JP2002006355A

JP2002006355A - 波長変換装置

Info

Publication number: JP2002006355A
Application number: JP2000327109A
Authority: JP
Inventors: Rieko Satou; 里江子佐藤; Toshio Ito; 敏夫伊藤; Akira Okada; 顕岡田; Katsuaki Magari; 克明曲; Noboru Ishihara; 昇石原
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】構成を簡略化すると共に優れた出力信号光
を送出することができ、もって光通信システムのコスト
低減に寄与する波長変換装置を提供すること。【解決手段】波長制御された連続光ＣＷを送出する
第一光源１と、波長制御されない信号光Ｐinを送出する
第二光源２と、前記第二光源２からの信号光Ｐinにより
前記第一光源１からの連続光ＣＷの強度又は位相のうち
の少なくとも一方を変調し出力信号光Ｐoutとして出力
する波長変換手段３を有する波長変換装置Ａ１とした。
また、第一光源が、複数波長を出力する光源と波長選択
機能を有する波長選択手段によって構成され、任意波長
の連続光を波長変換手段へ入力可能である。さらに、第
一光源が、波長可変光源及びその制御手段によって構成
され、任意波長の連続光を前記波長変換手段へ入力可能
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、例えば波長分割多重（ＷＤＭ；
Wavelength Division Multiplexing）光通信システム、
殊にＷＤＭ光通信システムのローカル系ないしアクセス
系において好適に用いられる波長変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大容量な光通信システムとして、
ＷＤＭ光通信システムが実用化されつつある。このＷＤ
Ｍ光通信システムにおいては、連続光（ＣＷ光）に変調
信号光を乗り移らせる波長変換装置が使用される。

【０００３】図９に、従来の波長変換装置の構成例を示
す。この従来の波長変換装置Ａ’は、連続光光源１１１
と波長制御回路１１２を有する第一光源１１０、信号光
光源１２１と波長制御回路１２２を有する第二光源１２
０、そして波長変換回路１３０などを含んで構成され
る。なお、波長制御回路１２２は、図示しない受光回
路、偏差演算回路及び電流制御回路などを有し、信号光
光源１２１からの信号光Ｐin’を受光し、基準光との周
波数の偏差を求めると共に、この偏差をゼロにすべく信
号光光源１２１に供給する電流値を制御するフィードバ
ック制御により、信号光光源１２１の波長制御を行うも
のである。この点は、波長制御回路１１２についても同
様である。

【０００４】この従来の波長変換装置Ａ’における波長
変換の動作例を説明する。（１）第一光源１１０においては、波長制御回路１１２
によって厳密に波長制御された連続光光源１１１から波
長λ_CWの連続光ＣＷが、後段の波長変換回路１３０に送
出される。（２）第二光源１２０においては、波長制御
回路１２２によって同じく厳密に波長制御された信号光
光源１２１から波長λin’の信号光Ｐin’が、後段の波
長変換回路１３０に送出される。（３）そして、波長変
換回路１３０において、図示しない光合分波回路や半導
体光増幅器などにより、第一光源１１０からの連続光Ｃ
Ｗに、第二光源１２０からの信号光Ｐin’のＯＮ状態・
ＯＦＦ状態を乗り移らせて波長変換動作（変調）を行
い、これを波長λout’の出力信号光Ｐout’として外部
に出力する。なお、ここで使用する連続光光源１１１及
び信号光光源１２１は、例えば、分布帰還型レーザ（以
下「ＤＦＢ−ＬＤ」という）のような単一発振波長レー
ザ（ＩＴＵ−Ｔグリッド波長）であり、それぞれ波長制
御回路１１２，１２２により厳密に波長制御されている
（ＩＴＵ−Ｔ；国際通信連合電気通信標準化部門）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の波長変換装置Ａ’においては、信号光Ｐin’と連
続光ＣＷの両方に厳密な波長制御を行うため、それぞれ
波長制御回路１１２，１２２を必要とする。したがっ
て、波長変換装置Ａ’の構成が複雑になると共に装置の
コストが高くなる。一方、ＷＤＭ光通信システムを広く
普及させるためには装置のコストの低減が必要になる。
殊に、ローカル系やアクセス系など、ユーザ側に設置さ
れる通信機器（光信号送出器）におけるコストの低減が
求められる。また、クロストークのない優れた波長の多
重化を行うためには、出力信号光の波長スペクトルの幅
が狭く、かつ波長ピークが尖鋭であることが必要であ
る。また、構成を複雑にすることなく、簡単な構成で異
なる波長の連続光を波長変換に利用することができる
と、さらにＷＤＭ通信の利用場面を広げることができる
など、都合がよい。

