JP2000298297A - 多波長変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気信号を介さず、波長多重信号光の各チャ
ネルの波長を一括してそれぞれ他の波長に変換する。 【解決手段】 波長多重信号光を入力して各波長の信号
光に分波する光分波器と、光分波器で分波された各波長
の信号光を入力し、それぞれ個別に他の波長に変換した
波長変換光を出力する複数の波長変換器と、各波長変換
器から出力された各波長の波長変換光を合波し、波長多
重信号光として出力する光合波器とを備える。また、波
長変換器に制御光を入力し、信号光と制御光から得られ
る四光波混合光、または信号光により変調された制御光
を波長変換光として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重信号光の
各チャネルの波長を一括してそれぞれ他の波長に変換す
る多波長変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数チャネルの信号光を多重伝送する波
長多重光伝送システムの伝送帯域は、光増幅器として用
いるエルビウムドープ光ファイバ増幅器の増幅帯域を考
慮して1.55μｍ帯（1530〜1560ｎｍ）が主に用いられて
きた。一方、日本で使用されている分散シフトファイバ
は、1.55μｍ帯の伝送帯域において波長間隔を狭めて伝
送容量を増やそうとすると、非線形光学効果（四光波混
合）によるクロストークが問題になってくる。それを回
避するために、1.55μｍ帯では不等間隔で波長多重伝送
する方法が考えられている。また、近年1.58μｍ帯（15
70〜1600ｎｍ）で利得を有する光ファイバ増幅器が開発
され、それに伴って1.58μｍ帯を用いることにより等間
隔の波長多重伝送も可能になってきた。したがって、将
来的には、1.55μｍ帯と1.58μｍ帯を含めた広帯域の波
長多重ネットワークが可能になってきた。

【０００３】ここで重要となるのは、1.55μｍ帯の波長
多重ネットワークと1.58μｍ帯の波長多重ネットワーク
との相互接続、さらに不等間隔波長多重ネットワークと
等間隔波長多重ネットワークとの相互接続である。例え
ば、1.55μｍ帯の不等間隔波長多重ネットワークと1.58
μｍ帯の等間隔波長多重ネットワークとの相互接続、あ
るいは1.55μｍ帯の不等間隔波長多重ネットワークと分
散シフトファイバを使用していない米国等の1.55μｍ帯
の等間隔波長多重ネットワークとの相互接続である。

【０００４】これらの相互接続を行うには、接続ポイン
トで波長多重信号光の各チャネルの波長をそれぞれ他の
波長に変換する多波長変換装置が必要である。従来の多
波長変換装置は、波長多重信号光を各波長に分波してそ
れぞれ電気信号に変換し、他の波長で発振する半導体レ
ーザを各電気信号でそれぞれ直接変調して信号光に変換
し、合波して波長多重信号光を出力する構成になってい
る。

【０００５】図２８は、従来の多波長変換装置の構成例
を示す。ここでは、1.55μｍ帯の４波等間隔(1551,155
2,1553,1554ｎｍ）の波長多重信号光を入力し、1.58μ
ｍ帯の４波等間隔(1581,1582,1583,1584ｎｍ）の波長多
重信号光に変換する例を示す。入力された波長多重信号
光は、光分波器９１で各波長に分波され、それぞれ受光
器（Ｏ／Ｅ）９２−１〜９２−４で電気信号に変換され
る。各電気信号は、それぞれ電気増幅器９３−１〜９３
−４で増幅され、バイアスＴ回路９４−１〜９４−４で
直流バイアス電流が重畳され、それぞれ対応する半導体
レーザ（Ｅ／Ｏ）９５−１〜９５−４に印加される。各
半導体レーザ９５−１〜９５−４は1.58μｍ帯で発振
し、各電気信号により変調されたレーザ発振光が光合波
器９６で合波され、波長変換された波長多重信号光とし
て出力される。

【０００６】光分波器９１および光合波器９６として
は、アレイ導波路回折格子型フィルタ（以下「ＡＷＧ」
という）またはＷＤＭカプラを用いることができる。ま
た、半導体レーザを直接変調する代わりに外部変調器を
用いる構成もある。なお、従来の多波長変換装置は、1.
55μｍ帯の等間隔波長から1.58μｍ帯の等間隔波長への
変換に限らず、光分波器９１および光合波器９６の合分
波特性、半導体レーザ９５−１〜９５−４の発振波長を
適宜選択することにより、他の波長帯への変換や、不等
間隔波長と等間隔波長の相互変換が可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の多波長
変換装置は、ネットワーク規模が大きくなって波長数や
相互接続箇所を増やす場合に、光・電気変換および電気
・光変換の負荷が大幅に増加する問題があった。

【０００８】本発明は、電気信号を介さず、波長多重信
号光の各チャネルの波長を一括してそれぞれ他の波長に
変換することができる多波長変換装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の多波長
変換装置は、波長多重信号光を入力して各波長の信号光
に分波する光分波器と、光分波器で分波された各波長の
信号光を入力し、それぞれ個別に他の波長に変換した波
長変換光を出力する複数の波長変換器と、各波長変換器
から出力された各波長の波長変換光を合波し、波長多重
信号光として出力する光合波器とを備える。

【００１０】請求項２に記載の多波長変換装置は、波長
多重信号光を入力して各波長の信号光に分波する光合分
波器と、光合分波器で分波された各波長の信号光を入力
し、それぞれ個別に他の波長に変換した波長変換光を出
力する複数の波長変換器とを備え、各波長変換器から出
力される各波長の波長変換光を光合分波器に折り返し、
合波して波長多重信号光として出力する構成である。

