JP2000075330A - 位相共役変換及び波長変換のための装置及びシステム - Google Patents
位相共役変換及び波長変換のための装置及びシステムInfo
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- H—ELECTRICITY
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- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
- H04B10/2531—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using spectral inversion
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3536—Four-wave interaction
- G02F1/3538—Four-wave interaction for optical phase conjugation
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- H04B10/2543—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to fibre non-linearities, e.g. Kerr effect
- H04B10/255—Self-phase modulation [SPM]
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 変換帯域が広く且つ偏波依存性のない変換器
として使用することができる位相共役変換及び波長変換
のための装置及びシステムを提供する。 【解決手段】 偏波ビームスプリッタ１０の第１のポー
ト１０Ａには互いに直交する第１及び第２の偏波面をそ
れぞれ有する第１及び第２の偏波成分を含む信号光と、
ポンプ光とが供給される。第１及び第２のポート１０Ｂ
間は第１の偏波面により結合され、第１及び第３のポー
ト１０Ｃ間は第２の偏波面により結合される。偏波保持
ファイバ（ＰＭＦ）はその第１端及び第２端の間で維持
されるべき偏波モードを有している。ＰＭＦ内における
信号光及びポンプ光に基づく四光波混合により発生した
変換光は、第１のポートから出力されるので、これを光
サーキュレータ８により取り出すことができる。
として使用することができる位相共役変換及び波長変換
のための装置及びシステムを提供する。 【解決手段】 偏波ビームスプリッタ１０の第１のポー
ト１０Ａには互いに直交する第１及び第２の偏波面をそ
れぞれ有する第１及び第２の偏波成分を含む信号光と、
ポンプ光とが供給される。第１及び第２のポート１０Ｂ
間は第１の偏波面により結合され、第１及び第３のポー
ト１０Ｃ間は第２の偏波面により結合される。偏波保持
ファイバ（ＰＭＦ）はその第１端及び第２端の間で維持
されるべき偏波モードを有している。ＰＭＦ内における
信号光及びポンプ光に基づく四光波混合により発生した
変換光は、第１のポートから出力されるので、これを光
サーキュレータ８により取り出すことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は位相共役変換及び波
長変換のための装置及びシステムに関する。
長変換のための装置及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】低損失なシリカ光ファイバが開発された
ことにより、光ファイバを伝送路として用いる光ファイ
バ通信システムが数多く実用化されてきた。光ファイバ
それ自体は極めて広い帯域を有している。しかしなが
ら、光ファイバによる伝送容量は実際上はシステムデザ
インによって制限される。最も重要な制限は、光ファイ
バにおいて生じる波長分散による波形歪みに起因する。
光ファイバはまた例えば約０．２ｄＢ／ｋｍの割合で光
信号を減衰させるが、この減衰による損失は、エルビウ
ムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を始めとする光増
幅器の採用によって補償されてきた。
ことにより、光ファイバを伝送路として用いる光ファイ
バ通信システムが数多く実用化されてきた。光ファイバ
それ自体は極めて広い帯域を有している。しかしなが
ら、光ファイバによる伝送容量は実際上はシステムデザ
インによって制限される。最も重要な制限は、光ファイ
バにおいて生じる波長分散による波形歪みに起因する。
光ファイバはまた例えば約０．２ｄＢ／ｋｍの割合で光
信号を減衰させるが、この減衰による損失は、エルビウ
ムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を始めとする光増
幅器の採用によって補償されてきた。
【０００３】しばしば単純に分散と称される波長分散
は、光ファイバ内における光信号の群速度が光信号の波
長（周波数）の関数として変化する現象である。例えば
標準的なシングルモードファイバにおいては、１．３μ
ｍよりも短い波長に対しては、より長い波長を有する光
信号がより短い波長を有する光信号よりも速く伝搬し、
その結果としての分散は、通常、正常分散と称される。
１．３μｍよりも長い波長に対しては、より短い波長を
有する光信号がより長い波長を有する光信号よりも速く
伝搬し、その結果としての分散は異常分散と称される。
は、光ファイバ内における光信号の群速度が光信号の波
長（周波数）の関数として変化する現象である。例えば
標準的なシングルモードファイバにおいては、１．３μ
ｍよりも短い波長に対しては、より長い波長を有する光
信号がより短い波長を有する光信号よりも速く伝搬し、
その結果としての分散は、通常、正常分散と称される。
１．３μｍよりも長い波長に対しては、より短い波長を
有する光信号がより長い波長を有する光信号よりも速く
伝搬し、その結果としての分散は異常分散と称される。
【０００４】近年、ＥＤＦＡの採用による光信号パワー
の増大に起因して、非線形性が注目されている。伝送容
量を制限する光ファイバの最も重要な非線形性は光カー
効果である。光カー効果は光ファイバの屈折率が光信号
の強度に伴って変化する現象である。屈折率の変化は光
ファイバ中を伝搬する光信号の位相を変調し、その結果
信号スペクトルを変更する周波数チャーピングが生じ
る。この現象は自己位相変調（self-phase modulation:
ＳＰＭ）として知られている。ＳＰＭによってスペクト
ルが拡大され、波長分散による波形歪みが更に大きくな
る。
の増大に起因して、非線形性が注目されている。伝送容
量を制限する光ファイバの最も重要な非線形性は光カー
効果である。光カー効果は光ファイバの屈折率が光信号
の強度に伴って変化する現象である。屈折率の変化は光
ファイバ中を伝搬する光信号の位相を変調し、その結果
信号スペクトルを変更する周波数チャーピングが生じ
る。この現象は自己位相変調（self-phase modulation:
ＳＰＭ）として知られている。ＳＰＭによってスペクト
ルが拡大され、波長分散による波形歪みが更に大きくな
る。
【０００５】このように、波長分散及びカー効果は、伝
送距離の増大に伴って光信号に波形歪みを与える。従っ
て、光ファイバによる長距離伝送を可能にするために
は、波長分散及び非線形性は制御され、補償され或いは
抑圧されることが必要である。
送距離の増大に伴って光信号に波形歪みを与える。従っ
て、光ファイバによる長距離伝送を可能にするために
は、波長分散及び非線形性は制御され、補償され或いは
抑圧されることが必要である。
【０００６】波長分散及び非線形性を制御する技術とし
て、主信号のための電子回路を含む再生中継器を用いた
ものが知られている。伝送路の途中に例えば複数の再生
中継器が配置され、各々の再生中継器では、光信号の波
形歪みが過剰になる前に光／電気変換、再生処理及び電
気／光変換がこの順で行われる。しかし、この方法で
は、高価で複雑な再生中継器が必要であるとともに、再
生中継器が有する電子回路が主信号のビットレートを制
限するという問題がある。
て、主信号のための電子回路を含む再生中継器を用いた
ものが知られている。伝送路の途中に例えば複数の再生
中継器が配置され、各々の再生中継器では、光信号の波
形歪みが過剰になる前に光／電気変換、再生処理及び電
気／光変換がこの順で行われる。しかし、この方法で
は、高価で複雑な再生中継器が必要であるとともに、再
生中継器が有する電子回路が主信号のビットレートを制
限するという問題がある。
【０００７】波長分散及び非線形性を補償する技術とし
て、光ソリトンが知られている。与えられた異常分散の
値に対して精度よく規定された振幅、パルス幅及びピー
クパワーを有する光信号パルスが発生させられ、それに
より光カー効果によるＳＰＭと異常分散とによるパルス
圧縮と、分散によるパルス拡がりとがバランスし、光ソ
リトンはその波形を維持したまま伝搬して行く。
て、光ソリトンが知られている。与えられた異常分散の
値に対して精度よく規定された振幅、パルス幅及びピー
クパワーを有する光信号パルスが発生させられ、それに
より光カー効果によるＳＰＭと異常分散とによるパルス
圧縮と、分散によるパルス拡がりとがバランスし、光ソ
リトンはその波形を維持したまま伝搬して行く。
【０００８】波長分散及び非線形性を補償するための他
の技術として、光位相共役の適用がある。例えば、伝送
路の波長分散を補償するための方法がヤリフ（Ｙａｒｉ
ｖ）らによって提案されている（A. Yariv, D. Fekete,
and D. M. Pepper,“Compensation for channel dispe
rsion by nonlinear optical phase conjugation” Op
t. Lett., vol. 4, pp. 52-54, 1979）。伝送路の中間
点で光信号が位相共役光に変換され、伝送路の前半で受
けた波長分散による波形歪みが伝送路の後半の波長分散
による歪みで補償される。
の技術として、光位相共役の適用がある。例えば、伝送
路の波長分散を補償するための方法がヤリフ（Ｙａｒｉ
ｖ）らによって提案されている（A. Yariv, D. Fekete,
and D. M. Pepper,“Compensation for channel dispe
rsion by nonlinear optical phase conjugation” Op
t. Lett., vol. 4, pp. 52-54, 1979）。伝送路の中間
点で光信号が位相共役光に変換され、伝送路の前半で受
けた波長分散による波形歪みが伝送路の後半の波長分散
による歪みで補償される。
【０００９】特に、２つの地点での電場の位相変化の要
因が同じであり、その要因をもたらす環境変化が２地点
の間の光の伝搬時間内で緩やかであるとすれば、２地点
の中間に位相共役器（位相共役光発生器）を配置するこ
とによって、位相変化は補償される（S. Watanabe,“Co
mpensation of phase fluctuation in a transmission
line by optical conjugation ”Opt. Lett., vol. 17,
pp. 1355-1357, 1992）。従って、位相共役器の採用に
よって、ＳＰＭに起因する波形歪みも補償される。しか
し、位相共役器の前後で光パワーの分布が非対称である
場合には、非線形性の補償が不完全になる。
因が同じであり、その要因をもたらす環境変化が２地点
の間の光の伝搬時間内で緩やかであるとすれば、２地点
の中間に位相共役器（位相共役光発生器）を配置するこ
とによって、位相変化は補償される（S. Watanabe,“Co
mpensation of phase fluctuation in a transmission
line by optical conjugation ”Opt. Lett., vol. 17,
pp. 1355-1357, 1992）。従って、位相共役器の採用に
よって、ＳＰＭに起因する波形歪みも補償される。しか
し、位相共役器の前後で光パワーの分布が非対称である
場合には、非線形性の補償が不完全になる。
【００１０】発明者は、先に、位相共役器を用いる場合
に光パワーの非対称性による補償の不完全さを克服する
ための技術を提案した（S. Watanabe and M. Shirasak
i, “Exact compensation for both chromatic dispers
ion and Kerr effect in a transmission fiber using
optical phase conjugation”J. Lightwave Technol.,v
ol. 14, pp. 243-248, 1996 ）。位相共役器は伝送路に
おけるその前後の分散値又は非線形効果の総量が等しく
なる点の近傍に配置され、その前後における種々のパラ
メータが微小区間ごとに設定される。
に光パワーの非対称性による補償の不完全さを克服する
ための技術を提案した（S. Watanabe and M. Shirasak
i, “Exact compensation for both chromatic dispers
ion and Kerr effect in a transmission fiber using
optical phase conjugation”J. Lightwave Technol.,v
ol. 14, pp. 243-248, 1996 ）。位相共役器は伝送路に
おけるその前後の分散値又は非線形効果の総量が等しく
なる点の近傍に配置され、その前後における種々のパラ
メータが微小区間ごとに設定される。
【００１１】光ファイバ及び半導体光増幅器等のような
三次の非線形光学媒質を用いて、非縮退四光波混合によ
り位相共役光を発生させることができる。角周波数ωS
の信号光と角周波数ωP （ωP ≠ωS ）のポンプ光とが
その非線形光学媒質に供給されると、非線形光学媒質内
における信号光及びポンプ光の四光波混合に基づき、角
周波数２ωP −ωS の位相共役光（変換信号光）が発生
し、この位相共役光は信号光及びポンプ光と共に非線形
光学媒質から出力される。
三次の非線形光学媒質を用いて、非縮退四光波混合によ
り位相共役光を発生させることができる。角周波数ωS
の信号光と角周波数ωP （ωP ≠ωS ）のポンプ光とが
その非線形光学媒質に供給されると、非線形光学媒質内
における信号光及びポンプ光の四光波混合に基づき、角
周波数２ωP −ωS の位相共役光（変換信号光）が発生
し、この位相共役光は信号光及びポンプ光と共に非線形
光学媒質から出力される。
【００１２】尚、「非縮退」というのは、信号光の波長
とポンプ光の波長とが異なるという意味で用いられてい
る。信号光の波長、ポンプ光の波長及び位相共役光の波
長（角周波数）は前述した関係を満たすので、位相共役
光の発生と同時に波長変換が行なわれることになる。
とポンプ光の波長とが異なるという意味で用いられてい
る。信号光の波長、ポンプ光の波長及び位相共役光の波
長（角周波数）は前述した関係を満たすので、位相共役
光の発生と同時に波長変換が行なわれることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】信号光から位相共役光
への変換における変換効率は、信号光及びポンプ光の偏
波面の一致性に依存している。しかし、一般的な光ファ
イバ伝送路は偏波面を維持する能力を有していないの
で、変換されるべき信号光の偏波状態は時間と共に変動
する。従って、位相共役変換及び波長変換のための装置
には、偏波依存性がないことが要求される。ここで、
「偏波依存性がない」というのは、変換されるべき信号
光の偏波状態に係わらず変換効率が実質的に一定である
ことをいう。
への変換における変換効率は、信号光及びポンプ光の偏
波面の一致性に依存している。しかし、一般的な光ファ
イバ伝送路は偏波面を維持する能力を有していないの
で、変換されるべき信号光の偏波状態は時間と共に変動
する。従って、位相共役変換及び波長変換のための装置
には、偏波依存性がないことが要求される。ここで、
「偏波依存性がない」というのは、変換されるべき信号
光の偏波状態に係わらず変換効率が実質的に一定である
ことをいう。
【００１４】一方、位相共役変換及び波長変換のための
装置をＷＤＭ（波長分割多重）に適用する場合には、一
度に変換することができるチャネル数を増やすために、
変換帯域が十分に広いことが要求される。変換帯域は、
あるパワーの位相共役光が得られる条件下におけるポン
プ光及び信号光の最大の離調波長（又は離調周波数）で
定義される。
装置をＷＤＭ（波長分割多重）に適用する場合には、一
度に変換することができるチャネル数を増やすために、
変換帯域が十分に広いことが要求される。変換帯域は、
あるパワーの位相共役光が得られる条件下におけるポン
プ光及び信号光の最大の離調波長（又は離調周波数）で
定義される。
【００１５】よって、本発明の目的は、偏波依存性のな
い位相共役変換及び波長変換のための装置及びその装置
を含むシステムを提供することである。本発明の他の目
的は、変換帯域が広い位相共役変換及び波長変換のため
の装置及びその装置を含むシステムを提供することにあ
る。
い位相共役変換及び波長変換のための装置及びその装置
を含むシステムを提供することである。本発明の他の目
的は、変換帯域が広い位相共役変換及び波長変換のため
の装置及びその装置を含むシステムを提供することにあ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によると、光サー
キュレータと、偏波ビームスプリッタと、偏波維持ファ
イバとを備えた装置が提供される。光サーキュレータは
第１、第２及び第３のポートを有している。第１のポー
トには、互いに直交する第１及び第２の偏波面をそれぞ
れ有する第１及び第２の偏波成分を含む信号光と、ポン
プ光とが供給される。偏波ビームスプリッタは第４、第
５及び第６のポートを有している。第４のポートは第２
のポートに光学的に接続される。第４及び第５のポート
間は第１の偏波面により結合され、第４及び第６のポー
ト間は第２の偏波面により結合される。偏波維持ファイ
バは、その第１端及び第２端の間で維持されるべき偏波
モードを有している。第１端は、第１の偏波面が偏波モ
ードに適合するように第５のポートに光学的に接続さ
れ、第２端は、第２の偏波面が偏波モードに結合するよ
うに第６のポートに光学的に接続される。
キュレータと、偏波ビームスプリッタと、偏波維持ファ
イバとを備えた装置が提供される。光サーキュレータは
第１、第２及び第３のポートを有している。第１のポー
トには、互いに直交する第１及び第２の偏波面をそれぞ
れ有する第１及び第２の偏波成分を含む信号光と、ポン
プ光とが供給される。偏波ビームスプリッタは第４、第
５及び第６のポートを有している。第４のポートは第２
のポートに光学的に接続される。第４及び第５のポート
間は第１の偏波面により結合され、第４及び第６のポー
ト間は第２の偏波面により結合される。偏波維持ファイ
バは、その第１端及び第２端の間で維持されるべき偏波
モードを有している。第１端は、第１の偏波面が偏波モ
ードに適合するように第５のポートに光学的に接続さ
れ、第２端は、第２の偏波面が偏波モードに結合するよ
うに第６のポートに光学的に接続される。
【００１７】偏波維持ファイバは例えば互いに直交する
第１及び第２の主軸を有している。この場合、偏波モー
ドは第１及び第２の主軸のいずれかに対応する。発明者
の知見によると、第１の主軸に対応するモードでの零分
散波長と第２の主軸に対応するモードでの零分散波長と
は異なる。
第１及び第２の主軸を有している。この場合、偏波モー
ドは第１及び第２の主軸のいずれかに対応する。発明者
の知見によると、第１の主軸に対応するモードでの零分
散波長と第２の主軸に対応するモードでの零分散波長と
は異なる。
【００１８】偏波維持ファイバは、例えば、偏波モード
に関連して実質的に一定の零分散波長を有している。こ
の場合、ポンプ光は零分散波長に実質的に一致する波長
を有している。
に関連して実質的に一定の零分散波長を有している。こ
の場合、ポンプ光は零分散波長に実質的に一致する波長
を有している。
【００１９】この装置の変換帯域の拡大は、ポンプ光の
波長と偏波維持ファイバの零分散波長との一致性に依存
している。この装置においては、信号光の第１の偏波成
分は偏波維持ファイバ内をその第１端から第２端に向け
て伝搬し、信号光の第２の偏波成分は、偏波維持ファイ
バ内をその第２端から第１端に向けて伝搬する。そし
て、第１及び第２の偏波成分の各々は偏波維持ファイバ
の偏波モードに適合するようにされている。従って、ポ
ンプ光の波長と零分散波長との一致性を高精度に得るこ
とができ、信号光から変換信号光（位相共役光）への変
換における変換帯域が拡大される。
波長と偏波維持ファイバの零分散波長との一致性に依存
している。この装置においては、信号光の第１の偏波成
分は偏波維持ファイバ内をその第１端から第２端に向け
て伝搬し、信号光の第２の偏波成分は、偏波維持ファイ
バ内をその第２端から第１端に向けて伝搬する。そし
て、第１及び第２の偏波成分の各々は偏波維持ファイバ
