JP2001228496A - 波長変換素子 - Google Patents

波長変換素子

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JP2001228496A
JP2001228496A JP2000034900A JP2000034900A JP2001228496A JP 2001228496 A JP2001228496 A JP 2001228496A JP 2000034900 A JP2000034900 A JP 2000034900A JP 2000034900 A JP2000034900 A JP 2000034900A JP 2001228496 A JP2001228496 A JP 2001228496A
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light
signal light
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wavelength
conversion element
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Hiroshi Yasaka
洋 八坂
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力される信号光の強度を厳密に設定する必
要がなく、変換後の信号光の波形の反転がない波長変換
素子を提供する。 【解決手段】 信号光11を入力されると共に、第一の
CW光21を入力される第一のマッハツェンダ干渉計1
02と、この干渉計102に設けられた光増幅器10
3,104とを備えて波形反転状態で動作する第一の波
長変換器と、第一の波長変換器で変換された信号光12
を入力されると共に、第二のCW光22を入力される第
二のマッハツェンダ干渉計107と、この干渉計107
に設けられた光増幅器108,109とを備えて波形反
転状態で動作する第二の波長変換器とを直列に接続する
ように基板100にモノリシック集積することにより、
信号光11を目的とする波長の信号光13に二段回で変
換して波形の反転を戻すようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、信号光の波長を他
の波長へ電気信号を介することなく変換する波長変換素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、インターネット等の普及により通
信容量が飛躍的に増大しているため、フォトニックネッ
トワークの構築が必要不可欠となっている。フォトニッ
クネットワークにおいては、例えば、ある地点と他の地
点とを結ぶ一本の光ファイバに同一の波長の信号光を入
力する場合、一方の光信号の波長を他の波長へ変換する
必要がある。このため、フォトニックネットワークにお
いては、信号光の波長を自由で簡単に変換できるように
する技術が必要不可欠である。
【0003】信号光の波長を他の波長へ電気信号を介す
ることなく変換する技術(全波長変換技術)は、システ
ムのサイズを小さくしたり、消費電力を低減することが
できるため、非常に有望であり、実用化が強く望まれて
いる。全光型の波長変換素子としては、光ファイバの
非線形性を原理として用いたもの(例えば、K.Inoueet
al.,IEEE PTL,vol.4,pp.69,1992等参照)、単一モー
ド半導体レーザを応用したもの(例えば、H.Yasaka et
al.,OAA'97,WA4,pp.202,1997等参照)、半導体光増幅
器の利得飽和を利用したもの(例えば、B.Mikkelsen et
al.,ECOC'93,ThP12.6,1993 等参照)、半導体光増幅
器の位相変調効果を利用したもの(例えば、K.E.Stubkj
aer et al.,ECOC'96,4.33,1996等参照)等が知られてい
る。
【0004】しかしながら、上記の波長変換素子は、
信号光に含まれる位相情報も含めて信号光の波長を変換
できるという利点があるものの、変換効率等が信号光の
波長に大きく依存してしまうという欠点があった。ま
た、上記の波長変換素子は、高速の信号光の波長を変
換できるものの、変換した信号光に緩和振動が重畳して
しまうという欠点があった。また、上記の波長変換素
子は、変換した信号光の波形が反転してしまうという欠
点があった。
【0005】これに対し、上記の波長変換素子は、マ
ッハツェンダ干渉計の両方の干渉導波路内に半導体光増
幅器を配設した構造を有し、信号光を一方の半導体光増
幅器へ入力することにより位相変調を誘起して波長変換
を行うことから、波形を整形することができると共に、
動作条件での変換後の信号光の波形の反転または非反転
を選択することができるため、実用化に対して最も有望
とされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の波
長変換素子において、変換後の信号光の波形が非反転と
なる動作条件(図4参照)で信号光の波形を整形する場
合には、光デジタル信号のオフレベルを波長変換素子の
透過率が最低になる強度に厳密に設定する必要があるた
め、オフレベルを検出して、入力する信号光のレベルを
目的とする光レベルに設定することが非常に困難であっ
た。さらに、信号光に光増幅器等の自然放出光(AS
E)雑音が重畳されていると、レベル調整がより困難と
なってしまい、変換後の信号光の波形の消光比が劣化す
るという問題を生じてしまう。
【0007】一方、変換後の信号光の波形が反転する動
作条件(図3参照)で信号光の波形を整形する場合に
は、光デジタル信号のオンレベルを波長変換素子の透過
率が最低になる強度に設定する必要があるが、オンレベ
ルのピークパワーの検出が比較的容易であるため、入力
する信号光の強度レベルを比較的容易に調整することが
でき、さらに、波長変換素子の透過特性の入力光強度依
存性の非線形性により、信号光に重畳されたASE雑音