【００１１】請求項１，２の多波長変換装置に用いる波
長変換器は、レーザ共振器内に可飽和吸収領域を含み、
信号光の入力により可飽和吸収領域の光損失が減少して
所定の波長で発振する半導体レーザであり、その発振波
長のレーザ光を波長変換光として出力する構成である
（請求項３）。あるいは、所定の波長で発振状態にある
半導体レーザに信号光を入力したときに利得飽和し、信
号光に対して相補的に変調された発振波長のレーザ光を
波長変換光として出力する構成である（請求項４）。

【００１２】請求項５に記載の多波長変換装置は、波長
多重信号光を入力して各波長の信号光に分波する光分波
器と、光分波器で分波された各波長の信号光と、外部か
ら入力される互いに異なる波長の制御光とをそれぞれ入
力し、信号光により変調され、かつ制御光波長に対応す
る波長の波長変換光を出力する複数の波長変換器と、各
波長変換器から出力された各波長の波長変換光を合波
し、波長多重信号光として出力する光合波器とを備え
る。なお、制御光は、光分波器または光合波器を介して
複数の波長変換器にそれぞれ入力される構成としてもよ
い（請求項６）。

【００１３】請求項７に記載の多波長変換装置は、波長
多重信号光を入力して各波長の信号光に分波する光合分
波器と、光合分波器で分波された各波長の信号光と、外
部から入力される互いに異なる波長の制御光とをそれぞ
れ入力し、信号光により変調され、かつ制御光波長に対
応する波長の波長変換光を出力する複数の波長変換器と
を備え、各波長変換器から出力される各波長の波長変換
光を光合分波器に入力し、合波して波長多重信号光とし
て出力する構成である。なお、各波長変換器に信号光と
制御光を対向するポートから入力する構成としてもよい
（請求項８）。

【００１４】請求項５〜８の多波長変換装置に用いる波
長変換器は、信号光と制御光から四光波混合光を発生す
る非線形光学媒質を含み、四光波混合光を波長変換光と
して出力する構成である（請求項９）。あるいは、制御
光の入力により利得飽和状態の半導体光増幅器に信号光
を入力し、信号光に対して相補的に変調された制御光を
波長変換光として出力する構成である（請求項１０）。
あるいは、少なくとも一方のアーム導波路に半導体光増
幅器を配置したマッハツェンダ干渉計であり、一方のポ
ートから制御光を入力し、一方のアーム導波路の半導体
光増幅器に信号光を入力し、他方のポートから信号光と
同じ波形の制御光を波長変換光として出力する構成であ
る（請求項１１）。あるいは、非対称のスプリッタを用
い、少なくとも一方のアーム導波路に半導体光増幅器を
配置したマッハツェンダ干渉計型光変調器であり、一方
のポートから制御光を入力し、他方のポートから信号光
を入力するとともに信号光により変調された制御光を波
長変換光として出力する構成である（請求項１２）。

【００１５】以上の構成において、光分波器、光合波
器、光合分波器には、アレイ導波路回折格子型フィルタ
を用いることができる（請求項１３）。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態：請求項１，
３，４）図１は、本発明の多波長変換装置の第１の実施
形態を示す。図において、波長多重信号光は、光分波器
１で各波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光に分波され、それ
ぞれ対応する波長変換器３−１〜３−４に入力される。
波長変換器３−１〜３−４は、波長λ1,λ2,λ3,λ4 の
信号光をそれぞれ波長λ11, λ12, λ13, λ14の信号光
に変換して出力する。波長λ11, λ12, λ13, λ14の波
長変換光は光合波器２で合波され、波長多重信号光とし
て出力される。

【００１７】図２は、光分波器１および光合波器２の構
成例を示す。ここでは、(a) は光分波器１、(b) は光合
波器２として用いるＡＷＧの構成を示す。ＡＷＧは、入
力導波路アレイ１１と、入力側スラブ導波路１２と、各
導波路の長さが異なるアレイ導波路１３と、出力側スラ
ブ導波路１４と、出力導波路アレイ１５を接続した構成
である。

【００１８】図２(a) において、波長多重信号光は、入
力ポートから入力導波路アレイ１１を介して入力側スラ
ブ導波路１２に入力され、アレイ導波路１３に等しい光
強度で分配される。アレイ導波路１３で光路長差に応じ
た遅延差が生じた波長多重信号光は、出力側スラブ導波
路１４に入力されて収束する。このとき、波長の違いに
よって位相状態が異なるので、出力導波路アレイ１５の
各導波路にそれぞれ異なる波長の信号光が集光し、それ
ぞれ対応する出力ポートに分波される。

【００１９】また、図２(b) に示すように、出力導波路
アレイ１５の各導波路に分波される波長の光信号を逆方
向に入力することにより、逆の経路をたどって入力導波
路アレイ１１の所定の導波路に波長多重される。

【００２０】なお、ＡＷＧの入出力ポートと合分波する
波長の関係は周期性を有するので、分波する波長λ1,λ
2,λ3,λ4 と合波する波長λ11, λ12, λ13, λ14がそ
の周期上にあれば、光分波器１と光合波器２は同一特性
のものを用いることができる。また、ＡＷＧは各入出力
ポートに対応する波長が不等間隔になるように設定する
ことも可能であり、入力される波長多重信号光と波長変
換して出力される波長多重信号光の波長間隔に応じて、
ＡＷＧの合分波特性を適宜調整すればよい。

【００２１】図３は、波長変換器３の構成例を示す。
(a) は可飽和吸収領域を有する多電極ＤＦＢレーザ、
(b) は超周期構造回折格子（ＳＳＧ）ＤＢＲレーザを用
いた例を示す。

【００２２】図３(a) において、多電極ＤＦＢレーザ
は、可飽和吸収領域３１、活性層３２、回折格子３３、
電極３４−１，３４−２を有する。この多電極ＤＦＢレ
ーザを発振閾値電流よりわずかに下にバイアスした状態
で、可飽和吸収領域３１に信号光を入力すると、可飽和
吸収領域３１の光損失が減少してレーザ発振が始まる。
このレーザ発振光の波長は、電極３４−１，３４−２の
注入電流比I1／I2を変えることにより制御でき、所定の
変換波長に設定することができる。したがって、例えば
波長λ1 の信号光を入力し、波長λ11の波長変換光を出
力することができる。

