JP2001324734A - 波長変換回路 - Google Patents
波長変換回路Info
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Abstract
依存性を解消し得る波長変換回路を提供する。 【解決手段】 光合分波器121はCW光を2分岐す
る。半導体光増幅器101,102は分岐されたCW光
を増幅する。光合分波器123が有する出力部151,
152には、半導体光増幅器101,102による増幅
光を合波した出力光が出射される。光合分波器122は
半導体光増幅器101による増幅光を光合分波器123
に対し出射するとともに、信号光を半導体光増幅器10
1に入射する。CW光の波長に信号光が重畳される。導
波路161,162およびλ/2波長板14で構成され
るループ状の導波路により、出力部151から出力部1
52に、および出力部152から出力部151に、出力
光を伝搬して入射させる。λ/2波長板14はループ状
導波路の途中に設けられており、通過する光の偏波面の
向きを略90度回転させる。
Description
し、特に、大容量光通信用に検討が進められている波長
多重伝送方式等において有限な波長帯域を効率的に再利
用するために有効な波長変換回路に関する。
折率変化を用いた相互位相変調方式は、波形整形特性や
低チャーピング伝送特性を持つことが知られ、有効な波
長変換手段と考えられている。
換回路の一構成例を示す。図6において、参照符号1,
2は入出力端面に反射防止膜を施した半導体光増幅器、
9はマッハツェンダ型干渉回路を構成するための光導波
回路を示している。光導波回路9は、光合分波器3と光
合分波器4と光合分波器8とを含んで構成される。光合
分波器8は外部からの入力CW光を2分して半導体光増
幅器1,2へ入射する。光合分波器3は半導体光増幅器
1,2から出射される光を合波する。光合分波器4は、
1,0の信号成分を持った信号光を外部から半導体光増
幅器1へ入射する。
ート5から入射したCW光は光合分波器8で2分岐さ
れ、半導体光増幅器1および2に入射する。両半導体光
増幅器の出力光は光合分波器3で再び合波され、出力ポ
ート6から出射される。このとき、2つの半導体光増幅
器1および2への注入電流を、2つの光干渉路の位相差
2πn(nは正数)が0となるように調整しておくと、
干渉効果によって強め合った光が出力ポート6から出射
される。
合分波器4を介して半導体光増幅器1へ入射すると、半
導体光増幅器1の飽和現象によりキャリア密度が減少す
る。キャリア密度減少によって屈折率変化が引き起こさ
れ、このため、マッハツェンダ型干渉回路の2つの経路
間の位相差2πnがπとなって、弱め合った光が出力ポ
ート6から出射される。このように、入力したCW光の
波長に信号光を重畳する(この例ではON/OFF反
転)ことができるので、波長変換回路として動作するこ
とになる。
πへ変化させることによって信号光のONとOFFの関
係が反転した出力光に変換する場合を示したが、位相差
の初期条件をπに調整しておくことによって、位相差2
πnをπから0へ変化させる非反転の出力光へ変換を行
うことができる。
して偏波依存性のない特性が望まれる。入力光の偏波依
存性は主に半導体光増幅器に起因するが、該半導体光増
幅器へ入射する信号光偏波がTEモードの時の素子利得
とTMモードの時の素子利得との差が十分に小さければ
(<0.5dB)、入力信号光に対する偏波制御は不要
になる。
段であるPLCを用いたハイブリッド集積波長変換回路
では、半導体光増幅器にPLCとの結合効率を向上させ
るためのスポットサイズ変換回路を設けている(以降、
この素子をSS−SOAと呼ぶことにする)。この場
合、結合効率と活性層の利得を合わせたトータル利得
を、変換回路が偏波無依存で動作できる様に設定してい
る。
長変換に用いる場合、利得にではなく、屈折率変化に偏
波依存性がないことが望まれる。しかしながら、SS−
SOAは結合効率に偏波依存性を有しているため、活性
層に入射する光強度が偏波によって異なることになる。
また、活性層の断面構造も作製上の観点から横長構造に
なっているため、例え同一強度の光が入射された場合で
あっても屈折率の変化量が異なってしまう。以上の2つ