【０００６】そこで、本発明は、構成を簡略化すると共
に優れた出力信号光を送出することができ、もって光通
信システムのコスト低減に寄与する波長変換装置を提供
することを主たる目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明者らは鋭意研究を行い、連続光の強度又は位
相を信号光により変調する波長変換装置における出力信
号光の波長スペクトルは、連続光の波長スペクトルに依
存し信号光の波長スペクトルに依存しないことなどを見
出し、本発明を完成するに至った。即ち、前記課題を解
決した本発明の波長変換装置（請求項１）は、波長制御
された連続光を送出する第一光源と、波長制御されない
信号光を送出する第二光源と、前記第二光源からの信号
光により前記第一光源からの連続光の強度又は位相のう
ちの少なくとも一方を変調し出力信号光として出力する
波長変換手段を有するものである。この構成において
は、信号光を送出する第二光源の波長制御は行わない。
このため、信号光は非ＩＴＵ−Ｔグリッド波長である。

【０００８】前記構成においては、第二光源を、分布帰
還型レーザ又はファブリペロー型レーザとすることがで
きる。また、波長変換手段を、位相変調型又は利得変調
型の波長変換回路とすることができる。

【０００９】また、請求項２に記載の波長変換装置は、
請求項１の構成において、前記波長制御された連続光を
送出する前記第一光源が、複数波長を出力する光源と波
長選択機能を有する波長選択手段によって構成され、任
意波長の連続光を前記波長変換手段へ入力可能とした。
この構成によれば、波長変換手段を各波長において共通
に使用することができる。したがって、装置の構成が複
雑化することがない。

【００１０】そして、請求項３に記載の波長変換装置
は、請求項１の構成において、前記波長制御された連続
光を送出する前記第一光源が、波長可変光源及びその制
御手段によって構成され、任意波長の連続光を前記波長
変換手段へ入力可能とした。この構成によれば、波長変
換手段を各波長において共通に使用することができる。
また、第１光源の構成を少なくすことができる。したが
って、装置の構成が複雑化することがない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の波長変換装置の実
施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

【００１２】≪第１実施形態≫先ず、第１実施形態の波
長変換装置を説明する。図１は、波長変換装置のブロッ
ク構成図である。図２は、位相変調型波長変換回路のブ
ロック構成図である。

【００１３】図１に示すように、第１実施形態の波長変
換装置Ａ１は、第一光源１、第二光源２、波長変換手段
たる波長変換回路３、その他、連続光ＣＷ、信号光Ｐi
n、出力信号光Ｐoutの図示しない入出力ポート及びその
他光伝送路１ａ，２ａ，３ａなどから構成される。な
お、第１実施形態の波長変換装置Ａ１は、信号光Ｐinを
電気信号に変換することなく波長変換（変調）を行うも
のである。また、第１実施形態の波長変換装置Ａ１にお
ける波長変換回路３は、位相変調型の波長変換回路であ
る。以下、各構成の説明を行う。

【００１４】図１に示すように、第一光源１は、連続光
光源１１及び波長制御回路１２を有し、所定波長λ
_CW（ＩＴＵ−Ｔグリッド波長）の連続光ＣＷを後段の波
長変換回路３に送出する。なお、連続光光源１１は、Ｄ
ＦＢ−ＬＤである。ちなみに、連続光ＣＷは波長制御回
路１２により波長制御（フィードバック制御）が行われ
ているため、図１に模式的に示すように、波長スペクト
ルは幅が狭くピークは尖鋭である。