【００２３】図３(b) において、超周期構造回折格子
（ＳＳＧ）ＤＢＲレーザは、活性層３２、超周期構造回
折格子３５−１，３５−２、位相調整領域３６、電極３
４−１〜３４−４を有する。この超周期構造回折格子
（ＳＳＧ）ＤＢＲレーザを発振状態に設定し、そこに信
号光を入力すると利得飽和し、所定の波長のレーザ発振
光の出力パワーが減少する。この利得飽和現象を用いる
ことにより、例えば波長λ1 の信号光を入力し、波長λ
11の波長変換光を出力することができる。ただし、波長
変換光は信号光によって相補的に変調された波形とな
る。

【００２４】なお、本実施形態の波長変換器３は、図３
に示すように波長変換光の波長が半導体レーザの発振波
長で決まり、半導体レーザの波長可変範囲内で任意の波
長に変換することができる。

【００２５】（第２の実施形態：請求項５，９）図４
は、本発明の多波長変換装置の第２の実施形態を示す。
本実施形態の特徴は、光分波器に波長多重信号光を入力
し、分波された信号光と外部からの制御光を合波して波
長変換器に入力し、非線形光学効果により発生させた四
光波混合光を波長変換光として出力するところにある。

【００２６】図において、波長多重信号光は、光分波器
１で波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光に分波され、光カプ
ラ７−１〜７−４でそれぞれ対応する波長λ11, λ12,
λ13, λ14の制御光と合波して波長変換器４−１〜４−
４に入力される。波長変換器４−１〜４−４は、各波長
の信号光および制御光をポンプ光およびプローブ光とし
て、波長λ21, λ22, λ23, λ24の四光波混合光を波長
変換光として出力する。波長λ21, λ22, λ23, λ24の
波長変換光は光合波器２で合波され、波長多重信号光と
して出力される。

【００２７】図５は、波長変換器４の構成例を示す。図
において、波長変換器４は、信号光および制御光から四
光波混合光を発生する非線形光学媒質４１と、信号光お
よび制御光を遮断して四光波混合光のみを出力する光フ
ィルタ４２とにより構成される。信号光と制御光の光周
波数間隔を10ｎｍ程度以下に設定すると、非線形光学効
果により四光波混合光が高効率で発生する。ここで、信
号光および制御光の光周波数をf1 , f11とすると、発生
する四光波混合光の光周波数は２f1−f11 または２f11
−f1 となる。光フィルタ４２は、光周波数f1 , f11を
遮断し、光周波数２f1−f11 または２f11−f1 の四光波
混合光のみを出力するように設定する。

【００２８】なお、光合波器２としてＡＷＧを用いたと
きに、波長変換器４を通過した信号光および制御光が波
長変換光（四光波混合光）と同じポートに出力されない
波長であれば、光フィルタ４２を用いなくても波長変換
光を信号光および制御光から分離して取り出すことがで
きる。以下に示す第３の実施形態においても同様であ
る。

【００２９】（第３の実施形態：請求項５，６，９）図
６は、本発明の多波長変換装置の第３の実施形態を示
す。本実施形態の特徴光分波器に波長多重信号光および
各波長の制御光を入力し、信号光と対応する制御光をペ
アで分波してそれぞれ対応する波長変換器に入力し、非
線形光学効果により発生させた四光波混合光を波長変換
光として出力するところにある。

【００３０】図において、波長多重信号光および制御光
は、光分波器１で波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光と波長
λ11, λ12, λ13, λ14の制御光がそれぞれペアで分波
され、波長変換器４−１〜４−４に入力される。波長変
換器４−１〜４−４は、各波長の信号光および制御光か
ら波長λ21, λ22, λ23, λ24の四光波混合光を波長変
換光として出力する。波長λ21, λ22, λ23, λ24の波
長変換光は光合波器２で合波され、波長多重信号光とし
て出力される。

【００３１】ここで、信号光と制御光がペアで同じポー
トに出力される光分波器１は、ＡＷＧにより実現可能で
ある。図７(a) は、波長多重信号光と各波長の制御光が
合波された状態で１つのポートに入力される構成であ
り、図７(b) は、波長多重信号光が入力されるポートと
各波長の制御光が合波されて入力されるポートが異なる
構成であり、図７(c) は、波長多重信号光が入力される
ポートと各波長の制御光が入力されるポートが異なる構
成である。なお、図６は図７(b) の構成に対応するもの
である。

【００３２】（第４の実施形態：請求項５，６，９）図
８は、本発明の多波長変換装置の第４の実施形態を示
す。本実施形態の特徴は、光分波器に波長多重信号光を
入力し、光合波器に各波長の制御光を入力し、信号光と
対応する制御光をペアで分波してそれぞれ対応する波長
変換器に入力し、非線形光学効果により発生させた四光
波混合光を波長変換光として出力するところにある。

【００３３】図において、波長多重信号光は、光分波器
１で波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光に分波され、波長多
重された制御光は光合波器２で波長λ11, λ12, λ13,
λ14の制御光に分波され、それぞれペアで波長変換器４
−１〜４−４に入力される。波長変換器４−１〜４−４
は、各波長の信号光および制御光から波長λ21, λ22,
λ23, λ24の四光波混合光を波長変換光として出力す
る。波長λ21, λ22, λ23, λ24の波長変換光は光合波
器２で合波され、波長多重信号光として出力される。

