CN1759345A

CN1759345A - 波长变换器

Info

Publication number: CN1759345A
Application number: CN 200480006186
Authority: CN
Inventors: 奥野俊明; 平野正晃; 加藤孝利
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2024-03-17
Also published as: CN100354745C; JP2004287382A

Abstract

提供一种波长变换器，备有即使激励光波长和零色散波长的差增大，也能生成大功率的变换光的结构。该波长变换器包含例如对于波长1550nm具有绝对值≤0.01ps/nm²/km的色散斜率的光纤。

Description

波长变换器

技术领域

本发明涉及利用非线性光学现象，从第一波长输入光产生第二波长变换光用的波长变换器。

背景技术

一般说来，已知如果在介质中传播大功率的光，则起因于该介质中的非线性极化而发生各种非线性光学现象。该非线性光学现象中，由于3次非线性效应而发生四波混频(FWM：Four-Wave Mixing)，具体地说，是当3个光子输入到介质中时，从它们发生一个新的光子的现象。参与这样的非线性光学现象的多个光子之间能量守恒定律及动量守恒定率都成立时，以最大效率发生非线性光学现象。

迄今，使上述这样的非线性光学现象在光纤中积极地发生，将该光纤用于波长变换等的研究方兴未艾。例如，波长变换器就是一种从第一波长输入光产生具有与该输入光同一信息的第二波长变换光的光学装置。这样的波长变换器在多个节点利用光纤传输网路互相连接的光通信网络中被设置在这些节点上。在该节点中波长变换器将对到达的输入光的波长进行了波长变换的变换光作为输出光输出。

另外，作为内部容易发生上述这样的非线性光学现象的高非线性纤维，例如，在文献1：Jiro Hiroishi等人，“Dispersion slopecontrolled HNL-DSF with highγ25 W-1km-1 and bandconversion e4xperiment using this fiber”，ECOC2002，PD1.5中，公开了将色散斜率降低到0.013ps/nm²/km的高非线性纤维。在文献2：Toshiaki Okuno等人，“Generation of Ultra-Broad-BandSupercontinuum By Dispersion-Flattened and DecreasingFiber”，IEEE PHOTONICS TEC.LETT.，VOL.10，NO.1，JAN.1998，pp.72-74中，公开了高非线性色散扁平纤维。在文献3：K.P.Hansen等人，“Fully Dispersion Controlled Triangular-Core Nonlinear Photonic Crystal Fiber”，OFC2003，PD2中，公开了由于损失大而有效长度短的色散扁平型高非线性光子晶体纤维。在文献4：Ju Han Lee等人，“Four-wave Mixing Based10-Gb/s Tunable Wavelength Conversion Using a HoleyFiber With a High SBS Threshold”，IEEE PHOTONICSTECH.LETT.，VOL.15，NO.3，MAR.2003，pp.440～442中，公开了由于波长色散的绝对值大，所以信号光和激励光的波长差只允许10nm左右，但采用了有孔的纤维的波长变换器。在文献5：K.Inoue，“Arrangement of fiber pieces for a wide wavelengthconversion range by fiber four-wave mixing”，OPTICSLETTERS，VOL.19，NO.16，Aug.15，1994中，公开了纵列连接有不同的零色散波长的多条光纤，将频带宽度扩大到约2THz的技术，另外，在文献6：M.Onishi等人，“Highly Nonlinear Dispersion-Shifted Fibers and Their Application to BroadbandWavelength Converter”，OPTICAL FIBER TECHNOLOGY，VOL.4，204～214(1998)中，公开了高非线性纤维的例子。

发明内容

本发明人对上述的高非线性纤维进行研究的结果，发现了以下课题。即，在利用上述的文献1～6中公开的高非线性纤维的波长变换器中，一旦激励光波长偏离所利用的光纤的零色散波长，就不满足相位匹配条件，所以变换光的功率急剧下降。因此，在这样的波长变换器中，难以实现只用一个信道的激励光将输入信号光变换成所希望的波长的可变波长变换。

另外，在文献7：Kyo Inoue，“Tunable and SelectiveWavelength Conversion Using Fiber Foue-Wave Mixingwith Two Pump Lights”，IEEE PHOTONICS TECH.LETT.，VOL.6，NO.12，DEC.1994中，介绍了将两个信道的激励光供给光纤的波长变换器。可是，如果激励光波长和光纤的零色散波长偏离，则变换光的功率仍然下降。供给两个信道的激励光本身就成为波长变换器的制造成本增大的原因。这样，即使是文献7中记载的波长变换器，也难以在更宽的波段中进行有效的波长变换。

