JP2001109029A - 波長変換素子 - Google Patents
波長変換素子Info
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- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体光増幅器の飽和光強度による制限を小
さくし、変換可能な波長数を大きくなし得る一波長対多
波長の波長変換素子を提供すること。 【解決手段】 各々波長の異なる複数のＣＷ光を合分波
器２１で２分して半導体光増幅器１１，１２にそれぞれ
入射するとともに、信号光を合分波器２２を介して一方
の半導体光増幅器１１に入射することにより、２分され
た複数のＣＷ光の一方を位相変調し、高反射コーティン
グ膜１３で反射され、合分波器２１で合波される、位相
変調された複数のＣＷ光と位相変調されない複数のＣＷ
光との干渉によって強度変調された出力光を出射する。
さくし、変換可能な波長数を大きくなし得る一波長対多
波長の波長変換素子を提供すること。 【解決手段】 各々波長の異なる複数のＣＷ光を合分波
器２１で２分して半導体光増幅器１１，１２にそれぞれ
入射するとともに、信号光を合分波器２２を介して一方
の半導体光増幅器１１に入射することにより、２分され
た複数のＣＷ光の一方を位相変調し、高反射コーティン
グ膜１３で反射され、合分波器２１で合波される、位相
変調された複数のＣＷ光と位相変調されない複数のＣＷ
光との干渉によって強度変調された出力光を出射する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば波長分割多
重通信の光交換機を構成する主要部品である一波長対多
波長の波長変換素子に関するものである。
重通信の光交換機を構成する主要部品である一波長対多
波長の波長変換素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来のこの種の波長変換素子の一
例を示すもので、オン（１）またはオフ（０）の２つの
状態で表される信号光１を、各々波長の異なる複数、こ
こではＮ個のＣＷ光２−１，２−２，……２−Ｎととも
に半導体光増幅器３に入力し増幅する際、半導体光増幅
器３を駆動する駆動電気回路４の電流値を、例えば信号
光１がオフ状態の場合はそのまま光増幅器として機能さ
せ、オン状態の場合は増幅作用が飽和状態となってＣＷ
光が透過しないように調整することにより、信号光１の
オン・オフ状態を波長の異なるＮ個の出力光５−１，５
−２，……５−Ｎに乗り移らせて波長変換を行ってい
た。
例を示すもので、オン（１）またはオフ（０）の２つの
状態で表される信号光１を、各々波長の異なる複数、こ
こではＮ個のＣＷ光２−１，２−２，……２−Ｎととも
に半導体光増幅器３に入力し増幅する際、半導体光増幅
器３を駆動する駆動電気回路４の電流値を、例えば信号
光１がオフ状態の場合はそのまま光増幅器として機能さ
せ、オン状態の場合は増幅作用が飽和状態となってＣＷ
光が透過しないように調整することにより、信号光１の
オン・オフ状態を波長の異なるＮ個の出力光５−１，５
−２，……５−Ｎに乗り移らせて波長変換を行ってい
た。
【０００３】この波長の異なる出力光５−１〜５−Ｎは
波長分波器６により波長毎に分波され、結果的に１つの
信号光（の情報）が複数の受信ノードに分配される如く
なっていた。
波長分波器６により波長毎に分波され、結果的に１つの
信号光（の情報）が複数の受信ノードに分配される如く
なっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の波長変換素子では、各出力光５−１〜５−Ｎの光
強度を、半導体光増幅器３の飽和光強度を変換すべき波
長数Ｎで割った値より大きくすることは原理的に困難で
あり、Ｎの数を増やすと光強度が非常に小さくなって実
用にならず、せいぜいＮ＝４程度が使用可能な上限であ
るという問題があった。
従来の波長変換素子では、各出力光５−１〜５−Ｎの光
強度を、半導体光増幅器３の飽和光強度を変換すべき波
長数Ｎで割った値より大きくすることは原理的に困難で
