JP2001318397A - Light noise suppressing circuit - Google Patents

Light noise suppressing circuit

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JP2001318397A
JP2001318397A JP2000247222A JP2000247222A JP2001318397A JP 2001318397 A JP2001318397 A JP 2001318397A JP 2000247222 A JP2000247222 A JP 2000247222A JP 2000247222 A JP2000247222 A JP 2000247222A JP 2001318397 A JP2001318397 A JP 2001318397A
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light
optical
signal light
signal
wavelength
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Yasushi Inoue
恭 井上
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light noise suppressing circuit which can suppress signal fluctuations without performing discrimination nor reproduction at an electric stage and responds to a very fast signal. SOLUTION: This circuit is equipped with an optical fiber 6 as an optical nonlinear medium, an optical parametric amplifier having a pump light source 2 as a means for inputting pump light to the optical fiber 6, a means for inputting signal light to the optical parametric amplifier so that gain saturation is caused, and an optical filter 7 as a means for outputting signal light, i.e., output light 8 from the optical parametric amplifier.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光ファイバ
伝送路を伝搬中に信号光に重畳された雑音光による信号
揺らぎを抑圧する光雑音抑制回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical noise suppressing circuit for suppressing signal fluctuation due to noise light superimposed on signal light while propagating through an optical fiber transmission line, for example.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ伝送では、光ファイバ伝送路
中に挿入される光増幅器の自然放出光や、波長多重伝送
時に光ファイバ伝送路内で生じる四光波混合光などの雑
音光が発生する。この雑音光が信号光に重畳されること
により生じる信号揺らぎは、伝送距離を制限する要因と
なっている。このため、長距離伝送を行う場合には、所
定の区間ごとに、雑音光による信号揺らぎを除去するこ
とが必要となる。
2. Description of the Related Art In optical fiber transmission, noise light such as spontaneous emission light of an optical amplifier inserted into an optical fiber transmission line and four-wave mixing light generated in the optical fiber transmission line during wavelength division multiplexing transmission is generated. The signal fluctuation caused by the superposition of the noise light on the signal light is a factor limiting the transmission distance. Therefore, when performing long-distance transmission, it is necessary to remove signal fluctuation due to noise light for each predetermined section.

【0003】信号揺らぎを除去する第1の従来技術は、
光信号を一旦電気信号に変換し、電気段で信号の識別・
再生を行った後に、再び光信号に変換する方法である。
[0003] A first conventional technique for removing signal fluctuation is as follows.
The optical signal is once converted to an electrical signal, and the electrical stage identifies and identifies the signal.
This is a method of converting the optical signal again after performing the reproduction.

【0004】信号揺らぎを除去する第2の従来技術は、
光信号を電気信号に変換することなく、信号揺らぎを除
去する方法である。これに関しては、いくつかの方法が
提案されているが、現在もっとも盛んに研究されている
のは、光非線形媒質を内蔵した干渉計を用いたものであ
る。
[0004] A second conventional technique for removing signal fluctuation is as follows.
This is a method for removing signal fluctuation without converting an optical signal into an electric signal. In this regard, several methods have been proposed, but the most actively studied at present are those using an interferometer with a built-in optical nonlinear medium.

【0005】図12は、従来の光非線形媒質を内蔵した
干渉計の構成例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a conventional interferometer incorporating an optical nonlinear medium.

【0006】61は波長λの信号光、62は波長λ
の定常光、63、64は経路、65は光非線形媒質、6
6は光フィルタ、67は波長λの出力光である。
Reference numeral 61 denotes a signal light having a wavelength λ s , and 62 denotes a signal light having a wavelength λ c
, 63, 64 are paths, 65 is an optical nonlinear medium, 6
6 optical filters, 67 is the output light of the wavelength lambda s.

【0007】図12に示すように、この干渉計は、波長
λの定常光62が経路63、64により2つに分岐さ
れた後、再び合波されるマッハツェンダ干渉計を基本構
成としている。このマッハツェンダ干渉計の一方の経路
63には光非線形媒質65が挿入されている。そして、
この光非線形媒質65に波長λの信号光61が入射さ
れる構成となっている。
[0007] As shown in FIG. 12, the interferometer, after a steady light 62 with a wavelength lambda c is branched into two by a route 63 and 64, and the basic structure of a Mach-Zehnder interferometer are combined again. An optical nonlinear medium 65 is inserted into one path 63 of the Mach-Zehnder interferometer. And
Signal light 61 having a wavelength lambda s is has a configuration which is incident on the optical nonlinear medium 65.

【0008】図13は、図12の干渉計の動作原理を示
す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the principle of operation of the interferometer of FIG.

【0009】マッハツェンダ干渉計からの出力光67
は、2つの経路63、64の光学長差にしたがって正弦
波状に変化する。図12において、光非線形媒質65に
信号光61が入射されると、信号光61のパワーに応じ
て光非線形媒質65の屈折率が変化し、これにより干渉
計の光学長差が変化する。したがって、定常光62の干
渉計からの出力光67のパワーは、図13に示すよう
に、信号光61の入力パワーに応じて正弦波状に変化す
る。ここで、信号光61は、その光強度がオンオフ変調
されているものとする。そして、図13の透過特性に対
して、信号光61のオンレベルが透過特性のピークに、
信号光61のオフレベルが透過特性のボトムにそれぞれ
位置するように設定されているものとする。
The output light 67 from the Mach-Zehnder interferometer
Changes sinusoidally according to the optical length difference between the two paths 63 and 64. In FIG. 12, when the signal light 61 is incident on the optical nonlinear medium 65, the refractive index of the optical nonlinear medium 65 changes according to the power of the signal light 61, whereby the optical length difference of the interferometer changes. Therefore, the power of the output light 67 of the stationary light 62 from the interferometer changes sinusoidally according to the input power of the signal light 61 as shown in FIG. Here, it is assumed that the signal light 61 has its light intensity modulated on / off. Then, the on-level of the signal light 61 reaches the peak of the transmission characteristic with respect to the transmission characteristic of FIG.
It is assumed that the off level of the signal light 61 is set to be at the bottom of the transmission characteristic.

【0010】以上の構成に対して、図13に示すよう
な、雑音によりパワーレベルが揺らいだ波形71の信号
光61を入力する。すると、信号光61のオン/オフレ
ベルは、正弦波特性のピーク/ボトムに位置しているた
め、定常光62の出力波形72は、図13に示すよう
に、レベル揺らぎが抑えられた形となる。そこで、光フ
ィルタ66により波長λの出力光67のみを取り出せ
ば、雑音が抑圧された光信号を得ることができる。
In the above configuration, a signal light 61 having a waveform 71 whose power level fluctuates due to noise as shown in FIG. 13 is input. Then, since the on / off level of the signal light 61 is located at the peak / bottom of the sine wave characteristic, the output waveform 72 of the stationary light 62 has a level fluctuation suppressed as shown in FIG. Becomes Therefore, if taken out only the output light 67 having a wavelength lambda s by the optical filter 66, it is possible to obtain an optical signal noise is suppressed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前記第1の従来技術で
は、電気段で信号の識別・再生を行うために、構成が複
雑となる。また、高速信号を処理する場合には、高速で
動作する識別・再生回路が必要となる。
In the first prior art, since the signal is identified and reproduced in the electric stage, the configuration becomes complicated. Further, when processing high-speed signals, an identification / reproduction circuit that operates at high speed is required.

