JP2001194692A

JP2001194692A - 光波長変換装置

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Publication number: JP2001194692A
Application number: JP2000001989A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nakano; 義昭中野; Heishin Ba; 炳眞馬; Masumi Saito; 真澄齋藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2001-07-19
Also published as: AU2227001A; WO2001050189A1

Abstract

(57)【要約】【課題】構成が簡易で、かつ、実用性が高い光波長変換
装置を提供する。【解決手段】制御光入力部２から共振型半導体光増幅器
１に入力される制御光の強度（パワー）が高くなると、
半導体光増幅器１から出力される被制御光の強度も高く
なる。逆に、制御光の強度が低くなると、被制御光の強
度も低くなる。これにより、制御光の波長から被制御光
の波長に信号を移し替えることができる。初期状態にお
ける、半導体光増幅器１の共振の山と被制御光との位置
関係を調整することにより、反転動作も非反転動作も可
能である。半導体光増幅器１に共振の山が複数存在する
ので、それぞれに対応する波長の光を被制御光とするこ
とで、複数の波長へ、信号を、並列で一括して移し替え
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波長変換装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光波長変換技術としては、ＸＧＭ
（Cross Gain Modulation）、ＸＰＭ（Cross Phase Mod
ulation）、およびＦＷＭ（Four Wave Mixing）が知ら
れている。ＸＧＭは、半導体光増幅器に入力する制御光
（ポンプ光）のパワーを増減することで、半導体光増幅
器の利得を増減させ、これによって、被制御光（プロー
ブ光）のオン−オフを切り替えている。このようにし
て、制御光の波長から被制御光の波長に信号を移し替え
るという波長変換を行うことができる。しかしながら、
ＸＧＭにおいては、その動作原理から、インバータ動作
（制御光が強いとき被制御光は弱くなる動作）しか行え
ない。もちろん縦続で使用すれば結果として非反転の出
力となるが、中間で増幅が必要であり、効率が悪く、装
置は大型化してしまう。さらに、オフ状態のパワーがオ
ン状態の０．８倍程度であり、消光比が小さいという問
題がある。また、インバータ動作をしてしまうと、制御
光に含まれた信号の負チャープが正チャープへ変化する
ことになる。したがって、反転した信号をそのまま伝送
しようとしても、分散が大きくて伝送距離が短くなって
しまうという問題もある。さらには、ＸＧＭでは、使用
する半導体光増幅器の両端面において無反射コーティン
グを非常に精密に行わなければならない。例えば、現状
のＸＧＭ用半導体光増幅器では、その端面は１０^−５程
度と低い反射率にされている。この加工にはかなりのコ
ストを要する。さらに、ＸＧＭでは、制御光として高パ
ワーのものが必要であるという問題もある。

【０００３】ＸＰＭにおいては、ＸＧＭの問題点は解消
しうるが、部品点数が多くて装置が大型化しやすく、ま
た、高価であるという問題がある。

【０００４】ＦＷＭは、強いパワーの制御光を光ファイ
バや半導体光増幅器に送り込むことで生じる、被制御光
のイメージ波長（高次非線形効果によって生じる波長）
に信号を移し替えるものである。しかしながら、このイ
メージ波長のパワーは非常に小さく、したがって、Ｓ／
Ｎが劣化してしまい、実用性に欠ける。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に鑑みてなされたもので、構成が簡易で、かつ、実
用性が高い光波長変換装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る光波長変
換装置は、共振型の半導体光増幅器と、制御光入力部
と、被制御光入力部とを備え、前記半導体光増幅器は、
入力光に対する共振特性における複数の山および／また
は谷を有しており、前記制御光入力部は、制御光を前記
半導体光増幅器に入力する構成となっており、前記被制
御光入力部は、前記制御光の入力によって、前記共振特
性による利得が影響される帯域にある波長を有する被制
御光を前記半導体光増幅器に入力する構成となってい
る。ここで、「入力光に対する共振特性」とは、半導体
光増幅器を透過モードで使用したときの共振特性と、反
射モードで使用したときの共振特性とを含む意味であ
る。この発明では、制御光の入力によって、被制御光に
対する共振特性による利得が影響されるので、制御光の
オン・オフにより被制御光のオン・オフを制御すること
ができる。ここで、「共振特性による利得」とは、半導
体の媒質利得が共振特性により変調を受けたものであっ
て、共振の山に波長が位置すれば大きくなり、共振の谷
に波長が位置すれば小さくなる利得のことである。ここ
で「利得」とは、対数での０または負の利得（つまり増
幅率１以下）を含むものとする。