【００３４】ここで、波長λ21, λ22, λ23, λ24の波
長変換光と波長λ11, λ12, λ13,λ14の制御光が、ペ
アで同じポートを入出力する光合波器２は、ＡＷＧによ
り実現可能である。また、制御光は、図７(b) に示すよ
うに波長多重して１つのポートから入力してもよいし、
図７(c) に示すように各波長ごとのポートから入力して
もよい。また、制御光が信号光の入力側に戻らないよう
にするには、入力ポートに光アイソレータを備えればよ
い。

【００３５】なお、本実施形態の波長変換器４に用いる
光フィルタは、信号光波長のみを遮断し、制御光および
波長変換光を透過する特性のものが必要となる。ただ
し、光合波器２としてＡＷＧを用いたときに、波長変換
器４を通過した信号光が波長変換光（四光波混合光）と
同じポートに出力されない波長であれば、光フィルタを
用いなくても波長変換光を信号光から分離して取り出す
ことができる。

【００３６】（第５の実施形態：請求項５，１０）図９
は、本発明の多波長変換装置の第５の実施形態を示す。
本実施形態の特徴は、図４に示す第２の実施形態の四光
波混合による波長変換器４に代えて、半導体光増幅器の
利得飽和を利用し、信号光によりクロスゲイン変調され
た制御光を波長変換光として出力する波長変換器５を用
いたところにある。

【００３７】図において、波長多重信号光は、光分波器
１で波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光に分波され、光カプ
ラ７−１〜７−４でそれぞれ対応する波長λ11, λ12,
λ13, λ14の制御光と合波して波長変換器５−１〜５−
４に入力される。波長変換器５−１〜５−４は、信号光
に対して相補的に変調された制御光を波長変換光として
出力する。波長λ11, λ12, λ13, λ14の波長変換光
（制御光）は光合波器２で合波され、波長多重信号光と
して出力される。

【００３８】図１０は、波長変換器５の構成例を示す。
図において、波長変換器５は、半導体光増幅器５１と、
信号光を遮断して制御光（波長変換光）のみを出力する
光フィルタ５２とにより構成される。半導体光増幅器５
１は、変換波長の制御光を高強度で入力して利得飽和状
態にしておく。この半導体光増幅器５１に信号光を入力
すると、信号光強度に応じて制御光に対する利得が低下
し、信号光に対して相補的に変調された制御光が出力さ
れる。この制御光を波長変換光とし、光フィルタ５２で
信号光と分離して出力する。

【００３９】なお、光合波器２としてＡＷＧを用いたと
きに、波長変換器５を通過した信号光が波長変換光（制
御光）と同じポートに出力されない波長であれば、光フ
ィルタ５２を用いなくても波長変換光のみを取り出すこ
とができる。以下に示す第６の実施形態においても同様
である。

【００４０】（第６の実施形態：請求項５，６，１０）
図１１は、本発明の多波長変換装置の第６の実施形態を
示す。本実施形態の特徴は、図６に示す第３の実施形態
の四光波混合による波長変換器４に代えて、半導体光増
幅器の利得飽和を利用した波長変換器５を用いたところ
にある。光分波器１における波長多重信号光と制御光の
分波方法は同様である。

【００４１】（第７の実施形態：請求項５，１１）図１
２は、本発明の多波長変換装置の第７の実施形態を示
す。本実施形態の特徴は、図４に示す第２の実施形態の
四光波混合による波長変換器４に代えて、マッハツェン
ダ干渉計と半導体光増幅器を組み合わせ、信号光により
クロスフェイズ変調された制御光を波長変換光として出
力する波長変換器６を用いたところにある。

【００４２】図において、波長多重信号光は、光分波器
１で波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光に分波され、波長λ
11, λ12, λ13, λ14の制御光とともに波長変換器６−
１〜６−４に入力される。波長変換器６−１〜６−４
は、少なくとも一方のアーム導波路に半導体光増幅器を
配置したマッハツェンダ干渉計型光変調器であり、信号
光と同じ波形の制御光を波長変換光として出力する。波
長λ11, λ12, λ13, λ14の波長変換光（制御光）は光
合波器２で合波され、波長多重信号光として出力され
る。

【００４３】図１３は、波長変換器６の構成例を示す。
図において、波長変換器６は、マッハツェンダ干渉計型
光変調器を構成するＹ分岐導波路６１−１，６１−２の
間の各アーム導波路に半導体光増幅器６２−１，６２−
２を配置した構成である。一方の入力ポートから入力さ
れる制御光をＹ分岐導波路６１−１で分岐して２つの半
導体光増幅器に入力し、他方の入力ポートから入力され
る信号光をＹ分岐導波路６１−３を介して一方の半導体
光増幅器６２−１に入力する。このとき、信号光強度に
応じて半導体光増幅器６２−１の屈折率が変化し、制御
光の位相が変化する。これにより、半導体光増幅器６２
−１，６２−２を通過した制御光がＹ分岐導波路６１−
２で結合したときに位相変化が強度変化となって現れ
る。したがって、２つの半導体光増幅器間の位相差を適
当に設定することにより、信号光と同じ波形の制御光を
波長変換光として出力することができる。

【００４４】（第８の実施形態：請求項５，６，１１）
図１４は、本発明の多波長変換装置の第９の実施形態を
示す。本実施形態の特徴は、図６に示す第３の実施形態
の四光波混合による波長変換器４に代えて、信号光によ
りクロスフェイズ変調された制御光を波長変換光として
出力する波長変換器６を用いたところにある。波長変換
器６としては、少なくとも一方のアーム導波路に半導体
光増幅器を配置したマッハツェンダ干渉計型光変調器を
用いる。

【００４５】ただし、光分波器１で分波する波長λ1,λ
2,λ3,λ4 の信号光と波長λ11, λ12, λ13, λ14の制
御光が、それぞれ異なるポートに出力されるように設定
する。このような設定は、光分波器１として用いるＡＷ
Ｇの調整により可能である。そして、信号光と変換波長
の制御光をそれぞれペアにして波長変換器６に入力す
る。なお、制御光は、図７(a) に示すように波長多重信
号光に波長多重して入力してもよいし、図７(b) に示す
ように波長多重して１つのポートから入力してもよい
し、図７(c) に示すように各波長ごとのポートから入力
してもよい。