【0012】また、前記第2の従来技術では、干渉計を
安定に動作させるために素子を1チップ化する必要があ
る。そのため、通常、1チップ化が可能であり、かつ、
大きな非線形性を有している半導体光増幅器が光非線形
媒質として用いられる。ところが、半導体光増幅器の応
答時間には制限があり、超高速信号には追従できない。
In the second prior art, it is necessary to integrate the elements into one chip in order to operate the interferometer stably. Therefore, it is usually possible to make one chip, and
A semiconductor optical amplifier having a large nonlinearity is used as an optical nonlinear medium. However, the response time of the semiconductor optical amplifier is limited, and cannot follow an ultra-high-speed signal.

【0013】本発明の目的は、前記第1の従来技術のよ
うに電気段で識別・再生を行わずに信号揺らぎを抑圧で
き、また、超高速信号には追従できない前記第2の従来
技術に対して、超高速信号に応答する光雑音抑圧回路を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a second conventional technique which can suppress signal fluctuation without performing identification and reproduction in an electric stage as in the first prior art, and cannot follow an ultra-high-speed signal. It is another object of the present invention to provide an optical noise suppression circuit that responds to an ultra-high-speed signal.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の光雑音抑圧回路は、光非線形媒質と、前記
光非線形媒質へポンプ光を入力する手段とを有する光パ
ラメトリック増幅器と、前記光パラメトリック増幅器に
対し、利得飽和が生じる状態で信号光を入力する手段
と、前記光パラメトリック増幅器から前記信号光を出力
する手段とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an optical noise suppressing circuit according to the present invention comprises: an optical parametric amplifier having an optical nonlinear medium; and means for inputting pump light to the optical nonlinear medium. The optical parametric amplifier includes means for inputting signal light in a state where gain saturation occurs, and means for outputting the signal light from the optical parametric amplifier.

【0015】また、前記光非線形媒質が光ファイバであ
ることを特徴とする。
Further, the optical nonlinear medium is an optical fiber.

【0016】本発明では、上記構成により、高速な信号
光に重畳されたレベル揺らぎを光の状態のまま抑圧でき
る光雑音抑圧回路を提供することができる。
According to the present invention, with the above configuration, it is possible to provide an optical noise suppressing circuit capable of suppressing the level fluctuation superimposed on the high-speed signal light in the light state.

【0017】また、本発明の光雑音抑圧回路は、光ファ
イバと、前記光ファイバヘ波長λのポンプ光を入力す
る手段とを有し、波長λの信号光を増幅するととも
に、1/λout=2/λ−1/λを満たす波長λ
outの光を発生する光パラメトリック増幅器と、前記
光パラメトリック増幅器に対し、利得飽和が生じる状態
で前記波長λの信号光を入力する手段と、前記光パラ
メトリック増幅器から前記波長λoutの光を出力する
手段と、を備えたことを特徴とする。
Further, the optical noise suppression circuit of the present invention, an optical fiber, and means for inputting the pumping light of said light Faibahe wavelength lambda p, amplifies the signal light of wavelength lambda s, 1 / lambda out = wavelength λ satisfying 2 / λ s −1 / λ p
an optical parametric amplifier which generates light out, with respect to the optical parametric amplifier, and means a state in which gain saturation occurs inputs the signal light of the wavelength lambda s, the output light of the wavelength lambda out from the optical parametric amplifier Means for performing the operation.

【0018】本発明では、上記構成により、信号の消光
比を劣化させることなく、高速な信号光に重畳されたレ
ベル揺らぎを光の状態のまま抑圧できる光雑音抑圧回路
を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an optical noise suppressing circuit capable of suppressing a level fluctuation superimposed on a high-speed signal light in a light state without deteriorating a signal extinction ratio by the above configuration.

【0019】また、前記ポンプ光のスペクトル拡大手段
を備えたことを特徴とする。
Further, the apparatus is characterized in that it comprises means for expanding the spectrum of the pump light.

【0020】また、前記スペクトル拡大手段は位相変調
器であることを特徴とする。
Further, the spectrum expanding means is a phase modulator.

【0021】また、前記ポンプ光は半導体レーザの発振
光であり、前記スペクトル拡大手段は前記半導体レーザ
への注入電流の変調回路であることを特徴とする。
Further, the pump light is oscillation light of a semiconductor laser, and the spectrum expanding means is a modulation circuit of an injection current to the semiconductor laser.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する
図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, those having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0023】本発明は、光非線形媒質中で生じる光パラ
メトリック増幅という現象を利用する。まず、この現象
について説明する。
The present invention utilizes a phenomenon called optical parametric amplification that occurs in an optical nonlinear medium. First, this phenomenon will be described.

【0024】ある媒質中を光が伝搬するとき、これによ
り誘起される分極場Pはおおむね光電場Eに比例する
が、ごく微小にはひずみ成分が生じる。これは通常、光
電場Eの展開形として次のように表される。
When light propagates through a certain medium, the polarization field P induced by the light is approximately proportional to the electric field E, but a very small distortion component is generated. This is usually expressed as the developed form of the electric field E as follows.

【0025】 P=χ:E+χ:EE+χ:EEE+… (1) (1)式の第1項は線形項、第2項は2次の非線形項、
第3項は3次の非線形項である。この媒質中を複数の光
波が伝搬すると、非線形項を介して光波間のミキシング
が起きる。
P = χ 1 : E + χ 2 : EE + χ 3 : EEE + (1) In the equation (1), the first term is a linear term, the second term is a second-order nonlinear term,
The third term is a third-order nonlinear term. When a plurality of light waves propagate in this medium, mixing between the light waves occurs via a nonlinear term.

【0026】例えば、異なる光周波数の3つの光波が同
一方向に伝搬するものとする。この光電場を E=(1/2)Aexp[−i(ωt−kz)]+c.c. +(1/2)Aexp[−i(ωt−kz)]+c.c. +(1/2)Aexp[−i(ωt−kz)]+c.c. (2) と表し、(1)式に代入すると、非線形項より様々な周
波数成分の分極場が生じる。ここで、ω、ω、ω
は各光波の角周波数、A、A、Aはそれぞれの複
素振幅、k、k、kはそれぞれの伝搬定数、tは
時間、zは伝搬座標、c.c.は複素共役である。分極場
からはその周波数成分の光が発生し、元の光に足し合わ
される。例えば、3次の非線形項からω+ω−ω
=ω、ω +ω−ω=ω、ω+ω−ω
ωといった周波数成分の非線形光が発生し、これらは
に足し合わされる。さらに、3周波数がω−ω
=ω −ωというように等間隔であるとすると(ω
がまん中)、−ω+ω+ω=ωという成分もA
に足し合わされる。同様の足し合わせは、A、A
についても起こる。以上の事柄をMaxwell方程式
に基づく展開式により記述すると、次のようになる。
For example, three light waves having different light frequencies are the same.
It propagates in one direction. E = (1/2) Apexp [-i (ωptkpz)] + cc. + (1/2) Asexp [-i (ωstksz)] + cc. + (1/2) Aiexp [-i (ωitkiz)] + c.c. (2), and by substituting into equation (1), various terms can be calculated from the nonlinear term.
A polarization field of the wave number component occurs. Where ωp, Ωs, Ωi
Is the angular frequency of each light wave, Ap, As, AiIs
Elementary amplitude, kp, Ks, KiAre the respective propagation constants, t is
Time, z is the propagation coordinates, and cc is the complex conjugate. Polarization field
Generates light of that frequency component and adds it to the original light.
Is done. For example, from the third-order nonlinear term, ωp+ Ωp−ωp
= Ωp, Ω p+ Ωs−ωs= Ωp, Ωp+ Ωi−ωi=
ωpNon-linear light with frequency components such as
ApIs added to Furthermore, three frequencies are ωs−ωp
= Ω p−ωiIf they are equally spaced like this (ωp
Gamanchu), -ωp+ Ωs+ Ωi= ΩpA component is also A
pIs added to A similar addition is As, A i
Also happens about. Maxwell equation
When described by an expansion expression based on