【０００７】請求項２に係る光波長変換装置では、請求
項１記載の光波長変換装置において、前記共振型の半導
体光増幅器をファブリペロー型のものとした。

【０００８】請求項３に係る光波長変換装置では、請求
項１記載の光波長変換装置において、前記共振型の半導
体光増幅器をサンプルドグレーティング型のものとし
た。

【０００９】請求項４に係る光波長変換装置は、請求項
１〜３のいずれかに記載の光波長変換装置において、前
記被制御光入力部は、複数の波長における被制御光を前
記半導体光増幅器に入力する構成となっている。

【００１０】請求項５に係る光波長変換装置は、請求項
１〜４のいずれか１項記載の光波長変換装置において、
前記半導体光増幅器の端面には、無反射コーティングが
施されている。

【００１１】請求項６に係る光波長変換装置は、請求項
５記載の光波長変換装置において、前記無反射コーティ
ングによる、前記半導体光増幅器の端面における反射量
を、入射量に対して１０^−２倍以上とした。

【００１２】請求項７に係る光波長変換装置は、請求項
１〜６のいずれか１項記載の光波長変換装置において、
前記制御光を、前記半導体光増幅器における利得帯域に
おける波長を有するものとした。

【００１３】請求項８に係る光波長変換装置は、請求項
１〜６のいずれか１項記載の光波長変換装置において、
前記制御光を、前記半導体光増幅器における吸収帯域に
おける波長を有するものとした。

【００１４】請求項９に係る光波長変換装置は、請求項
１〜８のいずれか１項記載の光波長変換装置において、
前記被制御光を、前記半導体光増幅器における利得帯域
における波長を有するものとした。

【００１５】請求項１０に係る光波長変換装置は、請求
項１〜９のいずれか１項記載の光波長変換装置におい
て、前記被制御光と前記共振特性における山または谷ま
たはその中間部分との位置関係により、制御光に対して
被制御光が反転または非反転のいずれかで出力される構
成となっている。

【００１６】請求項１１に係る光波長変換方法は、請求
項１〜９のいずれか１項記載の光波長変換器を用いたも
のであって、前記被制御光と前記共振特性における山ま
たは谷またはその中間部分との位置関係により、制御光
に対して被制御光を反転または非反転のいずれかで出力
させる構成となっている。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態に係る光波長
変換装置について、添付の図面を参照しながら以下に説
明する。この光波長変換器は、図１にブロック図で示し
たように、共振型半導体光増幅器（以下原則として「半
導体光増幅器」と称する。）１と、制御光入力部２と、
被制御光入力部３とを主体として備えている。

【００１８】半導体光増幅器１としては、通常のレーザ
用半導体共振器として動作しうる公知の構成のものでよ
い。この実施形態では、ファブリペロー型のものを用い
ている。本実施形態における半導体光増幅器１の一例を
図２および図３に示す。この増幅器１の長さＬ１は、こ
の例では５００μｍに設定されている。この長さＬ１
は、後述する図５における共振の山（または谷）の間隔
と、例えばＩＴＵがＷＤＭ（波長多重）通信のために定
めたグリッド間隔（波長間隔：０．８ｎｍ）とがなるべ
く一致するように設計することが望ましい。変換後の信
号を載せるために扱える波長の数が多くなるからであ
る。そのための設計の一例としては、Ｌ１＝４６０μｍ
程度が妥当という計算結果を得ている。ここで、長さＬ
１については、長さ±５μｍが、共振波長における１％
の誤差に相当する。このため、長さＬ１に要求される精
度は低くて良い。半導体光増幅器１は、周知のものと同
様に、導波路１１を備えている。導波路１１の幅Ｌ２
（図２参照）は、この実施形態では、２μｍとされてい
る。また、図３に示される活性層の厚さＬ３は、０．２
μｍとされている。