の理由から、SS−SOAを用いた従来型の波長変換回
路では、CW光にともなう屈折率変化に偏波依存性が残
存するという課題があった。
換特性の測定結果を示す特性図である。
変換特性を表し、○はCW光の入力偏波の変化によって
最適状態から外れた波長変換特性を表す。この測定結果
は、CW光に対する偏波依存性のため、信号光入力に対
して出力消光比が劣化することを示している。
れたものであって、その目的は、半導体光増幅器に残存
する屈折率変化の偏波依存性を解消し得る波長変換回路
を提供することである。
本発明に係る請求項1の発明は、CW光を分岐する分波
手段と、前記分岐されたCW光を増幅する第1および第
2の光増幅手段と、前記第1および第2の光増幅手段に
よる増幅光を合波した出力光が出射される第1および第
2の出力部を有する合波手段と、信号光を前記第1の光
増幅手段に入射する手段とを備え、前記CW光の波長に
前記信号光を重畳する位相変調型の波長変換回路におい
て、前記第1の出力部から前記第2の出力部に、および
前記第2の出力部から前記第1の出力部に、前記出力光
を伝搬して入射させるループ状の導波手段と、前記導波
手段の途中に設けられており、通過する光の偏波面の向
きを略90度回転させるλ/2波長板とを備えた波長変
換回路を提供する。
の波長変換回路において、前記導波手段の途中に、前記
各手段における損失を補償するための、偏波依存性を持
たない光増幅手段をさらに備えた波長変換回路を提供す
る。
る分波手段と、前記分岐されたCW光を増幅する第1お
よび第2の光増幅手段と、前記第1および第2の光増幅
手段による増幅光を合波した出力光が出射される第1お
よび第2の出力部を有する合波手段と、信号光を前記第
1の光増幅手段に入射する手段とを備え、前記CW光の
波長に前記信号光を重畳する位相変調型の波長変換回路
において、前記第1の出力部から前記第2の出力部に、
および前記第2の出力部から前記第1の出力部に、前記
出力光を伝搬して入射させる手段であって、その一端と
前記第1の出力部との接続部における偏波方向と、その
他端と前記第2の出力部との接続部における偏波方向が
略90度異なるループ状の導波手段を備えた波長変換回
路を提供する。
の波長変換回路において、前記導波手段は1本の偏波保
持光ファイバを含み、前記一端に対して前記他端が略9
0度、その軸方向を中心としてねじられて、その両端を
前記第1および第2の出力部に接続された波長変換回路
を提供する。
の波長変換回路において、前記導波手段は、2本の偏波
保持光ファイバを相互接続する手段であって、その接続
部を通過する光の偏波面の向きを略90度回転させる回
転接続手段と、前記第1の出力部と前記回転接続手段の
間に接続される第1の偏波保持光ファイバと、前記第2
の出力部と前記回転接続手段の間に接続される第2の偏
波保持光ファイバとを備えた波長変換回路を提供する。
る分波手段と、前記分岐されたCW光を増幅する第1お
よび第2の光増幅手段と、前記第1および第2の光増幅
手段による増幅光を合波した出力光が出射される第1お
よび第2の出力部を有する合波手段と、信号光を前記第
1の光増幅手段に入射する手段とを備え、前記CW光の
波長に前記信号光を重畳する位相変調型の波長変換回路
において、前記第1の出力部から前記第2の出力部に、
および前記第2の出力部から前記第1の出力部に、前記
出力光を伝搬して入射させるループ状の導波手段と、前
記導波手段の途中に設けられており、通過する光の偏波
面の向きを調整して略90度回転させる偏波調整手段と
を備えた波長変換回路を提供する。
の波長変換回路において、前記導波手段は、前記第1の
出力部と前記偏波調整手段の間に接続される第1のシン
グルモード光ファイバと、前記第2の出力部と前記偏波
調整手段の間に接続される第2のシングルモード光ファ
イバとを備えた波長変換回路を提供する。
る分波手段と、信号光と前記分岐されたCW光を合波す
る第1の合波手段と、前記第1の合波手段からの前記C
W光および前記分岐されたCW光のうち別のCW光を増
幅する第1および第2の光増幅手段と、前記第1および
第2の光増幅手段による増幅光を合波した出力光が出射
される出力部を有する第2の合波手段とを備え、前記C