の偏波モードに適合するようにされている。従って、ポ
ンプ光の波長と零分散波長との一致性を高精度に得るこ
とができ、信号光から変換信号光（位相共役光）への変
換における変換帯域が拡大される。
【００２０】また、信号光の第１の偏波成分及びポンプ
光の一部が偏波維持ファイバの第１端から第２端に向か
う方向と、信号光の第２の偏波成分とポンプ光の残りの
一部とが偏波維持ファイバの第２端から第１端に向かう
方向とで、信号光から変換信号光への変換に関していわ
ゆる偏波ダイバーシティがなされるので、信号光から変
換信号光への変換における変換効率が供給された信号光
の偏波状態に依存しにくくなる。
光の一部が偏波維持ファイバの第１端から第２端に向か
う方向と、信号光の第２の偏波成分とポンプ光の残りの
一部とが偏波維持ファイバの第２端から第１端に向かう
方向とで、信号光から変換信号光への変換に関していわ
ゆる偏波ダイバーシティがなされるので、信号光から変
換信号光への変換における変換効率が供給された信号光
の偏波状態に依存しにくくなる。
【００２１】尚、本発明による装置は、光サーキュレー
タを除いて偏波ビームスプリッタ及び偏波維持ファイバ
によって提供されてもよい。本発明の他の側面による
と、位相共役変換及び波長変換のための他の装置が提供
される。この装置は、第１及び第２の光サーキュレータ
と、偏波ビームスプリッタと、偏波維持ファイバとを備
えている。第１の光サーキュレータは第１、第２及び第
３のポートを有している。第１のポートには、互いに直
交する第１及び第２の偏波面をそれぞれ有する第１及び
第２の偏波成分を含む第１の信号光と、第１のポンプ光
とが供給される。第２の光サーキュレータは第４、第５
及び第６のポートを有している。第４のポートには、互
いに直交する第３及び第４の偏波面をそれぞれ有する第
３及び第４の偏波成分を含む第２の信号光と、第２のポ
ンプ光とが供給される。偏波ビームスプリッタは第７、
第８、第９及び第１０のポートを有している。第７のポ
ートは第２のポートに光学的に接続され、第１０のポー
トは第５のポートに光学的に接続される。第７及び第８
のポート間は第１の偏波面により結合され、第７及び第
９のポート間は第２の偏波面により結合され、第９及び
第１０のポート間は第３の偏波面により結合され、第８
及び第１０のポート間は第４の偏波面により結合され
る。偏波維持ファイバはその第１端及び第２端の間で維
持されるべき第１及び第２の偏波モードを有している。
第１端は、第１及び第４の偏波面がそれぞれ第１及び第
２の偏波モードに適合するように第７のポートに光学的
に接続される。第２端は、第２及び第３の偏波面がそれ
ぞれ第１及び第２の偏波モードに適合するように第８の
ポートの光学的に接続される。
タを除いて偏波ビームスプリッタ及び偏波維持ファイバ
によって提供されてもよい。本発明の他の側面による
と、位相共役変換及び波長変換のための他の装置が提供
される。この装置は、第１及び第２の光サーキュレータ
と、偏波ビームスプリッタと、偏波維持ファイバとを備
えている。第１の光サーキュレータは第１、第２及び第
３のポートを有している。第１のポートには、互いに直
交する第１及び第２の偏波面をそれぞれ有する第１及び
第２の偏波成分を含む第１の信号光と、第１のポンプ光
とが供給される。第２の光サーキュレータは第４、第５
及び第６のポートを有している。第４のポートには、互
いに直交する第３及び第４の偏波面をそれぞれ有する第
３及び第４の偏波成分を含む第２の信号光と、第２のポ
ンプ光とが供給される。偏波ビームスプリッタは第７、
第８、第９及び第１０のポートを有している。第７のポ
ートは第２のポートに光学的に接続され、第１０のポー
トは第５のポートに光学的に接続される。第７及び第８
のポート間は第１の偏波面により結合され、第７及び第
９のポート間は第２の偏波面により結合され、第９及び
第１０のポート間は第３の偏波面により結合され、第８
及び第１０のポート間は第４の偏波面により結合され
る。偏波維持ファイバはその第１端及び第２端の間で維
持されるべき第１及び第２の偏波モードを有している。
第１端は、第１及び第４の偏波面がそれぞれ第１及び第
２の偏波モードに適合するように第７のポートに光学的
に接続される。第２端は、第２及び第３の偏波面がそれ
ぞれ第１及び第２の偏波モードに適合するように第８の
ポートの光学的に接続される。
【００２２】この構成によると、偏波ビームスプリッタ
及び偏波維持ファイバにおける対称性に鑑みて２つの光
サーキュレータを用いているので、信号光から変換信号
光への変換における双方向性が確保される。
及び偏波維持ファイバにおける対称性に鑑みて２つの光
サーキュレータを用いているので、信号光から変換信号
光への変換における双方向性が確保される。
【００２３】本発明の更に他の側面によると、各々波長
分割多重に適合する第１及び第２の光ファイバネットワ
ークと、第１及び第２の光ファイバネットワークの間に
接続される変換器とを備えたシステムが提供される。変
換器は、本発明による装置あるいは本発明による他の装
置によって提供される。変換器はポンプ光を出力するた
めのポンプ光源を含んでいてもよい。
分割多重に適合する第１及び第２の光ファイバネットワ
ークと、第１及び第２の光ファイバネットワークの間に
接続される変換器とを備えたシステムが提供される。変
換器は、本発明による装置あるいは本発明による他の装
置によって提供される。変換器はポンプ光を出力するた
めのポンプ光源を含んでいてもよい。
【００２４】変換器における信号光から変換信号光への
変換における変換帯域は本発明に従って拡大されている
ので、本発明と波長分割多重とを組み合わせることによ
って、柔軟性に富んだシステムの構築が可能になる。
変換における変換帯域は本発明に従って拡大されている
ので、本発明と波長分割多重とを組み合わせることによ
って、柔軟性に富んだシステムの構築が可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。今、光パル
スが分散媒質中を伝搬する場合を考える。チャープして
いないパルスが分散媒質を透過する際、正常分散媒質
（∂2 β／∂ω2 ＞０）の場合には、パルスの立ち上が
りにおいて低周波側にシフトし、立ち下がりにおいて高
周波側にシフトする。異常分散媒質（∂2 β／∂ω2 ＜
０）の場合には、パルスの立ち上がりにおいて高周波側
にシフトし、立ち下がりにおいて低周波側にシフトす
る。ここで、βは伝搬定数、ωは光の角周波数を表す。
そして、正常分散媒質においては波長が長いほど群速度
が速く、異常分散媒質においては波長が短いほど群速度
が速いため、いずれの場合にもパルス幅が広がることに
なる。
明の望ましい実施の形態を詳細に説明する。今、光パル
スが分散媒質中を伝搬する場合を考える。チャープして
いないパルスが分散媒質を透過する際、正常分散媒質
（∂2 β／∂ω2 ＞０）の場合には、パルスの立ち上が
りにおいて低周波側にシフトし、立ち下がりにおいて高
周波側にシフトする。異常分散媒質（∂2 β／∂ω2 ＜
０）の場合には、パルスの立ち上がりにおいて高周波側
にシフトし、立ち下がりにおいて低周波側にシフトす
る。ここで、βは伝搬定数、ωは光の角周波数を表す。
そして、正常分散媒質においては波長が長いほど群速度
が速く、異常分散媒質においては波長が短いほど群速度
が速いため、いずれの場合にもパルス幅が広がることに
なる。
【００２６】一方、光の強度が大きい場合には、光カー
効果によって屈折率が Δｎ（ｔ）＝ｎ2 ｜Ｅ（ｔ）｜2 だけ変化する。ここに、ｎ2 は非線形屈折率と呼ばれる
量であり、通常のシリカファイバの場合にはその値は例
えば約３．２×１０-20 ｍ2 ／Ｗである。光パルスが非
線形媒質中で光カー効果を受けると、 Δω（ｔ）＝−∂Δφ（ｔ）／∂ｔ ＝−（２πｎ2 ／λ）（∂｜Ｅ（ｔ）｜2 ／∂ｔ）Δｚ だけスペクトルが拡散（チャープ）する。ここにΔｚは
相互作用長である。
効果によって屈折率が Δｎ（ｔ）＝ｎ2 ｜Ｅ（ｔ）｜2 だけ変化する。ここに、ｎ2 は非線形屈折率と呼ばれる
量であり、通常のシリカファイバの場合にはその値は例
えば約３．２×１０-20 ｍ2 ／Ｗである。光パルスが非
線形媒質中で光カー効果を受けると、 Δω（ｔ）＝−∂Δφ（ｔ）／∂ｔ ＝−（２πｎ2 ／λ）（∂｜Ｅ（ｔ）｜2 ／∂ｔ）Δｚ だけスペクトルが拡散（チャープ）する。ここにΔｚは
相互作用長である。
【００２７】この現象は、一般に自己位相変調（Self-p
hase modulation:ＳＰＭ）と称される。このＳＰＭによ
り光パルスの立ち上がりにおいては低周波側にシフト
し、立ち下がりにおいては高周波側にシフトする。この
ＳＰＭによるチャーピングのために分散の影響がより顕
著になり、その結果、パルスの歪みがより著しくなる。
そのため、光パルスが分散媒質中で光カー効果を受ける
と、正常分散媒質の場合には、パルスが分散だけの場合
よりも更に拡散するが、異常分散媒質の場合にはパルス
圧縮が起きる。
hase modulation:ＳＰＭ）と称される。このＳＰＭによ
り光パルスの立ち上がりにおいては低周波側にシフト
し、立ち下がりにおいては高周波側にシフトする。この
ＳＰＭによるチャーピングのために分散の影響がより顕
著になり、その結果、パルスの歪みがより著しくなる。
そのため、光パルスが分散媒質中で光カー効果を受ける
と、正常分散媒質の場合には、パルスが分散だけの場合
よりも更に拡散するが、異常分散媒質の場合にはパルス
圧縮が起きる。
【００２８】従って、上記の波長分散の効果を考え合わ
せると、正常分散媒質の場合には大きなパルス拡散が発
生し、異常分散媒質の場合には波長分散によるパルス拡
散とＳＰＭによるパルス圧縮のうち大きい方の効果が表
れる。これら２つの効果をバランスさせたものが光ソリ
トンである。
せると、正常分散媒質の場合には大きなパルス拡散が発
生し、異常分散媒質の場合には波長分散によるパルス拡
散とＳＰＭによるパルス圧縮のうち大きい方の効果が表
れる。これら２つの効果をバランスさせたものが光ソリ
トンである。
【００２９】一般に異常分散媒質においてＳＰＭのよる
パルス圧縮を加えた方が高い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を
保持できて都合がよいように考えがちであるが、最近光
アンプを用いて高いレベルの光パワーで伝送できるよう
になったことと、分散シフトファイバの開発により比較
的小さな波長分散値が実現できるようになったことによ
り、一概にパルス圧縮を加えた方がよいとも言えなくな
ってきた。
パルス圧縮を加えた方が高い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を
保持できて都合がよいように考えがちであるが、最近光
アンプを用いて高いレベルの光パワーで伝送できるよう
になったことと、分散シフトファイバの開発により比較
的小さな波長分散値が実現できるようになったことによ
り、一概にパルス圧縮を加えた方がよいとも言えなくな
ってきた。
【００３０】つまり、パルス圧縮効果が大きくなり過ぎ
て大きな波形歪みが発生するのである。特に、ＮＲＺパ
ルスの場合には、パルスの立ち上がり、立ち下がり部分
において集中的にパルス圧縮が起こるため、急激な波形
変化や、極端な場合には、立ち下がり部分が立ち上がり
部分を追い抜き、パルスが３つに分裂するようなことも
起こる。また、長距離光増幅多中継伝送の場合には、信
号光を励起光として光アンプの自然放出光との間で四光
波混合が生じ、Ｓ／Ｎが著しく低下するという問題もあ
る（変調不安定性；modulation instability）。
て大きな波形歪みが発生するのである。特に、ＮＲＺパ
ルスの場合には、パルスの立ち上がり、立ち下がり部分
において集中的にパルス圧縮が起こるため、急激な波形
変化や、極端な場合には、立ち下がり部分が立ち上がり
部分を追い抜き、パルスが３つに分裂するようなことも
起こる。また、長距離光増幅多中継伝送の場合には、信
号光を励起光として光アンプの自然放出光との間で四光
波混合が生じ、Ｓ／Ｎが著しく低下するという問題もあ
る（変調不安定性；modulation instability）。
【００３１】上述したような波長分散及び非線形性に起
因する光パルスの歪みは、位相共役光学の適用によって
補償することができる。例えば、第１の光ファイバ伝送
路によって伝送された信号光ビームが位相共役光発生器
によって位相共役光ビームに変換され、位相共役光ビー
ムは第２の光ファイバ伝送路によって伝送される。第１
及び第２の光ファイバにおける波長分散及び非線形性に
関連するパラメータを適切に設定しておくことによっ
て、第２の光ファイバの出力端で実質的に歪みのない光
パルスを得ることができる。
因する光パルスの歪みは、位相共役光学の適用によって
補償することができる。例えば、第１の光ファイバ伝送
路によって伝送された信号光ビームが位相共役光発生器
によって位相共役光ビームに変換され、位相共役光ビー
ムは第２の光ファイバ伝送路によって伝送される。第１
及び第２の光ファイバにおける波長分散及び非線形性に
関連するパラメータを適切に設定しておくことによっ
て、第２の光ファイバの出力端で実質的に歪みのない光
パルスを得ることができる。
【００３２】しかし、位相共役光発生器における信号光
ビームから位相共役光ビームへの変換効率は信号光ビー
ムの偏波状態に依存するのが一般的であるから、変換効
率に偏波依存性のない位相共役光発生器が求められてい
るのである。
ビームから位相共役光ビームへの変換効率は信号光ビー
ムの偏波状態に依存するのが一般的であるから、変換効
率に偏波依存性のない位相共役光発生器が求められてい
るのである。
【００３３】変換効率に偏波依存性のない位相共役光発
生器を構成するには、偏波スクランブル法、偏波ダイバ
ーシティ法又は偏波能動制御法を適用することができ
る。更には、偏波維持ファイバ（Polarization Maintai
ning Fiber：ＰＭＦ）からなる光ファイバ伝送路を用い
ることによっても、位相共役光発生器における変換効率
の偏波依存性を排除することができる。本発明では、変
換効率の偏波依存性を排除するために、偏波ダイバシテ
ィ法が採用される。
生器を構成するには、偏波スクランブル法、偏波ダイバ
ーシティ法又は偏波能動制御法を適用することができ
る。更には、偏波維持ファイバ（Polarization Maintai
ning Fiber：ＰＭＦ）からなる光ファイバ伝送路を用い
ることによっても、位相共役光発生器における変換効率
の偏波依存性を排除することができる。本発明では、変
換効率の偏波依存性を排除するために、偏波ダイバシテ
ィ法が採用される。
【００３４】図１は本発明による装置の第１実施形態を
示す図である。同図において、符号２は入力ポート、４
はポンプ光源、６は光カプラ、８は光サーキュレータ、
１０は偏波ビームスプリッタ、１２は偏波維持ファイバ
（ＰＭＦ），１４は光バンドパスフィルタ、１６は出力
ポートを示している。この装置の構成及び動作の詳細は
後述する。
示す図である。同図において、符号２は入力ポート、４
はポンプ光源、６は光カプラ、８は光サーキュレータ、
１０は偏波ビームスプリッタ、１２は偏波維持ファイバ
（ＰＭＦ），１４は光バンドパスフィルタ、１６は出力
ポートを示している。この装置の構成及び動作の詳細は
後述する。
【００３５】図２は本発明による装置の動作原理の説明
図である。まず、偏波分離のプロセスにおいては、信号
光ＥS が２つの偏波成分ＥS （＃１）及びＥS （＃２）
に分離される。偏波成分ＥS （＃１）及びＥS （＃２）
は互いに直交する偏波面を有している。次いで、変換の
プロセスにおいては、偏波成分ＥS （＃１）及びＥ
S（＃２）がそれぞれ対応する位相共役光ＥC （＃１）
及びＥC （＃２）に変換される。位相共役光ＥC （＃
１）及びＥC （＃２）の偏波面はそれぞれ偏波成分Ｅ S
（＃１）及びＥS （＃２）の偏波面に一致している。そ
して、偏波合成のプロセスにおいて、位相共役光Ｅ
C （＃１）及びＥC （＃２）が偏波合成されて、位相共
役光（変換信号光）ＥC （＃１）及びＥC （＃２）が得
られる。
図である。まず、偏波分離のプロセスにおいては、信号
光ＥS が２つの偏波成分ＥS （＃１）及びＥS （＃２）
に分離される。偏波成分ＥS （＃１）及びＥS （＃２）
は互いに直交する偏波面を有している。次いで、変換の
プロセスにおいては、偏波成分ＥS （＃１）及びＥ
S（＃２）がそれぞれ対応する位相共役光ＥC （＃１）
及びＥC （＃２）に変換される。位相共役光ＥC （＃
１）及びＥC （＃２）の偏波面はそれぞれ偏波成分Ｅ S
（＃１）及びＥS （＃２）の偏波面に一致している。そ
して、偏波合成のプロセスにおいて、位相共役光Ｅ
C （＃１）及びＥC （＃２）が偏波合成されて、位相共
役光（変換信号光）ＥC （＃１）及びＥC （＃２）が得
られる。
【００３６】図１に示される装置においては、偏波分離
及び偏波合成の各プロセスは偏波ビームスプリッタ１０
において実行され、変換のプロセスは非線形光学媒質と
してのＰＭＦ１２において実行される。
及び偏波合成の各プロセスは偏波ビームスプリッタ１０
において実行され、変換のプロセスは非線形光学媒質と
してのＰＭＦ１２において実行される。
【００３７】図３はＰＭＦ１２の偏波モードの説明図で
ある。ＰＭＦ１２は、比較的高屈折率なコア１８と、コ
ア１８を覆う比較的低屈折率なクラッド２０と、クラッ
ド２０内のコア１８の両側に設けられる一対の応力付与
部２２とから構成されている。ＰＭＦ１２の断面におい
て、コア１８及び応力付与部２２のそれぞれの中心を通
る軸をＸ軸とし、コア１８の中心を通りＸ軸に垂直な軸
をＹ軸とする。Ｘ軸及びＹ軸の各々は主軸と称される。
Ｘ軸に平行な偏波面を有する偏波成分の伝搬定数はＹ軸
に平行な偏波面を有する偏波成分の伝搬定数と大きく異
なるので、各偏波成分はその偏波状態を維持したままＰ
ＭＦ１２内を伝搬することができる。
ある。ＰＭＦ１２は、比較的高屈折率なコア１８と、コ
ア１８を覆う比較的低屈折率なクラッド２０と、クラッ
ド２０内のコア１８の両側に設けられる一対の応力付与
部２２とから構成されている。ＰＭＦ１２の断面におい
て、コア１８及び応力付与部２２のそれぞれの中心を通
る軸をＸ軸とし、コア１８の中心を通りＸ軸に垂直な軸
をＹ軸とする。Ｘ軸及びＹ軸の各々は主軸と称される。
Ｘ軸に平行な偏波面を有する偏波成分の伝搬定数はＹ軸
に平行な偏波面を有する偏波成分の伝搬定数と大きく異
なるので、各偏波成分はその偏波状態を維持したままＰ
ＭＦ１２内を伝搬することができる。
【００３８】発明者の測定によると、Ｘ軸に平行な偏波
面を有する偏波成分に対する零分散波長は、Ｙ軸に平行
な偏波面を有する偏波成分に対する零分散波長と異なる
ことが明らかになった。
面を有する偏波成分に対する零分散波長は、Ｙ軸に平行
な偏波面を有する偏波成分に対する零分散波長と異なる
ことが明らかになった。
【００３９】従って、ＰＭＦ１２の２つの主軸（Ｘ軸及
びＹ軸）の両方を用いて１チャンネル分の偏波ダイバー
シティを行なう場合には、零分散波長の違いにより、変
換帯域を広くすることができない。
びＹ軸）の両方を用いて１チャンネル分の偏波ダイバー
シティを行なう場合には、零分散波長の違いにより、変
換帯域を広くすることができない。
【００４０】本発明では、２つの主軸のいずれ一方だけ
を偏波モードとして用いて偏波ダイバーシティを行なっ
ているので、変換帯域の拡大が可能になる。具体的には
以下の通りである。
を偏波モードとして用いて偏波ダイバーシティを行なっ
ているので、変換帯域の拡大が可能になる。具体的には
以下の通りである。
【００４１】図１において、入力ポート２には、変換さ
れるべき信号光ＥS （波長λS ）が供給される。ポンプ
光源４はポンプ光ＥP （波長λP ）を出力する。ポンプ
光源４は例えばレーザダイオードにより提供され得る。
この場合、ポンプ光ＥP は実質的に直線偏波であり、そ
の偏波面は後述のように設定される。信号光ＥS の偏波
状態は任意である。
れるべき信号光ＥS （波長λS ）が供給される。ポンプ
光源４はポンプ光ＥP （波長λP ）を出力する。ポンプ
光源４は例えばレーザダイオードにより提供され得る。
この場合、ポンプ光ＥP は実質的に直線偏波であり、そ
の偏波面は後述のように設定される。信号光ＥS の偏波
状態は任意である。
【００４２】信号光及びポンプ光は光カプラ６により合
波されあるいは加え合わされて光サーキュレータ８のポ
ート８Ａに供給される。光サーキュレータ８は、ポート
８Ａに供給された光をポート８Ｂから出力し、ポート８
Ｂに供給された光をポート８Ｃから出力し、ポート８Ｃ
に供給された光をポート８Ａから出力するように機能す
る。尚、３つ目の機能はこの実施形態では用いられてい
ない。
波されあるいは加え合わされて光サーキュレータ８のポ
ート８Ａに供給される。光サーキュレータ８は、ポート
８Ａに供給された光をポート８Ｂから出力し、ポート８
Ｂに供給された光をポート８Ｃから出力し、ポート８Ｃ
に供給された光をポート８Ａから出力するように機能す
る。尚、３つ目の機能はこの実施形態では用いられてい
ない。
【００４３】偏波ビームスプリッタ１０はポート１０
Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃを有している。ポート１０Ａは光