【0027】 dA/dz=iγ[{|A+2|A+2|A}A+2 A iΔkz] (3a) dA/dz=iγ[{|A+2|A+2|A}A+A −iΔkz] (3b) dA/dz=iγ[{|A+2|A+2|A}A+A −iΔkz] (3c) γは光波間のカップリングを表す定数、Δk=k+k
−2kである。説明を簡単にするため、伝搬損は無
視した。
DAp/ Dz = iγ [{| Ap|2+2 | As|2+2 | Ai|2} Ap+2 Ap *AsAieiΔkz(3a) dAs/ Dz = iγ [{| As|2+2 | Ap|2+2 | Ai|2} As+ A p 2 Ai *e−iΔkz(3b) dAi/ Dz = iγ [{| Ai|2+2 | Ap|2+2 | As|2} Ai+ A p 2 As *e−iΔkz(3c) γ is a constant representing coupling between light waves, Δk = ks+ K
i-2kpIt is. No propagation loss for simplicity
I watched.

【0028】ここで、初期状態として、高パワーのω
光と比較的低いパワーのω光が媒質に入力したとす
る。以後、前者をポンプ光、後者を信号光(シグナル
光)と呼ぶ。すると、(3c)式の右辺第4項よりω
光が発生し(この光をアイドラー光と呼ぶ)、3光波は
(3a)〜(3c)式にしたがって相互作用しながら媒
質を伝搬していく。ここで、Δk≒0であると、足し合
わされる非線形項は元の光との位相関係より、ポンプ光
については光パワーを減少させ、信号光およびアイドラ
ー光については光パワーを増加させるように作用する。
相互作用の仕方は、各光の位相関係に依存し、上記初期
状態の場合には、ポンプ光から信号光およびアイドラー
光へのパワーの移行が起こる。すなわち、信号光パワー
は増幅される。これが光パラメトリック増幅と呼ばれる
現象である。
Here, as an initial state, a high power ω p
It is assumed that light and ω s light having relatively low power enter the medium. Hereinafter, the former is called pump light, and the latter is called signal light (signal light). Then, from the fourth term on the right side of the equation (3c), ω i
Light is generated (this light is called idler light), and the three light waves propagate through the medium while interacting according to the equations (3a) to (3c). Here, if Δk ≒ 0, the added nonlinear term acts to reduce the optical power for the pump light and increase the optical power for the signal light and the idler light due to the phase relationship with the original light. I do.
The manner of interaction depends on the phase relationship between the lights, and in the case of the above-mentioned initial state, power transfer from pump light to signal light and idler light occurs. That is, the signal light power is amplified. This is a phenomenon called optical parametric amplification.

【0029】なお、3光波間の相互作用は、位相整合が
満たされると効率良く起こることが知られている。これ
は直感的には、非線形分極により発生する光が、同位相
で元の光に足し合わされる条件である。
It is known that the interaction between the three light waves occurs efficiently when the phase matching is satisfied. Intuitively, this is a condition under which light generated by nonlinear polarization is added to the original light in the same phase.

【0030】信号光が受け取るパワーの源はポンプ光で
ある。したがって、増幅された信号光パワーが大きい
と、その分ポンプ光が減少し、それに伴い、信号光の増
幅率が減少する。これを利得飽和という。
The source of the power received by the signal light is the pump light. Therefore, when the amplified signal light power is large, the pump light decreases accordingly, and the amplification rate of the signal light decreases accordingly. This is called gain saturation.

【0031】図3は、光パラメトリック増幅器の利得飽
和特性を示す図で、入力信号光パワーに対する増幅利得
を計算により求めたものである。
FIG. 3 is a diagram showing the gain saturation characteristic of the optical parametric amplifier, in which the amplification gain with respect to the input signal light power is obtained by calculation.

【0032】計算では、通信用光ファイバを光非線形媒
質として想定し、γ=2.4/km・W、ファイバ長=
2.5km、入力ポンプ光パワー=0.5W、という値
を用いた。
In the calculation, a communication optical fiber is assumed as an optical nonlinear medium, γ = 2.4 / km · W, fiber length =
The values of 2.5 km and input pump light power = 0.5 W were used.

【0033】図3に示すように、入力信号光パワーが小
さい領域では、増幅光パワーも小さく、ポンプ光パワー
の減少量も小さいため、増幅利得はほぼ一定であるが、
入力信号光パワーが大きいと、利得飽和が起こる。この
関係を入力信号光パワー対出力信号光パワーに書き直す
と、図4に示すようになる。
As shown in FIG. 3, in the region where the input signal light power is small, the amplification gain is almost constant because the amplification light power is small and the amount of reduction in the pump light power is small.
If the input signal light power is large, gain saturation occurs. When this relationship is rewritten as input signal light power versus output signal light power, the result is as shown in FIG.

【0034】図4は、光パラメトリック増幅器の信号光
入出力特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the signal light input / output characteristics of the optical parametric amplifier.

【0035】利得が減少するということは、入力信号光
パワーの変化に対して、出力信号光パワーの変化率が小
さくなるということである。そのため、図4に示すよう
に、入力信号光パワーが変化しても、出力信号光パワー
の変化量は小さい領域が存在する。
The decrease in the gain means that the change rate of the output signal light power becomes smaller with respect to the change of the input signal light power. Therefore, as shown in FIG. 4, there is a region where the amount of change in the output signal light power is small even if the input signal light power changes.

【0036】以上説明した利得飽和特性を利用すると、
信号光の雑音抑圧が可能となる。
Using the gain saturation characteristics described above,
Noise suppression of signal light becomes possible.

【0037】実施の形態1 図1は、本発明の実施の形態1の光雑音抑圧回路の構成
を示す図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical noise suppression circuit according to Embodiment 1 of the present invention.

【0038】1は波長λの信号光、2はポンプ光源、
3は波長λのポンプ光、4は偏波制御回路、5は光合
波器、6は光非線形媒質である光ファイバ、7は光フィ
ルタ、8は波長λの出力光である。
1 is a signal light of wavelength λ s , 2 is a pump light source,
3 the pump light of wavelength lambda p, the 4 polarization control circuit, the fifth optical multiplexer, an optical fiber, 7 is an optical nonlinear medium 6 optical filter, 8 is the output light of the wavelength lambda s.

【0039】本実施の形態の光雑音抑圧回路は、光非線
形媒質である光ファイバ6と、光ファイバ6へポンプ光
3を入力する手段であるポンプ光源2とを有する光パラ
メトリック増幅器と、この光パラメトリック増幅器に対
し、利得飽和が生じる状態で信号光1を入力する手段
と、この光パラメトリック増幅器から信号光1、すなわ
ち、出力光8を出力する手段である光フィルタ7とを備
えている。
The optical noise suppressing circuit according to the present embodiment includes an optical parametric amplifier having an optical fiber 6 which is an optical nonlinear medium, and a pump light source 2 which is a means for inputting the pump light 3 to the optical fiber 6. The parametric amplifier includes means for inputting the signal light 1 in a state where gain saturation occurs, and an optical filter 7 for outputting the signal light 1, that is, the output light 8 from the optical parametric amplifier.