あり、Ｎの数を増やすと光強度が非常に小さくなって実
用にならず、せいぜいＮ＝４程度が使用可能な上限であ
るという問題があった。
【０００５】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、半導体光増幅器の飽和光強度による
制限を小さくし、変換可能な波長数を大きくなし得る一
波長対多波長の波長変換素子を提供することを目的とす
る。
になされたもので、半導体光増幅器の飽和光強度による
制限を小さくし、変換可能な波長数を大きくなし得る一
波長対多波長の波長変換素子を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明では、１つの信号光を各々波長の異なる複数
の出力光に波長変換する波長変換素子において、波長変
換機構として相互位相変換機構、特に光干渉計と、該光
干渉計内に配置された２つの半導体光増幅器とを用いた
ことを特徴とする。
め、本発明では、１つの信号光を各々波長の異なる複数
の出力光に波長変換する波長変換素子において、波長変
換機構として相互位相変換機構、特に光干渉計と、該光
干渉計内に配置された２つの半導体光増幅器とを用いた
ことを特徴とする。
【０００７】具体的には、一方の端面に反射層が設けら
れた２つの半導体光増幅器と、各々波長の異なる複数の
ＣＷ光を２分して２つの半導体光増幅器の他方の端面に
入射するとともに、該２つの半導体光増幅器の一方の端
面で反射された光を合波する第１の合分波手段と、２つ
の半導体光増幅器の一方に信号光を入射するための第２
の合分波手段とを備えたこと、もしくは２つの半導体光
増幅器と、各々波長の異なる複数のＣＷ光を２分して２
つの半導体光増幅器の一方の端面にそれぞれ入射する第
１の合分波手段と、２つの半導体光増幅器の他方の端面
から出射される光を合波する第２の合分波手段と、２つ
の半導体光増幅器の一方に信号光を入射するための第３
の合分波手段とを備えたことを特徴とする。
れた２つの半導体光増幅器と、各々波長の異なる複数の
ＣＷ光を２分して２つの半導体光増幅器の他方の端面に
入射するとともに、該２つの半導体光増幅器の一方の端
面で反射された光を合波する第１の合分波手段と、２つ
の半導体光増幅器の一方に信号光を入射するための第２
の合分波手段とを備えたこと、もしくは２つの半導体光
増幅器と、各々波長の異なる複数のＣＷ光を２分して２
つの半導体光増幅器の一方の端面にそれぞれ入射する第
１の合分波手段と、２つの半導体光増幅器の他方の端面
から出射される光を合波する第２の合分波手段と、２つ
の半導体光増幅器の一方に信号光を入射するための第３
の合分波手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】本発明によれば、複数のＣＷ光が信号光に
よって位相変調を受け、干渉効果によって強度変調され
て複数の出力光となるため、半導体光増幅器の飽和光強
度による制限の小さい出力光を得ることができる。
よって位相変調を受け、干渉効果によって強度変調され
て複数の出力光となるため、半導体光増幅器の飽和光強
度による制限の小さい出力光を得ることができる。
【０００９】また、この際、出力光の波長間隔、即ちＣ
Ｗ光の波長間隔を２ｎｍ以下とし、かつ出力光の消光比
の平均値が最大となるように２つの半導体光増幅器の動
作電流を設定することが好ましい。
Ｗ光の波長間隔を２ｎｍ以下とし、かつ出力光の消光比
の平均値が最大となるように２つの半導体光増幅器の動
作電流を設定することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
に基づいて詳細に説明する。
【００１１】図２は本発明の波長変換素子の実施の形態
の一例を示すもので、図中、１１，１２は半導体光増幅
器、２０はマイケルソン型干渉計を構成するための光導
波回路である。
の一例を示すもので、図中、１１，１２は半導体光増幅
器、２０はマイケルソン型干渉計を構成するための光導
波回路である。
【００１２】半導体光増幅器１１，１２の一方の端面に
は高反射コーティング膜（反射層）１３が施され、ま