W光の波長に前記信号光を重畳する位相変調型の波長変
換回路において、前記出力部から出射される光を導波す
る手段であって、前記光の偏波面の向きを略90度回転
させて前記出力部に再入射させる導波手段を備えた波長
変換回路を提供する。
の波長変換回路において、前記導波手段は、前記出力部
に一端を接続された導波路と、前記導波路の途中に設け
られており、通過する光の偏波面の向きを略45度回転
させるλ/4波長板と、前記λ/4波長板の後段に設け
られており、前記λ/4波長板を通過した光のうち前記
CW光と略同一波長の光を選択的に反射して、前記λ/
4波長板に入射させる反射手段とを備えた波長変換回路
を提供する。
載の波長変換回路において、前記反射手段をグレーティ
ングとした波長変換回路を提供する。
に係る波長変換回路によれば、第1の合波手段が有する
第1および第2の出力部(または出力部)に出射される
光は、導波手段を伝搬されて第1および第2の出力部
(または出力部)に再入射されるときに偏波面の向きが
略90度回転されている。
の実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明
する。
変換回路の第1実施形態の構成を示すもので、石英系導
波路からなるPLC光波回路で構成されるものとする。
半導体光増幅器、11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を示している。半導体光増幅器1
01〜102の図中両側の端面には反射防止膜が施され
ている。半導体光増幅器101〜102として、SS−
SOA(スポットサイズ変換回路)を想定している。
23と導波路131,132とλ/2波長板14とを含
んで構成される。光合分波器121は、導波路131か
らの入力CW光を2分岐して、導波路141,142を
介して半導体光増幅器101,102に入射する。また
光合分波器121は、導波路141,142から到来す
る光を合波して導波路132より出射する。
の増幅出力を光合分波器123に出射する。光合分波器
122はさらに、導波路133を介して外部から入射す
る、1,0の信号成分を持った信号光を分波して半導体
光増幅器101およびポート135に入射する。光合分
波器123から光合分波器122に到来する光も同様に
分波される。分波された信号光は1/2に減衰して半導
体光増幅器101に入射される。ポート135は本発明
に必須の要素ではない。
2で増幅されて出射され導波路145を伝搬する光を、
半導体光増幅器101から光合分波器122および導波
路146を介して到来する光と合波し、これを出力部1
51,152に設けた導波路153,154に出射す
る。導波路153と154の接合部にはλ/2波長板1
4が設置され、図示したようにループが構成されてい
る。λ/2波長板14は、このループを両方向に通過す
る光の偏波面を90度回転させる機能を有している。
を説明する。マッハツェンダ干渉計に位相差が無い状態
に設定しておくとすると、(従来の技術)で記述した様
に信号光のON/OFF(1,0)状態に応じて2つの
光干渉路の位相差2πnがπと0の間で変化し、これに
より、CW光波長にOFF/ON信号を重畳することが
できる。しかしながら(発明が解決しようとする課題)
に記述した様にSS−SOAの屈折率変化に偏波依存性
が残存するため、CW光入力ポート5からCW光を入射
した際の光合分波器3の出力ポート6において最大出力
となるようにSS−SOAの電流値を調整した際に、C
W光の偏波依存性として〜2dBが観測されていた。
形態では図1中の光合分波器123の出力導波路をルー
プ状に構成した。すなわち、導波路153の各端部を出
力部151とλ/2波長板14に接続し、導波路154
の各端部を出力部152とλ/2波長板14に接続して
ループ状の導波路を構成した。
向きを90度回転されるため、光合分波器123の出力
部151からλ/2波長板14を通って伝搬されて出力
部152に入射されて光合分波器123に戻る光(CW
光)は、当初の偏波状態に対して90度回転しているこ
とになる。光合分波器123の出力部152からλ/2
波長板14を通って伝搬されて出力部151に入射され
て光合分波器123に戻る光(CW光)も、同様に90