【0040】例えば光ファイバ伝送路を伝送されてきた
波長λの信号光1が、波長λのポンプ光3とともに
光合波器5で合波され、光ファイバ6に入力されるよう
に構成されている。そして、光ファイバ6の出力段には
波長λの光を透過する光フィルタ7が備えられてい
る。光ファイバ6は光非線形媒質として用いられてお
り、図1の構成は信号光1に対して光パラメトリック増
幅器として作用する。なお、一般に光パラメトリック特
性は、入力信号光1の偏波状態に依存する。ポンプ光源
2の出力段の偏波制御回路4は、ポンプ光3の偏波状態
を信号光1に整合させるために備えられている。
[0040] For example the optical fiber transmission line wavelength lambda s signal light 1 that has been transmitted to can be multiplexed by the optical multiplexer 5 with pump light 3 of wavelength lambda p, is configured to be input to the optical fiber 6 ing. Then, the output stage of the optical fiber 6 is provided with an optical filter 7 for transmitting light of wavelength lambda s. The optical fiber 6 is used as an optical nonlinear medium, and the configuration of FIG. 1 functions as an optical parametric amplifier for the signal light 1. In general, the optical parametric characteristics depend on the polarization state of the input signal light 1. The polarization control circuit 4 at the output stage of the pump light source 2 is provided to match the polarization state of the pump light 3 with the signal light 1.

【0041】従来の技術の項で述べたように、光ファイ
バ伝送路を伝送されてきた信号光は、光増幅器で発生す
る自然放出光や、波長多重伝送時に光ファイバ中で発生
する四光波混合波などのために信号レベルが揺らいでい
る。レベル揺らぎの主な原因は、信号光と雑音光との干
渉効果によるものである。同一波長の雑音光が信号光に
重畳されると、両者は干渉するが、信号光と雑音光の位
相関係は時間的にランダムに変動するので、干渉した結
果のパワーレベルもランダムに変動することになる。こ
れにより、信号光レベルに揺らぎが生じる。このレベル
揺らぎは、信号光と雑音光との干渉効果によって起こる
ので、信号光が存在するときにのみ生じる。信号光がオ
フのときには、雑音光のパワー揺らぎによるレベル揺ら
ぎが生じるが、通常、雑音光は信号光より小さいので、
信号光がオンのときの揺らぎに比べると、レベル揺らぎ
は小さい。すなわち、光ファイバ伝送路を伝送された信
号光は、主にオンレベルが揺らいでいる。
As described in the section of the prior art, the signal light transmitted through the optical fiber transmission line is composed of spontaneous emission light generated by an optical amplifier and four-wave mixing generated in an optical fiber during wavelength division multiplex transmission. The signal level fluctuates due to waves. The main cause of the level fluctuation is due to the interference effect between the signal light and the noise light. When noise light of the same wavelength is superimposed on the signal light, they interfere with each other, but the phase relationship between the signal light and the noise light fluctuates randomly with time, so that the power level resulting from the interference also fluctuates randomly. become. As a result, the signal light level fluctuates. Since this level fluctuation occurs due to the interference effect between the signal light and the noise light, it occurs only when the signal light exists. When the signal light is off, the level fluctuation due to the power fluctuation of the noise light occurs. However, since the noise light is usually smaller than the signal light,
The level fluctuation is smaller than the fluctuation when the signal light is on. That is, the signal light transmitted through the optical fiber transmission line mainly fluctuates in on-level.

【0042】図2は、本発明の実施の形態1の動作原理
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the principle of operation of the first embodiment of the present invention.

【0043】このような信号光を図1に示したように構
成した光パラメトリック増幅器を有する光雑音抑圧回路
に入力する。ここで、通常の光ファイバ増幅器などを用
いて、図2に示すように、入力信号光1のオンレベルが
入力信号光1の変化に対して出力光8の変化率が小さい
領域となるように設定する。すると、入力信号光1のオ
ンレベルが波形21に示すように揺らいでいても、出力
段では波形22に示すように、レベル揺らぎが抑えられ
た信号光8が出力されることになる。すなわち、雑音が
抑圧された信号光8が出力される。
Such a signal light is input to an optical noise suppression circuit having an optical parametric amplifier configured as shown in FIG. Here, using an ordinary optical fiber amplifier or the like, as shown in FIG. 2, the ON level of the input signal light 1 is set so that the change rate of the output light 8 is small with respect to the change of the input signal light 1. Set. Then, even if the on-level of the input signal light 1 fluctuates as shown by the waveform 21, the signal light 8 whose level fluctuation is suppressed is output at the output stage as shown by the waveform 22. That is, the signal light 8 in which noise is suppressed is output.

【0044】以上の原理により、光雑音抑圧回路が実現
できる。本光雑音抑圧回路の応答速度は、光非線形媒質
として用いた光ファイバ6の応答速度で決まる。光ファ
イバの非線形性の応答時間はフェムト秒オーダーと非常
に速いことが知られている。したがって、従来技術より
も速い速度の信号光に対して動作させることができる。
According to the above principle, an optical noise suppressing circuit can be realized. The response speed of the optical noise suppression circuit is determined by the response speed of the optical fiber 6 used as the optical nonlinear medium. It is known that the response time of the nonlinearity of an optical fiber is very fast, on the order of femtoseconds. Therefore, it can be operated with respect to the signal light having a higher speed than the conventional technology.

【0045】以上が、本発明の実施の形態1の光雑音抑
圧回路であるが、実施の形態1には、光雑音抑圧効果が
得られる一方、出力信号光の消光比は入力信号より劣化
するという課題がある。以下の本発明の実施の形態2
は、この課題を解決するものである。
The above is the optical noise suppressing circuit according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, the optical noise suppressing effect is obtained, but the extinction ratio of the output signal light is lower than that of the input signal. There is a problem that. Embodiment 2 of the present invention described below
Is to solve this problem.

【0046】実施の形態2の説明に入る前に、実施の形
態1の課題について、実験結果に基づいて説明する。
Prior to the description of the second embodiment, the problem of the first embodiment will be described based on experimental results.

【0047】図5は、本発明者が実験で実際に得た光パ
ラメトリック増幅の測定結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a measurement result of optical parametric amplification actually obtained by the present inventor in an experiment.

【0048】この実験では、光非線形媒質として長さ
2.5km、ゼロ分散波長1550.7nmの分散シフ
トファイバを用い、これに対して、波長1552.0n
m、ピークパワー1.28Wのパルスポンプ光と、波長
1544.1nmの定常信号光を入力して、信号光入力
パワー対信号光出力パワーを測定した。本図に、パラメ
トリック増幅作用により、信号光が増幅されて出力され
る様子が示されている。
In this experiment, a dispersion-shifted fiber having a length of 2.5 km and a zero dispersion wavelength of 1550.7 nm was used as an optical nonlinear medium.
m, pulse pump light having a peak power of 1.28 W and stationary signal light having a wavelength of 1544.1 nm were input, and the signal light input power versus the signal light output power were measured. This figure shows how the signal light is amplified and output by the parametric amplification operation.