た、他方の端面には無反射コーティング膜１４が施され
ている。なお、半導体光増幅器１１，１２として、スポ
ットサイズ変換付きのものを用いれば光結合効率が向上
し、より高い性能が得られる。
は高反射コーティング膜（反射層）１３が施され、ま
た、他方の端面には無反射コーティング膜１４が施され
ている。なお、半導体光増幅器１１，１２として、スポ
ットサイズ変換付きのものを用いれば光結合効率が向上
し、より高い性能が得られる。
【００１３】光導波回路２０は、各々波長の異なる複数
のＣＷ光を２分して半導体光増幅器１１，１２に入射す
るとともに、該半導体光増幅器１１，１２で反射された
光を合波する２入力２出力の合分波器２１と、半導体光
増幅器１１に信号光を入射するための２入力１出力の合
分波器２２とを備えている。また、半導体光増幅器１
１，１２への光導波路の入出射端２３，２４は反射を防
ぐため、斜めにカットされ、さらにまた、一方の光導波
路上にはヒータ２５が形成されている。
のＣＷ光を２分して半導体光増幅器１１，１２に入射す
るとともに、該半導体光増幅器１１，１２で反射された
光を合波する２入力２出力の合分波器２１と、半導体光
増幅器１１に信号光を入射するための２入力１出力の合
分波器２２とを備えている。また、半導体光増幅器１
１，１２への光導波路の入出射端２３，２４は反射を防
ぐため、斜めにカットされ、さらにまた、一方の光導波
路上にはヒータ２５が形成されている。
【００１４】前記構成において、図示しない光源にて発
生され、入力ポート２６に入力された各々波長の異なる
複数のＣＷ光は合分波器２１で分岐され、半導体光増幅
器１１，１２に入射される。その際、ヒータ２５の駆動
電流を調整し、半導体光増幅器１１及び１２までの光路
長誤差を調整する。
生され、入力ポート２６に入力された各々波長の異なる
複数のＣＷ光は合分波器２１で分岐され、半導体光増幅
器１１，１２に入射される。その際、ヒータ２５の駆動
電流を調整し、半導体光増幅器１１及び１２までの光路
長誤差を調整する。
【００１５】半導体光増幅器１１，１２に入射し、増幅
された光は高反射コーティング膜１３で反射され、再び
合分波器２１に戻って合波される。この際、半導体光増
幅器１１または１２を駆動する駆動電気回路（図示せ
ず）の電流値を、両干渉路の位相差が２ｎπ（ｎは整
数）となるように調整しておくと、干渉効果で強め合っ
た光が出力ポート２７から出射される。
された光は高反射コーティング膜１３で反射され、再び
合分波器２１に戻って合波される。この際、半導体光増
幅器１１または１２を駆動する駆動電気回路（図示せ
ず）の電流値を、両干渉路の位相差が２ｎπ（ｎは整
数）となるように調整しておくと、干渉効果で強め合っ
た光が出力ポート２７から出射される。
【００１６】次に、信号光を入力ポート２８から合分波
器２２を介して半導体光増幅器１１に入射すると、半導
体光増幅器１１のキャリア密度が減少し、それによって
屈折率変化が引き起こされ、両干渉路の位相差がｎπと
なった時、弱め合った光が出力ポート２７から出射され
る。
器２２を介して半導体光増幅器１１に入射すると、半導
体光増幅器１１のキャリア密度が減少し、それによって
屈折率変化が引き起こされ、両干渉路の位相差がｎπと
なった時、弱め合った光が出力ポート２７から出射され
る。
【００１７】つまり、信号光によって一方の複数のＣＷ
光が位相変調を受け、該位相変調された複数のＣＷ光と
位相変調されない複数のＣＷ光との干渉効果によって強
度変調光となる。上述した例では、２ｎπからｎπへの
変化によって信号光を逆相の出力光に変換する場合を示
したが、初期条件をｎπ（ｎは整数）とした時は同相の
出力光に変換できる。
光が位相変調を受け、該位相変調された複数のＣＷ光と
位相変調されない複数のＣＷ光との干渉効果によって強
度変調光となる。上述した例では、２ｎπからｎπへの
変化によって信号光を逆相の出力光に変換する場合を示
したが、初期条件をｎπ（ｎは整数）とした時は同相の
出力光に変換できる。
【００１８】図３は本発明の波長変換素子における入力
光パワーに対する出力光パワーを、同相及び逆相のそれ