度回転している。
例えばTE偏波のCW光が通過して光合分波器123に
入射されたとすれば、光合分波器123からループ状導
波路を介して再び光合分波器123からマッハツェンダ
干渉計に入射されたCW光は、TM(Transver
se Magnetic)偏波の光となってマッハツェ
ンダ干渉計中を通過することになる。
れば、CW光はマッハツェンダ干渉計を2回通過して信
号を重畳され(波長変換され)、出力ポート132へと
伝搬していくが、例えば1回目の通過時にはTE(Tr
ansverse Electric)偏波として、2
回目の通過時にはTM偏波として通過するために、半導
体光増幅器101,102に起因する偏波依存性を解消
することができる。本出願人の実験結果によれば、偏波
依存性が<0.5dBに低減されていることを確認でき
た。
波器122において合波/分波損がある。そこで、全信
号光パワーを損失なく半導体光増幅器101に入射させ
るために、さらに別の光合分波器を光合分波器122と
組み合わせて設け、光合分波器122における減衰分を
補って半導体光増幅器101に入射させることが有効で
ある。
も損失が生じるので、これらの損失を補償するための半
導体光増幅器を、λ/2波長板14と併せてループ状導
波路の途中に設けることも考えられる。この半導体光増
幅器としては偏波依存性の無いものを用いる必要があ
り、導波路153の途中、導波路154の途中のいずれ
に設けても良い。
リッタの構成を採ることもできる。さらに、上記実施形
態は石英系導波路からなるPLC光波回路として実施し
た例を説明したが、ポリマー系材料やLiNbO3とい
った材料をベースにして図1の構成の波長変換回路を実
施した場合も同様の効果を得ることができる。
変換回路の第2実施形態を示す構成図である。同図にお
いて、構成要素201〜235は第1実施形態における
構成要素101〜135と同様の構成であり、ここでは
その説明を省略する。
/2波長板を含んだループ構成に代わって、1本の偏波
保持光ファイバ24を含んだループ構成を採用してい
る。すなわち、光合分波器222の出力部251に光導
波路253が接続され、光導波路253の端部に偏波保
持光ファイバ24の一端が接続され、偏波保持光ファイ
バ24の他端と出力部252の間に光導波路254が接
続される構成を採用している。
の外部に、その軸方向を中心としてねじった状態で接続
される。すなわち、光導波路253に接続される偏波保
持光ファイバ24の端面24aに対して、光導波路25
4に接続される反対側の端面24bが90度ねじられて
接続されるので、両端面における偏波の向きは90度異
なっている。
光ファイバ24に例えば端面24bより入射したCW光
が光導波回路21に対して出射されるときには、偏波面
が90度回転されて出射される。逆方向の伝搬でも同様
に回転されされて出射される。例えばTEモードで偏波
保持光ファイバ24に入射されたCW光が再び光導波回
路21へ入射される際にはTMモードとされている。こ
のため、本実施形態によっても第1実施形態と同様の効
果を得ることができる。
0度回転させる別の構成として、2本の偏波保持光ファ
イバと、両偏波保持光ファイバを相互接続するアダプタ
を用いることもできる。このアダプタの接続部における
接続方向は偏波面を90度回転するものとし、この接続
部と光導波路253の端部間に1本の偏波保持光ファイ
バを接続し、この接続部と光導波路254の端部間に別
の偏波保持光ファイバを接続するループ構成とすれば良
い。
変換回路の第3実施形態を示す構成図である。同図にお
いて、構成要素301〜335は第1実施形態における
構成要素101〜135と同様の構成であり、ここでは
その説明を省略する。
/2波長板を含んだループ構成に代わって、偏波調整器
35を含んだループ構成を採用している。すなわち、光
合分波器322の出力部351に光導波路353が接続
され、光導波路353の端部にシングルモード光ファイ
バ32の一端が接続され、光合分波器322の出力部3
52に光導波路354が接続され、光導波路354の端
部にシングルモード光ファイバ33の一端が接続され、
両光ファイバ32,33間に偏波調整器35が接続され
る構成を採用している。