本发明就是为了解决这样的课题而完成的，目的在于提供一种备有即使激励光波长和零色散波长的差增大，也能生成大功率的变换光的结构的波长变换器。

本发明的波长变换器是一种利用光纤的波长变换器，利用非线性光学现象，从第一波长输入光，产生波长变换了的与该第一波长不同的第二波长变换光。

适用于本发明的波长变换器的光纤，优选是在波长为1550nm时具有绝对值为0.01ps/nm²/km以下(“以下”即“≤”，全文同)的色散斜率。在此情况下，即使作为被输入上述光纤中的光的波长和该光纤的零色散波长之差的Detuning增大，也能生成大功率的变换光。

另外，适用于本发明的波长变换器的光纤，对供给的激励光的波长，也可以有绝对值为0.01ps/nm²/km以下的色散斜率。因为在利用激励光的波长变换器中，通过使传输该激励光的光纤的色散斜率足够小，能更有效地取出变换光。特别是对于光功率大的激励光来说，即使因为使光纤的色散斜率变小，使得作为激励光和该光纤的零色散波长之差的Detuning增大，也能生成大功率的变换光。

适用于本发明的波长变换器的光纤，至少在1530nm～1565nm的波长范围内，也可以有绝对值为0.2ps/nm/km以下的波长色散。因为该光纤的波长色散能被充分地抑制在C波段的范围内，所以能进行波段更宽的波长变换。另外，如果是该波长范围，则即使使激励光波长变化，所获得的变换光功率的变化也小，因此能在更宽的波段中生成大功率的变换光。

适用于本发明的波长变换器的光纤，优选地，在1300nm～1700nm的波长范围内，至少有两个零色散波长。通过设计光纤，使得存在两个以上零色散波长，能扩大波长色散的绝对值小的波长范围。其结果是，能在更宽的波段范围内有效地发生四光波混合。

本发明的波长变换器，利用非线性光学现象，从至少一个激励信道的激励光和至少一个信号信道的信号光，发生至少一个信道的进行了波长变换的变换光。这时，优选地，该波长变换器备有：激励信道的波长可变的激励光光源；以及对激励光光源供给的激励光的波长，有绝对值为0.01ps/nm²/km以下的色散斜率的光纤。因为在输入激励光和信号光的结构中，将激励光波长的色散斜率抑制得小一些，能更有效地生成变换光。另外，特别是对于光功率大的激励光来说，即使使光纤的色散斜率变小，而使得作为激励光和该光纤的零色散波长之差的Detuning增大，也能生成大功率的变换光。

有上述结构的光纤在波长为1550nm时，优选地，具有8(1/W/km)以上(“以上”即“≥”，全文同)、更优选地，具有10(1/W/km)以上的非线性常数。如果非线性常数为这样的值以上，则利用实际的输入光功率能有效地生成变换光。另外，即使将纤维长度缩短到1km以下，也能获得波段充分宽而且功率大的变换光。

另外，上述光纤在波长为1550nm时，优选是有1dB/km以下的传输损失。因为通过将传输损失抑制得较低，能足够长地取得引起非线性光学现象的有效的纤维长度，能获得功率更大的变换光。换句话说，能将光纤的有效长度维持得充分长，能生成大功率的变换光。

上述光纤对被输入的激励光发生感应布里渊散射的阈值优选为10dBm以上。因为如果该发生阈值为10dBm以上，则能避免引起非线性光学现象的有效的纤维长度的降低，能充分地将输入的激励光分成变换光。即，如果该发生阈值为10dBm以上，则生成能实际使用的大功率的变换光。

另外，在本发明的波长变换器中，从上述光纤输出的变换光的波长的允许可变宽度为20nm以上。通过使输入信号光可以在20nm以上的波长范围内变换，在实际的光网络中能作为十分实用的波长变换器用。

在本发明的波长变换器中，至少对于1530nm～1565nm的波长范围(C波段)的信号信道来说，从上述光纤输出的变换光的波长的允许可变宽度优选为20nm以上。因为C波段中能实现十分实用的波长变换。即，能不依赖于信号光波长而变换成任意的波长。

本发明的波长变换器最好还备有遮挡在上述光纤内传播的激励光用的光部件。该光部件配置在上述光纤的光输出端一侧。利用该光部件能避免大功率的激励光从上述光纤输出引起的对后级传输系统的影响。

另外，本发明的各实施例通过以下的详细说明及附图，更能充分地理解。这些实施例只是用来举例而已，不构成对本发明的限定。

另外，通过以下的详细说明可以明确本发明的进一步的应用范围。可是，详细的说明及特定的事例虽然是表示本发明的优选实施例，但只是为了举例而示出的，根据该详细的说明，本领域普通技术人员自会明白在本发明的思想及范围内的各种变形及改良。