サーキュレータ８のポート８Ｂに光学的に接続される。
ポート１０Ａ及び１０Ｂは、紙面に垂直な第１の偏波面
を有するＴＭ成分によって結合されており、ポート１０
Ａ及び１０Ｃは、紙面に平行な第２の偏波面を有するＴ
Ｅ成分（第２の偏波成分）によって結合されている。
Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃを有している。ポート１０Ａは光
サーキュレータ８のポート８Ｂに光学的に接続される。
ポート１０Ａ及び１０Ｂは、紙面に垂直な第１の偏波面
を有するＴＭ成分によって結合されており、ポート１０
Ａ及び１０Ｃは、紙面に平行な第２の偏波面を有するＴ
Ｅ成分（第２の偏波成分）によって結合されている。
【００４４】ＰＭＦ１２の両端はそれぞれ偏波ビームス
プリッタ１０のポート１０Ｂ及び１０Ｃに光学的に接続
されている。説明の便宜上、ＰＭＦ１２によって維持さ
れるべき偏波モードは図３に示されるＹ軸によって与え
られているものとする。ポート１０Ｂにおいては、紙面
に垂直な第１の偏波面がＰＭＦ１２の偏波モードに適合
し、ポート１０Ｃにおいては、紙面に水平な第２の偏波
面が偏波モードに適合している。つまり、ポート１０Ｂ
ではＰＭＦ１２のＹ軸は紙面に垂直であり、ポート１０
ＣではＹ軸は紙面に平行である。ＰＭＦ１２はポート１
０Ｂ及び１０Ｃ間で空間的には９０°捩じれているので
ある。
プリッタ１０のポート１０Ｂ及び１０Ｃに光学的に接続
されている。説明の便宜上、ＰＭＦ１２によって維持さ
れるべき偏波モードは図３に示されるＹ軸によって与え
られているものとする。ポート１０Ｂにおいては、紙面
に垂直な第１の偏波面がＰＭＦ１２の偏波モードに適合
し、ポート１０Ｃにおいては、紙面に水平な第２の偏波
面が偏波モードに適合している。つまり、ポート１０Ｂ
ではＰＭＦ１２のＹ軸は紙面に垂直であり、ポート１０
ＣではＹ軸は紙面に平行である。ＰＭＦ１２はポート１
０Ｂ及び１０Ｃ間で空間的には９０°捩じれているので
ある。
【００４５】光サーキュレータ８のポート８Ａに供給さ
れた信号光及びポンプ光は、ポート８Ｂから出力され
る。この出力された光は偏波ビームスプリッタ１０によ
ってＴＭ成分及びＴＥ成分に分けられる。ＴＭ成分はポ
ート１０Ｂからポート１０Ｃに向かってＰＭＦ１２内を
伝搬し、ＴＥ成分はこれとは逆にポート１０Ｃからポー
ト１０Ｂに向かってＰＭＦ１２内を伝搬する。ＴＭ成分
はポート１０Ｂから出力された時点では紙面に垂直な偏
波面を有しているが、その偏波面はＰＦＭ１２を通過し
た後には９０°回転させられて紙面に平行になっている
ので、時計周りに伝搬してきたＴＭ成分はポート１０Ｃ
からポート１０Ａに通過する。一方、ＴＥ成分は、ポー
ト１０Ｃから出力された時点では紙面に水平な偏波面を
有しているが、その偏波面はＰＭＦ１２内において９０
°回転させられて、ポート１０Ｂでは紙面に垂直とな
る。従って、ＰＭＦ１２内を反時計回りに伝搬してきた
ＴＥ成分はポート１０Ｂからポート１０Ａに通過する。
れた信号光及びポンプ光は、ポート８Ｂから出力され
る。この出力された光は偏波ビームスプリッタ１０によ
ってＴＭ成分及びＴＥ成分に分けられる。ＴＭ成分はポ
ート１０Ｂからポート１０Ｃに向かってＰＭＦ１２内を
伝搬し、ＴＥ成分はこれとは逆にポート１０Ｃからポー
ト１０Ｂに向かってＰＭＦ１２内を伝搬する。ＴＭ成分
はポート１０Ｂから出力された時点では紙面に垂直な偏
波面を有しているが、その偏波面はＰＦＭ１２を通過し
た後には９０°回転させられて紙面に平行になっている
ので、時計周りに伝搬してきたＴＭ成分はポート１０Ｃ
からポート１０Ａに通過する。一方、ＴＥ成分は、ポー
ト１０Ｃから出力された時点では紙面に水平な偏波面を
有しているが、その偏波面はＰＭＦ１２内において９０
°回転させられて、ポート１０Ｂでは紙面に垂直とな
る。従って、ＰＭＦ１２内を反時計回りに伝搬してきた
ＴＥ成分はポート１０Ｂからポート１０Ａに通過する。
【００４６】このようにして偏波合成された光は、偏波
ビームスプリッタ１０のポート１０Ａから光サーキュレ
ータ８のポート８Ｂに供給され、ポート８Ｃから出力さ
れる。出力された光は光バンドパスフィルタ１４を通っ
て出力ポート１６から出力される。
ビームスプリッタ１０のポート１０Ａから光サーキュレ
ータ８のポート８Ｂに供給され、ポート８Ｃから出力さ
れる。出力された光は光バンドパスフィルタ１４を通っ
て出力ポート１６から出力される。
【００４７】偏波合成の結果偏波ビームスプリッタ１０
のポート１０Ａから出力される光には、信号光及びポン
プ光が含まれる他、ＰＭＦ１２内において新たに発生し
た位相共役光（変換信号光）ＥC （波長λC ）が含まれ
ている。つまり、信号光の一部は、ＰＭＦ１２における
信号光及びポンプ光に基づく四光波混合により位相共役
光に変換されるのである。波長λS 、λP 及びλC は前
述した関係を満足しているので、互いに異なり、従っ
て、光バンドパスフィルタ１４により位相共役光を抽出
するものである。つまり、光バンドパスフィルタ１４
は、波長λC を含み且つλS 及びλP を含まない通過帯
域を有している。
のポート１０Ａから出力される光には、信号光及びポン
プ光が含まれる他、ＰＭＦ１２内において新たに発生し
た位相共役光（変換信号光）ＥC （波長λC ）が含まれ
ている。つまり、信号光の一部は、ＰＭＦ１２における
信号光及びポンプ光に基づく四光波混合により位相共役
光に変換されるのである。波長λS 、λP 及びλC は前
述した関係を満足しているので、互いに異なり、従っ
て、光バンドパスフィルタ１４により位相共役光を抽出
するものである。つまり、光バンドパスフィルタ１４
は、波長λC を含み且つλS 及びλP を含まない通過帯
域を有している。
【００４８】このように、ＰＭＦ１２の一方の主軸（Ｙ
軸）に対応する偏波モードを用いているので、ＰＭＦ１
２のＹ軸に関する零分散波長にポンプ光の波長を正確に
一致させることができ、変換帯域が拡大される。従来精
々４０ｎｍ程度であった変換帯域を本発明により約１０
０ｎｍに拡大することができる。
軸）に対応する偏波モードを用いているので、ＰＭＦ１
２のＹ軸に関する零分散波長にポンプ光の波長を正確に
一致させることができ、変換帯域が拡大される。従来精
々４０ｎｍ程度であった変換帯域を本発明により約１０
０ｎｍに拡大することができる。
【００４９】ポンプ光源４としてレーザダイオードが用
いられている場合、ポンプ光は実質的に直線偏波で与え
られる。この場合、ポンプ光の偏波面は、信号光から位
相共役光への変換における変換効率が信号光の偏波状態
に依存しないように設定される。具体的には、ＴＭ成分
及びＴＥ成分へのポンプ光の分配比が等しくなるよう
に、ポンプ光の偏波面は偏波ビームスプリッタ１０のポ
ート１０Ａにおいて紙面に４５°傾斜するように設定さ
れるであろう。
いられている場合、ポンプ光は実質的に直線偏波で与え
られる。この場合、ポンプ光の偏波面は、信号光から位
相共役光への変換における変換効率が信号光の偏波状態
に依存しないように設定される。具体的には、ＴＭ成分
及びＴＥ成分へのポンプ光の分配比が等しくなるよう
に、ポンプ光の偏波面は偏波ビームスプリッタ１０のポ
ート１０Ａにおいて紙面に４５°傾斜するように設定さ
れるであろう。
【００５０】このように本発明による装置では偏波ダイ
バーシティが適用されているので、偏波依存性のない変
換器の提供が可能になる。図４は本発明による装置の第
２実施形態を示す図である。ここでは、ポンプ光源４か
ら出力されたポンプ光の位相又は周波数を変調又は攪乱
（dithering ）するために、変調回路２４がポンプ光源
４に接続されている。ＰＭＦ１２における四光波混合の
発生効率を高めるためには、ポンプ光のパワーを高める
ことが有効であるが、ポンプ光のパワーを高め過ぎると
誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）によりポンプ光がＰＭＦ
１２内で反射されてしまう。本実施形態では、ポンプ光
の位相又は周波数を変調又は攪乱しているので、ＳＢＳ
の発生が抑圧され、変換効率の高い変換器の提供が可能
になる。変調周波数は数１００ＫＨｚ（例えば１５０Ｋ
Ｈｚ）でよい。この実施形態では、例えばＬＤにより提
供されるポンプ光源４に直接変調を適用しているが、外
部変調器を用いた間接変調を適用してもよい。
バーシティが適用されているので、偏波依存性のない変
換器の提供が可能になる。図４は本発明による装置の第
２実施形態を示す図である。ここでは、ポンプ光源４か
ら出力されたポンプ光の位相又は周波数を変調又は攪乱
（dithering ）するために、変調回路２４がポンプ光源
４に接続されている。ＰＭＦ１２における四光波混合の
発生効率を高めるためには、ポンプ光のパワーを高める
ことが有効であるが、ポンプ光のパワーを高め過ぎると
誘導ブリユアン散乱（ＳＢＳ）によりポンプ光がＰＭＦ
１２内で反射されてしまう。本実施形態では、ポンプ光
の位相又は周波数を変調又は攪乱しているので、ＳＢＳ
の発生が抑圧され、変換効率の高い変換器の提供が可能
になる。変調周波数は数１００ＫＨｚ（例えば１５０Ｋ
Ｈｚ）でよい。この実施形態では、例えばＬＤにより提
供されるポンプ光源４に直接変調を適用しているが、外
部変調器を用いた間接変調を適用してもよい。
【００５１】図５は本発明によるシステムの第１実施形
態を示す図である。ここでは、光ファイバ伝送路の波長
分散及び非線形光カー効果による波形歪みが補償され
る。そのために、光ファイバ伝送路の概ね中間点に、図
１又は図４に示される装置が変換器（あるいは位相共役
光発生器：Ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｊｕｇａｔｏｒ）ＰＣと
して用いられている。
態を示す図である。ここでは、光ファイバ伝送路の波長
分散及び非線形光カー効果による波形歪みが補償され
る。そのために、光ファイバ伝送路の概ね中間点に、図
１又は図４に示される装置が変換器（あるいは位相共役
光発生器：Ｐｈａｓｅ Ｃｏｎｊｕｇａｔｏｒ）ＰＣと
して用いられている。
【００５２】送信機（ＴＸ）からの出力信号光ＥS を第
１の光ファイバＦ１（長さＬ1 、分散Ｄ1 、非線形係数
γ1 ）で光伝送した後、位相共役光発生器（ＰＣ）に入
力する。ＰＣで位相共役光ＥC に変換し、第２の光ファ
イバＦ２（長さＬ2 、分散Ｄ 2 、非線形係数γ2 ）で受
信機（ＲＸ）まで光伝送する。受信機では、この位相共
役光を受光器で受けて信号検出する。尚、送信信号の変
調方式には光振幅（強度）、周波数、位相等あらゆる方
式が適用可能であり、信号検出には位相共役光を帯域フ
ィルタで抽出した後の光直接検波や光ヘテロダイン検波
等が考えられる。
１の光ファイバＦ１（長さＬ1 、分散Ｄ1 、非線形係数
γ1 ）で光伝送した後、位相共役光発生器（ＰＣ）に入
力する。ＰＣで位相共役光ＥC に変換し、第２の光ファ
イバＦ２（長さＬ2 、分散Ｄ 2 、非線形係数γ2 ）で受
信機（ＲＸ）まで光伝送する。受信機では、この位相共
役光を受光器で受けて信号検出する。尚、送信信号の変
調方式には光振幅（強度）、周波数、位相等あらゆる方
式が適用可能であり、信号検出には位相共役光を帯域フ
ィルタで抽出した後の光直接検波や光ヘテロダイン検波
等が考えられる。
【００５３】また、ここで用いる光ファイバは多くの場
合単一モードの石英ファイバ（ＳＭＦ）であり、光通信
において一般的に用いられている１．３μｍ零分散光フ
ァイバや１．５５μｍ分散シフトファイバ（ＤＳＦ）等
がその代表例である。
合単一モードの石英ファイバ（ＳＭＦ）であり、光通信
において一般的に用いられている１．３μｍ零分散光フ
ァイバや１．５５μｍ分散シフトファイバ（ＤＳＦ）等
がその代表例である。
【００５４】さらに、信号光は波長の異なる複数の光信
号を波長分割多重して得られた波長分割多重（ＷＤＭ）
信号光でもよい。この場合、複数の光信号の波長を波長
軸上で不等間隔に配列しておくことによって、光ファイ
バ伝送路における不所望なＦＷＭの発生を抑制してクロ
ストークを防止することができる（後述の図１０の説明
においても同様）。
号を波長分割多重して得られた波長分割多重（ＷＤＭ）
信号光でもよい。この場合、複数の光信号の波長を波長
軸上で不等間隔に配列しておくことによって、光ファイ
バ伝送路における不所望なＦＷＭの発生を抑制してクロ
ストークを防止することができる（後述の図１０の説明
においても同様）。
【００５５】光ファイバ内の波長分散と自己位相変調
（Self Phase Modulation)による波形歪を図５に示した
システムで補償するためには、ＰＣを挟んで対応する部
分の分散と非線形効果の大きさを同じにすればよい。こ
こで、対応する部分とは、ＰＣから測った分散又は光カ
ー効果の累積値が等しくなる２つの部分をいう。つま
り、伝送路を分割したときに、ＰＣに近い側から順にＰ
Ｃに関して上記の意味で対象な位置にある各分割区間に
おいて分散と非線形効果の大きさを同じにすればよい。
このことはまた、各分割区間内の分散値を同じにすると
ともに、各区間内で、 Ｄ1 ／γ1 Ｐ1 ＝Ｄ2 ／γ2 Ｐ2 … （１ａ） が成り立つようにすればよいことを示している。ここに
Ｐ1 ，Ｐ2 は各部分における光パワーであり、 γj ＝ωｎ2j／ｃＡeffj … （２ａ） は光ファイバ内の光カー効果の非線形係数を表す。ここ
に、ωは光角周波数、ｃは真空中の光速を表し、ｎ2jと
Ａeffjは光ファイバＦｊ（ｊ＝１，２）の非線形屈折率
と有効コア断面積をそれぞれ表す。
（Self Phase Modulation)による波形歪を図５に示した
システムで補償するためには、ＰＣを挟んで対応する部
分の分散と非線形効果の大きさを同じにすればよい。こ
こで、対応する部分とは、ＰＣから測った分散又は光カ
ー効果の累積値が等しくなる２つの部分をいう。つま
り、伝送路を分割したときに、ＰＣに近い側から順にＰ
Ｃに関して上記の意味で対象な位置にある各分割区間に
おいて分散と非線形効果の大きさを同じにすればよい。
このことはまた、各分割区間内の分散値を同じにすると
ともに、各区間内で、 Ｄ1 ／γ1 Ｐ1 ＝Ｄ2 ／γ2 Ｐ2 … （１ａ） が成り立つようにすればよいことを示している。ここに
Ｐ1 ，Ｐ2 は各部分における光パワーであり、 γj ＝ωｎ2j／ｃＡeffj … （２ａ） は光ファイバ内の光カー効果の非線形係数を表す。ここ
に、ωは光角周波数、ｃは真空中の光速を表し、ｎ2jと
Ａeffjは光ファイバＦｊ（ｊ＝１，２）の非線形屈折率
と有効コア断面積をそれぞれ表す。
【００５６】伝送路に沿って非線形効果の損失による減
少を補償するためには、分散を小さくしていくか光カー
効果を大きくすればよい。分散の値を変化させること
は、光ファイバの設計により可能であり有望である。例
えば、分散シフトファイバ(Dispersion Shifted Fiber)
の零分散波長を変化させることや、光ファイバのコアと
クラッドの比屈折率差やコア径を変えることにより現在
盛んに行われている。一方、光カー効果を変化させるこ
とは、非線形屈折率を変化させたり光強度を変化させる
ことにより可能となる。
少を補償するためには、分散を小さくしていくか光カー
効果を大きくすればよい。分散の値を変化させること
は、光ファイバの設計により可能であり有望である。例
えば、分散シフトファイバ(Dispersion Shifted Fiber)
の零分散波長を変化させることや、光ファイバのコアと
クラッドの比屈折率差やコア径を変えることにより現在
盛んに行われている。一方、光カー効果を変化させるこ
とは、非線形屈折率を変化させたり光強度を変化させる
ことにより可能となる。
【００５７】分散補償ファイバ(Dispersion Compensati
on Fiber) の分散値を、長手方向に光カー効果の変化に
比例するように逓減する構造の分散逓減ＤＣＦ（ＤＤ−
ＤＣＦ）と正常分散のＤＳＦによる伝送路によりシステ
ムを構成することにより、高速・長距離伝送が可能とな
る。
on Fiber) の分散値を、長手方向に光カー効果の変化に
比例するように逓減する構造の分散逓減ＤＣＦ（ＤＤ−
ＤＣＦ）と正常分散のＤＳＦによる伝送路によりシステ
ムを構成することにより、高速・長距離伝送が可能とな
る。
【００５８】光アンプを用いた長距離伝送においては、
正常分散ファイバを用いるのが光アンプの雑音光による
非線形歪（変調不安定性；modulation instability）を
低減する上でよいことがわかっており、この構成は有望
である。
正常分散ファイバを用いるのが光アンプの雑音光による
非線形歪（変調不安定性；modulation instability）を
低減する上でよいことがわかっており、この構成は有望
である。
【００５９】上記の厳密な補償法の他に、光カー効果の
変化がさほど大きくない場合（光アンプの中継間隔が非
線形長に比べて十分短い場合など）には、以下のような
平均パワーによる近似が成り立つ。
変化がさほど大きくない場合（光アンプの中継間隔が非
線形長に比べて十分短い場合など）には、以下のような
平均パワーによる近似が成り立つ。
【００６０】 Ｄ1 ′Ｌ1 ＝Ｄ2 ′Ｌ2 … （３ａ） γ1 Ｐ1 ′Ｌ1 ＝γ2 Ｐ2 ′Ｌ2 … （４ａ） ここに、Ｐ1 ′，Ｐ2 ′は、それぞれ光ファイバＦｊ
（ｊ＝１，２）内の平均パワーであり、また、Ｄ1 ′，
Ｄ2 ′はそれぞれ光ファイバＦｊの平均分散である。
（ｊ＝１，２）内の平均パワーであり、また、Ｄ1 ′，
Ｄ2 ′はそれぞれ光ファイバＦｊの平均分散である。
【００６１】さらに、理想的な波形補償条件式（１ａ）
は満たさないが、伝送路に逆符号の分散を配置すること
による分散補償器を適宜配置することも可能である。こ
の方法は、特に海底伝送のような長距離伝送において有
効である。その理由は以下の通りである。
は満たさないが、伝送路に逆符号の分散を配置すること
による分散補償器を適宜配置することも可能である。こ
の方法は、特に海底伝送のような長距離伝送において有
効である。その理由は以下の通りである。
【００６２】即ち、ＰＣを用いた補償においては、その
前後の光ファイバ内の波形歪を同じにする必要がある。
このため、最も波形が歪んでいるのは、ＰＣの前後にお
いてである。従って、ＰＣの位置においては、最も光パ
ルスのスペクトルの拡がった状態になっている。一方、
ＰＣ及び伝送路の光アンプからは雑音が付加されるが、
この雑音によるＳ／Ｎ劣化はスペクトルが広いほど大き
い。従って、ＰＣの前後でのスペクトル拡がりが少ない
ようにシステムを設計することは、伝送距離を延ばす上
で非常に有効である。
前後の光ファイバ内の波形歪を同じにする必要がある。
このため、最も波形が歪んでいるのは、ＰＣの前後にお
いてである。従って、ＰＣの位置においては、最も光パ
ルスのスペクトルの拡がった状態になっている。一方、
ＰＣ及び伝送路の光アンプからは雑音が付加されるが、
この雑音によるＳ／Ｎ劣化はスペクトルが広いほど大き
い。従って、ＰＣの前後でのスペクトル拡がりが少ない
ようにシステムを設計することは、伝送距離を延ばす上
で非常に有効である。
【００６３】この意味において、伝送路途中の分散補償
により伝送路の総分散値を小さくすることは有効であ
る。通常のＤＳＦ（分散シフトファイバ）の非線形係数
γは２．６Ｗ-1ｋｍ-1程度と小さいので、位相共役光を
発生させるための非線形光学媒質として通常のＤＳＦを
用いる場合に十分な変換効率を得るためには、ファイバ
長を１０ｋｍ以上にすることが要求される。従って、フ
ァイバ長を短くするのに十分大きな非線形係数γを有す
るＤＳＦの提供が要望されているのである。位相共役光
を発生させるための非線形光学媒質として使用されるＤ
ＳＦの長さを短くすることができるとすれば、その零分
散波長を高精度に管理することができ、従ってポンプ光
の波長をＤＳＦの零分散波長に正確に一致させるのが容
易になり、その結果広い変換帯域を得ることができる。
ここで、変換帯域は、あるパワーの位相共役光が得られ
る条件下におけるポンプ光及び信号光の最大の離調波長
（離調周波数）として定義される。
により伝送路の総分散値を小さくすることは有効であ
る。通常のＤＳＦ（分散シフトファイバ）の非線形係数
γは２．６Ｗ-1ｋｍ-1程度と小さいので、位相共役光を
発生させるための非線形光学媒質として通常のＤＳＦを
用いる場合に十分な変換効率を得るためには、ファイバ
長を１０ｋｍ以上にすることが要求される。従って、フ
ァイバ長を短くするのに十分大きな非線形係数γを有す
るＤＳＦの提供が要望されているのである。位相共役光
を発生させるための非線形光学媒質として使用されるＤ
ＳＦの長さを短くすることができるとすれば、その零分
散波長を高精度に管理することができ、従ってポンプ光
の波長をＤＳＦの零分散波長に正確に一致させるのが容
易になり、その結果広い変換帯域を得ることができる。
ここで、変換帯域は、あるパワーの位相共役光が得られ
る条件下におけるポンプ光及び信号光の最大の離調波長
（離調周波数）として定義される。
【００６４】非線形係数γを大きくするためには、非線
形屈折率ｎ2 を大きくし或いは有効コア断面積Ａeff に
対応するモードフィールド径（ＭＦＤ）を小さくするこ
とが有効である。非線形屈折率ｎ2 を大きくするために
は、例えば、クラッドにフッ素等をドープし或いはコア