【0049】信号光入力パワーが小さい領域では、増幅
率は約45dBで一定であり、信号光出力パワーは信号
光入力パワーに比例して増加する。ところが、信号光入
力パワーの増加につれて増幅率は減少し、信号光出力パ
ワーの増加率が鈍くなる。そして、信号光入力パワー=
−14dBm付近で信号光出力パワーは最大となり、そ
の後は減少へ転じる。
In a region where the signal light input power is small, the amplification factor is constant at about 45 dB, and the signal light output power increases in proportion to the signal light input power. However, the amplification rate decreases as the signal light input power increases, and the increase rate of the signal light output power decreases. And the signal light input power =
The signal light output power becomes maximum around −14 dBm, and thereafter starts decreasing.

【0050】図5の測定結果は、基本的には図2の計算
結果と同じ特性を表わすものである。ただし、信号光出
力パワーが減少に転じる領域までプロットしてある点
と、後の説明のため、dB表示としている点(図2は線
形表示)が異なっている。
The measurement results of FIG. 5 basically show the same characteristics as the calculation results of FIG. However, there is a difference between the plotting up to the region where the signal light output power starts to decrease and the point of dB display (linear display in FIG. 2) for the following description.

【0051】図5の特性を利用すると、入力信号光の雑
音を抑圧することができるのは、実施の形態1の項で説
明したとおりである。すなわち、図6に示すように、入
力信号光のオンレベルを、出力最大となるレベルに設定
して光パラメトリック増幅器に入力する。出力最大近傍
では、信号光入力パワーの変化に対して信号光出力パワ
ー変化はほぼ平坦である。この特性のため、レベル変動
が抑えられた信号光が出力される。すなわち、入力信号
光の雑音を抑圧することができる。
As described in the first embodiment, the noise of the input signal light can be suppressed by using the characteristics shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, the on-level of the input signal light is set to the level at which the output becomes maximum, and is input to the optical parametric amplifier. In the vicinity of the maximum output, the change in the signal light output power is substantially flat with respect to the change in the signal light input power. Due to this characteristic, a signal light whose level fluctuation is suppressed is output. That is, the noise of the input signal light can be suppressed.

【0052】以上が、実施の形態1の動作原理であった
が、実施の形態1では、雑音抑圧作用に伴い、信号光の
オンとオフのレベル比、すなわち、消光比が劣化すると
いう課題がある。
The above is the operation principle of the first embodiment. However, in the first embodiment, there is a problem that the ON / OFF level ratio of the signal light, that is, the extinction ratio is deteriorated due to the noise suppressing action. is there.

【0053】デジタル光信号は、オフレベルは理想的に
はゼロであるが、現実にはある有限の値となる。信号伝
送にとっては、消光比は大きいことが望ましい。実施の
形態1では、光パラメトリック増幅器の利得飽和特性を
利用している。オン状態入力時には、増幅器は利得飽和
状態となっている。一方、オフ状態入力時には、入力レ
ベルは小さいため、増幅器は未飽和状態である。したが
って、オン状態に対する信号利得は、オフ状態に対する
信号利得よりも小さい。その結果、出力信号光の消光比
は入力信号よりも劣化することになる。
The off-level of a digital optical signal is ideally zero, but actually has a finite value. For signal transmission, it is desirable that the extinction ratio be large. In the first embodiment, the gain saturation characteristic of the optical parametric amplifier is used. At the time of the ON state input, the amplifier is in a gain saturated state. On the other hand, when the input is in the OFF state, the amplifier is in an unsaturated state because the input level is low. Therefore, the signal gain for the on state is smaller than the signal gain for the off state. As a result, the extinction ratio of the output signal light deteriorates more than the input signal.

【0054】例えば、図5の特性を有する光パラメトリ
ック増幅器に対して、オンレベルが−14dBm、オフ
レベルが−26dBmである信号光が入力されたとす
る。すると、図5より、出力光のオンレベルは24dB
m、オフレベルは17dBmとなる。すなわち、入力光
の消光比12dBに対して、出力光の消光比は7dBと
なり、5dBの消光比劣化が生じることになる。
For example, it is assumed that a signal light having an on-level of -14 dBm and an off-level of -26 dBm is input to the optical parametric amplifier having the characteristics shown in FIG. Then, from FIG. 5, the ON level of the output light is 24 dB.
m, and the off level is 17 dBm. That is, the extinction ratio of the output light is 7 dB with respect to the extinction ratio of the input light of 12 dB, and the extinction ratio is degraded by 5 dB.

【0055】実施の形態2 この課題を解決するため、本発明の実施の形態2では、
高次の光パラメトリック過程を利用する。まず、高次の
光パラメトリック過程について説明する。
Embodiment 2 In order to solve this problem, in Embodiment 2 of the present invention,
Utilizes higher-order optical parametric processes. First, the higher-order optical parametric process will be described.

【0056】これまでは、光パラメトリック増幅の基本
過程であるω、ω、ωという3つの周波数光間の
相互作用について説明したが、パラメトリック増幅によ
り信号光およびアイドラー光が十分大きくなると、これ
らを源として、さらに新たな周波数光が発生し得る。元
の式に立ち返って、(2)式を(1)式に代入すると、
上記3つの周波数光の他に、ω+ω−ω≡ω
いう周波数成分が存在することがわかる。すなわち、周
波数ωを有する光(以下、ω周波数光と称する)が
発生する。ただし、新たな光が効率よく発生するために
は、これを発生させるパラメトリック過程について位相
整合が満たされていることが必要である。実は、光ファ
イバを光非線形媒質として用い、ポンプ光パワーおよび
ポンプ光波長と信号光波長を適当に設定すると、この周
波数光を発生させるパラメトリック過程についての位相
整合がほぼ満たされ、ω周波数光が効率良く発生す
る。
The interaction between the three frequency lights ω p , ω s , and ω i , which is the basic process of the optical parametric amplification, has been described above. However, when the signal light and the idler light become sufficiently large by the parametric amplification, From these sources, further new frequency light can be generated. Returning to the original equation, substituting equation (2) into equation (1),
It can be seen that there is a frequency component ω p + ω s −ω i ≡ω F in addition to the three frequency lights. That is, light having a frequency omega F (hereinafter, referred to as omega F frequency light) is generated. However, in order to generate new light efficiently, it is necessary that the phase matching is satisfied in a parametric process for generating the new light. In fact, using an optical fiber as the optical nonlinear medium, the pump light power and the pump wavelength and the signal light wavelength appropriately set, the phase matching of the parametric process of generating the frequency light almost satisfied, omega F frequency light Generated efficiently.

【0057】図7(a)、(b)は、本発明者による実
際の実験において、ゼロ分散波長1550.7nm、長
さ2.5kmの分散シフト光ファイバに、波長155
4.1nmのポンプ光と波長1549.5nmの信号光
を入力したときの出力光スペクトルを示す図である。ポ
ンプ光入力パワーは1.3W、信号光入力パワーは図7
(a)では13nW、図7(b)では1.1μWとし
た。
FIGS. 7 (a) and 7 (b) show, in an actual experiment by the inventor, a dispersion-shifted optical fiber having a zero dispersion wavelength of 1550.7 nm and a length of 2.5 km, and a wavelength of 155.
It is a figure which shows the output light spectrum at the time of inputting the pump light of 4.1 nm and the signal light of wavelength 1549.5 nm. The pump light input power is 1.3 W and the signal light input power is FIG.
In FIG. 7A, it was 13 nW, and in FIG. 7B, it was 1.1 μW.