ぞれの場合について示したものである。この例では、約
３ｄＢｍ（ピーク値）程度の入力光パワーで動作してい
ることが分かる。
光パワーに対する出力光パワーを、同相及び逆相のそれ
ぞれの場合について示したものである。この例では、約
３ｄＢｍ（ピーク値）程度の入力光パワーで動作してい
ることが分かる。
【００１９】図４は半導体光増幅器１１，１２の利得特
性と入力信号光及び被変調光（ＣＷ光）の波長設定との
関係を示した図で、半導体光増幅器１１，１２の利得帯
域は１００ｎｍ程度であり、被変調光の波長間隔を０．
４ｎｍから２ｎｍとすることにより、５０から２５０波
程度までの複数の被変調光を変調できる。
性と入力信号光及び被変調光（ＣＷ光）の波長設定との
関係を示した図で、半導体光増幅器１１，１２の利得帯
域は１００ｎｍ程度であり、被変調光の波長間隔を０．
４ｎｍから２ｎｍとすることにより、５０から２５０波
程度までの複数の被変調光を変調できる。
【００２０】この場合、波長間隔を大きくしすぎると、
各被変調光に対する動作設定条件（干渉条件）が変わ
り、消光比が劣化する。そこで、各出力光の消光比を監
視し、その平均値が最大になるように設定する。但し、
その場合でも波長間隔が２ｎｍよりも大きくなると、最
適な条件を見つけることは困難なので、通常２ｎｍ以下
の波長間隔が好ましい。
各被変調光に対する動作設定条件（干渉条件）が変わ
り、消光比が劣化する。そこで、各出力光の消光比を監
視し、その平均値が最大になるように設定する。但し、
その場合でも波長間隔が２ｎｍよりも大きくなると、最
適な条件を見つけることは困難なので、通常２ｎｍ以下
の波長間隔が好ましい。
【００２１】実際に、スポットサイズ変換部がついたＩ
ｎＧａＡｓＰ系の活性層を持つ半導体光増幅器を石英系
光導波回路に実装し、本発明の波長変換素子を作製し、
発振波長１．５５μｍ帯の１６波（０．８ｎｍ間隔）の
半導体レーザ光を入射させた状態で、発振波長１５５０
ｎｍの信号光を入射し波長変換実験を行ったところ、１
０Ｇｂｐｓの疑似ランダム信号が１６波全てに変換され
ることが確認できた。また、その際、半導体光増幅器の
駆動電流を調節し、各変換光の消光比が最適となるよう
に調整し、１６波全ての変換光について消光比１０ｄＢ
以上が得られた。
ｎＧａＡｓＰ系の活性層を持つ半導体光増幅器を石英系
光導波回路に実装し、本発明の波長変換素子を作製し、
発振波長１．５５μｍ帯の１６波（０．８ｎｍ間隔）の
半導体レーザ光を入射させた状態で、発振波長１５５０
ｎｍの信号光を入射し波長変換実験を行ったところ、１
０Ｇｂｐｓの疑似ランダム信号が１６波全てに変換され
ることが確認できた。また、その際、半導体光増幅器の
駆動電流を調節し、各変換光の消光比が最適となるよう
に調整し、１６波全ての変換光について消光比１０ｄＢ
以上が得られた。
【００２２】前記実施の形態では、干渉計としてマイケ
ルソン型干渉計を用いた場合を示したが、マッハツェン
ダ型干渉計を用いても同様の効果が得られる。
ルソン型干渉計を用いた場合を示したが、マッハツェン
ダ型干渉計を用いても同様の効果が得られる。
【００２３】図５は本発明の波長変換素子の実施の形態
の他の例、ここではマッハツェンダ型干渉計を用いた通
過型の構成例を示す。図５において、３１，３２は両端
面に無反射コーティング膜が施された半導体光増幅器、
４０はマッハツェンダ型干渉計を構成するための光導波
回路である。
の他の例、ここではマッハツェンダ型干渉計を用いた通
過型の構成例を示す。図５において、３１，３２は両端
面に無反射コーティング膜が施された半導体光増幅器、
４０はマッハツェンダ型干渉計を構成するための光導波
回路である。
【００２４】光導波回路４０は、各々波長の異なる複数
のＣＷ光を２分して半導体光増幅器３１，３２に入射す
る合分波器４１と、半導体光増幅器３１，３２から出射
される光を合波する合分波器４２と、半導体光増幅器３
１に信号光を入射するための合分波器４３とを備えてい
る。
のＣＷ光を２分して半導体光増幅器３１，３２に入射す
る合分波器４１と、半導体光増幅器３１，３２から出射