に高濃度のＧｅＯ2 をドープすればよい。コアにＧｅＯ
2 を２５乃至３０ｍｏｌ％ドープすることによって、非
線形屈折率ｎ2 として５×１０-20 ｍ2 ／Ｗ以上の大き
な値が得られている（通常のシリカファイバでは約３．
２×１０-20 ｍ2 ／Ｗ）。ＭＦＤを小さくすることは、
比屈折率差Δ又はコアの形状の設計により可能である。
このようなＤＳＦの設計はＤＣＦ（分散補償ファイバ）
の場合と同様である。例えば、コアにＧｅＯ2 を２５乃
至３０ｍｏｌ％ドープし、且つ、比屈折率差Δを２．５
乃至３．０％に設定することによって、４μｍよりも小
さなＭＦＤの値が得られている。これらの総合効果とし
て、１５Ｗ-1ｋｍ-1以上の大きな非線形係数γの値が得
られている。
形屈折率ｎ2 を大きくし或いは有効コア断面積Ａeff に
対応するモードフィールド径（ＭＦＤ）を小さくするこ
とが有効である。非線形屈折率ｎ2 を大きくするために
は、例えば、クラッドにフッ素等をドープし或いはコア
に高濃度のＧｅＯ2 をドープすればよい。コアにＧｅＯ
2 を２５乃至３０ｍｏｌ％ドープすることによって、非
線形屈折率ｎ2 として５×１０-20 ｍ2 ／Ｗ以上の大き
な値が得られている（通常のシリカファイバでは約３．
２×１０-20 ｍ2 ／Ｗ）。ＭＦＤを小さくすることは、
比屈折率差Δ又はコアの形状の設計により可能である。
このようなＤＳＦの設計はＤＣＦ（分散補償ファイバ）
の場合と同様である。例えば、コアにＧｅＯ2 を２５乃
至３０ｍｏｌ％ドープし、且つ、比屈折率差Δを２．５
乃至３．０％に設定することによって、４μｍよりも小
さなＭＦＤの値が得られている。これらの総合効果とし
て、１５Ｗ-1ｋｍ-1以上の大きな非線形係数γの値が得
られている。
【００６５】他に重要な要素として、このような大きな
値の非線形係数γを提供するＤＳＦがポンプ帯域に含ま
れる零分散波長を有するべきであることが挙げられる。
零分散波長とポンプ帯域とのこのような一致性は、ファ
イバパラメータ（例えば比屈折率差Δ及びＭＦＤ）を次
のようにして設定することにより可能である。通常の光
ファイバにおいては、ＭＦＤを一定にした条件で比屈折
率差Δを大きくすると、分散値は正常分散領域で大きく
なる。位相共役器による前置補償或いは後置補償に用い
られる前述のようなＤＤ−ＤＣＦはこのような原理によ
り実現するものである。一方、コア径を大きくすると分
散は減少し、コア径を小さくすると分散は大きくなる。
従って、ＭＦＤをポンプ帯域に適合するある値に設定し
た後に、零分散波長がポンプ光の予め定められた値に一
致するようにコア径を調節することによって、ポンプ光
に対する零分散が得られる。
値の非線形係数γを提供するＤＳＦがポンプ帯域に含ま
れる零分散波長を有するべきであることが挙げられる。
零分散波長とポンプ帯域とのこのような一致性は、ファ
イバパラメータ（例えば比屈折率差Δ及びＭＦＤ）を次
のようにして設定することにより可能である。通常の光
ファイバにおいては、ＭＦＤを一定にした条件で比屈折
率差Δを大きくすると、分散値は正常分散領域で大きく
なる。位相共役器による前置補償或いは後置補償に用い
られる前述のようなＤＤ−ＤＣＦはこのような原理によ
り実現するものである。一方、コア径を大きくすると分
散は減少し、コア径を小さくすると分散は大きくなる。
従って、ＭＦＤをポンプ帯域に適合するある値に設定し
た後に、零分散波長がポンプ光の予め定められた値に一
致するようにコア径を調節することによって、ポンプ光
に対する零分散が得られる。
【００６６】長さＬ、損失αの光ファイバにおける変換
効率ηC は、 ηC ＝exp （−αＬ）（γＰP Ｌ）2 … (５ａ） で近似することができる。ここで、ＰP は平均ポンプ光
パワーである。従って、非線形係数γが１５Ｗ-1ｋｍ-1
のファイバは通常のＤＳＦに比べて２．６／１５≒１／
５．７程度の長さで同じ変換効率を達成可能である。通
常のＤＳＦにあっては、十分大きな変換効率を得るため
には前述のように１０ｋｍ程度の長さが必要であるのに
対して、このように大きな非線形係数γを有するファイ
バにあっては、１乃至２ｋｍ程度の長さで同様の変換効
率を得ることができる。実際には、ファイバ長が短くな
る分損失も小さくなるので、同じ変換効率を得るために
更にファイバ長を短くすることができる。このような短
い長さのＤＳＦにおいては、零分散波長の制御性が良く
なり、従って、ポンプ光の波長を零分散波長に正確に一
致させることができ、広い変換帯域を得ることができ
る。更に、数ｋｍのファイバ長であれば、偏波面保存能
力が確保されているので、このようなＤＳＦの使用は、
高い変換効率及び広い変換帯域を達成し偏波依存性を排
除する上で極めて有効である。
効率ηC は、 ηC ＝exp （−αＬ）（γＰP Ｌ）2 … (５ａ） で近似することができる。ここで、ＰP は平均ポンプ光
パワーである。従って、非線形係数γが１５Ｗ-1ｋｍ-1
のファイバは通常のＤＳＦに比べて２．６／１５≒１／
５．７程度の長さで同じ変換効率を達成可能である。通
常のＤＳＦにあっては、十分大きな変換効率を得るため
には前述のように１０ｋｍ程度の長さが必要であるのに
対して、このように大きな非線形係数γを有するファイ
バにあっては、１乃至２ｋｍ程度の長さで同様の変換効
率を得ることができる。実際には、ファイバ長が短くな
る分損失も小さくなるので、同じ変換効率を得るために
更にファイバ長を短くすることができる。このような短
い長さのＤＳＦにおいては、零分散波長の制御性が良く
なり、従って、ポンプ光の波長を零分散波長に正確に一
致させることができ、広い変換帯域を得ることができ
る。更に、数ｋｍのファイバ長であれば、偏波面保存能
力が確保されているので、このようなＤＳＦの使用は、
高い変換効率及び広い変換帯域を達成し偏波依存性を排
除する上で極めて有効である。
【００６７】光ファイバを用いて四光波混合を有効に発
生させるためには、信号光、ポンプ光及び位相共役光の
位相を整合させることが重要である。位相不整合量Δｋ
は次のように近似される。
生させるためには、信号光、ポンプ光及び位相共役光の
位相を整合させることが重要である。位相不整合量Δｋ
は次のように近似される。
【００６８】 Δｋ＝δω2 β2 （ωP ）＋２γＰP … （６ａ） ここに、β2 （ωP ）はポンプ光周波数ωP における波
長分散であり、δωは信号光及びポンプ光の周波数差で
ある。特別大きなパワー（例えば１００ｍＷ以上）のポ
ンプ光を用いない限り、（６ａ）式の第２項は第１項に
比べて十分小さいのでこれを無視することができる。従
って、位相整合（Δｋを限りなく０に近付けること）
は、ポンプ光の波長をファイバの零分散波長に一致させ
ることにより得られる。しかし、実際のファイバにおい
ては、零分散波長が長手方向にばらついているので、位
相整合条件をファイバ全長に渡って保つことが容易では
ない。
長分散であり、δωは信号光及びポンプ光の周波数差で
ある。特別大きなパワー（例えば１００ｍＷ以上）のポ
ンプ光を用いない限り、（６ａ）式の第２項は第１項に
比べて十分小さいのでこれを無視することができる。従
って、位相整合（Δｋを限りなく０に近付けること）
は、ポンプ光の波長をファイバの零分散波長に一致させ
ることにより得られる。しかし、実際のファイバにおい
ては、零分散波長が長手方向にばらついているので、位
相整合条件をファイバ全長に渡って保つことが容易では
ない。
【００６９】このように、位相共役光を発生するための
非線形光学媒質として光ファイバを有している装置にお
いては、変換帯域は光ファイバの分散により制限され
る。従って、光ファイバの長手方向の分散が完全に制御
され、例えば全長（正確には非線形長）に渡り唯一の零
分散波長を有する光ファイバが作られたとすれば、ポン
プ光波長をその零分散波長に合わせることにより、事実
上無限大の（分散傾斜が直線上である範囲内で制限のな
い程広い）変換帯域が得られる。しかし、実際には、光
ファイバの製造技術上の問題により零分散波長が長手方
向にばらつくため、位相整合条件が理想状態からずれ、
これにより変換帯域が制限される。
非線形光学媒質として光ファイバを有している装置にお
いては、変換帯域は光ファイバの分散により制限され
る。従って、光ファイバの長手方向の分散が完全に制御
され、例えば全長（正確には非線形長）に渡り唯一の零
分散波長を有する光ファイバが作られたとすれば、ポン
プ光波長をその零分散波長に合わせることにより、事実
上無限大の（分散傾斜が直線上である範囲内で制限のな
い程広い）変換帯域が得られる。しかし、実際には、光
ファイバの製造技術上の問題により零分散波長が長手方
向にばらつくため、位相整合条件が理想状態からずれ、
これにより変換帯域が制限される。
【００７０】しかし、このような場合であっても、光フ
ァイバを切断して複数の小区間に分割し、零分散波長の
似ている区間同士をスプライス等により繋ぎ合わせてい
く（当初のファイバ端から数えた順番とは違う順番で）
ことにより、全長における平均分散は同じであるにも関
わらず、広い変換帯域を有する位相共役器を提供するの
に適した光ファイバを得ることができる。
ァイバを切断して複数の小区間に分割し、零分散波長の
似ている区間同士をスプライス等により繋ぎ合わせてい
く（当初のファイバ端から数えた順番とは違う順番で）
ことにより、全長における平均分散は同じであるにも関
わらず、広い変換帯域を有する位相共役器を提供するの
に適した光ファイバを得ることができる。
【００７１】或いはまた、十分広い変換帯域を得るのに
必要な程度に高精度な分散制御が可能な長さ（例えば数
１００ｍ以下）のファイバを予め多数用意しておき、所
要の零分散波長のものを組み合わせてスプライスして所
要の変換効率を得るのに必要な長さのファイバを得、こ
れを用いて位相共役器を提供することによって、広い変
換帯域を得ることができる。
必要な程度に高精度な分散制御が可能な長さ（例えば数
１００ｍ以下）のファイバを予め多数用意しておき、所
要の零分散波長のものを組み合わせてスプライスして所
要の変換効率を得るのに必要な長さのファイバを得、こ
れを用いて位相共役器を提供することによって、広い変
換帯域を得ることができる。
【００７２】このようにして変換帯域を拡大する場合に
は、非線形光学媒質のポンプ光入力端の近くでポンプ光
のパワーが高いので、ポンプ光入力端の近くに零分散波
長の小さい部分或いは零分散波長のばらつきが小さい部
分を集めることが有効である。また、必要に応じて順次
分割数を増やしたり、ポンプ光入力端から離れた位置で
比較的分散値の大きなところでは、分散値の正負を交互
に配置する等により適切に組み合わせることによって、
更に変換帯域を拡大することができる。
は、非線形光学媒質のポンプ光入力端の近くでポンプ光
のパワーが高いので、ポンプ光入力端の近くに零分散波
長の小さい部分或いは零分散波長のばらつきが小さい部
分を集めることが有効である。また、必要に応じて順次
分割数を増やしたり、ポンプ光入力端から離れた位置で
比較的分散値の大きなところでは、分散値の正負を交互
に配置する等により適切に組み合わせることによって、
更に変換帯域を拡大することができる。
【００７３】光ファイバを分割するに際して各区間をど
の程度短くすれば十分か否かの目安としては、例えば、
非線形長を基準にすればよい。非線形効果の補償におけ
るのと同様、非線形長に比べて十分短いファイバ内での
ＦＷＭ（四光波混合）においては、位相整合はそのファ
イバの平均分散値に依存すると考えることができる。一
例として、非線形係数γが２．６Ｗ-1ｋｍ-1のファイバ
で３０ｍＷ程度のポンプ光パワーを用いたＦＷＭにおい
ては、非線形長は１２．８ｋｍ程度になるから、その１
／１０程度、即ち１ｋｍ程度が１つの目安となる。他の
例としては、非線形係数γが１５Ｗ-1ｋｍ-1のファイバ
で３０ｍＷ程度のポンプ光パワーを用いたＦＷＭにおい
ては、非線形長は２．２ｋｍ程度になるから、その１／
１０程度、即ち２００ｍが１つの目安となろう。何れに
しても、非線形長に比べて十分短いファイバの平均零分
散波長を測定し、ほぼ同じ値のものを組み合わせて所要
の変換効率を有する非線形光学媒質を提供すれば、広い
変換帯域の位相共役器を得ることができる。
の程度短くすれば十分か否かの目安としては、例えば、
非線形長を基準にすればよい。非線形効果の補償におけ
るのと同様、非線形長に比べて十分短いファイバ内での
ＦＷＭ（四光波混合）においては、位相整合はそのファ
イバの平均分散値に依存すると考えることができる。一
例として、非線形係数γが２．６Ｗ-1ｋｍ-1のファイバ
で３０ｍＷ程度のポンプ光パワーを用いたＦＷＭにおい
ては、非線形長は１２．８ｋｍ程度になるから、その１
／１０程度、即ち１ｋｍ程度が１つの目安となる。他の
例としては、非線形係数γが１５Ｗ-1ｋｍ-1のファイバ
で３０ｍＷ程度のポンプ光パワーを用いたＦＷＭにおい
ては、非線形長は２．２ｋｍ程度になるから、その１／
１０程度、即ち２００ｍが１つの目安となろう。何れに
しても、非線形長に比べて十分短いファイバの平均零分
散波長を測定し、ほぼ同じ値のものを組み合わせて所要
の変換効率を有する非線形光学媒質を提供すれば、広い
変換帯域の位相共役器を得ることができる。
【００７４】このように、本発明によると、位相共役光
を発生するための非線形光学媒質を有する装置を製造す
るための第１の方法が提供される。この方法では、ま
ず、光ファイバが切断されて複数の区間に分割され、次
いで、非線形光学媒質を用いた非縮退四光波混合におけ
る変換帯域が最大になるように複数の区間が並べ替えら
れて繋ぎ合わされることにより非線形光学媒質が提供さ
れる。この非線形光学媒質にポンプ光及び信号光を供給
することによって、位相共役光が発生する。信号光から
位相共役光への変換帯域は十分に広くなっているので、
例えば信号光として、異なる波長を有する複数の光信号
を波長分割多重してなるＷＤＭ信号光が用いられている
場合に、複数の光信号は一括して位相共役光（複数の位
相共役光信号）に変換される。
を発生するための非線形光学媒質を有する装置を製造す
るための第１の方法が提供される。この方法では、ま
ず、光ファイバが切断されて複数の区間に分割され、次
いで、非線形光学媒質を用いた非縮退四光波混合におけ
る変換帯域が最大になるように複数の区間が並べ替えら
れて繋ぎ合わされることにより非線形光学媒質が提供さ
れる。この非線形光学媒質にポンプ光及び信号光を供給
することによって、位相共役光が発生する。信号光から
位相共役光への変換帯域は十分に広くなっているので、
例えば信号光として、異なる波長を有する複数の光信号
を波長分割多重してなるＷＤＭ信号光が用いられている
場合に、複数の光信号は一括して位相共役光（複数の位
相共役光信号）に変換される。
【００７５】望ましくは、複数の区間の各々の分散値
（例えばポンプ光に対する分散値）が測定され、非線形
光学媒質にポンプ光を入力するときの入力端に近い側に
比較的分散値の小さい区間が配置されるように複数の区
間が並べ替えられる。これにより、ポンプ光のパワーが
高い部分で効果的に位相整合条件を得ることができるの
で、変換帯域が効果的に拡大される。
（例えばポンプ光に対する分散値）が測定され、非線形
光学媒質にポンプ光を入力するときの入力端に近い側に
比較的分散値の小さい区間が配置されるように複数の区
間が並べ替えられる。これにより、ポンプ光のパワーが
高い部分で効果的に位相整合条件を得ることができるの
で、変換帯域が効果的に拡大される。
【００７６】望ましくは、複数の区間の少なくとも一部
は分散値の正負が交互になるように繋ぎ合わされる。こ
れにより、光ファイバの各部分の平均分散を小さく抑え
ることができるので、変換帯域の効果的な拡大が可能に
なる。
は分散値の正負が交互になるように繋ぎ合わされる。こ
れにより、光ファイバの各部分の平均分散を小さく抑え
ることができるので、変換帯域の効果的な拡大が可能に
なる。
【００７７】また、本発明によると、位相共役光を発生
するための非線形光学媒質を有する装置を製造するため
の第２の方法が提供される。この方法では、まず、光フ
ァイバが切断されて複数の区間に分割され、次いで、複
数の区間の各々の分散値（例えばポンプ光に対する分散
値）が測定され、その後、非線形光学媒質を用いた非縮
退四光波混合による所要の変換帯域を得るのに十分小さ
い分散値を有する区間だけが選ばれて繋ぎ合わされるこ
とにより非線形光学媒質が得られる。この第２の方法に
より得られた非線形光学媒質を用いて位相共役器を構成
した場合にも、広い変換帯域が得られているので、ＷＤ
Ｍ信号光の一括変換が可能である。
するための非線形光学媒質を有する装置を製造するため
の第２の方法が提供される。この方法では、まず、光フ
ァイバが切断されて複数の区間に分割され、次いで、複
数の区間の各々の分散値（例えばポンプ光に対する分散
値）が測定され、その後、非線形光学媒質を用いた非縮
退四光波混合による所要の変換帯域を得るのに十分小さ
い分散値を有する区間だけが選ばれて繋ぎ合わされるこ
とにより非線形光学媒質が得られる。この第２の方法に
より得られた非線形光学媒質を用いて位相共役器を構成
した場合にも、広い変換帯域が得られているので、ＷＤ
Ｍ信号光の一括変換が可能である。
【００７８】本発明による第１及び第２の方法の各々に
おいては、最初に光ファイバが切断されて複数の区間に
分割されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、
次のように必要に応じて光ファイバを切断することもで
きる。
おいては、最初に光ファイバが切断されて複数の区間に
分割されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、
次のように必要に応じて光ファイバを切断することもで
きる。
【００７９】即ち、本発明によると、位相共役光を発生
するための非線形光学媒質を有する装置を製造するため
の第３の方法が提供される。この方法では、まず、光フ
ァイバの零分散波長の偏差が測定され、次いで、測定さ
れた偏差が予め定められた範囲を越えている場合に光フ
ァイバが切断され切断された各ファイバの零分散波長の
偏差が予め定められた範囲内に入るようにされ、その
後、ポンプ光の波長に実質的に等しい零分散波長を有す
る光ファイバ又は切断されたファイバが選ばれて、選ば
れたファイバを繋ぎ合わせることにより非線形光学媒質
が得られる。
するための非線形光学媒質を有する装置を製造するため
の第３の方法が提供される。この方法では、まず、光フ
ァイバの零分散波長の偏差が測定され、次いで、測定さ
れた偏差が予め定められた範囲を越えている場合に光フ
ァイバが切断され切断された各ファイバの零分散波長の
偏差が予め定められた範囲内に入るようにされ、その
後、ポンプ光の波長に実質的に等しい零分散波長を有す
る光ファイバ又は切断されたファイバが選ばれて、選ば
れたファイバを繋ぎ合わせることにより非線形光学媒質
が得られる。
【００８０】零分散波長の偏差の測定は、例えば、零分
散波長に従って四光波混合の発生効率が異なることを用
いて行うことができる。一般に、波長分散は群速度の波
長依存性を測定することにより求めることができるので
あるが、上述のように、四光波混合の位相整合はポンプ
光波長と零分散波長とが一致するときに最良の条件とな
るので、零分散波長は、ポンプ光と信号光の波長差を例
えば１０〜２０ｎｍ程度の比較的大きな一定の値にした
状態でポンプ光波長に対する四光波混合（位相共役光）
の発生効率を測定し、最大の発生効率を与えるポンプ光
波長として求めることができる。また、四光波混合の発
生効率はポンプ光の強度の二乗に比例する。従って、零
分散波長が光ファイバの長手方向に変化している場合、
一般的には、信号光及び励起光を光ファイバの一方の端
面から入力した場合と他方の端面から入力した場合とで
異なる零分散波長が測定される。従って、これら２つの
零分散波長の測定値に基づいてその光ファイバの零分散
波長の偏差を求めることができる。具体的には次の通り
である。
散波長に従って四光波混合の発生効率が異なることを用
いて行うことができる。一般に、波長分散は群速度の波
長依存性を測定することにより求めることができるので
あるが、上述のように、四光波混合の位相整合はポンプ
光波長と零分散波長とが一致するときに最良の条件とな
るので、零分散波長は、ポンプ光と信号光の波長差を例
えば１０〜２０ｎｍ程度の比較的大きな一定の値にした
状態でポンプ光波長に対する四光波混合（位相共役光）
の発生効率を測定し、最大の発生効率を与えるポンプ光
波長として求めることができる。また、四光波混合の発
生効率はポンプ光の強度の二乗に比例する。従って、零
分散波長が光ファイバの長手方向に変化している場合、
一般的には、信号光及び励起光を光ファイバの一方の端
面から入力した場合と他方の端面から入力した場合とで
異なる零分散波長が測定される。従って、これら２つの
零分散波長の測定値に基づいてその光ファイバの零分散
波長の偏差を求めることができる。具体的には次の通り
である。
【００８１】図６を参照すると、零分散波長の偏差が小
さい非線形光学媒質の製造プロセス１２０が示されてい
る。ステップ１２２においては、零分散波長の許容範囲
Δλ 0 が決定される。範囲Δλ0 は、所要の変換帯域か
らシステムの要求特性として決定することができ、その
具体的な値は例えば２ｎｍである。次いでステップ１２