【００４６】（第９の実施形態：請求項５，６，１１）
図１５は、本発明の多波長変換装置の第９の実施形態を
示す。本実施形態の特徴は、図８に示す第４の実施形態
の四光波混合による波長変換器４に代えて、信号光によ
りクロスフェイズ変調された制御光を波長変換光として
出力する波長変換器６を用いたところにある。波長変換
器６としては、少なくとも一方のアーム導波路に半導体
光増幅器を配置したマッハツェンダ干渉計型光変調器を
用いる。

【００４７】ただし、制御光は光分波器１を介して各波
長ごとに波長変換器６に入力され、波長多重信号光は光
合波器２を介して各波長ごとに波長変換器６に入力さ
れ、波長変換器６から出力された波長変換光（制御光）
が光合波器２で合波して出力される。ここで、光合波器
２において、分波された信号光および合波する波長変換
光（制御光）がそれぞれ異なるポートに入出力されるよ
うに設定する。このような設定は、光合波器２として用
いるＡＷＧの調整により可能である。なお、制御光は、
図７(b) に示すように波長多重して１つのポートから入
力してもよいし、図７(c) に示すように各波長ごとのポ
ートから入力してもよい。

【００４８】また、第７〜第９の実施形態において、マ
ッハツェンダ干渉計と半導体光増幅器の組み合わせに代
えて、マイケルソン干渉計と半導体光増幅器の組み合わ
せでも、同様の機能を実現することができる。また、半
導体光増幅器に代えて光ファイバ増幅器を用いても、同
様の効果を得ることができる。

【００４９】また、分波された信号光の波長をそれぞれ
対応する制御光の波長に変換する波長変換器としては、
以上示した各実施形態の他に、例えば非線形ループミラ
ーを用いた構成なども用いることができる。

【００５０】また、本発明の構成は、1.55μｍ帯の等間
隔波長から1.58μｍ帯の等間隔波長への変換に限らず、
光分波器１および光合波器２の合分波特性を調整し、波
長変換器３を構成する半導体レーザの発振波長、波長変
換器４〜６に入力する制御光の波長を適宜選択すること
により、他の波長帯への変換や、不等間隔波長と等間隔
波長の相互変換が可能である。

【００５１】（第１０の実施形態：請求項２，３，４）
図１〜３に示す第１の実施形態は、波長変換器３におけ
る信号光の入力ポートと波長変換光の出力ポートが異な
り、光分波器１と光合波器２を用いる構成になってい
る。しかし、波長変換器３として用いる図３に示すよう
な半導体レーザは、外部から入力される信号光により変
調されたレーザ発振光を波長変換光として出力する構成
であり、信号光の入力ポート側から出力されるレーザ発
振光を波長変換光として用いることもできる。この場合
の構成例を第１０の実施形態として示す。

【００５２】図１６は、本発明の多波長変換装置の第１
０の実施形態を示す。図において、波長多重信号光は、
光合分波器８で各波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光に分波
され、それぞれ対応する波長変換器３−１〜３−４に入
力される。波長変換器３−１〜３−４は、波長λ1,λ2,
λ3,λ4 の信号光をそれぞれ波長λ11, λ12, λ13,λ1
4の信号光に変換し、折り返し出力する。波長λ11, λ1
2, λ13, λ14の波長変換光は光合分波器８で合波さ
れ、波長多重信号光として出力される。

【００５３】図１７は、第１０の実施形態の具体的構成
例を示す。ここでは、光合分波器８としてＡＷＧを用い
た構成を示す。波長λ１〜λ４の波長多重信号光は、Ａ
ＷＧの入力導波路アレイ１１の所定の導波路に入力され
ると、出力導波路アレイ１５の各導波路に分波され、各
波長の信号光がそれぞれ対応する波長変換器３−１〜３
−４に入力される。各波長変換器３−１〜３−４から出
力される波長λ11〜λ14の波長変換光は、ＡＷＧの出力
導波路アレイ１５の各導波路に折り返され、逆の経路を
たどって入力導波路アレイ１１の所定の導波路に波長多
重される。

【００５４】なお、分波する波長λ1,λ2,λ3,λ4 と、
合波する波長λ11, λ12, λ13, λ14をＡＷＧの周期性
を考慮して設定することにより、波長多重信号光の入力
ポートと波長変換光の出力ポートを相違させ、入出力分
離することができる。また、各波長が不等間隔になるよ
うに設定することも可能であり、入力される波長多重信
号光と波長変換して出力される波長多重信号光の波長間
隔に応じて、ＡＷＧの合分波特性を適宜調整すればよ
い。以下に示す各実施形態においても同様である。

【００５５】（第１１の実施形態：請求項７，８，９）
図４，５に示す第２の実施形態は、波長変換器４におけ
る信号光および制御光の入力ポートと波長変換光（四光
波混合光）の出力ポートが異なり、光分波器１と光合波
器２を用いる構成になっている。ここで、波長変換器４
として用いる図５に示す非線形光学媒質は、図８に示す
第４の実施形態のように、信号光と制御光を対向する方
向から入力し、いずれか一方のポートから四光波混合光
を取り出すことが可能である。この場合の構成例を第１
１の実施形態として示す。

【００５６】図１８は、本発明の多波長変換装置の第１
１の実施形態を示す。図において、波長多重信号光は、
光合分波器８で波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光に分波さ
れ、それぞれ対応する波長変換器４−１〜４−４に入力
される。一方、各波長変換器４−１〜４−４には、ぞれ
ぞれ逆方向から波長λ11, λ12, λ13, λ14の制御光が
入力され、波長λ21, λ22, λ23, λ24の四光波混合光
を波長変換光として出力する。波長λ21, λ22, λ23,
λ24の波長変換光は光合分波器８で合波され、波長多重
信号光として出力される。