選択的に偏波面の回転量を調整することができ、この回
転量を90度に設定することによって、ループを通過す
る双方向のCW光の偏波面を90度回転させることがで
きる。よって、本実施形態によっても第1実施形態と同
様の効果を得ることができる。
性図である。
既に説明した通り、CW光に対する偏波依存性のため同
一信号光入力に対して出力消光比が劣化していたのに対
し、図4に示した本実施形態による測定結果では、出力
消光比がほとんど劣化しない、安定した波長変換特性が
得られた。
変換回路の第4実施形態を示す構成図である。同図にお
いて、構成要素401〜421,431〜433は第1
実施形態における構成要素101〜121,131〜1
33と同様の構成であり、その説明を省略する。
3が2入力1出力になっており、光合分波器422は光
合分波器421と半導体光増幅器401の間に接続され
る。光合分波器422は、光合分波器421からの分波
されたCW光と信号光を合波して半導体光増幅器401
へと出射する。また光合分波器422は、半導体光増幅
器401からの光を分波する。
は導波路453が接続され、導波路453の途中には、
λ/4波長板44とグレーティング45が順に形成され
ている。λ/4波長板44は通過する光の偏波面を45
度回転させる。出力部151に出射されてλ/4波長板
44を通過した光合分波器423からの出力光は、偏波
面を45度回転されてグレーティング45に達する。グ
レーティング45は選択的な反射特性を持っており、出
力光のうちCW光と同一波長の光のみ、すなわちCW光
のみが反射されて逆方向に、再びλ/4波長板44を通
過して出力部151に戻される。他の波長の光は出力ポ
ート460に出射される。
偏波面を90度回転されて再び光合分波器423に入射
するため、本実施形態によっても第1実施形態と同様の
効果を得ることができる。
回路によれば、第1の合波手段が有する第1および第2
の出力部(または出力部)に出射される光は、導波手段
を伝搬されて第1および第2の出力部(または出力部)
に再入射されるときに偏波面の向きを略90度回転され
ているため、光増幅手段に残存する屈折率変化の偏波依
存性を解消することができる。これによって、偏波依存
性の無い波長変換回路を得ることができ、システムを使
用する上で安定した動作を行えるという効果がある。
成を表す構成図である。
成を表す構成図である。
成を表す構成図である。
明する特性図である。
成を表す構成図である。
特性図である。
01,302,401,402 半導体光増幅器 3,4,121,122,122,221,222,2
23,321,322,323,421,422,42
3 光合分波器 5,131,231,331,431 CW光入力ポー
ト 6,132,232,332,432 光出力ポート 7,133,233,333,433 信号光入力ポー
ト 9,11,21,31,41 光導波回路 14,44 λ/2波長板 24 偏波保持光ファイバ 34 シングルモード光ファイバ 35 偏波調整器 45 グレーティング 151,152,251,252,351,352,4
51 出力部 153,154,253,254,353,354,4
53 導波路
Claims (10)
- 【請求項1】 CW光を分岐する分波手段と、前記分岐
されたCW光を増幅する第1および第2の光増幅手段
と、前記第1および第2の光増幅手段による増幅光を合
波した出力光が出射される第1および第2の出力部を有
する合波手段と、信号光を前記第1の光増幅手段に入射
する手段とを備え、前記CW光の波長に前記信号光を重
畳する位相変調型の波長変換回路において、 前記第1の出力部から前記第2の出力部に、および前記
第2の出力部から前記第1の出力部に、前記出力光を伝
搬して入射させるループ状の導波手段と、 前記導波手段の途中に設けられており、通過する光の偏
波面の向きを略90度回転させるλ/2波長板とを備え
たことを特徴とする波長変換回路。 - 【請求項2】 請求項1に記載の波長変換回路におい
て、 前記導波手段の途中に、前記各手段における損失を補償
するための、偏波依存性を持たない光増幅手段をさらに
備えたことを特徴とする波長変換回路。 - 【請求項3】 CW光を分岐する分波手段と、前記分岐