【0058】信号光入力パワーが小さい状態(図7
(a))では、基本パラメトリック過程が主に起こって
おり、ポンプ光、信号光、アイドラー光が主として出力
されている。一方、信号光入力パワーが大きい状態(図
7(b))では、この3光波に加え、信号光の短波長側
に新たな周波数光が出力されている。これが、上記で述
べた周波数ωの光である。ω周波数光の発生は、ポ
ンプ光と信号光との中心波長が、光ファイバのゼロ分散
波長に一致するか、または、それよりいくらか長波長側
にずれた波長位置であるときに効率良く起こった。
When the signal light input power is small (FIG. 7)
In (a)), a basic parametric process mainly occurs, and pump light, signal light, and idler light are mainly output. On the other hand, when the signal light input power is large (FIG. 7B), a new frequency light is output on the short wavelength side of the signal light in addition to the three light waves. This is the light of a frequency omega F mentioned above. generation of omega F frequency light, the center wavelength of the pump light and the signal light, matches the zero dispersion wavelength of the optical fiber, or, effectively occurred when it from a somewhat wavelength position shifted to the long wavelength side Was.

【0059】図8は、上記実験構成において、信号光入
力パワーを変化させたときの、各周波数光の出力光パワ
ーを測定した結果を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the results of measuring the output light power of each frequency light when the signal light input power is changed in the above experimental configuration.

【0060】信号光入力パワーが小さい領域では、信号
光およびアイドラー光の出力パワーは信号光入力パワー
に比例して増加する。信号光およびアイドラー光の出力
パワーが大きくなると、ω周波数光が増大してくる。
ω周波数光が増大すると、この光を発生させるパラメ
トリック過程のため、出力特性は通常の光パラメトリッ
ク増幅とは異なる振る舞いを示す。すなわち、通常の光
パラメトリック増幅では、信号光とアイドラー光は同じ
出力特性を示すが、図8では、信号光入力パワーの増加
とともに信号光がアイドラー光より早く飽和し始める。
そして、入力パワー=−15dBm付近で出力最大とな
り、その後は減少へ転じる。一方、アイドラー光は、傾
きは緩くなるもののそのまま増加している。
In the region where the signal light input power is small, the output power of the signal light and the idler light increases in proportion to the signal light input power. When the output power of the signal light and the idler light becomes larger, omega F frequency light comes increased.
When the ω F- frequency light increases, the output characteristic exhibits a different behavior from the ordinary optical parametric amplification because of the parametric process that generates this light. That is, in the ordinary optical parametric amplification, the signal light and the idler light have the same output characteristics, but in FIG. 8, the signal light starts to saturate faster than the idler light as the signal light input power increases.
Then, the output becomes maximum around the input power = −15 dBm, and thereafter starts to decrease. On the other hand, the idler light is increasing as it is, although the inclination is gentle.

【0061】ここで、ω周波数光に着目する。図9
は、上記実験結果から、ω周波数光のデータをプロッ
トし直した図である。
Here, attention is paid to the ω F frequency light. FIG.
FIG. 9 is a diagram in which data of the ω F frequency light is re-plotted from the above experimental results.

【0062】信号光入力パワーの増加とともに、信号光
出力パワーが増加していき、ある入力レベル(≒−15
dBm)で最大となって、その後は減少へ転じる。ここ
で注目したいのは、増加領域(小信号領域)における増
加の傾きが、比例直線よりも急峻となっていることであ
る。(参考のため、図中に比例直線、すなわち傾き1の
一点鎖線を示した。)この領域では、出力光パワーは、
入力光パワーのほぼ2乗に比例して増加している。この
特性を利用すると、以下に述べるように、消光比劣化の
無い光雑音抑圧動作を得ることが可能となる。
As the signal light input power increases, the signal light output power increases to a certain input level (、 −15).
(dBm), and then starts decreasing. It should be noted here that the slope of the increase in the increase region (small signal region) is steeper than the proportional line. (For reference, a proportional straight line, that is, a dashed line with a slope of 1 is shown.) In this region, the output light power is
It increases in proportion to the square of the input light power. By utilizing this characteristic, it is possible to obtain an optical noise suppressing operation without deterioration of the extinction ratio, as described below.

【0063】図10は、本発明の実施の形態2の光雑音
抑圧回路の構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the optical noise suppressing circuit according to the second embodiment of the present invention.

【0064】1は波長λの信号光、2はポンプ光源、
3は波長λのポンプ光、4は偏波制御回路、5は光合
波器、6は光非線形媒質である光ファイバ、13は光フ
ィルタ、14は波長λoutの出力光である。
[0064] 1 signal light of wavelength lambda s, 2 pump light source,
3 the wavelength lambda p pumping light, the polarization control circuit 4, 5 optical multiplexer, 6 optical fiber is an optical nonlinear medium, the 13 optical filter, 14 is the output light of the wavelength lambda out.

【0065】本実施の形態の光雑音抑圧回路は、光ファ
イバ6と、光ファイバ6ヘ波長λのポンプ光3を入力
する手段であるポンプ光源2とを有し、波長λの信号
光1を増幅するとともに、1/λout=2/λ−1
/λを満たす波長λoutの光を発生する光パラメト
リック増幅器と、この光パラメトリック増幅器に対し、
利得飽和が生じる状態で波長λの信号光1を入力する
手段と、この光パラメトリック増幅器から波長λout
の出力光14を出力する手段である光フィルタ13とを
備えている。
[0065] Light noise suppression circuit of the present embodiment, the optical fiber 6, and a pump light source 2 is means for inputting a pump light 3 of the optical fiber 6 F wavelength lambda p, the signal light of wavelength lambda s 1 and 1 / λ out = 2 / λ s −1
An optical parametric amplifier that generates light of wavelength λ out that satisfies / λ p ,
Means for inputting the signal light 1 having the wavelength λ s in a state where the gain saturation occurs, and the wavelength λ out
And an optical filter 13 which is a means for outputting the output light 14.

【0066】伝送されてきた波長λの信号光1が、ポ
ンプ光源2から偏波制御回路4を介して出力される波長
λのポンプ光3とともに光合波器5により合波され、
光ファイバ6に入力されるように構成されている。そし
て、光ファイバ6の出力段には波長λoutの光を透過
する光フィルタ13が備えられている。波長λ
outは、1/λout=2/λ−1/λを満たす
波長である。ここで、光ファイバ6のゼロ分散波長およ
び各波長光は、ポンプ光3が前述の光パラメトリック過
程におけるポンプ光に、信号光1が信号光に、波長λ
outの出力光14がω周波数光に、それぞれ対応す
るように設定されているものとする。このような設定に
より、光ファイバ6内の光パラメトリック過程により信
号光1が増幅され、さらに波長λoutの出力光14が
発生する。なお、一般に光パラメトリック過程は入力光
の偏波状態に依存する。ポンプ光源2の出力段の偏波制
御回路4は、ポンプ光3の偏波状態を信号光1に整合さ
せるために備えられている。
The transmitted signal light 1 of wavelength λ s is multiplexed by the optical multiplexer 5 together with the pump light 3 of wavelength λ p output from the pump light source 2 via the polarization control circuit 4,
It is configured to be input to the optical fiber 6. The output stage of the optical fiber 6 is provided with an optical filter 13 that transmits light having a wavelength λ out . Wavelength λ
out is a wavelength that satisfies 1 / λ out = 2 / λ s −1 / λ p . Here, the zero-dispersion wavelength of the optical fiber 6 and each wavelength light include the pump light 3 as the pump light in the optical parametric process described above, the signal light 1 as the signal light, and the wavelength λ.
the output light 14 is omega F frequency light out, is assumed to be set to the corresponding. With such a setting, the signal light 1 is amplified by an optical parametric process in the optical fiber 6, and an output light 14 having a wavelength λ out is generated. Generally, the optical parametric process depends on the polarization state of the input light. The polarization control circuit 4 at the output stage of the pump light source 2 is provided to match the polarization state of the pump light 3 with the signal light 1.