附图说明

图1A及1B是表示本发明的波长变换器中适用的高非线性色散扁平纤维的结构的剖面图、以及其折射率分布图。

图2是作为图1A及1B所示的高非线性色散扁平纤维试制的多个试样(No.1～No.7)的汇总表。

图3A及图3B是本发明的波长变换器中适用的高非线性色散扁平纤维的其它折射率分布图。

图4是表示本发明的波长变换器中适用的光纤试样的评价系统的结构图。

图5是作为图4所示的评价系统的评价对象试制的多个试样(No.8、No.9)及比较对象纤维的汇总表。

图6是表示关于试样No.8的光纤(高非线性色散扁平纤维)和试样No.10的光纤(通常的高非线性纤维)的波长色散特性的曲线图。

图7是表示FWM光功率的测定结果的曲线图。

图8是以作为试样No.9的光纤(高非线性色散扁平纤维)为基准，固定色散斜率，一边改变波长色散值，一边对FWM波段宽度的波长依赖性进行了计算机模拟的曲线图。另外，为了进行比较，还记载了作为试样No.10的光纤(通常的高非线性纤维)的情况下的模拟结果。另外，还标绘了作为试样No.9的光纤的实际测量值。

图9是表示波长色散和FWM波段宽度的关系的曲线图。

图10A～10E是表示能适用本发明的波长变换器的光通信系统的第一实施例的结构图。

图11A～11E是表示能适用本发明的波长变换器的光通信系统的第二实施例的结构图。

具体实施方式

以下，用图1A、1B、2、3A、3B、4～9以及10A～11D，详细说明本发明的波长变换器的实施例。另外，在附图的说明中，同一要素标以同一标记，省略重复的说明。

首先，说明适合于本发明的波长变换器的光纤的结构。图1A及1B是作为适合于该波长变换器的光纤，示出了高非线性色散扁平纤维(HNL-DFF：Highly Nonlinear Dispersion Flattened Fiber)的结构的剖面图及其折射率的分布图。

在图1A中，光纤100备有：沿规定轴延伸的外径为2a、折射率为n1的芯区110；以及设置在该芯区110的外周的包层区120。该包层区120设置在芯区110的外周，备有：外径为2b、折射率为n2(＜n1)的内侧包层121；以及设置在该内侧包层121的外周的折射率为n3(＜n1、＞n2)的外侧包层122。

另外，将作为包层区120的最外层的外侧包层122作为基准区时，相对于该外侧包层122，芯区110的比折射率差Δ⁺、内侧包层121的比折射率差Δ^-分别由下式给出。

Δ⁺≈(n1-n3)/n1×100

Δ^-≈(n2-n3)/n2×100

图1B是图1A所示的光纤100的折射率分布150，在该折射率分布150中，区域151表示芯区110在线L上的各部分的折射率，区域152表示内侧包层121在线L上的各部分的折射率，且区域153表示外侧包层122在线L上的各部分的折射率。这样的光纤100例如以石英玻璃为主要成分，在芯区110中添加GeO₂，在内侧包层121中添加氟。外侧包层122由用纯石英构成的添加了氯的石英玻璃构成。

另外，适用于本发明的波长变换器的光纤如图3A及B所示，可以有各种折射率分布160、170。图3A所示的折射率分布160能通过在图1A所示的光纤100的内侧包层121和外侧包层122之间设置中间包层来实现。即，在该折射率分布160中，区域161表示折射率为n1、外径为2a的芯区的折射率；区域162表示设置在芯区的外周，折射率为n2(＜n1)、外径为2b的内侧包层的折射率；区域163表示设置在内侧包层的外周，折射率为n3(＞n2、＜n1)、外径为2c的中间包层的折射率；区域164表示设置在中间包层的外周，折射率为n4(＜n3、＞n2)的外侧包层的折射率。

另外，图3B所示的折射率分布170能通过在图1A所示的光纤100的内侧包层121和外侧包层122之间设置两层中间包层来实现。即，在该折射率分布170中，区域171表示折射率为n1、外径为2a的芯区的折射率；区域172表示设置在芯区的外周，折射率为n2(＜n1)、外径为2b的内侧包层的折射率；区域173表示设置在内侧包层的外周，折射率为n3(＞n2、＜n1)、外径为2c的第一中间包层的折射率；区域174表示设置在第一中间包层的外周，折射率为n4(＞n2、＜n3)、外径为2d的第二中间包层的折射率；区域175表示设置在第二中间包层的外周，折射率为n5(＜n3、＞n4)的外侧包层的折射率。