【００１９】また、半導体光増幅器の両端面１２には、
無反射コーティングが施されている。この無反射コーテ
ィングによる、半導体光増幅器１の端面１２における反
射量は、入射量に対して１０^−２倍以上の（つまりこれ
より反射量が多い）構成となっている。具体的には、こ
の実施形態では、１０^−２倍程度となっている。なお、
単に半導体結晶を劈開した状態での反射量は、３０％程
度であり、この反射量でも原理的には使用可能である。
半導体光増幅器１における他の構成は従来のものと同様
なのでこれ以上の説明は省略する。

【００２０】制御光入力部２は、制御光を出力して、光
ファイバなど任意の導波手段を介して半導体光増幅器１
に入力できる構成となっている。この実施形態では、制
御光として、半導体光増幅器１における利得帯域内の波
長の光が用いられている。

【００２１】ここで、半導体光増幅器における利得帯域
と吸収帯域について簡単に説明する。光の周波数（波長
の逆数に比例）νと利得との間には、図４に示す関係が
ある。図４の横軸はエネルギｈνで表しており、ｈはプ
ランク定数である。入力された光の波長が長い（周波数
が小さい）と利得に寄与せず、半導体にとって透明と感
じる。波長が短くなる（図中の横軸で右側に移動する）
と、半導体の利得帯域となる。この帯域では、光増幅器
における活性層での電子−正孔対の再結合に伴う光の誘
導放出が増え、キャリア密度が減少して屈折率が増す。
それに基づく動作は後述する。波長がさらに短くなる
と、吸収帯域となる。ここでは、光のエネルギによって
電子−正孔対を生成することになるので、キャリア密度
が上昇して屈折率が減少する。

【００２２】この実施形態では、制御光の具体的な波長
として１．５５μｍ付近のものを用いている。これは光
通信において用いられる波長であり、そのような光を得
ることは公知の技術により可能である。よって、制御光
入力部２の構成の詳細は説明を省略する。

【００２３】被制御光入力部３は、被制御光を、光ファ
イバなどの任意の導波手段により、半導体光増幅器１に
入力できる構成となっている。被制御光としては、前記
した利得帯域内での波長（１．５５μｍ付近のもの）に
設定されている。制御光・被制御光の具体的な波長は、
利得帯域および共振特性に応じて選択される（後述）。

【００２４】つぎに、本実施形態に係る光波長変換装置
の動作について説明する。まず、半導体光増幅器１（フ
ァブリペロー型）に、レーザ発振を生じないレベルでの
バイアス電流を注入しておく。この状態での波長と透過
率との関係を図５に示す。周知のように、ファブリペロ
ー型では、図示されるような共振の山が複数存在する。
ここで、制御光（波長をλ１とする。）および被制御光
（波長をλ２とする。）が、初期状態において共振の谷
に設定されている状態を考える。また、被制御光のパワ
ーは制御光に比べて−２０ｄＢ程度と小さく設定されて
おり、被制御光のパワーによる変換動作への影響を少な
くしている。初期状態では、光増幅器１からの、被制御
光の出力は、その波長λ２が共振の谷にあるために低レ
ベルとなる。つぎに、制御光の入力がオン、すなわち、
高レベルになったとする。すると、前記したように、利
得帯域の波長を有する制御光の作用によって、活性層で
の電子−正孔対の再結合による誘導放出が増え、キャリ
ア密度が減少して屈折率が増す。この機構により、図５
に示す透過率スペクトルは、長波長側（図中右側）に平
行移動する（図２中二点鎖線で示す。）。これは、スペ
クトル波形を固定して考えると、波長を示す座標が図中
左側に移動しているのと等価である。この状態を拡大し
たものを図６に示した。この図では、説明の便宜上、波
長λ１とλ２とを同じ位置に記載した。実際の用途を考
えると、λ１≠λ２とするのが通常と考えられるが、こ
れに限らない。制御光のパワーによってスペクトルが移
動すると、制御光自身も共振によってその利得が増える
という正帰還を生じる。したがって、スペクトルの移動
は非常に高速に行われる。制御光の波長が共振の山に達
した後は、それ以上スペクトルが移動すると逆に利得は
減少するため、準安定状態となってスペクトルの移動は
止まる。この状態では、被制御光の波長λ２は、共振の
山に位置する。すると、被制御光の出力は大きくなって
オン状態になる。ついで、制御光の入力がオフ、すなわ
ち、低レベルになったとする。すると、前記した制御光
の作用（屈折率増加による共振スペクトルの移動）が行
われなくなり、共振スペクトルは短波長側に移動する。
すなわち、波長λ１の位置は、図６中右側に移動する。
ここで、制御光が谷に向けて移動すると、制御光のパワ
ーがさらに低下するという正帰還を生じる。このため、
この移動も非常に高速に行われる。波長λ１が谷に位置
すると、それ以上移動しようとすると逆に利得が増加す
るため、準安定状態となって停止する。以上の動作によ
って、制御光のオン・オフ動作に伴って、被制御光のオ
ン・オフ動作を、非反転で行わせることができる。すな
わち、制御光の波長λ１から被制御光の波長λ２へ信号
を移し替えることができる。しかも、前記した正帰還現
象によって、共振スペクトルの移動は急激に行われる。
したがって、被制御光の出力パワーの立ち上がりと立ち
下がりを急峻にすることができ、波形再生を行うことが
可能になるという利点もある。