４では、零分散波長の偏差δλが測定される。例えば、
光ファイバＦ１が与えられると、前述の四光波混合の発
生効率により、信号光及び励起光を光ファイバＦ１の第
１端から入力した場合に得られる零分散波長λ01と、光
ファイバＦ１の第２端から信号光及びポンプ光を入力し
た場合に得られる零分散波長λ02とが測定される。この
場合、｜λ01−λ02｜を以て零分散波長の偏差δλの代
替値とすることができる。
さい非線形光学媒質の製造プロセス１２０が示されてい
る。ステップ１２２においては、零分散波長の許容範囲
Δλ 0 が決定される。範囲Δλ0 は、所要の変換帯域か
らシステムの要求特性として決定することができ、その
具体的な値は例えば２ｎｍである。次いでステップ１２
４では、零分散波長の偏差δλが測定される。例えば、
光ファイバＦ１が与えられると、前述の四光波混合の発
生効率により、信号光及び励起光を光ファイバＦ１の第
１端から入力した場合に得られる零分散波長λ01と、光
ファイバＦ１の第２端から信号光及びポンプ光を入力し
た場合に得られる零分散波長λ02とが測定される。この
場合、｜λ01−λ02｜を以て零分散波長の偏差δλの代
替値とすることができる。
【００８２】続いてステップ１２６では、偏差δλが範
囲Δλ0 よりも小さいか否かが判断される。ここでは、
δλ≧Δλ0 であるとして先のフローを説明すると、ス
テップ１２８では、光ファイバＦ１が切断により光ファ
イバＦ１Ａ及びＦ１Ｂに二分割される。ステップ１２８
の後ステップ１２４に戻り、光ファイバＦ１Ａ及びＦ１
Ｂの各々について偏差δλが測定され、各測定値につい
てステップ１２６で判断がなされる。ここでは、各偏差
δλがΔλ0 より小さいとすると、このフローは終了す
る。尚、ステップ１２８における光ファイバＦ１の切断
点は任意であり、従って、光ファイバＦ１Ａ及びＦ１Ｂ
の長さは等しいかもしれないし異なるかもしれない。
囲Δλ0 よりも小さいか否かが判断される。ここでは、
δλ≧Δλ0 であるとして先のフローを説明すると、ス
テップ１２８では、光ファイバＦ１が切断により光ファ
イバＦ１Ａ及びＦ１Ｂに二分割される。ステップ１２８
の後ステップ１２４に戻り、光ファイバＦ１Ａ及びＦ１
Ｂの各々について偏差δλが測定され、各測定値につい
てステップ１２６で判断がなされる。ここでは、各偏差
δλがΔλ0 より小さいとすると、このフローは終了す
る。尚、ステップ１２８における光ファイバＦ１の切断
点は任意であり、従って、光ファイバＦ１Ａ及びＦ１Ｂ
の長さは等しいかもしれないし異なるかもしれない。
【００８３】上述の説明では、ステップ１２４及び１２
６が繰り返されているが、ステップ１２４及び１２６は
繰り返されないかもしれないし更に多く繰り返されるか
もしれない。例えば、零分散波長の偏差が小さい光ファ
イバＦ２が与えられた場合には、ステップ１２６の１回
目の判断で条件が満たされ、この場合には光ファイバＦ
２は切断されない。一方、零分散波長が長手方向に大き
くばらついている光ファイバＦ３が与えられると、光フ
ァイバＦ３は最初のステップ１２８で光ファイバＦ３Ａ
及びＦ３Ｂに分割され、２度目の判断ステップ１２６で
光ファイバＦ３Ａは条件を満足するものの光ファイバＦ
３Ｂが条件を満足しない場合には、２度目のステップ１
２８において光ファイバＦ３Ｂが光ファイバＦ３Ｂ１及
びＦ３Ｂ２に分割されてこのフローが終了するかもしれ
ない。この場合、オリジナルの光ファイバＦ３から３つ
の光ファイバＦ３Ａ，Ｆ３Ｂ１及びＦ３Ｂ２が得られて
おり、各ファイバの零分散波長の偏差は許容範囲Δλ0
よりも小さくなっていることとなる。
６が繰り返されているが、ステップ１２４及び１２６は
繰り返されないかもしれないし更に多く繰り返されるか
もしれない。例えば、零分散波長の偏差が小さい光ファ
イバＦ２が与えられた場合には、ステップ１２６の１回
目の判断で条件が満たされ、この場合には光ファイバＦ
２は切断されない。一方、零分散波長が長手方向に大き
くばらついている光ファイバＦ３が与えられると、光フ
ァイバＦ３は最初のステップ１２８で光ファイバＦ３Ａ
及びＦ３Ｂに分割され、２度目の判断ステップ１２６で
光ファイバＦ３Ａは条件を満足するものの光ファイバＦ
３Ｂが条件を満足しない場合には、２度目のステップ１
２８において光ファイバＦ３Ｂが光ファイバＦ３Ｂ１及
びＦ３Ｂ２に分割されてこのフローが終了するかもしれ
ない。この場合、オリジナルの光ファイバＦ３から３つ
の光ファイバＦ３Ａ，Ｆ３Ｂ１及びＦ３Ｂ２が得られて
おり、各ファイバの零分散波長の偏差は許容範囲Δλ0
よりも小さくなっていることとなる。
【００８４】このようにして得られた複数の光ファイバ
片（光ファイバＦ１Ａ，Ｆ１Ｂ，…）を零分散波長の値
毎に整理しておき、四光波混合のためのポンプ光の波長
に実質的に等しい零分散波長を有する光ファイバ片を選
んで繋ぎ合わせて所要の変換効率を得ることができる長
さにすることによって、長手方向おける零分散波長のば
らつきが極めて小さい非線形光学媒質を得ることができ
る。この非線形光学媒質を用いて位相共役器を構成する
ことによって、広い変換帯域を得ることができる。
片（光ファイバＦ１Ａ，Ｆ１Ｂ，…）を零分散波長の値
毎に整理しておき、四光波混合のためのポンプ光の波長
に実質的に等しい零分散波長を有する光ファイバ片を選
んで繋ぎ合わせて所要の変換効率を得ることができる長
さにすることによって、長手方向おける零分散波長のば
らつきが極めて小さい非線形光学媒質を得ることができ
る。この非線形光学媒質を用いて位相共役器を構成する
ことによって、広い変換帯域を得ることができる。
【００８５】零分散波長λ01及びλ02の値がほぼ一致し
ているとしても、零分散波長の長手方向のバラツキが大
きい光ファイバも想定される。例えば、零分散波長の長
手方向の分布が光ファイバの長手方向の中央に対して対
称な場合である。このような場合には、プロセス１２０
に先立って、その光ファイバを少なくとも２つの光ファ
イバ片に分割することを行って、各光ファイバ片につい
てプロセス１２０を適用すればよい。或いは、プロセス
１２０を複数回繰り返してもよい。
ているとしても、零分散波長の長手方向のバラツキが大
きい光ファイバも想定される。例えば、零分散波長の長
手方向の分布が光ファイバの長手方向の中央に対して対
称な場合である。このような場合には、プロセス１２０
に先立って、その光ファイバを少なくとも２つの光ファ
イバ片に分割することを行って、各光ファイバ片につい
てプロセス１２０を適用すればよい。或いは、プロセス
１２０を複数回繰り返してもよい。
【００８６】以上説明した非線形光学媒質の製造方法は
ＰＭＦにも適用することができる。それによる効果は次
の通りである。理想的な分散管理が実現した場合は、各
光波の偏波状態が位相整合の制限条件となる。信号光、
ポンプ光及び位相共役光の偏波状態をファイバ入力端で
一致させたとしても、ファイバを伝搬中に偏波分散の影
響で波長の異なる各光波の偏波状態は次第にずれて来
る。このずれは波長偏差が大きいほど大きくなるため、
変換帯域を制限する。この制限を回避する最も有効な方
法は、ファイバ内の偏波状態を固定することである。具
体的には、図１又は図４の装置で説明したように、ＰＭ
Ｆを非線形光学媒質として用いればよい。従って、非線
形定数が大きく、零分散波長の管理が理想的であり、し
かもＰＭＦ化されたＤＳＦはファイバ四光波混合器とし
て理想的なものであり、ポンプ光の波長をこのファイバ
の零分散波長に一致させることにより、極めて広い変換
帯域を有する四光波混合器を提供することができる。
ＰＭＦにも適用することができる。それによる効果は次
の通りである。理想的な分散管理が実現した場合は、各
光波の偏波状態が位相整合の制限条件となる。信号光、
ポンプ光及び位相共役光の偏波状態をファイバ入力端で
一致させたとしても、ファイバを伝搬中に偏波分散の影
響で波長の異なる各光波の偏波状態は次第にずれて来
る。このずれは波長偏差が大きいほど大きくなるため、
変換帯域を制限する。この制限を回避する最も有効な方
法は、ファイバ内の偏波状態を固定することである。具
体的には、図１又は図４の装置で説明したように、ＰＭ
Ｆを非線形光学媒質として用いればよい。従って、非線
形定数が大きく、零分散波長の管理が理想的であり、し
かもＰＭＦ化されたＤＳＦはファイバ四光波混合器とし
て理想的なものであり、ポンプ光の波長をこのファイバ
の零分散波長に一致させることにより、極めて広い変換
帯域を有する四光波混合器を提供することができる。
【００８７】図７は本発明による装置の第３実施形態を
示す図である。ここでは、偏波ビームスプリッタ１０及
びＰＭＦ１２の動作の対称性により、双方向伝送用とし
て使用可能な装置が示されている。
示す図である。ここでは、偏波ビームスプリッタ１０及
びＰＭＦ１２の動作の対称性により、双方向伝送用とし
て使用可能な装置が示されている。
【００８８】信号光ＥS （波長λS ）及びポンプ光ＥP1
（波長λP1）に基づくＰＭＦ１２内の四光波混合により
位相共役光ＥC1（波長λC1）が発生する点は図１に示さ
れる実施形態と同様である。ここでは、偏波ビームスプ
リッタ１０はもう１つのポート１０Ｄを有しており、第
２の信号光ＥS2（波長λS2）及び第２のポンプ光Ｅ
P2（波長λP2）に基づくＰＦＭ１２内における四光波混
合により第２の位相共役光ＥC2（λC2）を発生させるた
めに、それぞれ入力ポート２、ポンプ光源４、光カプラ
６、光サーキュレータ８、光バンドパスフィルタ１４及
び出力ポート１６に対応する入力ポート２′、ポンプ光
源４′、光カプラ６′、光サーキュレータ８′、光バン
ドパスフィルタ１４′及び出力ポート１６′が設けられ
ている。ポート１０Ｂ及び１０Ｄ間は紙面に水平な偏波
成分により結合されており、ポート１０Ｃ及び１０Ｄ間
は紙面に垂直な偏波面を有する偏波成分により結合され
ている。従って、信号光ＥS1が偏波ビームスプリッタ１
０において偏波成分ＴＭ１及びＴＥ１に分けられるのと
同様にして、第２の信号光ＥS2は偏波成分ＴＭ２及びＴ
Ｅ２に分けられる。
（波長λP1）に基づくＰＭＦ１２内の四光波混合により
位相共役光ＥC1（波長λC1）が発生する点は図１に示さ
れる実施形態と同様である。ここでは、偏波ビームスプ
リッタ１０はもう１つのポート１０Ｄを有しており、第
２の信号光ＥS2（波長λS2）及び第２のポンプ光Ｅ
P2（波長λP2）に基づくＰＦＭ１２内における四光波混
合により第２の位相共役光ＥC2（λC2）を発生させるた
めに、それぞれ入力ポート２、ポンプ光源４、光カプラ
６、光サーキュレータ８、光バンドパスフィルタ１４及
び出力ポート１６に対応する入力ポート２′、ポンプ光
源４′、光カプラ６′、光サーキュレータ８′、光バン
ドパスフィルタ１４′及び出力ポート１６′が設けられ
ている。ポート１０Ｂ及び１０Ｄ間は紙面に水平な偏波
成分により結合されており、ポート１０Ｃ及び１０Ｄ間
は紙面に垂直な偏波面を有する偏波成分により結合され
ている。従って、信号光ＥS1が偏波ビームスプリッタ１
０において偏波成分ＴＭ１及びＴＥ１に分けられるのと
同様にして、第２の信号光ＥS2は偏波成分ＴＭ２及びＴ
Ｅ２に分けられる。
【００８９】この構成によると、信号光ＥS1及びポンプ
光ＥP1による位相共役光ＥC1の発生はＰＭＦ１２の一方
の主軸（Ｙ軸）に関連して行なわれるのに対して、第２
の信号光ＥS2及び第２のポンプ光ＥP2に基づく位相共役
光ＥC2の発生はＰＭＦ１２の他方の主軸（Ｘ軸）に関連
して行なわれることとなり、互いに干渉し合うことなく
２つの位相共役光ＥC1及びＥC2を発生させることができ
る。
光ＥP1による位相共役光ＥC1の発生はＰＭＦ１２の一方
の主軸（Ｙ軸）に関連して行なわれるのに対して、第２
の信号光ＥS2及び第２のポンプ光ＥP2に基づく位相共役
光ＥC2の発生はＰＭＦ１２の他方の主軸（Ｘ軸）に関連
して行なわれることとなり、互いに干渉し合うことなく
２つの位相共役光ＥC1及びＥC2を発生させることができ
る。
【００９０】従って、２チャネルの光伝送路を有するシ
ステムにおいて、入力ポート２及び出力ポート１６を一
方のチャネルに適用し、入力ポート２′及び出力ポート
１６′を他方のチャネルに適用することによって、１台
の装置で２チャネルの伝送路に関して変換を行なうこと
ができる。尚、図１の実施形態で説明した効果について
は両チャネルについて得られるが、その詳細は前述した
通りであるのでその説明を省略する。
ステムにおいて、入力ポート２及び出力ポート１６を一
方のチャネルに適用し、入力ポート２′及び出力ポート
１６′を他方のチャネルに適用することによって、１台
の装置で２チャネルの伝送路に関して変換を行なうこと
ができる。尚、図１の実施形態で説明した効果について
は両チャネルについて得られるが、その詳細は前述した
通りであるのでその説明を省略する。
【００９１】次に、位相共役光発生器を用いた光波ネッ
トワークの実現例について説明する。図８は光波ネット
ワークの原理を説明するための図である。光送信機（Ｏ
Ｓ）２０２は信号ビームを出力する。
トワークの実現例について説明する。図８は光波ネット
ワークの原理を説明するための図である。光送信機（Ｏ
Ｓ）２０２は信号ビームを出力する。
【００９２】第１の光ファイバ（ファイバスパン）２０
４は、信号ビームの入力端及び出力端にそれぞれ相当す
る第１端２０４Ａ及び第２端２０４Ｂを有している。第
２端２０４Ｂには第１の位相共役光発生器（１ｓｔ Ｐ
Ｃ）２０６が動作的に接続されている。
４は、信号ビームの入力端及び出力端にそれぞれ相当す
る第１端２０４Ａ及び第２端２０４Ｂを有している。第
２端２０４Ｂには第１の位相共役光発生器（１ｓｔ Ｐ
Ｃ）２０６が動作的に接続されている。
【００９３】第１の位相共役光発生器２０６は、第１の
光ファイバ２０４から供給された信号ビームを第１の位
相共役ビームに変換して出力する。第２の光ファイバ
（ファイバスパン）２０８は、第１の位相共役ビームの
入力端及び出力端にそれぞれ相当する第３端２０８Ａ及
び第４端２０８Ｂを有している。第４端２０８Ｂには第
２の位相共役光発生器（２ｎｄ ＰＣ）２１０が動作的
に接続される。
光ファイバ２０４から供給された信号ビームを第１の位
相共役ビームに変換して出力する。第２の光ファイバ
（ファイバスパン）２０８は、第１の位相共役ビームの
入力端及び出力端にそれぞれ相当する第３端２０８Ａ及
び第４端２０８Ｂを有している。第４端２０８Ｂには第
２の位相共役光発生器（２ｎｄ ＰＣ）２１０が動作的
に接続される。
【００９４】第２の位相共役光発生器２１０は、第２の
光ファイバ２０８から供給された第１の位相共役ビーム
を第２の位相共役ビームに変換して出力する。第３の光
ファイバ２１２は、第２の位相共役ビームの入力端及び
出力端にそれぞれ相当する第５端２１２Ａ及び第６端２
１２Ｂを有している。
光ファイバ２０８から供給された第１の位相共役ビーム
を第２の位相共役ビームに変換して出力する。第３の光
ファイバ２１２は、第２の位相共役ビームの入力端及び
出力端にそれぞれ相当する第５端２１２Ａ及び第６端２
１２Ｂを有している。
【００９５】第３の光ファイバ２１２によって伝送され
た第２の位相共役ビームを受けるために、光受信機（Ｏ
Ｒ）２１４が設けられている。第２の光ファイバ２０８
の途中にはシステム中間点２１６が設定される。システ
ム中間点２１６は後程定義される。
た第２の位相共役ビームを受けるために、光受信機（Ｏ
Ｒ）２１４が設けられている。第２の光ファイバ２０８
の途中にはシステム中間点２１６が設定される。システ
ム中間点２１６は後程定義される。
【００９６】第２の光ファイバ２０８は、第３端２０８
Ａ及びシステム中間点２１６の間の第１の部分２８１
と、システム中間点２１６及び第４端２０８Ｂの間の第
２の部分２８２とからなる。
Ａ及びシステム中間点２１６の間の第１の部分２８１
と、システム中間点２１６及び第４端２０８Ｂの間の第
２の部分２８２とからなる。
【００９７】本発明では、光ファイバ２０４，２０８及
び２１２における各パラメータが次のようにして設定さ
れる。先ず、第１の光ファイバ２０４がＮ個（Ｎは１よ
り大きい整数）の区間２０４（＃１，…，＃Ｎ）に仮想
的に分割され、第２の光ファイバ２０８の第１の部分２
８１も同じ数の区間２８１（＃１，…，＃Ｎ）に仮想的
に分割される。このとき、第１の位相共役光発生器２０
６から数えて対応する２つの区間の波長分散の平均値及
び区間長の積が実質的に一致するようにされる。即ち、
第１の光ファイバ２０４において第１の位相共役光発生
器２０６から数えてｉ（１≦ｉ≦Ｎ）番目の区間２０４
（＃ｉ）の波長分散（または分散パラメータ）の平均値
及び区間長をそれぞれＤ1i及びＬ1iとし、第２の光ファ
イバ２０８の第１の部分２８１において第１の位相共役
光発生器２０６から数えてｉ番目の区間２８１（＃ｉ）
の波長分散（または分散パラメータ）の平均値及び区間
長をそれぞれＤ2i及びＬ2iとするときに、 Ｄ1iＬ1i＝Ｄ2iＬ2i … （１） が満足される。
び２１２における各パラメータが次のようにして設定さ
れる。先ず、第１の光ファイバ２０４がＮ個（Ｎは１よ
り大きい整数）の区間２０４（＃１，…，＃Ｎ）に仮想
的に分割され、第２の光ファイバ２０８の第１の部分２
８１も同じ数の区間２８１（＃１，…，＃Ｎ）に仮想的
に分割される。このとき、第１の位相共役光発生器２０
６から数えて対応する２つの区間の波長分散の平均値及
び区間長の積が実質的に一致するようにされる。即ち、
第１の光ファイバ２０４において第１の位相共役光発生
器２０６から数えてｉ（１≦ｉ≦Ｎ）番目の区間２０４
（＃ｉ）の波長分散（または分散パラメータ）の平均値
及び区間長をそれぞれＤ1i及びＬ1iとし、第２の光ファ
イバ２０８の第１の部分２８１において第１の位相共役
光発生器２０６から数えてｉ番目の区間２８１（＃ｉ）
の波長分散（または分散パラメータ）の平均値及び区間
長をそれぞれＤ2i及びＬ2iとするときに、 Ｄ1iＬ1i＝Ｄ2iＬ2i … （１） が満足される。
【００９８】更に、区間２０４（＃ｉ）における光パワ
ーの平均値及び非線形係数の平均値をそれぞれＰ1i及び
γ1iとし、区間２８１（＃ｉ）における光パワーの平均
値及び非線形係数の平均値をそれぞれＰ2i及びγ2iとす
るときに、 Ｐ1iγ1iＬ1i＝Ｐ2iγ2iＬ2i … （２） が満足される。
ーの平均値及び非線形係数の平均値をそれぞれＰ1i及び
γ1iとし、区間２８１（＃ｉ）における光パワーの平均
値及び非線形係数の平均値をそれぞれＰ2i及びγ2iとす
るときに、 Ｐ1iγ1iＬ1i＝Ｐ2iγ2iＬ2i … （２） が満足される。
【００９９】一方、第２の光ファイバ２０８の第２の部
分２８２がＭ個（Ｍは１より大きい整数）の区間２８２
（＃１，…，＃Ｍ）に仮想的に分割され、第３の光ファ
イバ２１２も同じ数の区間２１２（＃１，…，＃Ｍ）に
仮想的に分割される。
分２８２がＭ個（Ｍは１より大きい整数）の区間２８２
（＃１，…，＃Ｍ）に仮想的に分割され、第３の光ファ
イバ２１２も同じ数の区間２１２（＃１，…，＃Ｍ）に
仮想的に分割される。
【０１００】このとき、第２の光ファイバ２０８の第２
の部分２８２において第２の位相共役光発生器２１０か
ら数えてｊ（１≦ｊ≦Ｍ）番目の区間２８２（＃ｊ）の
波長分散の平均値及び区間長をそれぞれＤ3j及びＬ3jと
し、第３の光ファイバ２１２において第２の位相共役光
発生器２１０から数えてｊ番目の区間２１２（＃ｊ）の
波長分散の平均値及び区間長をそれぞれＤ4j及びＬ4jと
するときに、 Ｄ3jＬ3j＝Ｄ4jＬ4j … （３） が満足される。更に、区間２８２（＃ｊ）における光パ
ワーの平均値及び非線形係数の平均値をそれぞれＰ3j及
びγ3jとし、区間２１２（＃ｊ）における光パワーの平
均値及び非線形係数の平均値をそれぞれＰ4j及びγ4jと
するときに、 Ｐ3jγ3jＬ3j＝Ｐ4jγ4jＬ4j … （４） が満足される。
の部分２８２において第２の位相共役光発生器２１０か
ら数えてｊ（１≦ｊ≦Ｍ）番目の区間２８２（＃ｊ）の
波長分散の平均値及び区間長をそれぞれＤ3j及びＬ3jと
し、第３の光ファイバ２１２において第２の位相共役光
発生器２１０から数えてｊ番目の区間２１２（＃ｊ）の
波長分散の平均値及び区間長をそれぞれＤ4j及びＬ4jと
するときに、 Ｄ3jＬ3j＝Ｄ4jＬ4j … （３） が満足される。更に、区間２８２（＃ｊ）における光パ
ワーの平均値及び非線形係数の平均値をそれぞれＰ3j及
びγ3jとし、区間２１２（＃ｊ）における光パワーの平
均値及び非線形係数の平均値をそれぞれＰ4j及びγ4jと
するときに、 Ｐ3jγ3jＬ3j＝Ｐ4jγ4jＬ4j … （４） が満足される。
【０１０１】図８においては、第１の位相共役発生器２
０６の前後で波形歪みは一旦大きくなるが、（１）式及
び（２）式の条件により、システム中間点２１６におい
て波長分散及び非線形性が補償され、波形は一旦元の状
態に戻る。この回復した波形は再び第２の位相共役発生
器２１０の前後で歪むが、（３）式及び（４）式の条件
により、光受信機２１４においては、波長分散及び非線
形性が補償された結果、波形は再び元に戻る。
０６の前後で波形歪みは一旦大きくなるが、（１）式及
び（２）式の条件により、システム中間点２１６におい
て波長分散及び非線形性が補償され、波形は一旦元の状
態に戻る。この回復した波形は再び第２の位相共役発生
器２１０の前後で歪むが、（３）式及び（４）式の条件