[实施例1]

下面，说明适用于本发明的波长变换器的高非线性色散扁平纤维的各实施例。图2是作为图1A及1B所示的高非线性色散扁平纤维试制的多个试样(No.1～No.7)的汇总表。另外，这些试样No.1～No.7的光纤都有图1A及图1B所示的断面结构和折射率分布。

(试样No.1)

在试样No.1的光纤中，芯区相对于作为基准区的外侧包层的比折射率差Δ⁺为1.37％，内侧包层相对于外侧包层的比折射率差Δ^-为-0.82％。另外，决定芯区的分布形状用的α值为3.0。芯区的外径2a为4.890微米，芯区的外径2a相对于内侧包层的外径2b的比Ra(＝a/b)为0.52。作为波长为1550nm的各种特性，该试样No.1的光纤有：传输损失为0.48dB/km，波长色散为0.063ps/nm/km，以及色散斜率为-0.0011ps/nm²/km。截止波长为989nm。另外，作为波长为1550nm的各种特性，试样No.1的光纤有：有效截面积A_erf为16.4μm²，非线性常数γ为10.4(1/W/km)，模场直径MFD为4.6微米，以及偏振模色散PMD为0.05ps·km^-1/2。

(试样No.2)

在试样No.2的光纤中，芯区相对于作为基准区的外侧包层的比折射率差Δ⁺为1.37％，内侧包层相对于外侧包层的比折射率差Δ^-为-0.82％。另外，决定芯区的分布形状用的α值为3.0。芯区的外径2a为4.908微米，芯区的外径2a相对于内侧包层的外径2b的比Ra(＝a/b)为0.52。作为波长为1550nm的各种特性，该试样No.2的光纤有：传输损失为0.48dB/km，波长色散为0.525ps/nm/km，以及色散斜率为0.0006ps/nm²/km。截止波长为995nm。另外，作为波长为1550nm的各种特性，试样No.2的光纤有：有效截面积A_eff为16.5μm²，非线性常数γ为10.3(1/W/km)，模场直径MFD为4.6微米，以及偏振模色散PMD为0.06ps·km^-1/2。

(试样No.3)

在试样No.3的光纤中，芯区相对于作为基准区的外侧包层的比折射率差Δ⁺为1.37％，内侧包层相对于外侧包层的比折射率差Δ^-为-0.82％。另外，决定芯区的分布形状用的α值为3.0。芯区的外径2a为4.860微米，芯区的外径2a相对于内侧包层的外径2b的比Ra(＝a/b)为0.52。作为波长为1550nm的各种特性，该试样No.3的光纤有：传输损失为0.47dB/km，波长色散为-0.771ps/nm/km，以及色散斜率为-0.0045ps/nm²/km。截止波长为980nm。另外，作为波长为1550nm的各种特性，试样No.3的光纤有：有效截面积A_eff为16.3μm²，非线性常数γ为10.5(1/W/km)，模场直径MFD为4.6微米，以及偏振模色散PMD为0.02ps·km^-1/2。

(试样No.4)

在试样No.4的光纤中，芯区相对于作为基准区的外侧包层的比折射率差Δ⁺为1.37％，内侧包层相对于外侧包层的比折射率差Δ^-为-0.82％。另外，决定芯区的分布形状用的α值为3.0。芯区的外径2a为4.892微米，芯区的外径2a相对于内侧包层的外径2b的比Ra(＝a/b)为0.52。作为波长为1550nm的各种特性，该试样No.4的光纤有：传输损失为0.51dB/km，波长色散为-0.097ps/nm/km，以及色散斜率为-0.0015ps/nm²/km。截止波长为987nm。另外，作为波长为1550nm的各种特性，试样No.4的光纤有：有效截面积A_eff为16.4μm²，非线性常数γ为10.4(1/W/km)，模场直径MFD为4.6微米，以及偏振模色散PMD为0.03ps·km^-1/2。

(试样No.5)