【００２５】さらに、図７および図８を用いて、波長変
換の動作を詳しく説明する。ただし、図７および図８に
おいて測定した値は、本装置に光を入出力するためのフ
ァイバ端におけるものであり、したがって、ファイバ接
続部等での損失を含んだ値である。図７の右上に％で示
した数値は、共振の山（この例では１５２２．６３ｎ
ｍ）から制御光の波長λ１がずれている量（長波長側で
も短波長側でもよい）を、共振波長間隔（この例では
０．５２ｎｍ）で割った値である。したがって、０％で
あれば山に、５０％近傍であれば谷に、１００％に近く
なれば次の山に近づいていることになる。図７のグラフ
の、＋８．５％、＋２６．７％、＋４４．０％の曲線か
ら判るように、制御光の波長λ１が、山を通り越して谷
近傍（途中の傾斜位置を含む）に設定されていれば、そ
の入力を増すことによって、制御光自体への利得が急激
に増加することになる。急激な増加は、前記した正帰還
が影響している。ただし、波長λ１が谷にあまりに接近
したり、谷と次の山との間の位置であったりすると、利
得増大までに必要な入力パワーは大きいことがわかる。
制御光の入力を減少させた場合は、逆の正帰還によっ
て、利得は急激に減少することになる。このような急峻
な変化を利用すると、共振スペクトルの移動が急激とな
り、前記したように、被制御光の波形再生に有用とな
る。また、このグラフの＋０％、＋８０．６％の曲線か
らわかるように、波長λ１が初期状態で共振の山近傍に
位置していると、「入力が増せば利得は下がるという比
例関係になるが、急激な利得変化は生じない」ことが判
る。

