying the phase conjugate optics to the optical system according to the present invention, it is possible to achieve new functions and improve the characteristics of the optical system, which cannot be obtained by the conventional optical technology. Other effects obtained by the present invention are as described above, and the description thereof will be omitted.

図1は位相共役光の発生原理の説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of generation of phase conjugate light. 図2は信号光、励起光及びアイドラ光の周波数配置の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the frequency arrangement of the signal light, the pump light, and the idler light. 図3は本発明の基本構成を示す位相共役光発生装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a phase conjugate light generator showing a basic configuration of the present invention. 図4は本発明の第1実施例を示す位相共役光発生装置のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a phase conjugate light generator according to the first embodiment of the present invention. 図5は本発明の第2及び第3実施例を説明するための位相共役光発生装置の主要部のブロック図である。FIG. 5 is a block diagram of a main part of a phase conjugate light generator for explaining the second and third embodiments of the present invention. 図6は本発明の第2実施例を示す位相共役光発生装置のブロック図である。FIG. 6 is a block diagram of a phase conjugate light generator according to a second embodiment of the present invention. 図7は本発明の第3実施例を示す位相共役光発生装置のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a phase conjugate light generator according to a third embodiment of the present invention. 図8は本発明の第4実施例を示す位相共役光発生装置のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of a phase conjugate light generator according to a fourth embodiment of the present invention. 図9A,図9B及び図9Cは本発明の第5実施例を示す中継光伝送システムのブロック図である。9A, 9B and 9C are block diagrams of a relay optical transmission system according to a fifth embodiment of the present invention. 図10は本発明の第6実施例を示す中継光伝送システムのブロック図である。FIG. 10 is a block diagram of a relay optical transmission system according to a sixth embodiment of the present invention. 図11は本発明の第7実施例を示す双方向中継光伝送システムのブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of a bidirectional repeater optical transmission system according to a seventh embodiment of the present invention. 図12は図11のシステムにおける周波数配置の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of the frequency allocation in the system of FIG. 図13は本発明の第8実施例を示す双方向中継光伝送システムのブロック図である。FIG. 13 is a block diagram of a bidirectional repeater optical transmission system showing an eighth embodiment of the present invention. 図14は本発明の第9実施例を示す光分配システムのブロック図である。FIG. 14 is a block diagram of an optical distribution system showing a ninth embodiment of the present invention. 図15は本発明の第10実施例を示す光スイッチングシステムのブロック図である。FIG. 15 is a block diagram of an optical switching system showing a tenth embodiment of the present invention. 図16は本発明の第11実施例を示す光選択システムのブロック図である。FIG. 16 is a block diagram of an optical selection system showing an eleventh embodiment of the present invention. 図17は本発明の第12実施例を示す光アンド回路システムのブロック図である。FIG. 17 is a block diagram of an optical AND circuit system showing a twelfth embodiment of the present invention. 図18は本発明の光通信システムの基本構成を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram showing a basic configuration of the optical communication system of the present invention. 図19は本発明における主局の具体的構成を示すブロック図である。FIG. 19 is a block diagram showing a specific configuration of the master station in the present invention. 図20は位相共役光の発生原理の説明図である。FIG. 20 is a diagram illustrating the principle of generation of phase conjugate light. 図21は信号光、励起光及びアイドラ光(位相共役光)の周波数配置の説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram of the frequency arrangement of the signal light, the excitation light, and the idler light (phase conjugate light). 図22は本発明における主局の実施例を示すブロック図である。FIG. 22 is a block diagram showing an embodiment of the master station in the present invention. 図23A及び図23Bは位相共役光の強度変調の説明図である。FIGS. 23A and 23B are explanatory diagrams of intensity modulation of phase conjugate light. 図24は本発明の光通信システムの他の基本構成を示すブロック図である。