【００１５】図１に示すように、第二光源２は、ファブ
リペロー型レーザ（以下「ＦＰ−ＬＤ」という）などか
ら構成され、図示しない信号発生手段からのＯＮ状態・
ＯＦＦ状態の２つの状態を有する信号に基づいて、ＯＮ
状態・ＯＦＦ状態の信号波形（矩形波）の信号光Ｐinを
後段の波長変換回路３に送出する。ちなみに、第二光源
２は、第一光源１と異なり、波長制御回路を有しない。
このため、図１に模式的に示すように、信号光Ｐinの波
長スペクトルは幅が広いものになっている。なお、第二
光源２は、ＤＦＢ−ＬＤなどでもよい。

【００１６】図１に示すように、波長変換回路３は、光
伝送路１ａ，２ａによりそれぞれ第一光源１及び第二光
源２と光学的に接続されている。なお、図２に示すよう
に、この波長変換回路３は位相変調型波長変換回路３１
であり、（１）第一の光合分波回路３２ａ及び第二の光
合分波回路３２ｂ、この両光合分波回路３２ａ，３２ｂ
の間に並列に配置された第一の半導体光増幅器３３ａ及
び第二の半導体光増幅器３３ｂから構成されるマッハツ
ェンダ干渉計、（２）信号光Ｐinを第一の半導体光増幅
器３３ａに入力するための信号光用光合分波回路３４、
（３）連続光入力ポート３５、信号光入力ポート３６及
び出力信号光出力ポート３７などから構成されている。
ちなみに、ここでのマッハツェンダ干渉計は、第一の光
合分波回路３２ａにより分岐された一方の連続光ＣＷを
参照光として、これを第二の光合分波回路３２ｂにおい
て、他方の連続光ＣＷと干渉させるものである。なお、
符号３ａは、出力信号光Ｐoutを他の装置や機器に出力
する光伝送路である。

【００１７】図２に示すように、第一の光合分波回路３
２ａは、連続光入力ポート３５から入力された連続光Ｃ
Ｗをパワー分岐して、後段の第一の半導体光増幅器３３
ａ及び第二の半導体光増幅器３３ｂに導くものである。

【００１８】図２に示す第一の半導体光増幅器３３ａ
は、図示しない基板、Ｐ型半導体、ｎ型半導体などが積
層された構造を有し、活性層やクラッド層などが形成さ
れている。この第一の光半導体光増幅器３３ａは、両端
面に無反射コーティングが施されていると共に、一端側
から連続光ＣＷが入力され、他端側から増幅されて出力
されるようになっている。さらに、他端側からは信号光
Ｐinが入力されるようになっている。また、図示しない
電極を介して、図示しない制御装置から駆動電流が注入
されるようになっている。なお、第二の半導体光増幅器
３３ｂについても、第一の半導体光増幅器３３ａと同様
の構成を有する。ただし、第二の半導体光増幅器３３ｂ
の他端側には、信号光Ｐinは入力されない。

【００１９】ちなみに、両半導体光増幅器３３ａ，３３
ｂに注入する電流をそれぞれ調節することで、両半導体
光増幅器３３ａ，３３ｂの内部に発生するキャリア密度
に差を生じさせることができ、これによりマッハツェン
ダ干渉計における両干渉路に所定の位相差を設定するこ
とができる。なお、この両半導体光増幅器３３ａ，３３
ｂとして、スポットサイズ変換付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。

【００２０】図２に示すように、信号光用光合分波回路
３４は、第一の半導体光増幅器３３ａと第二の光合分波
回路３２ｂの間に配置される。この信号光用光合分波回
路３４は、信号光入力ポート３６と接続され、信号光入
力ポート３６からの信号光Ｐinを第一の半導体光増幅器
３３ａに入力する。ちなみに、信号光Ｐinは前記の通り
矩形波（パルス波）であるが、この信号光Ｐinが第一の
半導体光増幅器３３ａに入力されると、信号光Ｐinの信
号波形に応じて第一の半導体光増幅器３３ａにおける屈
折率が変化する。なお、屈折率が変化している時間は、
入力された光信号Ｐinの信号波形（パルス）の幅に等し
く、屈折率が元に戻る時間は電流注入で発生したキャリ
アの寿命に等しくなる。