等を低減できるという利点があるものの、変換後の信号
光の波長が反転しているという問題があった。
【0008】このようなことから、本発明は、入力され
る信号光の強度設定が容易でありながらも、変換後の信
号光の波形の反転がない波長変換素子を提供することを
目的とした。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による波長変換素子は、波形反転状態で
動作する波長変換器が直列に偶数接続されていることを
特徴とする。
【0010】上述した波長変換素子において、前記波長
変換器が、対をなす干渉導波路を有し、一方の当該干渉
導波路の一方側から信号光を入力されると共に、両方の
当該干渉導波路の他方側から無変調光を入力されるマッ
ハツェンダ干渉計と、前記マッハツェンダ干渉計の前記
干渉導波路にそれぞれ設けられた光増幅器とを備えてい
ることを特徴とする。
【0011】上述した波長変換素子において、前記波長
変換器が、前記マッハツェンダ干渉計に無変調光を入力
するレーザを備えていることを特徴とする。
【0012】上述した波長変換素子において、前記波長
変換器が基板にモノリシック集積されていることを特徴
とする。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明による波長変換素子の実施
の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形
態に限定されるものではない。
【0014】[第一番目の実施の形態]本発明による波
長変換素子の第一番目の実施の形態を図1を用いて説明
する。なお、図1は、波長変換素子の概略構成図であ
る。
【0015】図1に示すように、基板100には、信号
光11を入力させる信号光入力導波路101が形成され
ている。この導波路101は、基板100に形成された
第一のマッハツェンダ干渉計102の対をなす干渉導波
路102a,102bの一方の干渉導波路102aの一
方端寄りに接続している。マッハツェンダ干渉計102
の上記干渉導波路102aの中程部分には、半導体光増
幅器103が形成されている。マッハツェンダ干渉計1
02の他方の干渉導波路102bの中程部分には、半導
体光増幅器104が形成されている。
【0016】前記マッハツェンダ干渉計102の両方の
干渉導波路102a,102bの他方端には、基板10
0に形成されて第一の無変調光(CW光)21を入力さ
れる第一CW光入力導波路105が接続している。マッ
ハツェンダ干渉計102の両方の干渉導波路102a,
102bの一方端には、基板100に形成された連絡導
波路106の一端が接続している。
【0017】前記連絡導波路106の他端は、基板10
0に形成された第二のマッハツェンダ干渉計107の対
をなす干渉導波路107a,107bの一方の導波路1
07aの一方端寄りに接続している。マッハツェンダ干
渉計107の上記干渉導波路107aの中程部分には、
半導体光増幅器108が形成されている。マッハツェン
ダ干渉計107の他方の干渉導波路107bの中程部分
には、半導体光増幅器109が形成されている。
【0018】前記マッハツェンダ干渉計107の両方の
干渉導波路107a,107bの他方端には、基板10
0に形成されて第二のCW光22を入力される第二CW
光入力導波路110が接続している。マッハツェンダ干
渉計107の両方の干渉導波路107a,107bの一
方端には、基板100に形成された信号光出力導波路1
11が接続している。
【0019】このような構造をなす波長変換素子の作用
を次に説明する。
【0020】第一CW光入力導波路105から第一のC
W光21を入力すると共に、第二CW光入力導波路11
0から第二のCW光22を入力した後、信号光入力導波
路101から信号光11を入力すると、当該信号光11
が半導体光増幅器103へ入力され、当該光増幅器10
3のキャリア密度を変調し、当該光増幅器103の内部
の屈折率を変調することから、第一のマッハツェンダ干
渉計102の第一CW光入力導波路105から連絡導波
路106への第一のCW光21の透過率が信号光11の
強度により変化するため、信号光11は、第一回目の波
長変換が行われる。
【0021】ここで、前記干渉計102、前記光増幅器
103,104などからなる第一の波長変換器は、図3
に示すような、信号光10の入力強度が増加すると、波
長変換後の強度が減少する波形反転動作状態に設定され
ている。また、第一CW光入力導波路105から第一の
CW光21を直接的に入力しているため、レベル調整を
容易に行うことができ、波長の変換動作を安定して行う
ことができる。
【0022】第一回目の波長変換を行われて波形の反転
した信号光12は、連絡導波路106を介して半導体光
増幅器108へ入力され、当該光増幅器108のキャリ
ア密度を変調し、当該光増幅器108の内部の屈折率を
変調することから、第二のマッハツェンダ干渉計107
の第二CW光入力導波路110から信号光出力導波路1
11への第二のCW光22の透過率が信号光12の強度
により変化するので、当該信号光12は、第二回目の波
長変換が行われる。
【0023】ここで、前記干渉計107、前記光増幅器
108,109などからなる第二の波長変換器は、図3
に示すような、信号光12の入力強度が増加すると、波
長変換後の強度が減少する波形反転動作状態に設定され
ている。また、第二CW光入力導波路110から第二の
CW光22を直接的に入力しているため、レベル調整を
容易に行うことができ、波長の変換動作を安定して行う
ことができる。
【0024】つまり、波形反転状態で動作する波長変換
器を直列に偶数接続するようにしたのである。
【0025】このため、信号光11は、信号光12から
目的とする波長の信号光13に変換されると共に、波形
を反転された信号光12の波形を再度反転されて入力時
と同一の非反転状態の波形の信号光13として信号光出
力導波路111から出力される。
【0026】したがって、このような波長変換素子によ