【００５７】図１９は、波長変換器４の構成例を示す。
図において、波長変換器４は、信号光および制御光から
四光波混合光を発生する非線形光学媒質４１と、非線形
光学媒質４１を透過した制御光を遮断する光フィルタ４
３とにより構成される。非線形光学媒質４１における四
光波混合光の発生過程は、図５に示す第２の実施形態と
同様である。

【００５８】なお、光合分波器８としてＡＷＧを用いた
ときに、波長変換器４を通過した制御光が波長変換光
（四光波混合光）と同じポートに出力されない波長であ
れば、光フィルタ４３を用いなくても波長変換光を制御
光から分離して取り出すことができる。

【００５９】（第１２の実施形態：請求項７，８，１
０）図９，１０に示す第５の実施形態は、波長変換器５
における信号光および制御光の入力ポートと波長変換光
の出力ポートが異なり、光分波器１と光合波器２を用い
る構成になっている。ここで、波長変換器５として用い
る図１０に示す半導体光増幅器は、信号光と制御光を対
向する方向から入力し、信号光の入力ポート側から波長
変換光を取り出すことが可能である。この場合の構成例
を第１２の実施形態として示す。

【００６０】図２０は、本発明の多波長変換装置の第１
２の実施形態を示す。図において、波長多重信号光は、
光合分波器８で波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光に分波さ
れ、それぞれ対応する波長変換器５−１〜５−４に入力
される。一方、各波長変換器５−１〜５−４には、ぞれ
ぞれ逆方向から波長λ11, λ12, λ13, λ14の制御光が
入力される。各波長変換器５−１〜５−４は、信号光に
対して相補的に変調された制御光を波長変換光として出
力する。波長λ11, λ12, λ13, λ14の波長変換光（制
御光）は光合分波器８で合波され、波長多重信号光とし
て出力される。

【００６１】図２１は、波長変換器５の構成例を示す。
図において、波長変換器５は、半導体光増幅器５１によ
り構成される。半導体光増幅器５１における波長変換光
の発生過程は、図１０に示す第５の実施形態と同様であ
る。ただし、本実施形態では、信号光と制御光の入力方
向が対向しているので、信号光と波長変換光（制御光）
を分離するための光フィルタ５２は不要である。

【００６２】（第１３の実施形態：請求項７，８，１
１）図１２，１３に示す第７の実施形態は、波長変換器
６における信号光および制御光の入力ポートと波長変換
光の出力ポートが異なり、光分波器１と光合波器２を用
いる構成になっている。ここで、波長変換器６として用
いる図１３に示すマッハツェンダ干渉計は、信号光と制
御光を対向する方向から入力し、信号光の入力ポート側
から波長変換光を取り出すことが可能である。この場合
の構成例を第１３の実施形態および第１４の実施形態と
して示す。

【００６３】図２２は、本発明の多波長変換装置の第１
３の実施形態を示す。図において、波長多重信号光は、
光合分波器８で波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光に分波さ
れ、それぞれ対応する波長変換器６−１〜６−４に入力
される。一方、各波長変換器６−１〜６−４には、ぞれ
ぞれ逆方向から波長λ11, λ12, λ13, λ14の制御光が
入力される。各波長変換器６−１〜６−４は、少なくと
も一方のアーム導波路に半導体光増幅器を配置したマッ
ハツェンダ干渉計型光変調器であり、信号光と同じ波形
の制御光を波長変換光として出力する。波長λ11, λ1
2, λ13, λ14の波長変換光（制御光）は光合分波器８
で合波され、波長多重信号光として出力される。

【００６４】図２３は、波長変換器６の構成例を示す。
図において、波長変換器６は、マッハツェンダ干渉計型
光変調器を構成するＹ分岐導波路６１−１，６１−２の
間の各アーム導波路に半導体光増幅器６２−１，６２−
２を配置した構成である。一方の入力ポートから入力さ
れる制御光は、Ｙ分岐導波路６１−２で分岐して２つの
半導体光増幅器に入力され、他方の入力ポートから入力
される信号光は、Ｙ分岐導波路６１−３を介して一方の
半導体光増幅器６２−１に入力される。このとき、信号
光強度に応じて半導体光増幅器６２−１の屈折率が変化
し、制御光の位相が変化する。これにより、半導体光増
幅器６２−１，６２−２を通過した制御光がＹ分岐導波
路６１−１で結合したときに位相変化が強度変化となっ
て現れる。したがって、２つの半導体光増幅器間の位相
差を適当に設定することにより、信号光と同じ波形の制
御光を波長変換光として出力することができる。

【００６５】図２４は、第１３の実施形態の具体的構成
例を示す。ここでは、光合分波器８としてＡＷＧを用い
た構成を示す。波長λ１〜λ４の波長多重信号光は、Ａ
ＷＧの入力導波路アレイ１１の所定の導波路に入力され
ると、出力導波路アレイ１５の各導波路に分波され、各
波長の信号光がそれぞれ対応する波長変換器６−１〜６
−４に入力される。一方、各波長変換器６−１〜６−４
には、反対方向から波長λ11〜λ14の制御光が入力さ
れ、信号光により変調された波長変換光（制御光）を出
力する。各波長変換器６−１〜６−４から出力される波
長λ11〜λ14の波長変換光は、ＡＷＧの出力導波路アレ
イ１５の各導波路に折り返され、逆の経路をたどって入
力導波路アレイ１１の所定の導波路に波長多重される。