试样No.5的光纤是波长色散沿着从一端(以下称A端)侧向另一端(以下称B端)侧的纵向变化的色散管理纤维(DMF：Dispersion-Managed Fiber)。在该试样No.5的光纤中，芯区相对于作为基准区的外侧包层的比折射率差Δ⁺为1.37％，内侧包层相对于外侧包层的比折射率差Δ^-为-0.82％。另外，决定芯区的分布形状用的α值为3.0。芯区的外径2a在A端侧为4.88微米，在B端侧为5.36微米。芯区的外径2a相对于内侧包层的外径2b的比Ra(＝a/b)为0.52。作为波长为1550nm的各种特性，该试样No.5的光纤有：传输损失的平均值为0.55dB/km，波长色散的平均值为5.432ps/nm/km，以及色散斜率的平均值为0.0168ps/nm²/km。另外，A端侧的波长色散和色散斜率分别为-0.2ps/nm/km、-0.002ps/nm²/km。另一方面，B端侧的波长色散和色散斜率分别为9.0ps/nm/km、0.026ps/nm²/km。截止波长在A端侧为987nm，在B端侧为1084nm。另外，作为波长为1550nm的各种特性，试样No.5的光纤，有平均值为0.05ps·km^-1/2的偏振模色散PMD。A端侧的有效截面积A_eff为16.4μm²，B端侧的有效截面积A_eff为17.4μm²。A端侧的非线性常数γ为10.4(1/W/km)，B端侧的非线性常数γ为9.8(1/W/km)。另外，A端侧的模场直径MFD为4.6微米，B端侧的模场直径MFD为4.8微米。

(试样No.6)

在试样No.6的光纤中，芯区相对于作为基准区的外侧包层的比折射率差Δ⁺为1.30％，内侧包层相对于外侧包层的比折射率差Δ^-为-0.75％。另外，决定芯区的分布形状用的α值为2.8。芯区的外径2a为5.288微米，芯区的外径2a相对于内侧包层的外径2b的比Ra(＝a/b)为0.55。作为波长为1550nm的各种特性，该试样No.6的光纤有：传输损失为0.43dB/km，波长色散为0.31ps/nm/km，以及色散斜率为0.001ps/nm²/km。截止波长为948nm。另外，作为波长为1550nm的各种特性，试样No.6的光纤有：有效截面积A_eff为18.2μm²，非线性常数γ为9.1(1/W/km)，模场直径MFD为4.9微米，以及偏振模色散PMD为0.03ps·km^-1/2。

(试样No.7)

在试样No.7的光纤中，芯区相对于作为基准区的外侧包层的比折射率差Δ⁺为1.30％，内侧包层相对于外侧包层的比折射率差Δ^-为-0.75％。另外，决定芯区的分布形状用的α值为2.8。芯区的外径2a为5.274微米，芯区的外径2a相对于内侧包层的外径2b的比Ra(＝a/b)为0.55。作为波长为1550nm的各种特性，该试样No.7的光纤有：传输损失为0.40dB/km，波长色散为-0.10ps/nm/km，以及色散斜率为-0.001ps/nm²/km。截止波长为944nm。另外，作为波长为1550nm的各种特性，试样No.7的光纤有：有效截面积A_eff为18.2μm²，非线性常数γ为9.1(1/W/km)，模场直径MFD为4.9微米，以及偏振模色散PMD为0.01ps·km^-1/2。

从以上各实施例可知：作为波长为1550nm的各种特性，适用于本发明的波长变换器的光纤具有：绝对值为2ps/nm/km以下的波长色散，绝对值为0.01ps/nm²/km的色散斜率，以及8(1/W/km)以上、优选为10(1/W/km)以上的非线性常数γ。另外，优选地，色散管理纤维在A端侧有：+4～+15ps/nm/km的波长色散，绝对值为0.04ps/nm²/km以下的色散斜率，以及8(1/W/km)以上的非线性常数γ，另一方面，在B端侧有：+2～-2 ps/nm/km的波长色散，绝对值为0.01ps/nm²/km以下的色散斜率，以及8(1/W/km)以上的非线性常数γ。另外，有效截面积A_eff为20μm²以下，优选为17μm²以下，偏振模色散PMD优选为0.3ps·km^-1/2以下，传输损失优选为1.0dB/km以下。

为了获得优选的折射率分布形状，最好以外侧包层为基准的芯区的比折射率差Δ⁺为1.2％以上，内侧包层的比折射率差Δ^-为-0.6％以下。另外，优选地，使芯区的折射率分布近似于功率分布时的α值为2以上，芯区的外径2a相对于内侧包层的外径2b的比Ra(＝a/b)为0.30～0.70。

接着，与现有的高非线性纤维(HNLF)进行比较，验证适合于本发明的波长变换器的高非线性色散扁平纤维(HNL-DFF)的优越性。图4是表示本发明的波长变换器中适用的光纤试样的评价系统的结构图。