れば、入力される信号光11の強度設定が容易でありな
がらも、信号光11を目的の波長の信号光13に変換し
て波形非反転の状態で出力することができる。
【0027】また、上記波長変換器を基板100にモノ
リシック集積していることから、光コネクション部に光
ファイバ等を用いる必要がないので、機械的振動に強い
だけでなく、サイズを小さくすることができ、内部に温
度勾配をほとんど生じさせない安定した状態で動作させ
ることができる。
【0028】[第二番目の実施の形態]本発明による波
長変換素子の第二番目の実施の形態を図2を用いて説明
する。なお、図2は、波長変換素子の概略構成図であ
る。ただし、前述した第一番目の実施の形態と同様な部
材については、前述した第一番目の実施の形態の説明で
用いた符号と同一の符号を用いることにより、その説明
を省略する。
【0029】図2に示すように、第一CW光入力導波路
105には、基板100に集積されて第一のCW光21
を発生する単一モードレーザ(DFBレーザ)112が
接続されている。また、第二CW光入力導波路110に
は、基板100に集積されて第二のCW光22を発生す
る単一モード可変波長レーザ(DBRレーザ)113が
接続されている。
【0030】つまり、本実施の形態は、前記干渉計10
2,107にCW光21,22を入力するレーザ11
2,113を基板100に設けたのである。
【0031】このような波長変換素子においては、前記
レーザ112,113の活性層へ供給する電流値を調整
することにより、前記CW光21,22の強度を調整す
ることができ、また、DBRレーザ113の波長調整電
極へ供給する電流値を調整することにより、信号光出力
導波路111から出力される信号光13の波長を調整す
ることができる。
【0032】したがって、本実施の形態によれば、前述
した第一番目の実施の形態の場合と同様な効果を得るこ
とができるのはもちろんのこと、前記干渉計102,1
07にCW光21,22を入力する前記レーザ112,
113を基板100にモノリシック集積したので、さら
にコンパクトな波長変換素子を実現することができる。
【0033】
【発明の効果】本発明の波長変換素子によれば、入力さ
れる信号光の強度を厳密に設定しなくて済み、波長変換
後の信号光の波形を非反転で出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による波長変換素子の第一番目の実施の
形態の概略構成図である。
【図2】本発明による波長変換素子の第二番目の実施の
形態の概略構成図である。
【図3】波形反転動作状態における信号光の変換後強度
の入力時強度依存性を表す説明図である。
【図4】波形非反転動作状態における信号光の変換後強
度の入力時強度依存性を表す説明図である。
【符号の説明】
10〜13 信号光 21 第一の無変調光(CW光) 22 第二の無変調光(CW光) 100 基板 101 信号光入力導波路 102 第一のマッハツェンダ干渉計 102a,102b 干渉導波路 103,104 半導体光増幅器 105 第一無変調光入力導波路 106 連絡導波路 107 第二のマッハツェンダ干渉計 107a,107b 干渉導波路 108,109 半導体光増幅器 110 第二無変調光入力導波路 111 信号光出力導波路 112 単一モードレーザ(DFBレーザ) 113 単一モード可変波長レーザ(DBRレーザ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H079 AA05 AA12 BA01 BA03 CA04 CA05 CA09 CA24 DA16 EA07 EB04 GA01 KA20 2K002 AA02 AB01 AB02 AB04 AB09 AB12 AB13 AB25 BA08 CA13 DA11 EA16 HA05 HA16 5F073 AA64 AA65 AB12 BA01 EA02 EA13

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 波形反転状態で動作する波長変換器が直
    列に偶数接続されていることを特徴とする波長変換素
    子。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記波長変換器が、 対をなす干渉導波路を有し、一方の当該干渉導波路の一
    方側から信号光を入力されると共に、両方の当該干渉導
    波路の他方側から無変調光を入力されるマッハツェンダ
    干渉計と、 前記マッハツェンダ干渉計の前記干渉導波路にそれぞれ
    設けられた光増幅器とを備えていることを特徴とする波
    長変換素子。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 前記波長変換器が、前記マッハツェンダ干渉計に無変調
    光を入力するレーザを備えていることを特徴とする波長
    変換素子。
  4. 【請求項4】 請求項1から3のいずれかにおいて、 前記波長変換器が基板にモノリシック集積されているこ
    とを特徴とする波長変換素子。
JP2000034900A 2000-02-14 2000-02-14 波長変換素子 Withdrawn JP2001228496A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008076752A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Fujitsu Ltd 光集積素子及び波長変換方式

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008076752A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Fujitsu Ltd 光集積素子及び波長変換方式

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