【００６６】なお、ＡＷＧの出力側スラブ導波路１４に
接続される出力導波路アレイ１５の各導波路の間隔を適
当に設定することにより、等間隔波長と等間隔波長の波
長変換、または等間隔波長と不等間隔波長の波長変換に
対応することができる。たとえば、出力導波路アレイ１
５に分波された波長λ１〜λ４の信号光が等間隔波長で
あり、各波長変換器６−１〜６−４から出力された波長
λ11〜λ14の波長変換光が等間隔波長の場合には、図２
５(a) のようにそれぞれ対応する導波路の間隔を等間隔
に設定すればよい。また、各波長変換器６−１〜６−４
から出力された波長λ11〜λ14の波長変換光が不等間隔
波長の場合には、図２５(b) のように対応する導波路の
間隔を不等間隔に設定すればよい。

【００６７】（第１４の実施形態：請求項７，８，１
２）図２６は、本発明の多波長変換装置の第１４の実施
形態を示す。本実施形態の特徴は、第１３の実施形態に
おいて波長変換器６として用いた３ポートのマッハツェ
ンダ干渉計型光変調器に代え、非対称のスプリッタ７１
−１，７１−２を含む２ポートのマッハツェンダ干渉計
型光変調器を波長変換器９として用いたところにある。

【００６８】図において、波長多重信号光は、光合分波
器８で波長λ1,λ2,λ3,λ4 の信号光に分波され、それ
ぞれ対応する波長変換器９−１〜９−４に入力される。
一方、各波長変換器９−１〜９−４には、ぞれぞれ逆方
向から波長λ11, λ12, λ13, λ14の制御光が入力され
る。各波長変換器９−１〜９−４は、少なくとも一方の
アーム導波路に半導体光増幅器を配置したマッハツェン
ダ干渉計型光変調器であり、信号光と同じ波形の制御光
を波長変換光として出力する。波長λ11, λ12, λ13,
λ14の波長変換光（制御光）は光合分波器８で合波さ
れ、波長多重信号光として出力される。

【００６９】図２７は、波長変換器９の構成例を示す。
図において、波長変換器９は、マッハツェンダ干渉計型
光変調器を構成する非対称のスプリッタ７１−１，７１
−２の間の各アーム導波路に半導体光増幅器６２−１，
６２−２を配置した構成である。一方の入力ポートから
入力される信号光は、スプリッタ７１−１で所定の分岐
比で分岐して各半導体光増幅器６２−１，６２−２に入
力され、他方の入力ポートから入力される制御光は、ス
プリッタ７１−２で所定の分岐比で分岐して各半導体光
増幅器６２−１，６２−２に入力される。このとき制御
光は、半導体光増幅器６２−１，６２−２に対するバイ
アス電流や信号光強度に応じて異なる位相シフトを受け
る。これにより、半導体光増幅器６２−１，６２−２を
通過した制御光がスプリッタ７１−１で結合したときに
位相変化が強度変化となって現れる。したがって、２つ
のスプリッタの分岐比および２つの半導体光増幅器間の
位相差を適当に設定することにより、信号光と同じ波形
の制御光を波長変換光として、信号光の入力ポートと同
じポートに出力することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多波長変
換装置は、電気信号を介さず、波長多重信号光の各チャ
ネルの波長を一括してそれぞれ他の波長に変換すること
ができる。

【００７１】また、光分波器、光合波器、光合分波器の
合分波特性を調整し、波長変換器を構成する半導体レー
ザの発振波長や制御光の波長を適宜選択することによ
り、任意の波長帯域間の波長変換や、不等間隔波長と等
間隔波長の相互変換が可能である。特に、光合分波器を
用いて波長多重信号光の分波と波長変換光の合波を同一
素子で行う構成では、多波長変換装置の小型化および低
コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多波長変換装置の第１の実施形態を示
すブロック図。