FIG. 24 is a block diagram showing another basic configuration of the optical communication system of the present invention. 図25は本発明における従局の第1実施例を示すブロック図である。FIG. 25 is a block diagram showing a first embodiment of a slave station according to the present invention. 図26は本発明における従局の第2実施例を示すブロック図である。FIG. 26 is a block diagram showing a second embodiment of the slave station according to the present invention. 図27は図26の実施例における中間周波信号のスペクトルの説明図である。FIG. 27 is an explanatory diagram of the spectrum of the intermediate frequency signal in the embodiment of FIG. 図28は偏光制御を不要にした実施例を示す光通信システムのブロック図である。FIG. 28 is a block diagram of an optical communication system showing an embodiment in which the polarization control is unnecessary. 図29は本発明を光分配系に適用した実施例を示す光通信システムのブロック図である。FIG. 29 is a block diagram of an optical communication system showing an embodiment in which the present invention is applied to an optical distribution system. 図30は本発明の光変調器の基本構成を示すブロック図である。FIG. 30 is a block diagram showing a basic configuration of the optical modulator according to the present invention. 図31A,図31B及び図31Cは励起光の変調による出力アイドラ光の変調の説明図である。31A, 31B, and 31C are explanatory diagrams of the modulation of the output idler light by the modulation of the pump light. 図32は本発明の光変調器の第1実施例を示すブロック図である。FIG. 32 is a block diagram showing a first embodiment of the optical modulator according to the present invention. 図33は本発明の光変調器の第2実施例を示すブロック図である。FIG. 33 is a block diagram showing a second embodiment of the optical modulator according to the present invention. 図34は本発明の光変調器の第3実施例を示すブロック図である。FIG. 34 is a block diagram showing a third embodiment of the optical modulator according to the present invention. 図35は本発明の光変調器の第4実施例を示すブロック図である。FIG. 35 is a block diagram showing a fourth embodiment of the optical modulator according to the present invention. 図36は本発明の光変調器の第5実施例を示すブロック図である。FIG. 36 is a block diagram showing a fifth embodiment of the optical modulator according to the present invention. 図37は本発明の光変調器の第6実施例を示すブロック図である。FIG. 37 is a block diagram showing a sixth embodiment of the optical modulator according to the present invention. 図38は本発明の光変調器の第7実施例を示すブロック図である。FIG. 38 is a block diagram showing a seventh embodiment of the optical modulator according to the present invention. 図39は本発明の光変調器の第8実施例を示すブロック図である。FIG. 39 is a block diagram showing an eighth embodiment of the optical modulator according to the present invention. 図40は本発明の光変調器の第9実施例を示すブロック図である。FIG. 40 is a block diagram showing a ninth embodiment of the optical modulator according to the present invention. 図41は本発明の光変調器の第10実施例を示すブロック図である。FIG. 41 is a block diagram showing a tenth embodiment of the optical modulator according to the present invention. 図42は本発明の光変調器の第11実施例を示すブロック図である。FIG. 42 is a block diagram showing an eleventh embodiment of the optical modulator according to the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

301 プローブ光源
302 励起光源
303 非線形光学媒質
304 プローブ光/励起光供給手段
305 変調手段
301 Probe light source 302 Excitation light source 303 Nonlinear optical medium 304 Probe light / excitation light supply means 305 Modulation means

Claims (21)

プローブ光源と、
励起光源と、
非線形光学媒質と、
該プローブ光源からのプローブ光を該励起光源からの励起光とともに該非線形光学媒質に供給するプローブ光/励起光供給手段と、
該励起光源に動作的に接続されて該励起光を情報信号により変調する変調手段とを備え、
該非線形光学媒質から変調された位相共役光が出力される光変調器。
A probe light source,
An excitation light source;
A nonlinear optical medium,
Probe light / excitation light supply means for supplying the probe light from the probe light source to the nonlinear optical medium together with the excitation light from the excitation light source;
Modulating means operatively connected to the excitation light source and modulating the excitation light with an information signal,
An optical modulator that outputs a phase conjugate light modulated from the nonlinear optical medium.
該非線形光学媒質は3次の非線形光学効果を呈し、
該非線形光学媒質においては4光波混合により該位相共役光が発生する請求項1に記載の光変調器。
The nonlinear optical medium exhibits a third-order nonlinear optical effect,
The optical modulator according to claim 1, wherein the phase conjugate light is generated by four-wave mixing in the nonlinear optical medium.