【００２６】ついで、制御光と被制御光とを半導体増幅
器１に入力し、制御光入力と被制御光出力との関係を測
定した。その結果を図８に示す。設定としては、この例
では、制御光の波長λ１を、共振波長１５２２．６３ｎ
ｍの近傍、被制御光の波長λ２を共振波長１５３２．７
５ｎｍの近傍とした。両者の間隔は共振の山どうしの間
隔の整数倍（この例では２倍）に一致させた。また、波
長λ１およびλ２と、これに近接した各共振波長とのず
れ量は等しくした。したがって、波長λ１が共振の谷に
位置すれば波長λ２も谷に位置し、波長λ１が共振の山
に位置すれば波長λ２も山に位置することになる。この
グラフからは、図８の特性から予測される通り、波長λ
１・λ２が共振の谷の近傍（共振特性において、谷に至
る途中の傾斜位置を含む。）に位置しているときは、制
御光入力がオン（高レベル）になれば被制御光出力もオ
ンになることが判る。また、波長λ１・λ２が共振の山
の近傍に位置しているときは、制御光入力がオンになる
と被制御光出力は減少してオフ（低レベル）になること
が判る。ただし、波長λ１・λ２が共振の山近傍にある
ときは、出力特性がなだらかであり、急峻に変化する波
形は得にくいことが判る。この特性は、次のように説明
できる。前提として、共振スペクトルの移動は、制御光
のオン・オフによって制御されており、被制御光には影
響されない。被制御光パワーを小さく設定したからであ
る。そうすると、制御光入力に対する動作が正帰還を生
じるものであれば、被制御光に対して、基本的には、急
激な変化を与えることになる。これに対して、制御光入
力の波長λ１を共振の山近傍に置くと、制御光入力が増
加して共振スペクトルが長波長側に移動しても、逆に共
振による利得は減少するので、正帰還とならず、共振特
性の変化がやや緩慢になる。したがって、制御光入力の
波長λ１を共振の山近傍以外に置くことで、制御光によ
る正帰還動作（すなわち、被制御光への急峻なオン・オ
フ特性）を期待できる。もちろん、共振の山の長波長側
に隣接する谷とこの山との間（傾斜位置）に波長λ１を
位置させておけば、小さな制御光入力で正帰還を生じう
る。しかし、共振の谷近傍に波長λ１を位置させても正
帰還を生じ得るし、谷をやや越えて次の山（長波長側）
に接近しても、制御光の入力パワーが大きければ、正帰
還領域まで波長λ１が相対移動しうるので、正帰還とし
て動作しうる。一方、被制御光については、制御光入力
（オン状態）によって移動した共振スペクトルに対して
被制御光が共振の山近傍（出力大）に位置するか谷近傍
（出力小）に位置するかによって、オンになるかオフに
なるかが決まる。このような組み合わせを考慮して、反
転−非反転のどちらで動作させるか、立ち上がりを急峻
にするかどうか、制御光入力パワー等を設定すれば良
い。一例としては、反転動作をさせたいときは、制御光
の波長λ１を共振の谷近傍、被制御光の波長λ２を共振
の山近傍に位置させればよい。非反転の場合には、制御
光の波長λ１と被制御光の波長λ２とを共に共振の谷近
傍に位置させればよい。さらに例をあげると、制御光の
波長λ１と被制御光の波長λ２とが共振の山近傍に設定
したときは反転動作となる。また、制御光の波長λ１を
共振の山、被制御光の波長λ２を共振の谷に設定したと
きは非反転動作となる。また、図８によれば、波長λ１
の位置を適切に設定すれば、制御光として０．１ｍＷ
（−１０ｄＢｍ）程度の入力があれば、波長変換装置と
して動作可能であることが推測できる。

【００２７】さらに、図９に示される実験系を用いて、
実際の高速動作特性を測定した。この実験系において
は、本実施形態において説明した部分については同一符
号を付した。他の構成部分は周知技術なので説明を省略
する。ここでは、反転動作と非反転動作とを確認した。
実験条件としては、基本的には、図８に示した特性を得
た条件と同じであり、制御光入力として、オン・オフさ
れたもの（すなわち、高レベルと低レベルとを有するパ
ルス波形）を使用してある。さらに具体的には、反転動
作については、制御光の波長を１５２２．６４ｎｍ、被
制御光の波長を１５４３．５９ｎｍとした。いずれも、
共振特性の山から、共振間隔の１０％だけ長波長側にず
らしてある。これにより、制御光および被制御光の波長
は、共振の山近傍に位置することになる。非反転動作に
ついては、制御光の波長を１５４４．７４ｎｍ、被制御
光の波長を１５３５．７０ｎｍとした。いずれも、共振
特性の山から、共振間隔の３６％だけ長波長側へずらし
てある。これにより、制御光および被制御光の波長は、
共振の谷近傍に位置することになる。図１０では反転動
作が確認でき、図１１では非反転動作が確認できる。