该图4所示的评价系统备有双输入端-双输出端3dB光耦合器50。供给探测光用的可变长度激光光源(TLS：Tunable LaserSource)10a光学性地连接在该光耦合器50的第一输入端上，在这些光耦合器50和TLS 10a之间，配置着偏振控制器(PC：PolarizationController)20a、Er添加光纤放大器(EDFA：Erbium-Doped FiberAmplifier)30a、以及可变带通滤波器(BPS：Band Pass Filter)40a。另一方面，供给激励光用的TLS 10b光学性地连接在光耦合器50的第二输入端上，在这些光耦合器50和TLS 10b之间配置着PC20b、EDFA 30a、以及BPS 40a。

光谱分析仪(OSA：Optical Spectrum Analyzer)70a、70b分别配置在光耦合器50的第一输出端和第二输出端上，评价对象纤维60配置在光耦合器50的第一输出端和OSA 70a之间，于是构成该OSA 70a监视评价对象纤维60的输出的结构。

图5是作为图4所示的评价系统的评价对象试制的多个试样(No.8、No.9)及比较对象纤维的汇总表。另外，试样No.8及No.9的光纤都是适合于本发明的波长变换器的高非线性色散扁平纤维(HNL-DFF：Highly Nonlinear Dispersion-Flattened Fiber)，试样No.10的光纤是现有的高非线性纤维(HNLF：Highly NonlinearFiber)，试样No.11是上述文献2中公开的色散扁平纤维(DFF：Dispersion-Flattened Fiber)，试样No.12是上述文献3中公开的高非线性色散扁平光子晶体纤维(HNL-DFPCF：Highly NonlinearDispersion-Flattened Photonic Crystal Fiber)。

(试样No.8)

试样No.8的HNL-DFF的长度为1000m，作为波长为1550nm的各种特性，有：传输损失为0.47dB/km，波长色散为0.42ps/nm/km，色散斜率为0.0002ps/nm²/km，以及非线性常数γ为10.4(1/W/km)。

(试样No.9)

试样No.9的HNL-DFF的长度为500m，作为波长为1550nm的各种特性，有：传输损失为0.62dB/km，波长色散为0.063ps/nm/km，色散斜率为-0.0011ps/nm²/km，以及非线性常数γ为10.4(1/W/km)。

(试样No.10)

试样No.10的HNLF的长度为1000m，作为波长为1550nm的各种特性，有：传输损失为0.56dB/km，波长色散为-0.36ps/nm/km，色散斜率为0.025ps/nm²/km，以及非线性常数γ为20.4(1/W/km)。

(试样No.11)

试样No.11的DFF的长度为1000m，作为波长为1550nm的各种特性，有：传输损失为0.22dB/km，波长色散为0.32ps/nm/km，色散斜率为0.0036ps/nm²/km，以及非线性常数γ为5.1(1/W/km)。

(试样No.12)

试样No.12的PCF的长度为500m，作为波长为1550nm的各种特性，有：大于9.9dB/km的传输损失，波长色散为-1ps/nm/km，色散斜率为0.001ps/nm²/km，以及非线性常数γ为11.2(1/W/km)。

另外，图6是表示试样No.8的光纤(HNL-DFF)和试样No.10的光纤(现有的HNLF)的波长色散特性的曲线图。在图6中，曲线610表示HNL-DFF的波长色散特性，曲线G620表示HNLF的波长色散特性。从该图6可知，HNL-DFF在更大的波长范围内色散斜率小，能进行有效的波长变换。

另外发明者们在图4所示的评价系统中，一边改变实际的激励光波长，一边测定了FWM变换光的光功率。图7是表示FWM光功率的测定结果的曲线图。在该测定中，准备了上述试样No.9的HNL-DFF。而且，在激励光波长被固定在1540nm的状态下，激励光及探测光的输入功率分别为16dBm时测定了对应于该探测光波长的FWM光功率。

在本说明书中，将比FWM光功率的峰值低3dB的波段定义为FWM波段宽度。在此情况下，如果采用上述的测定方法，则可知能获得20nm的波段宽度(参照图7)。对不同的激励光波长标绘了该FWM波段宽度，其结果为图8中的曲线G860。从图8可知，在1530nm～1565nm的波长范围内能确保20nm的FWM波段宽度。该事实表示激励光波长的Detuning为30nm以上，意味着通过采用HNL-DFF，能将可以波长变换的波段比以往扩大很多。另外，变换功率约为-19dB，用500m的纤维长度，能获得比以往的色散扁平纤维高的变换效率，而且能实现实用的值。因此，非线性常数γ优选为10(1/W/km)以上。