【００２１】図２に示すように、第二の光合分波回路３
２ｂは、両半導体光増幅器３３ａ，３３ｂを通過した両
連続光ＣＷ，ＣＷを合波し、干渉効果によって強度変調
され出力信号光Ｐoutを生成する。なお、前記した通
り、第二の光合分波回路３２ｂに入力される両連続光Ｃ
Ｗ，ＣＷは、両半導体光増幅器３３ａ，３３ｂに注入さ
れる電流、及び第一の半導体光増幅器３３ａに入力され
る信号光Ｐinにより、所定の位相差が生じるようになっ
ている。

【００２２】図２に示すように、出力信号光出力ポート
３７は、第二の光合分波回路３２ｂに接続され、強度変
調されて生成した出力信号光Ｐoutを外部に出力する。
ここで図１に模式的に示すように、出力信号光Ｐoutの
波長λoutの波長スペクトルは幅が狭くピークは尖鋭で
ある。なお、出力信号光Ｐoutの波長λoutと連続光ＣＷ
の波長λ_CWは、同じ波長である。

【００２３】次に、前記した構成の波長変換装置Ａ１の
動作を、図１及び図２を参照して詳細に説明する。先
ず、第一光源１の連続光光源１１において、波長制御回
路１２により波長制御された波長λ_CW（ＩＴＵ−Ｔグリ
ッド波長）の連続光ＣＷが生成され、後段の波長変換回
路３（位相変調型波長変換回路３１）に送出される。図
１に模式的に示すように、連続光ＣＷは波長制御回路１
２により波長制御が行われているため、波長スペクトル
の幅は狭くピークが尖鋭である。

【００２４】位相変調型波長変換回路３１に入力された
連続光ＣＷは、第一の光合分波回路３２ａによりパワー
分岐される。分岐された一方の連続光ＣＷは第一の半導
体光増幅器３３ａに入力され、分岐された他方の連続光
ＣＷは第二の半導体増幅器３３ｂに入力される。両半導
体増幅器３３ａ，３３ｂで増幅された両連続光ＣＷ，Ｃ
Ｗは、第二の光合分波回路３２ｂで合波される。

【００２５】なお、両半導体光増幅器３３ａ，３３ｂに
それぞれ駆動電流が注入されるが、この注入される電流
値は、マッハツェンダ干渉計における両干渉路の位相差
が２ｎπ（ｎは整数）になるようにしてある。このた
め、干渉効果で強度を強め合った光（出力信号光Ｐou
t）が出力信号光出力ポート３７から出力される。

【００２６】次に、信号光入力ポート３６から信号光用
光合分波回路３４を介して、第一の半導体光増幅器３３
ａに矩形波の信号光Ｐinが入力される。なお、図１に模
式的に示すように、光信号Ｐinの波長λinは波長制御さ
れないため、波長スペクトルは幅が広いものとなってい
る。

【００２７】信号光Ｐinが入力されると、第一の半導体
光増幅器３３ａのキャリア密度が減少し、第一の半導体
光増幅器３３ａの内部に屈折率変化が引き起こされる。
これにより、第一の半導体光増幅器３３ａに入力された
連続光ＣＷの位相が変化する。そして、両干渉路の位相
差が（２ｎ＋１）πになったときに、干渉効果によって
弱め合った光（出力信号光Ｐout）が出力信号光出力ポ
ート３７から出力される。

【００２８】つまり、両光合分波回路３２ａ，３２ｂ及
び両半導体光増幅器３３ａ，３３ｂから構成されるマッ
ハツェンダ干渉計、並びに第一の半導体光増幅器３３ａ
に信号光Ｐinを入力する信号光用光合分波回路３４を用
いた位相変調型波長変換回路３１の場合、（１）両半導
体光増幅器３３ａ，３３ｂに注入する電流により第一の
光合分波回路で分岐された両連続光ＣＷ，ＣＷに所定の
位相差を設定し、同時に、（２）第一の半導体光増幅器
３３ａに入力される信号光Ｐinの信号波形に応じて両連
続光ＣＷ，ＣＷに位相差を生じさせる。よって、第一光
源１からの連続光ＣＷの強度を、第二光源２からの信号
光Ｐinの信号波形に応じて、強め合ったり弱め合ったり
して変調（変換）し、出力信号光Ｐoutとして出力する
ことができる。換言すると、信号光Ｐinの信号波形を連
続光ＣＷに乗り移らせて波長変換を行うことができる。