される光を合波する合分波器４２と、半導体光増幅器３
１に信号光を入射するための合分波器４３とを備えてい
る。
【００２５】本素子では、入力ポート４４から入力され
合分波器４１で分岐されたＣＷ光が半導体光増幅器３
１，３２を通過し、合分波器４２で合波されて出力ポー
ト４５に出力されるという光の流れ方を除いて、その動
作原理は基本的に図２の実施の形態の場合と同一であ
る。
合分波器４１で分岐されたＣＷ光が半導体光増幅器３
１，３２を通過し、合分波器４２で合波されて出力ポー
ト４５に出力されるという光の流れ方を除いて、その動
作原理は基本的に図２の実施の形態の場合と同一であ
る。
【００２６】なお、ここでは合分波器４３を出力ポート
側に設けて出力ポート側のポート４６から信号光を入射
したが、合分波器４３を入力ポート側に設けて入力ポー
ト側から信号光を入射しても構わない。また、ヒータに
ついては省略した。
側に設けて出力ポート側のポート４６から信号光を入射
したが、合分波器４３を入力ポート側に設けて入力ポー
ト側から信号光を入射しても構わない。また、ヒータに
ついては省略した。
【００２７】実際に、スポットサイズ変換部がついたＩ
ｎＧａＡｓＰ系の活性層を持つ半導体光増幅器を石英系
光導波回路に実装し、本発明の波長変換素子を作製し、
発振波長１．５５μｍ帯の１６波（０．８ｎｍ間隔）の
半導体レーザ光を入射させた状態で、発振波長１５５０
ｎｍの信号光を入射し波長変換実験を行ったところ、１
０Ｇｂｐｓの疑似ランダム信号が１６波全てに変換され
ることが確認できた。また、その際、半導体光増幅器の
駆動電流を調節し、各変換光の消光比が最適となるよう
に調整し、１６波全ての変換光について消光比１５ｄＢ
以上が得られた。
ｎＧａＡｓＰ系の活性層を持つ半導体光増幅器を石英系
光導波回路に実装し、本発明の波長変換素子を作製し、
発振波長１．５５μｍ帯の１６波（０．８ｎｍ間隔）の
半導体レーザ光を入射させた状態で、発振波長１５５０
ｎｍの信号光を入射し波長変換実験を行ったところ、１
０Ｇｂｐｓの疑似ランダム信号が１６波全てに変換され
ることが確認できた。また、その際、半導体光増幅器の
駆動電流を調節し、各変換光の消光比が最適となるよう
に調整し、１６波全ての変換光について消光比１５ｄＢ
以上が得られた。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
波長変換機構として、光干渉計と、該光干渉計に配置さ
れた２つの半導体光増幅器とで構成される相互位相変換
機構を用い、出力信号光の消光比の平均値が最大となる
ように、２つの半導体光増幅器の動作電流を設定するに
より、半導体光増幅器の飽和光強度による制限を小さく
し、実現可能な波長数Ｎを大きくすることができ、これ
によって、これまでは到達できなかった、大規模なノー
ド数を用いた波長クロスコネクトシステムに使用可能
な、実用的な波長変換素子を提供できる利点がある。
波長変換機構として、光干渉計と、該光干渉計に配置さ
れた２つの半導体光増幅器とで構成される相互位相変換
機構を用い、出力信号光の消光比の平均値が最大となる
ように、２つの半導体光増幅器の動作電流を設定するに
より、半導体光増幅器の飽和光強度による制限を小さく
し、実現可能な波長数Ｎを大きくすることができ、これ
によって、これまでは到達できなかった、大規模なノー
ド数を用いた波長クロスコネクトシステムに使用可能
な、実用的な波長変換素子を提供できる利点がある。
【図１】従来の波長変換素子の一例を示す構成図
【図２】本発明の波長変換素子の実施の形態の一例を示
す構成図
す構成図
【図３】本発明の波長変換素子の入出力特性の一例を示
す図
す図
【図４】本発明の波長変換素子に用いられる半導体光増
幅器の波長利得特性と入力信号光及び被変調光の波長設
定との関係を示す図
幅器の波長利得特性と入力信号光及び被変調光の波長設
定との関係を示す図
【図５】本発明の波長変換素子の実施の形態の他の例を
示す構成図
示す構成図
１１，１２，３１，３２：半導体光増幅器、１３：高反
射コーティング膜、１４：無反射コーティング膜、２
０，４０：光導波回路、２１，２２，４１，４２，４