該変調手段は該励起光の振幅又は強度を変調する請求項1に記載の光変調器。   The optical modulator according to claim 1, wherein the modulation means modulates the amplitude or the intensity of the excitation light. 該変調手段は該励起光の周波数を変調する請求項1に記載の光変調器。   2. The optical modulator according to claim 1, wherein said modulating means modulates a frequency of said excitation light. 該変調手段は該励起光の位相を変調する請求項1に記載の光変調器。   2. The optical modulator according to claim 1, wherein said modulating means modulates a phase of said excitation light. 該非線形光学媒質に動作的に接続され、その通過帯域は該位相共役光の波長を包含する光バンドパスフィルタをさらに備えた請求項1に記載の光変調器。   The optical modulator of claim 1, further comprising an optical bandpass filter operatively connected to the non-linear optical medium, the passband of which includes the wavelength of the phase conjugate light. 該光バンドパスフィルタに動作的に接続され、該位相共役光を増幅する光増幅器をさらに備えた請求項6に記載の光変調器。   The optical modulator according to claim 6, further comprising an optical amplifier operatively connected to the optical bandpass filter and amplifying the phase conjugate light. 該非線形光学媒質は光ファイバである請求項1に記載の光変調器。   The optical modulator according to claim 1, wherein the nonlinear optical medium is an optical fiber. 該プローブ光の波長と該励起光の波長はわずかに異なり、該光ファイバの零分散を与える波長は該励起光の波長にほぼ一致する請求項8に記載の光変調器。   9. The optical modulator according to claim 8, wherein a wavelength of the probe light is slightly different from a wavelength of the pump light, and a wavelength that gives the optical fiber zero dispersion substantially coincides with a wavelength of the pump light. 該励起光は該情報信号よりも十分に低速な信号により周波数変調される請求項1に記載の光変調器。   The optical modulator according to claim 1, wherein the pump light is frequency-modulated by a signal that is sufficiently slower than the information signal. 該プローブ光を偏光面が互いに直交する第1及び第2偏光成分に分離する偏光分離手段と、偏光合成手段とをさらに備え、
該非線形光学媒質は、該プローブ光の該第1及び第2偏光成分を受けて該第1及び第2偏光成分に対する位相共役光をそれぞれ出力し、該各位相共役光が該偏光合成手段で合成される請求項1に記載の光変調器。
A polarization separation unit that separates the probe light into first and second polarization components whose polarization planes are orthogonal to each other; and a polarization combination unit.
The nonlinear optical medium receives the first and second polarization components of the probe light and outputs phase conjugate light for the first and second polarization components, respectively, and the phase conjugate lights are combined by the polarization combining means. The optical modulator according to claim 1, wherein:
該非線形光学媒質は偏波保持ファイバであり、
該励起光は予め定められた偏波面を有する実質的な直線偏波であり、
該予め定められた偏波面が該偏波保持ファイバの主軸に対してほぼ45°傾斜するように該励起光源が設定される請求項1に記載の光変調器。
The nonlinear optical medium is a polarization maintaining fiber;
The excitation light is substantially linearly polarized light having a predetermined polarization plane,
2. The optical modulator according to claim 1, wherein the excitation light source is set such that the predetermined polarization plane is inclined at approximately 45 degrees with respect to a main axis of the polarization maintaining fiber.
該非線形光学媒質はほぼ同じ長さの第1及び第2の偏波保持ファイバであり、
該第1及び第2の偏波保持ファイバはこれらの主軸同士が互いに直交するように接続され、
該励起光は予め定められた偏波面を有する実質的な直線偏波であり、
該励起光は該第1の偏波保持ファイバに供給され、
該予め定められた偏波面が該第1の偏波保持ファイバの主軸に対してほぼ45°傾斜するように該励起光源が設定される請求項1に記載の光変調器。
The nonlinear optical medium is first and second polarization maintaining fibers of substantially the same length,
The first and second polarization maintaining fibers are connected such that their main axes are orthogonal to each other,
The excitation light is substantially linearly polarized light having a predetermined polarization plane,
The pump light is supplied to the first polarization maintaining fiber;
2. The optical modulator according to claim 1, wherein the excitation light source is set such that the predetermined polarization plane is inclined at approximately 45 degrees with respect to a main axis of the first polarization maintaining fiber.
該プローブ光/励起光供給手段は、第1乃至第3ポートを有し、
該第1及び第2ポートにはそれぞれ該プローブ光源及び該励起光源が接続され、
該第1及び第2ポートに供給された光を該第3ポートから出力する光カプラと、
第4乃至第7ポートを有し、
該第4ポートは該第3ポートに接続され、
該第5ポートから該変調された位相共役光が出力され、
該第6及び第7ポートは該光ファイバの第1端及び第2端にそれぞれ接続され、
該第4及び第5ポートに供給された光の直交2偏光成分をそれぞれ該第6及び第7ポートから出力し、
該第6及び第7ポートに供給された光の直交2偏光成分をそれぞれ該第4及び第5ポートから出力する偏光ビームスプリッタとを含み、
該第4ポートに供給される該励起光の偏光面が該直交2偏光成分の偏光面に対してそれぞれほぼ45°傾斜するように該励起光源が設定される請求項8に記載の光変調器。
The probe light / excitation light supply means has first to third ports,
The probe light source and the excitation light source are connected to the first and second ports, respectively.
An optical coupler for outputting the light supplied to the first and second ports from the third port;
It has fourth to seventh ports,
The fourth port is connected to the third port;
The modulated phase conjugate light is output from the fifth port,
The sixth and seventh ports are respectively connected to first and second ends of the optical fiber,
Outputting orthogonal two-polarized light components of the light supplied to the fourth and fifth ports from the sixth and seventh ports, respectively;
A polarizing beam splitter that outputs orthogonal two-polarized light components of the light supplied to the sixth and seventh ports from the fourth and fifth ports, respectively.