により、光受信機２１４においては、波長分散及び非線
形性が補償された結果、波形は再び元に戻る。
【０１０２】また、図８の構成は、海底等に敷設される
可能性のある第２の光ファイバ２０８についての長さ等
のパラメータの設定誤差に対して寛容である。即ち、シ
ステム中間点２１６において例え波形が完全に元の状態
に戻らないとしても、この不完全性を第２の部分２８
２、第２の位相共役光発生器２１０及び第３の光ファイ
バ２１２で再現することによって、光受信機２１４にお
いて波形を完全に元に戻すことができるのである。
可能性のある第２の光ファイバ２０８についての長さ等
のパラメータの設定誤差に対して寛容である。即ち、シ
ステム中間点２１６において例え波形が完全に元の状態
に戻らないとしても、この不完全性を第２の部分２８
２、第２の位相共役光発生器２１０及び第３の光ファイ
バ２１２で再現することによって、光受信機２１４にお
いて波形を完全に元に戻すことができるのである。
【０１０３】図９を参照すると、波長分散及び非線形性
の補償の原理が示されている。この補償原理は他の実施
形態においても同じである。ここでは、光送信機２０２
からシステム中間点２１６に至るまでの補償の原理が説
明される。先ず、図９の説明に先立ち、位相共役波の一
般的事項について説明する。
の補償の原理が示されている。この補償原理は他の実施
形態においても同じである。ここでは、光送信機２０２
からシステム中間点２１６に至るまでの補償の原理が説
明される。先ず、図９の説明に先立ち、位相共役波の一
般的事項について説明する。
【０１０４】光ファイバ伝送における光信号Ｅ（ｘ，
ｙ，ｚ，ｔ）＝Ｆ（ｘ，ｙ）φ（ｚ，ｔ）ｅｘｐ〔ｉ
（ωｔ−ｋｚ）〕の伝搬は、一般に以下の非線形波動方
程式によって記述可能である。ここに、Ｆ（ｘ，ｙ）は
横方向のモード分布、φ（ｚ，ｔ）は光の複素包路線を
表し、このφ（ｚ，ｔ）は光の周波数ωに比べて十分に
ゆっくり変化すると仮定する。
ｙ，ｚ，ｔ）＝Ｆ（ｘ，ｙ）φ（ｚ，ｔ）ｅｘｐ〔ｉ
（ωｔ−ｋｚ）〕の伝搬は、一般に以下の非線形波動方
程式によって記述可能である。ここに、Ｆ（ｘ，ｙ）は
横方向のモード分布、φ（ｚ，ｔ）は光の複素包路線を
表し、このφ（ｚ，ｔ）は光の周波数ωに比べて十分に
ゆっくり変化すると仮定する。
【０１０５】
【数１】
【０１０６】ここに、Ｔ＝ｔ−β1 ｚ（β1 は伝搬定
数）、αはファイバの損失、β2 はファイバの波長分散
を表し、
数）、αはファイバの損失、β2 はファイバの波長分散
を表し、
【０１０７】
【数２】
【０１０８】は、３次の非線形係数（光カー効果の係
数）を表す。ここに、ｎ2 とＡeff はそれぞれファイバ
の非線形屈折率と有効コア断面積を表す。ｃは真空中の
光速である。ここでは１次分散までを考慮し、それより
高次の分散は省略した。また、α，β，γはｚの関数で
あるとし、それぞれα（ｚ），β（ｚ），γ（ｚ）と表
されるものとする。更に、位相共役光発生器の位置を原
点（ｚ＝０）とする。ここで、以下の規格化関数を導入
する。
数）を表す。ここに、ｎ2 とＡeff はそれぞれファイバ
の非線形屈折率と有効コア断面積を表す。ｃは真空中の
光速である。ここでは１次分散までを考慮し、それより
高次の分散は省略した。また、α，β，γはｚの関数で
あるとし、それぞれα（ｚ），β（ｚ），γ（ｚ）と表
されるものとする。更に、位相共役光発生器の位置を原
点（ｚ＝０）とする。ここで、以下の規格化関数を導入
する。
【０１０９】
【数３】
【０１１０】ここに、
【０１１１】
【数４】
【０１１２】は、振幅を表し、α（ｚ）＞０の場合は伝
送路が損失を持ち、α（ｚ）＜０の場合は利得を持つこ
とをそれぞれ表す。Ａ（ｚ）≡Ａ（０）は損失無しの場
合を表す。また、Ａ（ｚ）2 ＝Ｐ（ｚ）は光パワーに相
当する。（７），（８）式を（５）式に代入すると、次
の発展方程式が得られる。
送路が損失を持ち、α（ｚ）＜０の場合は利得を持つこ
とをそれぞれ表す。Ａ（ｚ）≡Ａ（０）は損失無しの場
合を表す。また、Ａ（ｚ）2 ＝Ｐ（ｚ）は光パワーに相
当する。（７），（８）式を（５）式に代入すると、次
の発展方程式が得られる。
【０１１３】
【数５】
【０１１４】ここで以下の変換を行う。
【０１１５】
【数６】
【０１１６】その結果、（９）式は以下のように変換で
きる。
きる。
【０１１７】
【数７】
【０１１８】ここで、ｓｇｎ［β2 ］≡±１は、β2 ＞
０，即ち正常分散の場合には＋１を、β2 ＜０，即ち以
上分散の場合には−１をそれぞれとる。（１１）式が成
り立てばその複素共役も成り立ち、次の式が得られる。
０，即ち正常分散の場合には＋１を、β2 ＜０，即ち以
上分散の場合には−１をそれぞれとる。（１１）式が成
り立てばその複素共役も成り立ち、次の式が得られる。
【０１１９】
【数８】
【０１２０】複素共役光ｕ* はｕに対する発展方程式と
同じ発展方程式に従う。但し、その際の伝搬方向は反転
する。この動作は正しく位相共役器の動作である。特に
透過型の位相共役器においては上記のことは波長分散と
ＳＰＭとによる位相シフトを反転させることと等価であ
る。
同じ発展方程式に従う。但し、その際の伝搬方向は反転
する。この動作は正しく位相共役器の動作である。特に
透過型の位相共役器においては上記のことは波長分散と
ＳＰＭとによる位相シフトを反転させることと等価であ
る。
【０１２１】ここで、図９においては、第１の光ファイ
バ２０４の長さはＬ1 であり、第２の光ファイバ２０８
の第１の部分２８１の長さはＬ2 であるとする。また、
位相共役光発生器２０６はｚ軸座標及びζ座標の原点ｚ
＝０（ζ＝０）に配置される。システム中間点２１６の
ｚ座標及びζ座標はそれぞれＬ2 及びζ0 である。
バ２０４の長さはＬ1 であり、第２の光ファイバ２０８
の第１の部分２８１の長さはＬ2 であるとする。また、
位相共役光発生器２０６はｚ軸座標及びζ座標の原点ｚ
＝０（ζ＝０）に配置される。システム中間点２１６の
ｚ座標及びζ座標はそれぞれＬ2 及びζ0 である。
【０１２２】第１の光ファイバ２０４においては、信号
ビームｕ（Ｅｓ）は発展方程式（１１）に従って伝搬す
る。位相共役光発生器２０６により信号ビームｕは位相
共役ビームｕ* （Ｅｃ）に変換される。位相共役ビーム
ｕ* は第２の光ファイバ２０８の第１の部分２８１にお
いて発展方程式（１２）式に従って伝搬する。
ビームｕ（Ｅｓ）は発展方程式（１１）に従って伝搬す
る。位相共役光発生器２０６により信号ビームｕは位相
共役ビームｕ* （Ｅｃ）に変換される。位相共役ビーム
ｕ* は第２の光ファイバ２０８の第１の部分２８１にお
いて発展方程式（１２）式に従って伝搬する。
【０１２３】このときζ軸上の位相共役光発生器２０６
の位置（ζ＝０）に関して対称な位置にある任意の２点
−ζ，ζにおける規格化距離ｄζ内において、（１１）
式の右辺第１、２項の係数が等しくなるように各パラメ
ータの値を設定すれば、ζにおけるｕ* は−ζにおける
ｕの位相共役波となる。即ち、次の２式が条件となる。
の位置（ζ＝０）に関して対称な位置にある任意の２点
−ζ，ζにおける規格化距離ｄζ内において、（１１）
式の右辺第１、２項の係数が等しくなるように各パラメ
ータの値を設定すれば、ζにおけるｕ* は−ζにおける
ｕの位相共役波となる。即ち、次の２式が条件となる。
【０１２４】
【数９】
【０１２５】（１３）式は第１の光ファイバ２０４及び
第１の部分２８１の分散の符号が等しい必要性を示して
いる。ファイバ内では、γ＞０，Ａ（ｚ）2 ＞０である
ことを考慮すると、上記条件は次のようにまとめること
ができる。
第１の部分２８１の分散の符号が等しい必要性を示して
いる。ファイバ内では、γ＞０，Ａ（ｚ）2 ＞０である
ことを考慮すると、上記条件は次のようにまとめること
ができる。
【０１２６】
【数１０】
【０１２７】第１の光ファイバ２０４内の（−ζ）にお
ける波長分散とＳＰＭとによる位相シフトは位相共役光
発生器２０６により符号が反転する。従って、この位相
シフトによる波形歪みは第１の部分２８１内の（ζ）に
おける位相シフトによる歪みにより補償される。このよ
うに区間毎に上記のような設定による補償を繰り返して
いけば、全長に渡る補償が可能となる。
ける波長分散とＳＰＭとによる位相シフトは位相共役光
発生器２０６により符号が反転する。従って、この位相
シフトによる波形歪みは第１の部分２８１内の（ζ）に
おける位相シフトによる歪みにより補償される。このよ
うに区間毎に上記のような設定による補償を繰り返して
いけば、全長に渡る補償が可能となる。
【０１２８】次に、上記の補償条件をｚ座標で記述す
る。（１５）式より、
る。（１５）式より、
【０１２９】
【数１１】
【０１３０】を得る。即ち、各区間内での非線形係数と
光パワーの積に対する波長分散の比を等しくすることが
条件となる。ここで、−ｚ1 ，ｚ2 は次の式を満足させ
る２点である。
光パワーの積に対する波長分散の比を等しくすることが
条件となる。ここで、−ｚ1 ，ｚ2 は次の式を満足させ
る２点である。
【０１３１】
【数１２】
【０１３２】（１６），（１７）式より（１８），（１
９）式が得られる。
９）式が得られる。
【０１３３】
【数１３】
【０１３４】ｄｚ1 ，ｄｚ2 はそれぞれ−ｚ1 ，ｚ2 に
おける小区間の長さであり、各区間長は当該区間内の分
散に反比例するか或いは非線形係数と光パワーの積に反
比例する。ここで、分散β2 と分散パラメータＤの関
係、Ｄ＝−（２πｃ／λ2 ）β2を考慮すれば、（１
８），（１９）式より以下の関係が得られる。Ｄはｚの
関数であり、Ｄ（ｚ）とも表される。
おける小区間の長さであり、各区間長は当該区間内の分
散に反比例するか或いは非線形係数と光パワーの積に反
比例する。ここで、分散β2 と分散パラメータＤの関
係、Ｄ＝−（２πｃ／λ2 ）β2を考慮すれば、（１
８），（１９）式より以下の関係が得られる。Ｄはｚの
関数であり、Ｄ（ｚ）とも表される。
【０１３５】
【数１４】
【０１３６】分散及び非線形性についていずれも位相共
役光発生器２０６に関して対称な２つの位置の一方にお
ける増加分と他方の減少分とが等しいことが補償の条件
であることがわかる。
役光発生器２０６に関して対称な２つの位置の一方にお
ける増加分と他方の減少分とが等しいことが補償の条件
であることがわかる。
【０１３７】（２０），（２１）式は、補償のための必
要条件であり、対応する２つの区間で総分散量と光カー
効果の総量とが等しくなることを示している。即ち、
（１）式乃至（４）式の条件の有効性が確認された。
要条件であり、対応する２つの区間で総分散量と光カー
効果の総量とが等しくなることを示している。即ち、
（１）式乃至（４）式の条件の有効性が確認された。
【０１３８】特にα，Ｄ及びγが一定であり且つパワー
の変動が小さい場合には（２０），（２１）式を積分す
れば、 Ｄ1 Ｌ1 ＝Ｄ2 Ｌ2 … （２２） γ1 Ｐ1 Ｌ1 ＝γ2 Ｐ2 Ｌ2 … （２３） を得る。ここで、Ｐ1 ，Ｐ2 はそれぞれ第１の光ファイ
バ２０４及び第１の部分２８１における平均パワーであ
る。また、Ｄ1 ，γ1 はそれぞれ第１の光ファイバ２０
４の分散パラメータの平均値及び非線形係数の平均値、
Ｄ2 ，γ2 はそれぞれ第１の部分２８１の分散パラメー
タの平均値及び非線形係数の平均値である。（２２），
（２３）式は分散補償及び平均値近似によるＳＰＭの補
償法における条件と一致する。
の変動が小さい場合には（２０），（２１）式を積分す
れば、 Ｄ1 Ｌ1 ＝Ｄ2 Ｌ2 … （２２） γ1 Ｐ1 Ｌ1 ＝γ2 Ｐ2 Ｌ2 … （２３） を得る。ここで、Ｐ1 ，Ｐ2 はそれぞれ第１の光ファイ
バ２０４及び第１の部分２８１における平均パワーであ
る。また、Ｄ1 ，γ1 はそれぞれ第１の光ファイバ２０
４の分散パラメータの平均値及び非線形係数の平均値、
Ｄ2 ，γ2 はそれぞれ第１の部分２８１の分散パラメー
タの平均値及び非線形係数の平均値である。（２２），
（２３）式は分散補償及び平均値近似によるＳＰＭの補
償法における条件と一致する。
【０１３９】実用的には、（２２）式の条件を満足する
だけでも本発明を実施することができる。即ち、本発明
によると、信号ビームの入力端及び出力端にそれぞれ相
当する第１端及び第２端を有する第１の光ファイバと、
上記第２端に動作的に接続され上記信号ビームを位相共
役ビームに変換して出力する位相共役光発生器と、上記
位相共役ビームの入力端及び出力端にそれぞれ相当する
第３端及び第４端を有する第２の光ファイバとを備え、
上記第１の光ファイバの波長分散の平均値及び長さの積
は上記第２の光ファイバの波長分散の平均値及び長さの
積に実質的に一致する光ファイバ通信システムが提供さ
れる。
だけでも本発明を実施することができる。即ち、本発明
によると、信号ビームの入力端及び出力端にそれぞれ相
当する第１端及び第２端を有する第１の光ファイバと、
上記第２端に動作的に接続され上記信号ビームを位相共
役ビームに変換して出力する位相共役光発生器と、上記
位相共役ビームの入力端及び出力端にそれぞれ相当する
第３端及び第４端を有する第２の光ファイバとを備え、
上記第１の光ファイバの波長分散の平均値及び長さの積
は上記第２の光ファイバの波長分散の平均値及び長さの
積に実質的に一致する光ファイバ通信システムが提供さ
れる。
【０１４０】望ましくは、（２３）式の条件を満足する
ために、上記第１の光ファイバにおける光パワーの平均
値及び非線形係数の平均値並びに上記第１の光ファイバ
の長さの積は上記第２の光ファイバにおける光パワーの
平均値及び非線形係数の平均値並びに上記第２の光ファ
イバの長さの積に実質的に一致する。
ために、上記第１の光ファイバにおける光パワーの平均
値及び非線形係数の平均値並びに上記第１の光ファイバ
の長さの積は上記第２の光ファイバにおける光パワーの
平均値及び非線形係数の平均値並びに上記第２の光ファ
イバの長さの積に実質的に一致する。
【０１４１】第１及び第２の光ファイバを含む光路上に
複数の光増幅器が設けられている場合には、これらのう
ちの隣り合う２つの光増幅器の間隔を光路（光ファイ
バ）の非線形長よりも短く設定するのが望ましい。
複数の光増幅器が設けられている場合には、これらのう
ちの隣り合う２つの光増幅器の間隔を光路（光ファイ
バ）の非線形長よりも短く設定するのが望ましい。
【０１４２】図９においては、システム中間点２１６の
上流側における補償の原理が示されている。システム中
間点２１６の下流側における補償の原理はこれと同じよ
うにして理解することができるのでその説明を省略す
る。
上流側における補償の原理が示されている。システム中
間点２１６の下流側における補償の原理はこれと同じよ
うにして理解することができるのでその説明を省略す
る。
【０１４３】図９による説明においては、（１０）式に
示されるように、位相共役光発生器２０６からの波長分
散の累積値によって規格化座標が定義されている。その
結果、要求される条件は、（１５）式により示されてい
るように、位相共役光発生器２０６からの波長分散の累
積値が等しい第１の光ファイバ２０４及び第１の部分２
８１上の２点の各々における光パワー及び非線形係数の
積と波長分散との比が実質的に一致することである。
示されるように、位相共役光発生器２０６からの波長分
散の累積値によって規格化座標が定義されている。その
結果、要求される条件は、（１５）式により示されてい
るように、位相共役光発生器２０６からの波長分散の累
積値が等しい第１の光ファイバ２０４及び第１の部分２
８１上の２点の各々における光パワー及び非線形係数の
積と波長分散との比が実質的に一致することである。
【０１４４】図９においては、位相共役光発生器２０６
からの非線形効果の累積値（即ち光パワー及び非線形係
数の積の累積値）によって規格化座標が定義されてもよ
い。この場合には、位相共役光発生器２０６からの当該
累積値が等しい第１の光ファイバ２０４及び第１の部分
２８１上の２点の各々における光パワー及び非線形係数
の積と波長分散との比が実質的に一致することが条件と
なる。
からの非線形効果の累積値（即ち光パワー及び非線形係
数の積の累積値）によって規格化座標が定義されてもよ
い。この場合には、位相共役光発生器２０６からの当該
累積値が等しい第１の光ファイバ２０４及び第１の部分
２８１上の２点の各々における光パワー及び非線形係数
の積と波長分散との比が実質的に一致することが条件と
なる。
【０１４５】以上の説明の通り、位相共役光発生器に接
続される第１の光ファイバと第２の光ファイバとの間
で、光ファイバの総分散量と光カー（Ｋｅｒｒ）効果と
の総量とが等しくなるように設定することにより、第１
の光ファイバに入力される光パルス波形と第２の光ファ
イバから出力される光パルス波形とがほぼ同一の形状を
有するように位相共役光発生器により補償されることが
わかる。即ち、光パルスの送信側（第１の光ファイバの
入力端）と光パルスの受信側（第２の光ファイバの出力
端）において、ほぼ同一形状の光パルス波形が得られる
こととなり、これらの入力端、出力端に光ＡＤＭ（Add
Drop Multiplexer：光信号挿入分岐装置）を設けること
により、光ＡＤＭでは、受信光パルスが送信光パルスと
ほぼ同一の状態で受信することが可能となる。そのた
め、各ＡＤＭにおいて、受信光パルスのＳＮＲを劣化さ
せることなく、受信光パルスの再生（波形整形・タイミ
ング再生）処理を不要にすることが可能となり、柔軟性
に富んだシステムの構築が可能になる。この原理を応用
した所謂光波ネットワークについて以下に説明する。
続される第１の光ファイバと第２の光ファイバとの間
で、光ファイバの総分散量と光カー（Ｋｅｒｒ）効果と
の総量とが等しくなるように設定することにより、第１
の光ファイバに入力される光パルス波形と第２の光ファ
イバから出力される光パルス波形とがほぼ同一の形状を
有するように位相共役光発生器により補償されることが
わかる。即ち、光パルスの送信側（第１の光ファイバの
入力端）と光パルスの受信側（第２の光ファイバの出力
端）において、ほぼ同一形状の光パルス波形が得られる
こととなり、これらの入力端、出力端に光ＡＤＭ（Add
Drop Multiplexer：光信号挿入分岐装置）を設けること
により、光ＡＤＭでは、受信光パルスが送信光パルスと
ほぼ同一の状態で受信することが可能となる。そのた
め、各ＡＤＭにおいて、受信光パルスのＳＮＲを劣化さ
せることなく、受信光パルスの再生（波形整形・タイミ
ング再生）処理を不要にすることが可能となり、柔軟性
に富んだシステムの構築が可能になる。この原理を応用
した所謂光波ネットワークについて以下に説明する。
【０１４６】本発明による装置は広い変換帯域を有して
いるので、波長分割多重に効果的に適用することができ
る。具体的には次の通りである。図１０は、広い変換帯
域を有する位相共役器によるＷＤＭ信号光の一括変換を
説明するための図である。ＷＤＭ信号光は、異なる波長
λ1 ，λ2 ，…，λN を有するＮチャネルの光信号を波
長分割多重（ＷＤＭ）することにより得られる。ここで
は、λ1 が最短波長であり、λN が最長波長であるとす
る。ポンプ光の波長λP は例えばλ1 よりも短く設定さ
れる。ポンプ光を用いた非縮退四光波混合によって、Ｗ
ＤＭ信号光は変換光に変換される。変換光は、異なる波
長λ1 ′，λ2 ′，…，λN ′を有するＮチャネルの変
換光信号からなる。ＷＤＭ信号光における各チャネルの
光信号と変換光における各変換光信号の配置はポンプ光
の波長λP に対して対称である。
いるので、波長分割多重に効果的に適用することができ
る。具体的には次の通りである。図１０は、広い変換帯
域を有する位相共役器によるＷＤＭ信号光の一括変換を
説明するための図である。ＷＤＭ信号光は、異なる波長
λ1 ，λ2 ，…，λN を有するＮチャネルの光信号を波
長分割多重（ＷＤＭ）することにより得られる。ここで
は、λ1 が最短波長であり、λN が最長波長であるとす
る。ポンプ光の波長λP は例えばλ1 よりも短く設定さ
れる。ポンプ光を用いた非縮退四光波混合によって、Ｗ
ＤＭ信号光は変換光に変換される。変換光は、異なる波
長λ1 ′，λ2 ′，…，λN ′を有するＮチャネルの変
換光信号からなる。ＷＤＭ信号光における各チャネルの
光信号と変換光における各変換光信号の配置はポンプ光
の波長λP に対して対称である。
【０１４７】非線形光学媒質として光ファイバ又はＰＭ
Ｆを用いた四光波混合においては、変換帯域がほぼ平坦
であるため、各チャネルの光信号に対してほぼ同じ変換
効率で波長変換及び位相共役変換を行うことができる。
従って、各チャネルに対して伝送路の波長分散と非線形
効果とによる波形歪みを補償可能であり、長距離大容量
の伝送が可能である。図１０においては、長波長帯から
短波長帯への変換を示しているが、光ファイバによる変
換帯域は零分散波長に関して対称であるから、短波長帯
から長波長帯への変換も同様にして可能であることは言
うまでもない。
Ｆを用いた四光波混合においては、変換帯域がほぼ平坦
であるため、各チャネルの光信号に対してほぼ同じ変換
効率で波長変換及び位相共役変換を行うことができる。
従って、各チャネルに対して伝送路の波長分散と非線形
効果とによる波形歪みを補償可能であり、長距離大容量
の伝送が可能である。図１０においては、長波長帯から
短波長帯への変換を示しているが、光ファイバによる変
換帯域は零分散波長に関して対称であるから、短波長帯