されたCW光を増幅する第1および第2の光増幅手段
と、前記第1および第2の光増幅手段による増幅光を合
波した出力光が出射される第1および第2の出力部を有
する合波手段と、信号光を前記第1の光増幅手段に入射
する手段とを備え、前記CW光の波長に前記信号光を重
畳する位相変調型の波長変換回路において、 前記第1の出力部から前記第2の出力部に、および前記
第2の出力部から前記第1の出力部に、前記出力光を伝
搬して入射させる手段であって、その一端と前記第1の
出力部との接続部における偏波方向と、その他端と前記
第2の出力部との接続部における偏波方向が略90度異
なるループ状の導波手段を備えたことを特徴とする波長
変換回路。 - 【請求項4】 請求項3に記載の波長変換回路におい
て、 前記導波手段は1本の偏波保持光ファイバを含み、前記
一端に対して前記他端が略90度、その軸方向を中心と
してねじられて、その両端を前記第1および第2の出力
部に接続されたことを特徴とする波長変換回路。 - 【請求項5】 請求項3に記載の波長変換回路におい
て、 前記導波手段は、 2本の偏波保持光ファイバを相互接続する手段であっ
て、その接続部を通過する光の偏波面の向きを略90度
回転させる回転接続手段と、 前記第1の出力部と前記回転接続手段の間に接続される
第1の偏波保持光ファイバと、 前記第2の出力部と前記回転接続手段の間に接続される
第2の偏波保持光ファイバとを備えたことを特徴とする
波長変換回路。 - 【請求項6】 CW光を分岐する分波手段と、前記分岐
されたCW光を増幅する第1および第2の光増幅手段
と、前記第1および第2の光増幅手段による増幅光を合
波した出力光が出射される第1および第2の出力部を有
する合波手段と、信号光を前記第1の光増幅手段に入射
する手段とを備え、前記CW光の波長に前記信号光を重
畳する位相変調型の波長変換回路において、 前記第1の出力部から前記第2の出力部に、および前記
第2の出力部から前記第1の出力部に、前記出力光を伝
搬して入射させるループ状の導波手段と、 前記導波手段の途中に設けられており、通過する光の偏
波面の向きを調整して略90度回転させる偏波調整手段
とを備えたことを特徴とする波長変換回路。 - 【請求項7】 請求項6に記載の波長変換回路におい
て、 前記導波手段は、 前記第1の出力部と前記偏波調整手段の間に接続される
第1のシングルモード光ファイバと、 前記第2の出力部と前記偏波調整手段の間に接続される
第2のシングルモード光ファイバとを備えたことを特徴
とする波長変換回路。 - 【請求項8】 CW光を分岐する分波手段と、信号光と
前記分岐されたCW光を合波する第1の合波手段と、前
記第1の合波手段からの前記CW光および前記分岐され
たCW光のうち別のCW光を増幅する第1および第2の
光増幅手段と、前記第1および第2の光増幅手段による
増幅光を合波した出力光が出射される出力部を有する第
2の合波手段とを備え、前記CW光の波長に前記信号光
を重畳する位相変調型の波長変換回路において、 前記出力部から出射される光を導波する手段であって、
前記光の偏波面の向きを略90度回転させて前記出力部
に再入射させる導波手段を備えたことを特徴とする波長
変換回路。 - 【請求項9】 請求項8に記載の波長変換回路におい
て、 前記導波手段は、 前記出力部に一端を接続された導波路と、 前記導波路の途中に設けられており、通過する光の偏波
面の向きを略45度回転させるλ/4波長板と、 前記λ/4波長板の後段に設けられており、前記λ/4
波長板を通過した光のうち前記CW光と略同一波長の光
を選択的に反射して、前記λ/4波長板に入射させる反
射手段とを備えたことを特徴とする波長変換回路。 - 【請求項10】 請求項9に記載の波長変換回路におい
て、 前記反射手段をグレーティングとしたことを特徴とする
波長変換回路。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2000-05-16 JP JP2000143876A patent/JP3553857B2/ja not_active Expired - Fee Related
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