【図２】光分波器１および光合波器２の構成例を示す
図。

【図３】波長変換器３の構成例を示す図。

【図４】本発明の多波長変換装置の第２の実施形態を示
すブロック図。

【図５】波長変換器４の構成例を示す図。

【図６】本発明の多波長変換装置の第３の実施形態を示
すブロック図。

【図７】第３の実施形態における光分波器１の構成例を
示す図。

【図８】本発明の多波長変換装置の第４の実施形態を示
すブロック図。

【図９】本発明の多波長変換装置の第５の実施形態を示
すブロック図。

【図１０】波長変換器５の構成例を示す図。

【図１１】本発明の多波長変換装置の第６の実施形態を
示すブロック図。

【図１２】本発明の多波長変換装置の第７の実施形態を
示すブロック図。

【図１３】波長変換器６の構成例を示す図。

【図１４】本発明の多波長変換装置の第８の実施形態を
示すブロック図。

【図１５】本発明の多波長変換装置の第９の実施形態を
示すブロック図。

【図１６】本発明の多波長変換装置の第１０の実施形態
を示すブロック図。

【図１７】第１０の実施形態の具体的構成例を示す図。

【図１８】本発明の多波長変換装置の第１１の実施形態
を示すブロック図。

【図１９】波長変換器４の構成例を示す図。

【図２０】本発明の多波長変換装置の第１２の実施形態
を示すブロック図。

【図２１】波長変換器５の構成例を示す図。

【図２２】本発明の多波長変換装置の第１３の実施形態
を示すブロック図。

【図２３】波長変換器５の構成例を示す図。

【図２４】第１３の実施形態の具体的構成例を示す図。

【図２５】スラブ導波路１４と出力導波路アレイ１５の
配置例を示す図。

【図２６】本発明の多波長変換装置の第１４の実施形態
を示すブロック図。

【図２７】波長変換器５の構成例を示す図。

【図２８】従来の多波長変換装置の構成例を示すブロッ
ク図。

【符号の説明】

１ 光分波器 ２ 光合波器 ３，４，５，６，９ 波長変換器 ７ 光カプラ ８ 光合分波器 １１ 入力導波路アレイ １２ 入力側スラブ導波路 １３ アレイ導波路 １４ 出力側スラブ導波路 １５ 出力導波路アレイ ３１ 可飽和吸収領域 ３２ 活性層 ３３ 回折格子 ３４ 電極 ３５ 超周期構造回折格子 ３６ 位相調整領域 ４１ 非線形光学媒質 ４２，４３ 光フィルタ ５１ 半導体光増幅器 ５２ 光フィルタ ６１ Ｙ分岐導波路 ６２ 半導体光増幅器 ７１ スプリッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/00 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｅ 14/02 (72)発明者 伊藤 敏夫 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA02 KA03 KA12 LA18 TA05 2K002 AA02 AB01 AB02 AB12 BA01 BA06 CA13 DA08 DA11 EA07 EA15 EA16 HA30 HA31 5F073 AA65 AB21 AB22 AB25 BA03 EA29 5K002 BA02 BA04 BA05 BA13 CA05 CA13 DA02 FA01

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 波長多重信号光を入力して各波長の信号
   光に分波する光分波器と、 前記光分波器で分波された各波長の信号光を入力し、そ
   れぞれ個別に他の波長に変換した波長変換光を出力する
   複数の波長変換器と、 前記各波長変換器から出力された各波長の波長変換光を
   入力し、合波して波長多重信号光として出力する光合波
   器とを備えたことを特徴とする多波長変換装置。
2. 【請求項２】 波長多重信号光を入力して各波長の信号
   光に分波する光合分波器と、 前記光合分波器で分波された各波長の信号光を入力し、
   それぞれ個別に他の波長に変換した波長変換光を出力す
   る複数の波長変換器とを備え、 前記各波長変換器から出力される各波長の波長変換光を
   前記光合分波器に折り返し、合波して波長多重信号光と
   して出力する構成であることを特徴とする多波長変換装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の多波長
   変換装置において、 前記波長変換器は、レーザ共振器内に可飽和吸収領域を
   含み、信号光の入力により可飽和吸収領域の光損失が減
   少して所定の波長で発振する半導体レーザであり、その
   発振波長のレーザ光を波長変換光として出力する構成で
   あることを特徴とする多波長変換装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の多波長
   変換装置において、 前記波長変換器は、所定の波長で発振状態にある半導体
   レーザに信号光を入力したときに利得飽和し、信号光に
   対して相補的に変調された発振波長のレーザ光を波長変
   換光として出力する構成であることを特徴とする多波長
   変換装置。
5. 【請求項５】 波長多重信号光を入力して各波長の信号
   光に分波する光分波器と、 前記光分波器で分波された各波長の信号光と、外部から
   互いに異なる波長の制御光とをそれぞれ入力し、信号光
   により変調され、かつ制御光波長に対応する波長の波長
   変換光を出力する複数の波長変換器と、 前記各波長変換器から出力された各波長の波長変換光を
   入力し、合波して波長多重信号光として出力する光合波
   器とを備えたことを特徴とする多波長変換装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の多波長変換装置におい
   て、 制御光は、前記光分波器または前記光合波器を介して前
   記複数の波長変換器にそれぞれ入力される構成であるこ
   とを特徴とする多波長変換装置。
7. 【請求項７】 波長多重信号光を入力して各波長の信号
   光に分波する光合分波器と、 前記光合分波器で分波された各波長の信号光と、外部か
   ら入力される互いに異なる波長の制御光とをそれぞれ入
   力し、信号光により変調され、かつ制御光波長に対応す
   る波長の波長変換光を出力する複数の波長変換器とを備
   え、 前記各波長変換器から出力される各波長の波長変換光を
   前記光合分波器に入力し、合波して波長多重信号光とし
   て出力する構成であることを特徴とする多波長変換装
   置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の多波長変換装置におい
   て、 前記各波長変換器に信号光と制御光を対向するポートか
   ら入力する構成であることを特徴とする多波長変換装
   置。
9. 【請求項９】 請求項５〜８のいずれかに記載の多波長
   変換装置において、 前記波長変換器は、信号光と制御光から四光波混合光を
   発生する非線形光学媒質を含み、四光波混合光を波長変
   換光として出力する構成であることを特徴とする多波長
   変換装置。
10. 【請求項１０】 請求項５〜８のいずれかに記載の多波
    長変換装置において、 前記波長変換器は、制御光の入力により利得飽和状態の
    半導体光増幅器に信号光を入力し、信号光により相補的
    に変調された制御光を波長変換光として出力する構成で
    あることを特徴とする多波長変換装置。
11. 【請求項１１】 請求項５〜８のいずれかに記載の多波
    長変換装置において、 前記波長変換器は、少なくとも一方のアーム導波路に半
    導体光増幅器を配置したマッハツェンダ干渉計型光変調
    器であり、一方のポートから制御光を入力し、一方のア
    ーム導波路の半導体光増幅器に信号光を入力し、他方の
    ポートから信号光により変調された制御光を波長変換光
    として出力する構成であることを特徴とする多波長変換
    装置。
12. 【請求項１２】 請求項５〜８のいずれかに記載の多波
    長変換装置において、 前記波長変換器は、非対称のスプリッタを用い、少なく
    とも一方のアーム導波路に半導体光増幅器を配置したマ
    ッハツェンダ干渉計型光変調器であり、一方のポートか
    ら制御光を入力し、他方のポートから信号光を入力する
    とともに信号光により変調された制御光を波長変換光と
    して出力する構成であることを特徴とする多波長変換装
    置。
13. 【請求項１３】 請求項１，２，５〜８のいずれかに記
    載の多波長変換装置において、 前記光分波器、前記光合波器、前記光合分波器は、アレ
    イ導波路回折格子型フィルタを用いた構成であることを
    特徴とする多波長変換装置。