から長波長帯への変換も同様にして可能であることは言
うまでもない。
【０１４８】図１１は、本発明によるシステムの第２実
施形態を示す図である。各々ＷＤＭが適用される複数の
光ファイバネットワークＮＷ１，ＮＷ２及びＮＷ３は、
光ファイバ伝送路１４０及びノード１４２によって接続
されている。ネットワークＮＷ１及びＮＷ２間における
変換を行うために、光ファイバ伝送路１４０の途中には
位相共役器ＰＣ１１が設けられ、ネットワークＮＷ２及
びＮＷ３間の変換を行うために、光ファイバ伝送路１４
０の途中には位相共役器ＰＣ２３が設けられている。ネ
ットワークＮＷ１，ＮＷ２及びＮＷ３においては、それ
ぞれ、異なる波長帯λ1j，λ2j，λ3jのＷＤＭ伝送が行
われているものとする。位相共役器ＰＣ１１は波長帯λ
1j及びλ2j間で波長変換及び位相共役変換を行い、位相
共役器ＰＣ２３は波長帯λ2j及びλ3j間で波長変換及び
位相共役変換を行う。光ファイバ伝送路１４０の途中に
は、波長分散及び非線形効果による波形歪みが本発明に
従って最も改善される位置が幾つかできるので、各ノー
ド１４２はそのような位置に設けられている。各ノード
１４２は、光信号の付加及び抽出を行うための光アッド
／ドロップ装置を含む。光アッド／ドロップ装置はＷＤ
Ｍ信号光或いは変換光における全チャネル或いは一部の
チャネルに対して機能する。例えば、光ファイバネット
ワークＮＷ１の波長帯λ1jが図１０に示されるＷＤＭ信
号光により与えられており、位相共役器ＰＣ１１におけ
るポンプ光の波長がλP であるとすると、光ファイバネ
ットワークＮＷ２の波長帯λ2jは変換光の帯域によって
与えられる。
施形態を示す図である。各々ＷＤＭが適用される複数の
光ファイバネットワークＮＷ１，ＮＷ２及びＮＷ３は、
光ファイバ伝送路１４０及びノード１４２によって接続
されている。ネットワークＮＷ１及びＮＷ２間における
変換を行うために、光ファイバ伝送路１４０の途中には
位相共役器ＰＣ１１が設けられ、ネットワークＮＷ２及
びＮＷ３間の変換を行うために、光ファイバ伝送路１４
０の途中には位相共役器ＰＣ２３が設けられている。ネ
ットワークＮＷ１，ＮＷ２及びＮＷ３においては、それ
ぞれ、異なる波長帯λ1j，λ2j，λ3jのＷＤＭ伝送が行
われているものとする。位相共役器ＰＣ１１は波長帯λ
1j及びλ2j間で波長変換及び位相共役変換を行い、位相
共役器ＰＣ２３は波長帯λ2j及びλ3j間で波長変換及び
位相共役変換を行う。光ファイバ伝送路１４０の途中に
は、波長分散及び非線形効果による波形歪みが本発明に
従って最も改善される位置が幾つかできるので、各ノー
ド１４２はそのような位置に設けられている。各ノード
１４２は、光信号の付加及び抽出を行うための光アッド
／ドロップ装置を含む。光アッド／ドロップ装置はＷＤ
Ｍ信号光或いは変換光における全チャネル或いは一部の
チャネルに対して機能する。例えば、光ファイバネット
ワークＮＷ１の波長帯λ1jが図１０に示されるＷＤＭ信
号光により与えられており、位相共役器ＰＣ１１におけ
るポンプ光の波長がλP であるとすると、光ファイバネ
ットワークＮＷ２の波長帯λ2jは変換光の帯域によって
与えられる。
【０１４９】このようなシステム構成によると、位相共
役器による波形歪みの補償と波長変換機能とが有効に活
かされるので、柔軟性に富んだ長距離大容量システムの
構築が可能になる。また、このようなネットワーク間伝
送への応用は、次の点で最近特に重要である： （１）光増幅器の広帯域化； （２）伝送路として使用される光ファイバの分散のバラ
エティー化。
役器による波形歪みの補償と波長変換機能とが有効に活
かされるので、柔軟性に富んだ長距離大容量システムの
構築が可能になる。また、このようなネットワーク間伝
送への応用は、次の点で最近特に重要である： （１）光増幅器の広帯域化； （２）伝送路として使用される光ファイバの分散のバラ
エティー化。
【０１５０】これらのうち、（１）は最近におけるＥＤ
ＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅器）の広帯域化に
関係しており、（２）は伝送信号の高速化とＷＤＭ伝送
を行うための分散制御に関係している。最近、５０ｎｍ
を超えるような広帯域でしかもＷＤＭを指向した利得の
平坦性に優れたＥＤＦＡが開発されている。将来的に更
に帯域が拡大し、６０〜８０ｎｍ程度の広帯域なＥＤＦ
Ａが開発されよう。このようなＥＤＦＡの広帯域化は、
ＷＤＭのチャネル数（伝送容量）を大きくするのに役立
っているのは勿論であるが、図１１に示されるようなネ
ットワーク間伝送等において新しい概念の導入を可能と
する。
ＦＡ（エルビウムドープファイバ増幅器）の広帯域化に
関係しており、（２）は伝送信号の高速化とＷＤＭ伝送
を行うための分散制御に関係している。最近、５０ｎｍ
を超えるような広帯域でしかもＷＤＭを指向した利得の
平坦性に優れたＥＤＦＡが開発されている。将来的に更
に帯域が拡大し、６０〜８０ｎｍ程度の広帯域なＥＤＦ
Ａが開発されよう。このようなＥＤＦＡの広帯域化は、
ＷＤＭのチャネル数（伝送容量）を大きくするのに役立
っているのは勿論であるが、図１１に示されるようなネ
ットワーク間伝送等において新しい概念の導入を可能と
する。
【０１５１】例えば、図１２に示されるように、図１１
の光ファイバネットワークＮＷ１及びＮＷ２の波長帯が
設定されている場合、光ファイバネットワークＮＷ１及
びＮＷ２間において本発明による有効な伝送が可能であ
る。図１２において、符号１４４は光増幅器（例えばＥ
ＤＦＡ）の比較的平坦な利得帯域を示している。
の光ファイバネットワークＮＷ１及びＮＷ２の波長帯が
設定されている場合、光ファイバネットワークＮＷ１及
びＮＷ２間において本発明による有効な伝送が可能であ
る。図１２において、符号１４４は光増幅器（例えばＥ
ＤＦＡ）の比較的平坦な利得帯域を示している。
【０１５２】このようにネットワーク毎に用いる波長帯
が異なることの理由の１つは、ネットワーク毎に用いる
伝送路としての光ファイバが異なる処にある。既に実用
化されている光ファイバとしては、１．３μｍ零分散シ
ングルモードファイバ（所謂標準ＳＭＦ）と、１．５５
μｍ分散シフトファイバ（ＤＳＦ）とがある。一方、最
近におけるＥＤＦＡの開発により、特に高速長距離伝送
の中心は１．５５μｍ帯となってきている。標準ＳＭＦ
が＋１６〜＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の大きな異常分
散値を示すのに対して、ＤＳＦでは±１〜２ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍ程度の小さな分散値に抑えることができるので、
１．５５μｍ帯における高速長距離伝送に対してはＤＳ
Ｆの方が有利である。しかし、既に多くの標準ＳＭＦが
敷設されており、これを伝送路として用いなければなら
ないネットワークも多い。こうしたネットワークからＤ
ＳＦを用いたネットワークへの接続においては、ＤＳＦ
の最適な分散値となる波長帯への波長変換が必要にな
り、従って、このような場合に本発明は有効である。
が異なることの理由の１つは、ネットワーク毎に用いる
伝送路としての光ファイバが異なる処にある。既に実用
化されている光ファイバとしては、１．３μｍ零分散シ
ングルモードファイバ（所謂標準ＳＭＦ）と、１．５５
μｍ分散シフトファイバ（ＤＳＦ）とがある。一方、最
近におけるＥＤＦＡの開発により、特に高速長距離伝送
の中心は１．５５μｍ帯となってきている。標準ＳＭＦ
が＋１６〜＋２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の大きな異常分
散値を示すのに対して、ＤＳＦでは±１〜２ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍ程度の小さな分散値に抑えることができるので、
１．５５μｍ帯における高速長距離伝送に対してはＤＳ
Ｆの方が有利である。しかし、既に多くの標準ＳＭＦが
敷設されており、これを伝送路として用いなければなら
ないネットワークも多い。こうしたネットワークからＤ
ＳＦを用いたネットワークへの接続においては、ＤＳＦ
の最適な分散値となる波長帯への波長変換が必要にな
り、従って、このような場合に本発明は有効である。
【０１５３】一方、各々ＤＳＦを用いたネットワーク間
の接続においても本発明は有効である。その理由は、Ｗ
ＤＭにおいては必ずしも分散が小さい方が有利である訳
ではないからである。比較的高速のＷＤＭにおいては、
所要の信号対雑音比（ＳＮＲ）を確保するために、各チ
ャネルのパワーレベルはかなり高く設定する必要があ
る。この場合、伝送路として使用される光ファイバの分
散が小さいと、四光波混合により隣接チャネル間のクロ
ストークが発生し、伝送特性が劣化する。この影響を避
けるため、最近では、零分散波長を信号帯域から大きく
シフトさせた比較的大きな分散のファイバ（Nonzero di
spersion-shifted fiber) を用いることがある。このよ
うに伝送路として使用される光ファイバのバラエティー
が豊富になった分、いろいろな波長帯でのネットワーク
構成が可能となり、こうしたネットワーク間を接続する
場合において本発明のような広帯域な波長変換及び位相
共役変換が有効となる。
の接続においても本発明は有効である。その理由は、Ｗ
ＤＭにおいては必ずしも分散が小さい方が有利である訳
ではないからである。比較的高速のＷＤＭにおいては、
所要の信号対雑音比（ＳＮＲ）を確保するために、各チ
ャネルのパワーレベルはかなり高く設定する必要があ
る。この場合、伝送路として使用される光ファイバの分
散が小さいと、四光波混合により隣接チャネル間のクロ
ストークが発生し、伝送特性が劣化する。この影響を避
けるため、最近では、零分散波長を信号帯域から大きく
シフトさせた比較的大きな分散のファイバ（Nonzero di
spersion-shifted fiber) を用いることがある。このよ
うに伝送路として使用される光ファイバのバラエティー
が豊富になった分、いろいろな波長帯でのネットワーク
構成が可能となり、こうしたネットワーク間を接続する
場合において本発明のような広帯域な波長変換及び位相
共役変換が有効となる。
【０１５４】最近では、光ファイバと共にＥＤＦＡのバ
ラエティーも豊富になっているが、何といっても一般的
なＥＤＦＡは１．５３μｍ帯及び１．５５μｍ帯に利得
ピークを有するタイプである。このうち前者はブルーバ
ンド、後者はレッドバンドと称されている。
ラエティーも豊富になっているが、何といっても一般的
なＥＤＦＡは１．５３μｍ帯及び１．５５μｍ帯に利得
ピークを有するタイプである。このうち前者はブルーバ
ンド、後者はレッドバンドと称されている。
【０１５５】図１３は、図１１における波長帯の他の設
定例を示す図である。ここでは、光ファイバネットワー
クＮＷ１の波長帯は符号１４６で示されるＥＤＦＡのレ
ッドバンドに含まれ、光ファイバネットワークＮＷ２の
波長帯は符号１４８で示されるＥＤＦＡのブルーバンド
に含まれている。このような設定によると、光ファイバ
伝送路１４０或いは各ネットワークがインライン型のＥ
ＤＦＡを含む場合に、レッドバンド及びブルーバンド間
における位相共役変換を容易に行うことができる。
定例を示す図である。ここでは、光ファイバネットワー
クＮＷ１の波長帯は符号１４６で示されるＥＤＦＡのレ
ッドバンドに含まれ、光ファイバネットワークＮＷ２の
波長帯は符号１４８で示されるＥＤＦＡのブルーバンド
に含まれている。このような設定によると、光ファイバ
伝送路１４０或いは各ネットワークがインライン型のＥ
ＤＦＡを含む場合に、レッドバンド及びブルーバンド間
における位相共役変換を容易に行うことができる。
【０１５６】図１４は、図１１における分散配置の例を
示す図である。Ｄ1 及びＤ2 （各々単位はｐｓ／ｎｍ／
ｋｍ）は、それぞれ、光ファイバネットワークＮＷ１及
びＮＷ２における分散を表している。図では、各ネット
ワーク内で正常分散ファイバを用いてＷＤＭを行う例が
示されている。図１０に示されるように、波長変換によ
りチャネル配置が反転するので、各チャネルに対する変
換前後の分散の影響が異なることが予想されるが、中心
付近のチャネルに対して分散の影響がほぼ同じになるよ
うにするとともに、各ネットワーク内で分散補償を行う
ことにより、この問題は解決可能である。尚、各ネット
ワーク内の分散は正常分散であってもよいし異常分散で
あってもよい。
示す図である。Ｄ1 及びＤ2 （各々単位はｐｓ／ｎｍ／
ｋｍ）は、それぞれ、光ファイバネットワークＮＷ１及
びＮＷ２における分散を表している。図では、各ネット
ワーク内で正常分散ファイバを用いてＷＤＭを行う例が
示されている。図１０に示されるように、波長変換によ
りチャネル配置が反転するので、各チャネルに対する変
換前後の分散の影響が異なることが予想されるが、中心
付近のチャネルに対して分散の影響がほぼ同じになるよ
うにするとともに、各ネットワーク内で分散補償を行う
ことにより、この問題は解決可能である。尚、各ネット
ワーク内の分散は正常分散であってもよいし異常分散で
あってもよい。
【０１５７】以上のように、本発明によると、異なる波
長を有する複数の光信号を波長分割多重（ＷＤＭ）して
なるＷＤＭ信号光のための複数の光ファイバネットワー
クと、これらを結ぶための少なくとも１つの変換器とを
備えた光ファイバ通信システムが提供される。変換器
が、複数の光信号の波長変換及び位相共役変換を一括に
行うことによって、柔軟性に富んだ長距離大容量のシス
テムの構築が容易になる。
長を有する複数の光信号を波長分割多重（ＷＤＭ）して
なるＷＤＭ信号光のための複数の光ファイバネットワー
クと、これらを結ぶための少なくとも１つの変換器とを
備えた光ファイバ通信システムが提供される。変換器
が、複数の光信号の波長変換及び位相共役変換を一括に
行うことによって、柔軟性に富んだ長距離大容量のシス
テムの構築が容易になる。
【０１５８】最近、レッドバンド及びブルーバンド全般
に渡って平坦な利得を有するＥＤＦＡが開発されてい
る。エルビウムと共に主としてアルミニウムを高濃度に
共ドープすると共に、利得等化器を組み合わせることに
より、約４０ｎｍ（概ね１５２５−１５６５ｎｍ）の帯
域の光増幅器が実現している。この帯域はＣバンドと称
されることがある。
に渡って平坦な利得を有するＥＤＦＡが開発されてい
る。エルビウムと共に主としてアルミニウムを高濃度に
共ドープすると共に、利得等化器を組み合わせることに
より、約４０ｎｍ（概ね１５２５−１５６５ｎｍ）の帯
域の光増幅器が実現している。この帯域はＣバンドと称
されることがある。
【０１５９】一方で、Ｃバンドよりも長波長側の１５７
０−１６１０ｎｍの帯域において平坦な利得を有する光
増幅器も開発されつつある。この帯域はＬバンドと称さ
れることがある。この光増幅器は利得シフトＥＤＦＡと
称され、アルミニウムを共ドープしたＥＤＦＡの長さを
Ｃバンドのものに比べて長くすることにより、本来単位
長さ当たりの利得が小さなＬバンドにおける利得を確保
したものである。
０−１６１０ｎｍの帯域において平坦な利得を有する光
増幅器も開発されつつある。この帯域はＬバンドと称さ
れることがある。この光増幅器は利得シフトＥＤＦＡと
称され、アルミニウムを共ドープしたＥＤＦＡの長さを
Ｃバンドのものに比べて長くすることにより、本来単位
長さ当たりの利得が小さなＬバンドにおける利得を確保
したものである。
【０１６０】Ｃバンド用の光増幅器及びＬバンド用の光
増幅器をパラレルに組み合わせることにより、８０ｎｍ
近い帯域の光増幅器が開発されている。更に、テルライ
ドベースのＥＤＦＡを用いてやはり８０ｎｍ近い帯域の
光増幅器が開発されつつある。
増幅器をパラレルに組み合わせることにより、８０ｎｍ
近い帯域の光増幅器が開発されている。更に、テルライ
ドベースのＥＤＦＡを用いてやはり８０ｎｍ近い帯域の
光増幅器が開発されつつある。
【０１６１】図１５は図１１における波長帯の他の設定
例を示す図である。ここでは、光ファイバネットワーク
ＮＷ１の波長帯は、符号１５２で示されるようにＬバン
ドに含まれ、光ファイバネットワークＮＷ２の波長帯は
符号１５４で示されるようにＣバンドに含まれている。
例を示す図である。ここでは、光ファイバネットワーク
ＮＷ１の波長帯は、符号１５２で示されるようにＬバン
ドに含まれ、光ファイバネットワークＮＷ２の波長帯は
符号１５４で示されるようにＣバンドに含まれている。
【０１６２】このように、本発明によると、広い変換帯
域が得られるので、本発明による装置と広帯域な光増幅
器との組み合わせは、柔軟性に富んだ長距離大容量のシ
ステムを構築する上で極めて有用である。
域が得られるので、本発明による装置と広帯域な光増幅
器との組み合わせは、柔軟性に富んだ長距離大容量のシ
ステムを構築する上で極めて有用である。
【０１６３】図１６に示されるように、一般に、四光波
混合器ＦＷＭにＷＤＭ信号光を入力すると、ＷＤＭ信号
光と変換光とがそれぞれ出力される。四光波混合器ＦＷ
Ｍは本発明による装置によって提供され得る。効率の十
分高い四光波混合器においては、信号光はパラメトリッ
ク効果により増幅される。この場合、信号光に対するパ
ラメトリック利得をＧとすれば、変換光は（Ｇ−１）の
利得を得る。このように、四光波混合器は、信号機をス
ルーすると共に、変換光も出力可能であることを大きな
特徴としており、この特徴を生かして以下のようにＷＤ
Ｍネットワークへの応用が可能である。
混合器ＦＷＭにＷＤＭ信号光を入力すると、ＷＤＭ信号
光と変換光とがそれぞれ出力される。四光波混合器ＦＷ
Ｍは本発明による装置によって提供され得る。効率の十
分高い四光波混合器においては、信号光はパラメトリッ
ク効果により増幅される。この場合、信号光に対するパ
ラメトリック利得をＧとすれば、変換光は（Ｇ−１）の
利得を得る。このように、四光波混合器は、信号機をス
ルーすると共に、変換光も出力可能であることを大きな
特徴としており、この特徴を生かして以下のようにＷＤ
Ｍネットワークへの応用が可能である。
【０１６４】図１７は本発明によるシステムの第３実施
形態を示す図である。ここでは、図１１で説明したよう
な光ファイバネットワークＮＷ１及びＮＷ２の間を四光
波混合器ＦＷＭにより接続し、波長帯λ1jと波長帯λ2j
との間での変換を可能にしている。四光波混合器ＦＷＭ
としては、例えば、双方向伝送に可能な図７に示される
装置を用いることができる。
形態を示す図である。ここでは、図１１で説明したよう
な光ファイバネットワークＮＷ１及びＮＷ２の間を四光
波混合器ＦＷＭにより接続し、波長帯λ1jと波長帯λ2j
との間での変換を可能にしている。四光波混合器ＦＷＭ
としては、例えば、双方向伝送に可能な図７に示される
装置を用いることができる。
【０１６５】図１８は本発明によるシステムの第４実施
形態を示す図である。図１７に示される光ファイバネッ
トワークＮＷ１及びＮＷ２の各々は、通常の伝送路とし
ての機能を含むものとして解釈されるべきである。即
ち、図１８に示されるような双方向伝送が行なわれてい
る場合に、下り回線及び上り回線をそれぞれ光ファイバ
ネットワークＮＷ１及びＮＷ２として理解すべきであ
る。
形態を示す図である。図１７に示される光ファイバネッ
トワークＮＷ１及びＮＷ２の各々は、通常の伝送路とし
ての機能を含むものとして解釈されるべきである。即
ち、図１８に示されるような双方向伝送が行なわれてい
る場合に、下り回線及び上り回線をそれぞれ光ファイバ
ネットワークＮＷ１及びＮＷ２として理解すべきであ
る。
【０１６６】図１８に示されるシステムでは、下り回線
から上り回線へのループバックを行なうために、四光波
混合器ＦＷＭにより波長帯λ1jを波長帯λ2jに変換し、
上り回線から下り回線へのループバックを行なうため
に、もう１つの四光波混合器ＦＷＭにより波長帯λ2jを
波長λ1jに変換している。各四光波混合器ＦＷＭとして
は図１又は図４に示される装置を用いることができる。
あるいは、これら２つの四光波混合器ＦＷＭは図７に示
されるような装置１つによって提供されてもよい。
から上り回線へのループバックを行なうために、四光波
混合器ＦＷＭにより波長帯λ1jを波長帯λ2jに変換し、
上り回線から下り回線へのループバックを行なうため
に、もう１つの四光波混合器ＦＷＭにより波長帯λ2jを
波長λ1jに変換している。各四光波混合器ＦＷＭとして
は図１又は図４に示される装置を用いることができる。
あるいは、これら２つの四光波混合器ＦＷＭは図７に示
されるような装置１つによって提供されてもよい。
【０１６７】これまでは、一括して波長変換されたＷＤ
Ｍ信号光の全てをやり取りする応用について説明した
が、前述した光ＡＤＭと組み合わせることによって、Ｗ
ＤＭ信号光のうちの任意のチャネルをやり取りすること
ができるようになり、より柔軟性に富んだシステムの構
築が可能になる。
Ｍ信号光の全てをやり取りする応用について説明した
が、前述した光ＡＤＭと組み合わせることによって、Ｗ
ＤＭ信号光のうちの任意のチャネルをやり取りすること
ができるようになり、より柔軟性に富んだシステムの構
築が可能になる。
【０１６８】図１９は本発明によるシステムの第５実施
形態を示す図である。ここでは、光ファイバネットワー
クＮＷ１における波長帯λ1jのＷＤＭ信号光を四光波混
合器ＦＷＭにより変換光に変換し、この変換光に基づき