【0067】以上の構成による光雑音抑圧の動作原理
は、実施の形態1と同様である。すなわち、信号光1を
図10に示したように構成した光パラメトリック増幅器
に入力する際、通常の光ファイバ増幅器などを用いて、
図9に示すように、入力信号光のオン状態が、λout
波長光の出力光パワーが最大となるレベルであるように
設定する。この入力領域では、入力光パワーの変化に対
してλout波長光出力パワーはほぼ平坦となってい
る。したがって、入力信号光のオンレベルが揺らいでい
ても、出力段ではレベル揺らぎが抑えられた光が出力さ
れることになる。すなわち、実施の形態1の項で述べた
ように、光ファイバを伝送されてきた信号光は主にオン
レベルが揺らいでいるので、これにより雑音が抑圧され
た光が出力される。
The operating principle of optical noise suppression by the above configuration is the same as that of the first embodiment. That is, when the signal light 1 is input to the optical parametric amplifier configured as shown in FIG. 10, using a normal optical fiber amplifier or the like,
As shown in FIG. 9, the ON state of the input signal light is λ out
The output light power of the wavelength light is set so as to be the maximum level. In this input region, the λ out wavelength optical output power is substantially flat with respect to the change in the input optical power. Therefore, even if the on-level of the input signal light fluctuates, the output stage outputs light with suppressed level fluctuation. That is, as described in the first embodiment, since the signal light transmitted through the optical fiber mainly fluctuates in on-level, light whose noise is suppressed by this is output.

【0068】本実施の形態の光雑音抑圧回路において特
徴的なことは、消光比を劣化させずに雑音を抑圧するこ
とが可能なことである。これは、小信号入力領域では、
出力光の増加率が比例関係より急激であることによる。
この特性のため、信号光の利得飽和特性を利用した図
5、図6の光雑音抑圧回路に比べて、オフ状態時の出力
レベルが小さい。その結果、消光比の大きな光が出力さ
れることになる。例えば、図9の実験結果に基づくと、
消光比12dBの信号光を、オンレベルが出力最大付近
となる状態で入力したとすると、出力光の消光比は15
dBとなる。すなわち、消光比劣化の無い光が出力され
る。
A characteristic of the optical noise suppression circuit of the present embodiment is that noise can be suppressed without deteriorating the extinction ratio. This means that in the small signal input area,
This is because the increase rate of the output light is sharper than the proportional relation.
Due to this characteristic, the output level in the off state is smaller than that of the optical noise suppression circuits of FIGS. 5 and 6 using the gain saturation characteristic of the signal light. As a result, light having a large extinction ratio is output. For example, based on the experimental results of FIG.
Assuming that signal light having an extinction ratio of 12 dB is input in a state where the ON level is near the maximum output, the extinction ratio of the output light is 15 dB.
dB. That is, light with no extinction ratio deterioration is output.

【0069】以上の原理により、消光比劣化のない光雑
音抑圧回路を実現することできる。
According to the above principle, an optical noise suppressing circuit without extinction ratio degradation can be realized.

【0070】実施の形態3 前記実施の形態1の光雑音抑圧回路を動作させるために
は、ある程度大きなパワーのポンプ光(図2の計算例で
は0.5W)を光ファイバ6に入力する必要がある。と
ころが、光ファイバ6に高パワーの光を入力すると、誘
導ブリリュアン散乱と呼ばれる光非線形現象が起こり、
入力光が反射ブリリュアン光に変換されて入力端に戻っ
てくることが知られている。このため、あるレベル以上
のポンプ光3のパワーを光ファイバ6中に伝搬させるこ
とができない。前記実施の形態1において、十分なポン
プ光3を光ファイバ6中に伝搬させないと、図2に示す
動作条件が実現できない場合がある。本実施の形態3
は、この課題を回避するように構成されたものである。
Third Embodiment In order to operate the optical noise suppression circuit of the first embodiment, it is necessary to input pump light having a relatively large power (0.5 W in the calculation example of FIG. 2) to the optical fiber 6. is there. However, when high-power light is input to the optical fiber 6, an optical nonlinear phenomenon called stimulated Brillouin scattering occurs.
It is known that input light is converted into reflected Brillouin light and returns to the input end. Therefore, the power of the pump light 3 at a certain level or higher cannot be propagated through the optical fiber 6. In the first embodiment, unless sufficient pump light 3 propagates through the optical fiber 6, the operating conditions shown in FIG. Embodiment 3
Is designed to avoid this problem.

【0071】誘導ブリリュアン散乱が起こる入力光パワ
ー(以後、ブリリュアンしきい値という)は、入力光の
スペクトル幅に依存する。ブリリュアンしきい値は、入
力光のスペクトル幅が広いと、高くなることが知られて
いる。これは、誘導ブリリュアン散乱の作用がスペクト
ル上で分散されるためである。したがって、ポンプ光3
のスペクトル幅を広げる手段を用いれば、ポンプ光3の
入力パワーを大きくすることができ、前記実施の形態1
における課題が解決できる。
The input light power at which stimulated Brillouin scattering occurs (hereinafter referred to as Brillouin threshold) depends on the spectral width of the input light. It is known that the Brillouin threshold increases as the spectral width of input light increases. This is because the effect of stimulated Brillouin scattering is dispersed on the spectrum. Therefore, the pump light 3
When the means for expanding the spectrum width of the first embodiment is used, the input power of the pump light 3 can be increased, and the first embodiment can be used.
Can be solved.

【0072】図9は、本発明の実施の形態3の光雑音抑
圧回路の構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an optical noise suppression circuit according to Embodiment 3 of the present invention.

【0073】9は位相変調器、10は注入電流変調回
路、11はバイアス電流、12は変調電流である。
9 is a phase modulator, 10 is an injection current modulation circuit, 11 is a bias current, and 12 is a modulation current.

【0074】本実施の形態では、基本的な構成は前記実
施の形態1と同様であるが、ポンプ光3のスペクトル幅
を広げる手段が備えられている点が異なる。
The basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, except that a means for expanding the spectrum width of the pump light 3 is provided.

【0075】ここでは、2つの手段が用いられている。
第1の手段として、ポンプ光源2を半導体レーザ(L
D)とし、その注入電流を変調する注入電流変調回路1
0が備えられている。半導体レーザには注入電流に応じ
て発振周波数が変化するという性質がある。したがっ
て、注入電流を変調すると、発振周波数が変調され、こ
れによりポンプ光3のスペクトルが拡がる。その結果、
ブリリュアンしきい値を大きくすることができる。
Here, two means are used.
As a first means, the pump light source 2 is connected to a semiconductor laser (L
D), and the injection current modulation circuit 1 for modulating the injection current
0 is provided. Semiconductor lasers have the property that the oscillation frequency changes according to the injection current. Therefore, when the injection current is modulated, the oscillation frequency is modulated, thereby broadening the spectrum of the pump light 3. as a result,
The Brillouin threshold can be increased.