图8是以试样No.9的光纤(HNL-DFF)为基准，在一定的色散斜率下，对偏移了峰值色散值的情况下的FWM波段宽度的波长依赖性进行了计算机模拟的曲线图。在图8中，曲线G810表示对应于比较用的HNLF(试样No.10)的激励光波长的FWM波段宽度，曲线G820表示对应于波长色散(波长为1545nm时的试样No.9的HNL-DFF本来的波长色散，下同)为0.06ps/nm/km的HNL-DFF的激励光波长的FWM波段宽度，曲线G830表示对应于波长色散为0ps/nm/km的HNL-DFF的激励光波长的FWM波段宽度，曲线G840表示对应于波长色散为-0.065ps/nm/km的HNL-DFF的激励光波长的FWM波段宽度，然后，曲线G850表示对应于波长色散为+0.13ps/nm/km的HNL-DFF的激励光波长的FWM波段宽度。另外，如上所述，曲线G860是对不同的激励光波长标绘了FWM波段宽度的测定结果。从该图能确认，通过波长变换器中采用HNL-DFF，即使激励光波长振荡很大，也能避免FWM波段宽度的急剧狭窄化。另外，从曲线G810可知，现有的HNLF需要使激励光波长与零色散波长匹配，如果激励光波长偏离零色散波长，则变换效率急剧下降。

另外，如图5中的表所示，关于上述光纤的传输损失，能获得充分低于1dB/km的值。但是，在本发明的波长变换器中适用的光纤中，如果非线性常数γ为10(1/W/km)以上，则即使传输损失为1dB/km，也能用纤维长度1km(1000m)左右获得足够高的变换效率，所以如果该传输损失为1dB/km以下，则可以认为实用上没有问题。

另外，关于感应布里渊散射，在实际的使用条件下是否会发现成问题。反之，作为实际上输入的条件，在信号光和激励光的发生阈值为10dBm以下的情况下，由于变换效率的下降成问题，所以这意味着有必要利用确保至少10dBm以上的发生阈值的光纤和激励光光源。

另外，图9是表示激励波长时的波长色散和FWM波段宽度的关系的曲线图。实际上，如果最低限度的波长可变范围为±6nm(FWM波段宽度＝12nm)，则认为能实现挠性光网络。从图9中的曲线可知，它所需要的波长色散的绝对值为±0.2ps/nm/km以下。因此，为了在C波段(1530nm～1565nm)全部区域内实现可变波长变换，在1530nm～1565nm波长范围内，波长色散的绝对值有必要小于0.2ps/nm/km。

其次，说明能适用本发明的波长变换器的光通信系统。图10A～10E是表示能适用本发明的波长变换器的光通信系统的第一实施例的结构图。

在图10A所示的光通信系统中，在传输线路主线上，从光发送单元(TX)201向光接收单元(RX)202依次配置了：EDFA 211、DMF 221、引导来自传输线路支线的光用的光耦合器231、EDFA 212、DMF 222、可变减衰器241(ATT)、EDFA 213、AWG 250。在传输线路支线上设有波长变换器200(本发明的波长变换器)，该波长变换器200输入从激励光光源204输出的激励光、以及从光发送单元(TX)203输出后依次在EFDA 216及传输线路纤维224中传输的信号光，通过光耦合器231将新的规定波长的变换光输出给主线。该波长变换器200设有光耦合器232，该光耦合器232对从激励光光源204输出后依次通过了EDFA 214、可变BPF 261的激励光和从传输线路纤维224输出后依次通过了EDFA 215、可变BPF 262的信号光进行合成，HNL-DFF 223连接在该光耦合器232的输出端上。另外，可变BPF 263和可变ATT 242配置在HNL-DFF 223和光耦合器231之间。

通常，由于FWM是费(毫微微)秒级的高速显影，所以作为对信号光进行信息包加工的一种方法，能举出通过适当地调制用于变换的激励光，将该变换分量附加在所获得的变换光中的方法。图10A所示的光通信系统是这样一种系统：设想在传输线路主线中追加来自支线的信号光的情况，对主线中传输的信号光进行猝发切换，在其空闲时间内携带来自支线的数据的所谓时分复用系统。在实验中，接收TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)信号，分别研究了来自主线的信号分量及来自支线的信号分量，确认了能实现良好的光传输。另外，在该波长变换器200的后级，设有可变BPF 263，以便除去激励光(以及输入信号光)。

另外，图10B表示位于主线上的EDFA 211的输出端A上的主信号光分量，图10C表示位于支线上的EDFA 215的输出端B上的追加信号光分量，图10D表示设置在波长变换器200的后级中的可变ATT 242的输出端C上的波长变换了的变换光分量，然后，图10E表示位于主线上的EDFA 212的输出端D上的合成信号光分量。