【００２８】本実施形態の装置によれば、半導体光増幅
器とそれへの制御光・被制御光の入力装置という簡単な
構成により、波長λ１の制御光から波長λ２の被制御光
に信号を移し替えることができるという利点がある。ま
た、本実施形態のような装置構成においては、光ファイ
バでない導波路を装置内の光伝送のために用いることも
でき、したがって、集積化も容易である。

【００２９】また、本実施形態の装置によれば、制御光
のオン・オフに伴う被制御光のオン・オフ動作は高速で
あり、例えば１０Ｇbpsオーダで動作させることも、現
在の技術で十分可能と考えられる。

【００３０】さらに、本実施形態の装置では、部品点数
が少ないために、コストを低く抑えることができ、さら
に、故障要因も少ないという利点がある。

【００３１】また、本実施形態のように、ファブリペロ
ー型半導体光増幅器１を用いた場合には、共振の山が複
数存在するために、被制御光の波長λ２としては、複数
のものを同時に扱うことができる。したがって、ＷＤＭ
において扱われる複数波長に対して並列に（同時に）信
号を移し替えることができ、ＷＤＭ通信において有用性
が高いという利点がある。例えば、複数波長を用いたマ
ルチキャストまたはブロードキャストのためにこの装置
を利用することが考えられる。また、ファブリペロー型
でなくとも、例えばサンプルドグレーティング型のよう
に、共振の山または谷を複数形成できれば、こうした利
点を得ることができる。

【００３２】また、半導体光増幅器の両端面には、無反
射コーティングが施されているので、半導体光増幅器１
がレーザ発振するためのしきい値を上げることができ
る。すると、レーザ発振せずに光増幅器として使用でき
るバイアス電流の範囲が広がるという利点がある。しか
しながら、ＸＧＭと異なり、高精度な無反射コーティン
グは不要であり、１０^−２以上の（つまりこれより反射
量が多い）反射量でも十分動作することができる。した
がって、製品コストを低く抑えることができる。

【００３３】加えて、従来のＸＧＭと異なり、被制御光
出力におけるオン状態とオフ状態との差を２０ｄＢ程度
と大きく取ることも理論上十分可能と考えられ、伝送さ
れた光の波形再生（regeneration）も可能となる。

【００３４】さらに、動作に必要な制御光のパワーとし
ては、０．１ｍＷオーダとすることが可能であり、ＸＧ
Ｍの場合に比べてかなり低く抑えることができる。

【００３５】また、制御光や被制御光として使用する波
長としては、光ファイバ通信用の波長帯域のものを用い
ることができるので、その波長を得るための機器は一般
的なもので済み、装置作製が容易であるとともに、通信
路を通ってきた光で直接に動作をさせることも可能にな
るという利点がある。

【００３６】また、被制御光の波長を、共振波形に対し
て予め適切な位置に設定しておけば、反転動作も非反転
動作も可能となる。

【００３７】さらに、図１においては、制御光入力部２
と被制御光入力部３とを分割して記載したが、これは、
機能に着目した記載に過ぎず、実際の機構としては、一
つの部品ないし装置にこれらの機能を行わせるものであ
ってもよく、集積化されてもよい。

【００３８】なお、本実施形態の光波長変換装置におい
ては、半導体光増幅器１を透過モードで使用することを
前提として説明した。しかしながら、半導体光増幅器１
を反射モード（透過光でなく、反射光を出力として扱う
方法）で使用することも可能である。この場合、透過と
反射とを読み替えるだけで、前記した説明がそのまま妥
当する。

【００３９】また、本実施形態では、制御光の波長帯域
を、半導体光増幅器１の利得帯域のものとしたが、吸収
帯域または透明帯域のものとすることも可能である。制
御光の波長を吸収帯域内とした場合には、制御光を入力
することにより、半導体光増幅器１の共振特性は、前記
とは逆（すなわち短波長側）に移動することになる。こ
の動作を前提として被制御光の波長の初期位置（共振特
性に対する位置）を設定すれば、前記と同様にオン・オ
フ動作（すなわち波長変換動作）が可能である。制御光
の波長を透明帯域としたときは、制御光入力に伴う共振
特性の移動は、短波長方向となる。しかし、この場合
は、制御光を大パワーとしなければならない。