３：合分波器、２３，２４：入出射端、２５：ヒータ、
２６，２７，２８，４４，４５，４６：ポート。
射コーティング膜、１４：無反射コーティング膜、２
０，４０：光導波回路、２１，２２，４１，４２，４
３：合分波器、２３，２４：入出射端、２５：ヒータ、
２６，２７，２８，４４，４５，４６：ポート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 里江子 東京都千代田区大手町２丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 岡田 顕 東京都千代田区大手町２丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB12 AB13 BA02 CA13 DA08 DA10 DA11 EA25 EA27 HA06 HA11
Claims (4)
- 【請求項１】 １つの信号光を各々波長の異なる複数の
出力光に波長変換する波長変換素子において、 波長変換機構として相互位相変換機構を用いたことを特
徴とする波長変換素子。 - 【請求項２】 相互位相変換機構として、光干渉計と、
該光干渉計内に配置された２つの半導体光増幅器とを用
いたことを特徴とする請求項１記載の波長変換素子。 - 【請求項３】 一方の端面に反射層が設けられた２つの
半導体光増幅器と、 各々波長の異なる複数のＣＷ光を２分して２つの半導体
光増幅器の他方の端面に入射するとともに、該２つの半
導体光増幅器の一方の端面で反射された光を合波する第
１の合分波手段と、 ２つの半導体光増幅器の一方に信号光を入射するための
第２の合分波手段とを備えたことを特徴とする請求項２
記載の波長変換素子。 - 【請求項４】 ２つの半導体光増幅器と、 各々波長の異なる複数のＣＷ光を２分して２つの半導体
光増幅器の一方の端面にそれぞれ入射する第１の合分波
手段と、 ２つの半導体光増幅器の他方の端面から出射される光を
合波する第２の合分波手段と、 ２つの半導体光増幅器の一方に信号光を入射するための
第３の合分波手段とを備えたことを特徴とする請求項２
記載の波長変換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28667799A JP2001109029A (ja) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | 波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28667799A JP2001109029A (ja) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | 波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001109029A true JP2001109029A (ja) | 2001-04-20 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108369314A (zh) * | 2015-12-31 | 2018-08-03 | 阿尔卡特朗讯美国公司 | 使用芯片集成的光子集成电路 |
-
1999
- 1999-10-07 JP JP28667799A patent/JP2001109029A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108369314A (zh) * | 2015-12-31 | 2018-08-03 | 阿尔卡特朗讯美国公司 | 使用芯片集成的光子集成电路 |
| JP2019504357A (ja) * | 2015-12-31 | 2019-02-14 | アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド | チップの集積化を用いるフォトニック集積回路 |
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