另外，图11A～11E是表示能适用本发明的波长变换器的光通信系统的第二实施例的结构图。

在图11A所示的光通信系统中，沿着多个信道多重化了的信号光的传播方向，在传输线路主线上依次配置了：EDFA 301、传输线路纤维311、引导来自传输线路支线的光用的光耦合器320、EDFA302、传输线路纤维312、EDFA 303。波长变换器300配置在传输线路支线上，另一信号光通过EDFA 304、传输线路纤维313，被导入该波长变换器300中。然后，从该波长变换器300输出的变换光通过光耦合器320，被导入主线。

可以预想在挠性网络的情况下，传输线路主线中的WDM(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)信号的波长分布随时间变化。因此，为了提高各信号信道的利用效率，对从支线汇合的信号光与主线中的信号信道的空闲状况进行匹配，有必要对变换波长适当地进行调谐。在此情况下，本发明的波长变换器作为可变波长变换器，适合在宽的波段中生成所希望波长的变换光，容易构成光通信系统。

另外，图11B表示位于主线上的EDFA 301的输入端A上的WDM信号光，图11C表示位于支线上的EDFA 304的输入端B上的信号光，图11D表示波长变换器300的输出端C上的波长变换了的变换光，然后，图11E表示位于主线上的EDFA 302的输出端D上的WDM信号光。

另外，用本发明的HNL-DFF，能生成高效率的SC(Supercontinuum)光、以及实现宽波段光的参数放大器等。

根据以上的本发明的说明，可知能对本发明进行各种变形。这样的变形不能认为脱离本发明的思想及范围，所有的专业工作者不言自明的改良包含在以下的权利要求中。

工业上利用的可能性

如果采用本发明，则通过利用相对于大功率的激励光来说，色散斜率小的高非线性色散扁平纤维，实现波长变换器，即使作为激励光波长和该高非线性色散扁平纤维的零色散波长的差的Detuning增大，也能生成大功率的变换光。另外，即使使激励光波长变化宽度达35nm左右的波长范围，由于能充分地维持对应于该激励光波长的波长变换光的光功率，所以能获得能实现更宽波段的波长变换的可变波长变换器。

Claims

1、一种波长变换器，用来利用非线性光学现象，从第一波长输入光，产生波长变换了的与该第一波长不同的第二波长的变换光，其特征在于：

包含对于波长1550nm具有绝对值≤0.01ps/nm²/km的色散斜率的光纤。

2、一种波长变换器，用来利用非线性光学现象，从第一波长输入光，产生波长变换了的与该第一波长不同的第二波长的变换光，其特征在于：

包含对于另外供给到该波长变换器的激励光的波长，具有绝对值≤0.01ps/nm²/km的色散斜率的光纤。

3、一种波长变换器，用来利用非线性光学现象，从第一波长输入光，产生波长变换了的与该第一波长不同的第二波长的变换光，其特征在于：

包含至少对于1530nm～1565nm的波长范围具有绝对值≤0.2ps/nm/km的波长色散的光纤。

4、一种波长变换器，用来利用非线性光学现象，从第一波长输入光，产生波长变换了的与该第一波长不同的第二波长的变换光，其特征在于：

包含在1300nm～1700nm的波长范围内至少有两个零色散波长的光纤。

5、一种波长变换器，利用非线性光学现象，从至少一个激励信道的激励光和至少一个信号信道的信号光，进行波长变换，产生至少一个信道的变换光，该波长变换器的特征在于备有：

上述激励信道的波长可变的激励光光源；以及

对于从上述激励光光源供给的激励光的波长具有绝对值≤0.01ps/nm²/km的色散斜率的光纤。

6、根据权利要求1～5中的任一项所述的波长变换器，其特征在于：

上述光纤对于波长1550nm具有≥10(1/W/km)的非线性常数。

7、根据权利要求1～5中的任一项所述的波长变换器，其特征在于：

上述光纤对于波长1550nm具有≤1dB/km的传输损失。

8、根据权利要求1～5中的任一项所述的波长变换器，其特征在于：

对于被输入的激励光，具有≥10dBm的发生感应布里渊散射的阈值。

9、根据权利要求5所述的波长变换器，其特征在于：

从上述光纤输出的变换光的波长的允许可变宽度≥20nm。

10、根据权利要求5所述的波长变换器，其特征在于：

至少对于1530nm～1565nm的波长范围的信号信道，从上述光纤输出的变换光的波长的允许可变宽度为≥20nm。

11、根据权利要求1～5中的任一项所述的波长变换器，其特征在于：

还备有配置在上述光纤的光输出端侧的、遮挡在该光纤内传播的激励光用的光部件。