【0076】さらに、図9では、第2の手段として、ポ
ンプ光源2の出力段に位相変調器9が備えられている。
ポンプ光3に位相変調を加えると、変調側帯波が生じ、
これによりポンプ光3のスペクトルが拡がる。この手段
によっても、ブリリュアンしきい値を大きくすることが
できる。
Further, in FIG. 9, as a second means, a phase modulator 9 is provided at the output stage of the pump light source 2.
When phase modulation is applied to the pump light 3, a modulation sideband is generated,
This broadens the spectrum of the pump light 3. This means can also increase the Brillouin threshold.

【0077】本実施の形態では、以上の手段によって、
光ファイバ6に入力可能なポンプ光3のパワーを大きく
することにより、実施の形態の項の冒頭で述べた雑音抑
圧効果を得るための条件設定が容易となる。
In this embodiment, by the above means,
Increasing the power of the pump light 3 that can be input to the optical fiber 6 facilitates setting of conditions for obtaining the noise suppression effect described at the beginning of the embodiment.

【0078】なお、ここでは、半導体レーザの注入電流
変調を行う注入電流変調回路10と、外部位相変調を行
う位相変調器9という2つのスペクトル拡大手段につい
て述べたが、必要に応じてどちらか一方を設けてもよ
い。
In this case, two spectrum expanding means, ie, the injection current modulation circuit 10 for performing injection current modulation of the semiconductor laser and the phase modulator 9 for performing external phase modulation have been described. May be provided.

【0079】また、本実施の形態3は、上記実施の形態
2にも同様に適用することができる。すなわち、上記実
施の形態2において、本実施の形態3におけるようなポ
ンプ光3のスペクトル幅を広げる手段を設けることによ
り、本実施の形態3におけるのと同様な作用、効果を得
ることができる。
The third embodiment can be similarly applied to the second embodiment. That is, in the second embodiment, by providing a means for expanding the spectrum width of the pump light 3 as in the third embodiment, the same operation and effect as in the third embodiment can be obtained.

【0080】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
Although the present invention has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. It is.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速な信号光に重畳されたレベル揺らぎを光の状態のま
ま抑圧できる光雑音抑圧回路を提供することができる。
また、本発明によれば、信号の消光比を劣化させること
なく、高速な信号光に重畳されたレベル揺らぎを光の状
態のまま抑圧できる光雑音抑圧回路を提供することがで
きる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide an optical noise suppressing circuit capable of suppressing level fluctuation superimposed on high-speed signal light in a light state.
Further, according to the present invention, it is possible to provide an optical noise suppressing circuit capable of suppressing a level fluctuation superimposed on a high-speed signal light in a light state without deteriorating a signal extinction ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1の光雑音抑圧回路の構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an optical noise suppression circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1の動作原理を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation principle of the first embodiment of the present invention.

【図3】光パラメトリック増幅器の利得飽和特性を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating gain saturation characteristics of an optical parametric amplifier.

【図4】光パラメトリック増幅器の信号光入出力特性を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating signal light input / output characteristics of an optical parametric amplifier.

【図5】従来の光パラメトリック増幅器の入出力特性の
測定例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a measurement example of input / output characteristics of a conventional optical parametric amplifier.

【図6】従来の光雑音抑圧動作の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional optical noise suppressing operation.

【図7】(a)、(b)は光パラメトリック増幅器の出
力スペクトルの測定例を示す図である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating measurement examples of an output spectrum of an optical parametric amplifier. FIGS.

【図8】光パラメトリック増幅器の入出力特性の測定例
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a measurement example of input / output characteristics of an optical parametric amplifier.

【図9】図8から、ω周波数光について再プロットし
た図である。
FIG. 9 is a diagram replotted from FIG. 8 for the ω F frequency light.

【図10】本発明の実施の形態2の光雑音抑圧回路の構
成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an optical noise suppression circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態3の光雑音抑圧回路の構
成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an optical noise suppression circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図12】従来の光非線形媒質を内蔵した干渉計の構成
例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of an interferometer incorporating a conventional optical nonlinear medium.

【図13】図12の干渉計の動作原理を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the operation principle of the interferometer of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…信号光、2…ポンプ光源、3…ポンプ光、4…偏波
制御回路、5…光合波器、6…光ファイバ(光非線形媒
質)、7…光フィルタ、8…出力光(λ)、13…光
フィルタ、14…出力光(λout)、9…位相変調
器、10…注入電流変調回路、11…バイアス電流、1
2…変調電流。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Signal light, 2 ... Pump light source, 3 ... Pump light, 4 ... Polarization control circuit, 5 ... Optical multiplexer, 6 ... Optical fiber (optical nonlinear medium), 7 ... Optical filter, 8 ... Output light (? S , 13 optical filter, 14 output light (λ out ), 9 phase modulator, 10 injection current modulation circuit, 11 bias current, 1
2. Modulation current.

───────────────────────────────────────────────────── 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) H04B 10/17 10/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04B 10/17 10/16

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光非線形媒質と、前記光非線形媒質へポン
プ光を入力する手段とを有する光パラメトリック増幅器
と、 前記光パラメトリック増幅器に対し、利得飽和が生じる
状態で信号光を入力する手段と、 前記光パラメトリック増幅器から前記信号光を出力する
手段と、 を備えたことを特徴とする光雑音抑圧回路。
1. An optical parametric amplifier comprising: an optical nonlinear medium; and means for inputting pump light to the optical nonlinear medium; and means for inputting signal light to the optical parametric amplifier in a state where gain saturation occurs. Means for outputting the signal light from the optical parametric amplifier.
【請求項2】前記光非線形媒質が光ファイバであること
を特徴とする請求項1記載の光雑音抑圧回路。
2. The optical noise suppression circuit according to claim 1, wherein said optical nonlinear medium is an optical fiber.
【請求項3】光ファイバと、前記光ファイバヘ波長λ
のポンプ光を入力する手段とを有し、波長λの信号光
を増幅するとともに、1/λout=2/λ−1/λ
を満たす波長λoutの光を発生する光パラメトリッ
ク増幅器と、 前記光パラメトリック増幅器に対し、利得飽和が生じる
状態で前記波長λの信号光を入力する手段と、 前記光パラメトリック増幅器から前記波長λoutの光
を出力する手段と、を備えたことを特徴とする光雑音抑
圧回路。
3. An optical fiber and a wavelength λ p to said optical fiber.
Means for amplifying the signal light having the wavelength λ s , and 1 / λ out = 2 / λ s −1 / λ
an optical parametric amplifier that generates light having a wavelength λ out that satisfies p ; a means for inputting the signal light having the wavelength λ s to the optical parametric amplifier with gain saturation occurring; and a means for outputting out light.
【請求項4】前記ポンプ光のスペクトル拡大手段を備え
たことを特徴とする請求項1、2、または3記載の光雑
音抑圧回路。
4. The optical noise suppressing circuit according to claim 1, further comprising a means for expanding the spectrum of said pump light.
【請求項5】前記スペクトル拡大手段は位相変調器であ
ることを特徴とする請求項4記載の光雑音抑圧回路。
5. The optical noise suppression circuit according to claim 4, wherein said spectrum expanding means is a phase modulator.
【請求項6】前記ポンプ光は半導体レーザの発振光であ
り、前記スペクトル拡大手段は前記半導体レーザへの注
入電流の変調回路であることを特徴とする請求項4記載
の光雑音抑圧回路。
6. The optical noise suppressing circuit according to claim 4, wherein said pump light is oscillation light of a semiconductor laser, and said spectrum expanding means is a modulation circuit of a current injected into said semiconductor laser.
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