【００４０】さらに、本実施形態では、被制御光の波長
帯域を、半導体光増幅器１の利得帯域としたが、透明帯
域であってもよい。ただし、この場合は、透明帯域にお
ける共振特性の、山と谷との差が小さいために、消光比
が小さくなる。要は、被制御光としては、制御光の入力
によって、共振特性による利得（ここでは対数での負の
利得）が影響されるものであればよい。

【００４１】本実施形態の記載は単なる実施の一例に過
ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部
の材質や製造方法や構造は、本発明の趣旨を達成できる
ように構成すれば良い。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に係る光波長変換装置は、共振
型の半導体光増幅器と、制御光入力部と、被制御光入力
部とを備え、前記半導体光増幅器は、入力光に対する共
振特性における複数の山および／または谷を有してお
り、前記制御光入力部は、制御光を前記半導体光増幅器
に入力する構成となっており、前記被制御光入力部は、
前記制御光の入力によって、前記共振特性による利得が
影響される帯域にある波長を有する被制御光を前記半導
体光増幅器に入力する構成となっているので、構成が簡
易で、かつ、実用性が高い光波長変換装置を提供するこ
とができる。また、複数波長に対して並列に信号を移し
替えることができる。

【００４３】請求項２に係る光波長変換装置では、請求
項１記載の光波長変換装置において、前記共振型の半導
体光増幅器をファブリペロー型のものとしたので、共振
特性において複数の山を容易に得ることができる。

【００４４】請求項３に係る光波長変換装置では、請求
項１記載の光波長変換装置において、前記共振型の半導
体光増幅器をサンプルドグレーティング型のものとした
ので、請求項２と同様の効果を有する。

【００４５】請求項４に係る光波長変換装置は、請求項
１〜３のいずれかに記載の光波長変換装置において、前
記被制御光入力部は、複数の波長における被制御光を前
記半導体光増幅器に入力する構成となっているので、前
記半導体増幅器における共振特性での異なる山または谷
に前記波長をそれぞれ位置させることにより、複数波長
に対して並列に信号を移し替えることができる。

【００４６】請求項５に係る光波長変換装置は、請求項
１〜４のいずれか１項記載の光波長変換装置において、
前記半導体光増幅器の端面には、無反射コーティングが
施されているので、半導体光増幅器がレーザ発振するた
めのしきい値を上げることができる。すると、レーザ発
振せずに光増幅器として使用できるバイアス電流の範囲
を広げることができる。

【００４７】請求項６に係る光波長変換装置は、請求項
５記載の光波長変換装置において、前記無反射コーティ
ングによる、前記半導体光増幅器の端面における反射量
を、入射量に対して１０^−２倍以上としたので、共振ピ
ークの高さ（利得）を十分高くすることができ、したが
って、高い消光比を得ることができるという効果が
ある。

【００４８】請求項７に係る光波長変換装置は、請求項
１〜６のいずれか１項記載の光波長変換装置において、
前記制御光を、前記半導体光増幅器における利得帯域に
おける波長を有するものとしたので、制御光パワーが低
くても動作可能である。

【００４９】請求項８に係る光波長変換装置は、請求項
１〜６のいずれか１項記載の光波長変換装置において、
前記制御光を、前記半導体光増幅器における吸収帯域に
おける波長を有するものとしたので、請求項７と同様の
効果を有する。

【００５０】請求項９に係る光波長変換装置は、請求項
１〜８のいずれか１項記載の光波長変換装置において、
前記被制御光を、前記半導体光増幅器における利得帯域
における波長を有するものとしたので、高い消光比を得
ることができるという効果がある。

【００５１】請求項１０に係る光波長変換装置は、請求
項１〜９のいずれか１項記載の光波長変換装置におい
て、前記被制御光と前記共振特性における山または谷ま
たはその中間部分との位置関係により、制御光に対して
被制御光が反転または非反転のいずれかで出力される構
成となっているので、波長変換動作において、反転また
は非反転を行うことができる。