9. The optical modulator according to claim 8, wherein the excitation light source is set such that a polarization plane of the excitation light supplied to the fourth port is inclined by approximately 45 degrees with respect to a polarization plane of the two orthogonal polarization components. .
該光ファイバに供給される光の偏光状態と該光ファイバから出力される光の偏光状態とが一致するように制御する偏光制御器をさらに備えた請求項14に記載の光変調器。   15. The optical modulator according to claim 14, further comprising a polarization controller that controls the polarization state of light supplied to the optical fiber and the polarization state of light output from the optical fiber so as to match. 該光ファイバは偏波保持ファイバである請求項14に記載の光変調器。   The optical modulator according to claim 14, wherein the optical fiber is a polarization maintaining fiber. 上記プローブ光/励起光供給手段は、第1乃至第4ポートを有し、
該第1ポートには上記励起光か供給され、
該第2ポートには上記プローブ光が供給され、
該第1及び第2ポートに供給された光を等分配して該第3及び第4ポートから出力し、該第3及び第4ポートに供給された光を等分配して該第1及び第2ポートから出力する光カプラと、
第5乃至第8ポートを有し、
該第6ポートは該第4ポートに接続され、
該第7及び第8ポートは上記光ファイバの第1端及び第2端にそれぞれ接続され、
該第5及び第6ポートに供給された光の直交2偏光成分を該第7及び第8ポートから出力し、該第7及び第8ポートに供給された光の直交2偏光成分を該第5及び第6ポートから出力する偏光ヒームスプリツタと、
該第3ポート及び該第5ポート間の光路に挿入される1/2波長板とを含み、
該第1及び第2ポートにそれぞれ供給される上記励起光及び上記プローブ光の偏光状態は一致する請求項8に記載の光変調器。
The probe light / excitation light supply means has first to fourth ports,
The first port is supplied with the excitation light,
The probe light is supplied to the second port,
The light supplied to the first and second ports is equally distributed and output from the third and fourth ports, and the light supplied to the third and fourth ports is equally distributed and the first and second lights are distributed. An optical coupler that outputs from two ports,
Having fifth to eighth ports,
The sixth port is connected to the fourth port;
The seventh and eighth ports are connected to first and second ends of the optical fiber, respectively.
The orthogonal bi-polarization components of the light supplied to the fifth and sixth ports are output from the seventh and eighth ports, and the orthogonal bi-polarization components of the light supplied to the seventh and eighth ports are output to the fifth and sixth ports. And a polarization beam splitter output from the sixth port;
A half-wave plate inserted into an optical path between the third port and the fifth port,
9. The optical modulator according to claim 8, wherein the excitation light and the probe light supplied to the first and second ports respectively have the same polarization state.
上記プローブ光源に接続された第9ポートと
上記第2ポートに接続された第10ポートと上記変調された位相共役光か出力する第11ポートとを有し、
該第9ポートに供給された光を該第1Oポートから出力し該第1Oポートに供給された光を該第11ポートから出力する光サーキュレータをさらに備えた請求項17に記載の光変調器。
A ninth port connected to the probe light source, a tenth port connected to the second port, and an eleventh port for outputting the modulated phase conjugate light,
18. The optical modulator according to claim 17, further comprising: an optical circulator that outputs light supplied to the ninth port from the first O port and outputs light supplied to the first O port from the eleventh port.
該プローブ光/励起光供給手段は、該プローブ光が供給される第1ポートと、
該励起光が供給される第2ポートと該光ファイバの第1端に接続される第3ポートとを有し、
該第1及び第2ポートにそれぞれ供給された該プローブ光及び該励起光を該第3ポートから出力する光カプラを含み、
該光ファイバの第2端から該変調された位相共役光が出力される請求項8に記載の光変調器。
The probe light / excitation light supply means, a first port to which the probe light is supplied,
A second port to which the pumping light is supplied, and a third port connected to a first end of the optical fiber;
An optical coupler that outputs the probe light and the excitation light respectively supplied to the first and second ports from the third port,
The optical modulator according to claim 8, wherein the modulated phase conjugate light is output from a second end of the optical fiber.
該プローブ光源と該第1ポート間の光路に挿入された該プローブ光の偏光状態を攪乱する偏光スクランブラをさらに備えた請求項19に記載の光変調器。   20. The optical modulator according to claim 19, further comprising a polarization scrambler for disturbing a polarization state of the probe light inserted in an optical path between the probe light source and the first port. 該励起光源と該第2ポート間の光路に挿入され該励起光の偏光状態を攪乱する偏光スクランブラをさらに備えた請求項19に記載の光変調器。   20. The optical modulator according to claim 19, further comprising a polarization scrambler inserted into an optical path between the excitation light source and the second port to disturb the polarization state of the excitation light.
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