光アッドマルチプレクサＡＤＭが任意の波長チャネルを
抽出し、抽出された信号が光ファイバネットワークＮＷ
２に送り込まれる。また、光ファイバネットワークＮＷ
２における波長帯λ2jのＷＤＭ信号光がもう１つの四光
波混合器ＦＷＭにより変換光に変換され、この変換光に
基づき光アッドマルチプレクサＡＤＭが任意の波長のチ
ャネルを抽出し、抽出された信号が光ファイバネットワ
ークＮＷ１に送り込まれる。
形態を示す図である。ここでは、光ファイバネットワー
クＮＷ１における波長帯λ1jのＷＤＭ信号光を四光波混
合器ＦＷＭにより変換光に変換し、この変換光に基づき
光アッドマルチプレクサＡＤＭが任意の波長チャネルを
抽出し、抽出された信号が光ファイバネットワークＮＷ
２に送り込まれる。また、光ファイバネットワークＮＷ
２における波長帯λ2jのＷＤＭ信号光がもう１つの四光
波混合器ＦＷＭにより変換光に変換され、この変換光に
基づき光アッドマルチプレクサＡＤＭが任意の波長のチ
ャネルを抽出し、抽出された信号が光ファイバネットワ
ークＮＷ１に送り込まれる。
【０１６９】図２０は本発明によるシステムの第６実施
形態を示す図である。このシステムは、図１９に示され
るシステムと対比して、各四光波混合器ＦＷＭが光ファ
イバネットワークＮＷ１及びＮＷ２の各々の内部に配置
されている点で特徴付けられる。従って、光ファイバネ
ットワークＮＷ１及びＮＷ２の各々においては、各波長
帯のＷＤＭ信号光は四光波混合器ＦＷＭをスルーするこ
ともできる。この構成も図１８に示されるシステムと同
様に双方向伝送等にも応用可能である。
形態を示す図である。このシステムは、図１９に示され
るシステムと対比して、各四光波混合器ＦＷＭが光ファ
イバネットワークＮＷ１及びＮＷ２の各々の内部に配置
されている点で特徴付けられる。従って、光ファイバネ
ットワークＮＷ１及びＮＷ２の各々においては、各波長
帯のＷＤＭ信号光は四光波混合器ＦＷＭをスルーするこ
ともできる。この構成も図１８に示されるシステムと同
様に双方向伝送等にも応用可能である。
【０１７０】図２１は本発明によるシステムの第７実施
形態を示す図である。伝送路内に順次配置された光アッ
ドマルチプレクサＡＤＭにより適宜抽出された波長チャ
ネルの信号が四光波混合器ＦＷＭにより光ファイバネッ
トワークＮＷ１及びＮＷ２の各波長帯に波長変換された
後、各ネットワークに送り込まれる。一方、各ネットワ
ークのＷＤＭ信号光も四光波混合器ＦＷＭにより伝送路
の帯域に波長変換され、必要な波長チャネルの信号が伝
送路に送り込まれる。
形態を示す図である。伝送路内に順次配置された光アッ
ドマルチプレクサＡＤＭにより適宜抽出された波長チャ
ネルの信号が四光波混合器ＦＷＭにより光ファイバネッ
トワークＮＷ１及びＮＷ２の各波長帯に波長変換された
後、各ネットワークに送り込まれる。一方、各ネットワ
ークのＷＤＭ信号光も四光波混合器ＦＷＭにより伝送路
の帯域に波長変換され、必要な波長チャネルの信号が伝
送路に送り込まれる。
【０１７１】図２２は本発明によるシステムの第８実施
形態を示す図である。このシステムは、図１１に示され
るシステムと対比して、各ノード１４２に代えて光アッ
ドマルチプレクサＡＤＭが設けられている点で特徴付け
られる。即ち、各位相共役光発生器ＰＣにより波形歪み
が最も補償されるポイントに各光アッドマルチプレクサ
ＡＤＭを設け、ここで任意の波長チャネルの信号を出し
入れするようにしているのである。
形態を示す図である。このシステムは、図１１に示され
るシステムと対比して、各ノード１４２に代えて光アッ
ドマルチプレクサＡＤＭが設けられている点で特徴付け
られる。即ち、各位相共役光発生器ＰＣにより波形歪み
が最も補償されるポイントに各光アッドマルチプレクサ
ＡＤＭを設け、ここで任意の波長チャネルの信号を出し
入れするようにしているのである。
【０１７２】図２３は本発明によるシステムの第９実施
形態を示す図である。ここでは、光ファイバ伝送路１４
０には共通の波長帯λS が設定されており、各位相共役
光発生器ＰＣは光ファイバネットワークＮＷ１，ＮＷ２
及びＮＷ３の各々の内部に設けられている。各位相共役
光発生器ＰＣでは波長変換及び波形歪みの補償が行なわ
れ、そのうちの任意の波長の信号が光アッドマルチプレ
クサＡＤＭにより光ファイバ伝送路１４０に送り込まれ
ると共に、光ファイバ伝送路１４０から光アッドマルチ
プレクサＡＤＭにより抽出された任意の波長チャネルの
信号を、位相共役光発生器ＰＣを用いて各ネットワーク
の波長帯に変換して取り込むようにしている。
形態を示す図である。ここでは、光ファイバ伝送路１４
０には共通の波長帯λS が設定されており、各位相共役
光発生器ＰＣは光ファイバネットワークＮＷ１，ＮＷ２
及びＮＷ３の各々の内部に設けられている。各位相共役
光発生器ＰＣでは波長変換及び波形歪みの補償が行なわ
れ、そのうちの任意の波長の信号が光アッドマルチプレ
クサＡＤＭにより光ファイバ伝送路１４０に送り込まれ
ると共に、光ファイバ伝送路１４０から光アッドマルチ
プレクサＡＤＭにより抽出された任意の波長チャネルの
信号を、位相共役光発生器ＰＣを用いて各ネットワーク
の波長帯に変換して取り込むようにしている。
【０１７３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
広い変換帯域を有する位相共役変換及び波長変換のため
の装置の提供が可能になるという効果が生じる。また、
本発明によると、信号光から変換光への変換における変
換効率が変換されるべき信号光の偏波状態に依存しない
位相共役変換及び波長変換のための装置の提供が可能に
なるという効果が生じる。更に、本発明による装置によ
って、大容量伝送に適し、柔軟性に富んだ新規なシステ
ムの提供が可能になるという効果もある。
広い変換帯域を有する位相共役変換及び波長変換のため
の装置の提供が可能になるという効果が生じる。また、
本発明によると、信号光から変換光への変換における変
換効率が変換されるべき信号光の偏波状態に依存しない
位相共役変換及び波長変換のための装置の提供が可能に
なるという効果が生じる。更に、本発明による装置によ
って、大容量伝送に適し、柔軟性に富んだ新規なシステ
ムの提供が可能になるという効果もある。
【図１】本発明による装置の第１実施形態を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明による装置の動作原理の説明図である。
【図３】ＰＭＦ（偏波維持ファイバ）の偏波モードの説
明図である。
明図である。
【図４】本発明による装置の第２実施形態を示す図であ
る。
る。
【図５】本発明によるシステムの第１実施形態を示す図
である。
である。
【図６】非線形光学媒質の製造プロセスの例を示す図で
ある。
ある。
【図７】本発明による装置の第３実施形態を示す図であ
る。
る。
【図８】光波ネットワークの基本原理を説明する図であ
る。
る。
【図９】図８における補償原理の説明図である。
【図１０】ＷＤＭ信号光の一括変換を説明するための図
である。
である。
【図１１】本発明によるシステムの第２実施形態を示す
図である。
図である。
【図１２】本発明によるシステムにおける波長帯の設定
例を示す図である。
例を示す図である。
【図１３】本発明によるシステムにおける波長帯の他の
設定例を示す図である。
設定例を示す図である。
【図１４】本発明によるシステムにおける分散配置の例
を示す図である。
を示す図である。
【図１５】本発明によるシステムにおける波長帯の更に
他の設定例を示す図である。
他の設定例を示す図である。
【図１６】四光波混合器の説明図である。
【図１７】本発明によるシステムの第３実施形態を示す
図である。
図である。
【図１８】本発明によるシステムの第４実施形態を示す
図である。
図である。
【図１９】本発明によるシステムの第５実施形態を示す
図である。
図である。
【図２０】本発明によるシステムの第６実施形態を示す
図である。
図である。
【図２１】本発明によるシステムの第７実施形態を示す
図である。
図である。
【図２２】本発明によるシステムの第８実施形態を示す
図である。
図である。
【図２３】本発明によるシステムの第９実施形態を示す
図である。
図である。
２，２′ 入力ポート ４，４′ ポンプ光源 ６，６′ 光カプラ ８，８′ 光サーキュレータ １０ 偏波ビームスプリッタ １２ 偏波維持ファイバ（ＰＭＦ） １４，１４′ 光バンドパスフィルタ １６，１６′ 出力ポート
Claims (31)
- 【請求項１】 第１、第２及び第３のポートを有し、上
記第１のポートには互いに直交する第１及び第２の偏波
面をそれぞれ有する第１及び第２の偏波成分を含む信号
光とポンプ光とが供給される光サーキュレータと、 第４、第５及び第６のポートを有し、上記第４のポート
は上記第２のポートに光学的に接続され、上記第４及び
第５のポート間は上記第１の偏波面により結合され、上
記第４及び第６のポート間は上記第２の偏波面により結
合される偏波ビームスプリッタと、 第１端及び第２端の間で維持されるべき偏波モードを有
し、上記第１端は上記第１の偏波面が上記偏波モードに
適合するように上記第５のポートに光学的に接続され、
上記第２端は上記第２の偏波面が上記偏波モードに適合
するように上記第６のポートに光学的に接続される偏波
維持ファイバとを備えた装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の装置であって、 上記偏波維持ファイバは上記偏波モードに関連して実質
的に一定の零分散波長を有しており、上記ポンプ光は上
記零分散波長に実質的に一致する波長を有している装
置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の装置であって、 上記信号光は上記偏波維持ファイバにおける上記信号光
及び上記ポンプ光に基づく四光波混合により変換信号光
に変換され、該変換信号光は上記光サーキュレータの第
３のポートから出力される装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の装置であって、 上記変換信号光は上記信号光の位相共役である装置。
- 【請求項５】 請求項３に記載の装置であって、 上記ポンプ光は第３の偏波面を有し、 該第３の偏波面は上記信号光から上記変換信号光への変
換効率が上記信号光の偏波状態に依存しないように設定
される装置。 - 【請求項６】 請求項３に記載の装置であって、 上記信号光、上記ポンプ光及び上記変換信号光の角周波
数をそれぞれωS ，ω P 及びωC とするときに２ωP ＝
ωS ＋ωC が実質的に満足される装置。 - 【請求項７】 請求項３に記載の装置であって、 上記光サーキュレータの第３のポートに光学的に接続さ
れ上記変換信号光の波長を含む通過帯域を有する光バン
ドパスフィルタを更に備えた装置。 - 【請求項８】 請求項１に記載の装置であって、 上記偏波維持ファイバは互いに直交する第１及び第２の
主軸を有しており、上記偏波モードは上記第１及び第２
の主軸のいずれかに対応する装置。 - 【請求項９】 請求項１に記載の装置であって、 上記ポンプ光を出力するポンプ光源と、 上記光サーキュレータの第１のポートに光学的に接続さ
れ上記信号光及び上記ポンプ光を加え合わせるための光
カプラとを更に備えた装置。 - 【請求項１０】 請求項１に記載の装置であって、 上記ポンプ光の周波数又は位相を変調又は攪乱する手段
を更に備えた装置。 - 【請求項１１】 第１、第２及び第３のポートを有し、
上記第１のポートには互いに直交する第１及び第２の偏
波面をそれぞれ有する第１及び第２の偏波成分を含む信
号光とポンプ光とが供給され、上記第１及び第２のポー
ト間は上記第１の偏波面により結合され、上記第１及び
第３のポート間は上記第２の偏波面により結合される偏
波ビームスプリッタと、 第１端及び第２端の間で維持されるべき偏波モードを有
し、上記第１端は上記第１の偏波面が上記偏波モードに
適合するように上記第２のポートに光学的に接続され、
上記第２端は上記第２の偏波面が上記偏波モードに適合
するように上記第３のポートに光学的に接続される偏波
維持ファイバとを備えた装置。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の装置であって、 上記偏波ビームスプリッタの第１のポートに光学的に接
続される光サーキュレータを更に備えた装置。 - 【請求項１３】 請求項１１に記載の装置であって、 上記偏波維持ファイバは上記偏波モードに関連して実質
的に一定の零分散波長を有しており、上記ポンプ光は上
記零分散波長に実質的に一致する波長を有している装
置。 - 【請求項１４】 各々波長分割多重に適合する第１及び
第２の光ファイバネットワークと、該第１及び第２の光
ファイバネットワークの間に接続される変換器とを備
え、該変換器は、 ポンプ光を出力するポンプ光源と、 第１、第２及び第３のポートを有し、上記第１のポート
には互いに直交する第１及び第２の偏波面をそれぞれ有
する第１及び第２の偏波成分を含む信号光と上記ポンプ
光とが供給される光サーキュレータと、 第４、第５及び第６のポートを有し、上記第４のポート
は上記第２のポートに光学的に接続され、上記第４及び
第５のポート間は上記第１の偏波面により結合され、上
記第４及び第６のポート間は上記第２の偏波面により結
合される偏波ビームスプリッタと、 第１端及び第２端の間で維持されるべき偏波モードを有
し、上記第１端は上記第１の偏波面が上記偏波モードに
適合するように上記第５のポートに光学的に接続され、
上記第２端は上記第２の偏波面が上記偏波モードに適合
するように上記第６のポートに光学的に接続される偏波
維持ファイバとを備えているシステム。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載のシステムであっ
て、 上記信号光は上記偏波維持ファイバにおける上記信号光
及び上記ポンプ光に基づく四光波混合により変換信号光
に変換され、該変換信号光は上記光サーキュレータの第
３のポートから出力される装置。 - 【請求項１６】 請求項１５に記載のシステムであっ
て、 上記変換信号光は上記信号光の位相共役である装置。 - 【請求項１７】 請求項１４に記載のシステムであっ
て、 上記信号光は波長が異なる複数の光信号を波長分割多重
して得られたＷＤＭ信号光であるシステム。 - 【請求項１８】 請求項１４に記載のシステムであっ
て、 上記第１の光ファイバネットワークは上記信号光を伝送
するための第１のファイバスパンを含み、 上記信号光は上記変換器によって変換信号光に変換さ
れ、 上記第２の光ファイバネットワークは上記変換信号光を
伝送するための第２のファイバスパンを含むシステム。 - 【請求項１９】 請求項１８に記載のシステムであっ
て、 上記第１及び第２のファイバスパンが仮想的にそれぞれ
同数の区間に分割されたときに、上記変換器から数えて
対応する２つの区間の波長分散の平均値及び区間長の積
は実質的に一致すると共に、当該２つの区間における光
パワーの平均値、非線形係数の平均値及び区間長の積は
実質的に一致するシステム。 - 【請求項２０】 請求項１８に記載のシステムであっ
て、 上記変換器からの波長分散の累積値が等しい上記第１及
び第２のファイバスパンの２点の各々における光パワー
及び非線形係数の積と波長分散との比が実質的に一致す
るシステム。 - 【請求項２１】 請求項１８に記載のシステムであっ
て、 上記変換器からの光パワー及び非線形係数の積の累積値
が等しい上記第１及び第２のファイバスパンの２点の各
々における光パワー及び非線形係数の積と波長分散との
比が実質的に一致するシステム。 - 【請求項２２】 請求項１８に記載システムであって、 上記第１のファイバスパンの波長分散の平均値及び長さ
の積は上記第２のファイバスパンの波長分散の平均値及
び長さの積に実質的に一致するシステム。 - 【請求項２３】 請求項１８に記載のシステムであっ
て、 上記第１のファイバスパンにおける光パワーの平均値及
び非線形係数の平均値並びに上記第１のファイバスパン
の長さの積は上記第２のファイバスパンにおける光パワ
ーの平均値及び非線形係数の平均値並びに上記第２のフ
ァイバスパンの長さの積に実質的に一致するシステム。 - 【請求項２４】 第１、第２及び第３のポートを有し、
上記第１のポートには互いに直交する第１及び第２の偏
波面をそれぞれ有する第１及び第２の偏波成分を含む第
１の信号光と第１のポンプ光とが供給される第１の光サ
ーキュレータと、 第４、第５及び第６のポートを有し、上記第４のポート
には互いに直交する第３及び第４の偏波面をそれぞれ有
する第３及び第４の偏波成分を含む第２の信号光と第２
のポンプ光とが供給される第２の光サーキュレータと、 第７、第８、第９及び第１０のポートを有し、上記第７
のポートは上記第２のポートに光学的に接続され、上記
第１０のポートは上記第５のポートに光学的に接続さ
れ、上記第７及び第８のポート間は上記第１の偏波面に
より結合され、上記第７及び第９のポート間は上記第２
の偏波面により結合され、上記第９及び第１０のポート
間は上記第３の偏波面により結合され、上記第８及び第
１０のポート間は上記第４の偏波面により結合される偏
波ビームスプリッタと、 第１端及び第２端の間で維持されるべき第１及び第２の
偏波モードを有し、上記第１端は上記第１及び第４の偏
波面がそれぞれ上記第１及び第２の偏波モードに適合す
るように上記第７のポートに光学的に接続され、上記第
２端は上記第２及び第３の偏波面がそれぞれ上記第１及
び第２の偏波モードに適合するように上記第８のポート
に光学的に接続される偏波維持ファイバとを備えた装
置。 - 【請求項２５】 請求項２４に記載の装置であって、 上記偏波維持ファイバは上記各偏波モードに関連して実
質的に一定の零分散波長を有しており、 上記第１及び第２のポンプ光の各々は上記零分散波長に
実質的に一致する波長を有している装置。 - 【請求項２６】 請求項２４に記載の装置であって、 上記第１の信号光は上記偏波維持ファイバにおける上記
第１の信号光及び上記第１のポンプ光に基づく四光波混
合により第１の変換信号光に変換され、該第１の変換信
号光は上記第１の光サーキュレータの第３のポートから
出力され、 上記第２の信号光は上記偏波維持ファイバにおける上記
第２の信号光及び上記第２のポンプ光に基づく四光波混
合により第２の変換信号光に変換され、該第２の変換信
号光は上記第２の光サーキュレータの第６のポートから
出力される装置。 - 【請求項２７】 請求項２６に記載の装置であって、 上記第１及び第２の変換信号光はそれぞれ上記第１及び
第２の信号光の位相共役である装置。 - 【請求項２８】 各々波長分割多重に適合する第１及び
第２の光ファイバネットワークと、 該第１及び第２の光ファイバネットワークの間に接続さ
れる変換器とを備え、該変換器は、 第１及び第２のポンプ光をそれぞれ出力する第１及び第
２のポンプ光源と、 第１、第２及び第３のポートを有し、上記第１のポート
には互いに直交する第１及び第２の偏波面をそれぞれ有
する第１及び第２の偏波成分を含む第１の信号光と上記
第１のポンプ光とが供給される第１の光サーキュレータ
と、 第４、第５及び第６のポートを有し、上記第４のポート
には互いに直交する第３及び第４の偏波面をそれぞれ有
する第３及び第４の偏波成分を含む第２の信号光と上記
第２のポンプ光とが供給される第２の光サーキュレータ
と、 第７、第８、第９及び第１０のポートを有し、上記第７
のポートは上記第２のポートに光学的に接続され、上記
第１０のポートは上記第５のポートに光学的に接続さ
れ、上記第７及び第８のポート間は上記第１の偏波面に
より結合され、上記第７及び第９のポート間は上記第２
の偏波面により結合され、上記第９及び第１０のポート
間は上記第３の偏波面により結合され、上記第８及び第
１０のポート間は上記第４の偏波面により結合される偏
波ビームスプリッタと、 第１端及び第２端の間で維持されるべき第１及び第２の
偏波モードを有し、上記第１端は上記第１及び第４の偏
波面がそれぞれ上記第１及び第２の偏波モードに適合す
るように上記第７のポートに光学的に接続され、上記第
２端は上記第２及び第３の偏波面がそれぞれ上記第１及
び第２の偏波モードに適合するように上記第８のポート
に光学的に接続される偏波維持ファイバとを備えている
システム。 - 【請求項２９】 請求項２８に記載のシステムであっ
て、 上記第１の信号光は上記偏波維持ファイバにおける上記
第１の信号光及び上記第１のポンプ光に基づく四光波混
合により第１の変換信号光に変換され、該第１の変換信
号光は上記第１の光サーキュレータの第３のポートから
出力され、 上記第２の信号光は上記偏波維持ファイバにおける上記
第２の信号光及び上記第２のポンプ光に基づく四光波混
合により第２の変換信号光に変換され、該第２の変換信
号光は上記第２の光サーキュレータの第６のポートから
出力されるシステム。 - 【請求項３０】 請求項２８に記載のシステムであっ
て、 上記第１及び第２の変換信号光はそれぞれ上記第１及び
第２の信号光の位相共役であるシステム。 - 【請求項３１】 請求項１７に記載のシステムであっ
て、 上記複数の光信号の波長は不等間隔に配列されているシ
ステム。
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