【００５２】請求項１１に係る光波長変換方法は、請求
項１〜９のいずれか１項記載の光波長変換器を用いたも
のであって、前記被制御光と前記共振特性における山ま
たは谷またはその中間部分との位置関係により、制御光
に対して被制御光を反転または非反転のいずれかで出力
させる構成となっているので、請求項１０と同様の効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る光波長変換装置の概
要を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る光波長変換装置に用
いる半導体光増幅器を平面視した状態での模式的な説明
図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う、模式的な拡大横断面図
である。

【図４】半導体光増幅器における利得と入射光エネルギ
との関係を示す説明図である。

【図５】ファブリペロー型半導体光増幅器における、波
長と透過率との関係を示す説明図である。

【図６】図５の一部分を拡大して模式的に示す説明図で
ある。

【図７】本実施形態における制御光の入力パワーと半導
体光増幅器の利得との関係を示す説明図である。

【図８】本実施形態における制御光の入力パワーと半導
体光増幅器からの被制御光の出力との関係を示す説明図
である。

【図９】図１０および図１１に示される高速動作特性デ
ータを取得するための実験系を概略的に示す説明図であ
る。

【図１０】本実施形態の光波長変換装置を用いた反転入
出力特性の一例を示すグラフである。

【図１１】本実施形態の光波長変換装置を用いた非反転
入出力特性の一例を示すグラフである。

【符号の説明】

１半導体光増幅器２制御光入力部３被制御光入力部１２半導体光増幅器の端面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中野義昭東京都世田谷区松原５−28−５ (72)発明者馬炳眞大韓民国ソウルソンブク−クジュンナン−２−ドン (72)発明者齋藤真澄神奈川県横浜市中区海岸通３−13−１− 601 Ｆターム(参考） 2H079 AA08 BA04 CA09 DA16 EA07 EA08 HA11 2K002 AB12 BA02 CA13 EA28 HA01 5F073 AA13 AA62 AA63 AA83 BA01 EA07 EA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共振型の半導体光増幅器と、制御光入力
部と、被制御光入力部とを備え、前記半導体光増幅器
は、入力光に対する共振特性における複数の山および／
または谷を有しており、前記制御光入力部は、制御光を
前記半導体光増幅器に入力する構成となっており、前記
被制御光入力部は、「前記制御光の入力によって、前記
共振特性による利得が影響される帯域にある波長を有す
る被制御光」を前記半導体光増幅器に入力する構成とな
っていることを特徴とする光波長変換装置。
【請求項２】前記共振型の半導体光増幅器は、ファブ
リペロー型のものであることを特徴とする請求項１記載
の光波長変換装置。
【請求項３】前記共振型の半導体光増幅器は、サンプ
ルドグレーティング型のものであることを特徴とする請
求項１記載の光波長変換装置。
【請求項４】前記被制御光入力部は、複数の波長にお
ける被制御光を前記半導体光増幅器に入力する構成とな
っていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項
記載の光波長変換装置。
【請求項５】前記半導体光増幅器の端面には、無反射
コーティングが施されていることを特徴とする請求項１
〜４のいずれか１項記載の光波長変換装置。
【請求項６】前記無反射コーティングによる、前記半
導体光増幅器の端面における反射量は、入射量に対して
１０^−２倍以上であることを特徴とする請求項５記載の
光波長変換装置。
【請求項７】前記制御光は、前記半導体光増幅器にお
ける利得帯域における波長を有するものであることを特
徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の光波長変換
装置。
【請求項８】前記制御光は、前記半導体光増幅器にお
ける吸収帯域における波長を有するものであることを特
徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の光波長変換
装置。
【請求項９】前記被制御光は、前記半導体光増幅器に
おける利得帯域における波長を有するものであることを
特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の光波長変
換装置。
【請求項１０】前記被制御光と前記共振特性における
山または谷またはその中間部分との位置関係により、制
御光に対して被制御光が反転または非反転のいずれかで
出力されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１
項記載の光波長変換装置。
【請求項１１】請求項１〜９のいずれか１項記載の光
波長変換器を用い、前記被制御光と前記共振特性におけ
る山または谷またはその中間部分との位置関係により、
制御光に対して被制御光を反転または非反転のいずれか
で出力させることを特徴とする光波長変換方法。