【００２９】ここで、出力信号光Ｐoutは、前記の通り
連続光ＣＷに信号光ＰinのＯＮ状態・ＯＦＦ状態という
信号波形を乗り移らせたものである。したがって、出力
信号光Ｐoutの波長スペクトル（波長λout）は、連続光
ＣＷの波長スペクトル（波長λ_CW）と同じになる。よっ
て、第一光源１の波長制御を行えば、第二光源２の波長
制御を行わなくとも、波長ピークが尖鋭な優れた信号光
Ｐoutが得られる。ちなみに、波長ピークが尖鋭になる
と、クロストークをなくすことができるので波長の多重
化を行いやすくなる。

【００３０】なお、前記した例では、信号光Ｐinに応じ
て位相差を初期条件の２ｎπから（２ｎ＋１）πに変化
させることによって、信号光Ｐinを逆相の出力信号光Ｐ
outに変換する場合を示したが、初期条件を（２ｎ＋
１）πにすると、同相の出力信号光Ｐoutに変換でき
る。ちなみに、第１実施形態の波長変換装置Ａ１におい
ては、信号光Ｐinを逆相に変換するか同相に変換するか
は、任意に設定することができる。

【００３１】≪第２実施形態≫次に、波長変換回路とし
て利得変調型波長変換回路を用いた第２実施形態の波長
変換装置Ａ２を、図１及び図３を参照して説明する。図
３は、利得変調型波長変換回路のブロック構成図であ
る。なお、前記した位相変調型波長変換回路を用いた第
１実施形態と同一性を有する構成については、同一の符
号を付し、その説明を省略する。

【００３２】図３に示すように、利得変調型波長変換回
路４１は、半導体光増幅器４２、連続光ＣＷを入力する
と共に出力信号光Ｐoutを出力する入出力ポート４３、
信号光Ｐinを入力する信号光入力ポート４４などから構
成されている。

【００３３】ちなみに、半導体光増幅器４２は、図示し
ない基板、Ｐ型半導体、ｎ型半導体などが積層された構
造を有し、活性層やクラッド層などが形成されている。
この半導体光増幅器４２は、両端面に無反射コーティン
グが施されていると共に、一端側から入出力ポート４３
を介して連続光ＣＷが入力され、他端側から信号光入力
ポート４４を介して信号光Ｐinが入力されるようになっ
ている。また、半導体光増幅器４２で増幅・変調された
出力信号光Ｐoutは、一端側から出力され、入出力ポー
ト４３を介して外部に出力されるようになっている。つ
まり、半導体光増幅器４２は、その一端側が入出力ポー
ト４３に接続され、他端側が信号光入力ポート４４に接
続されている。なお、この半導体光増幅器４２には、図
示しない電極を介して、図示しない制御装置から駆動電
流が注入されるようになっている。この半導体光増幅器
４２は、注入する電流により、信号光ＰinがＯＦＦ状態
の場合はそのまま光増幅器として機能し、ＯＮ状態の場
合には増幅作用が飽和状態となって連続光ＣＷが透過し
ないように設定することができる。また、その逆の設定
をすることもできる。

【００３４】この利得変調型波長変換回路４１は、波長
変換回路３として第一光源１及び第二光源２に接続さ
れ、波長変換装置Ａ２を構成する（図１参照）。ちなみ
に、入出力ポート４３の先端側（半導体光増幅器４２と
は反対側）は、図示しない接続手段により第一光源１及
び光伝送路３ａに光学的に接続されている。

【００３５】次に、利得変調型波長変換回路４１の動作
を、図１及び図３を参照して説明する。なお、半導体光
増幅器４２は、信号光ＰinがＯＦＦ状態（ＯＦＦ信号）
の場合はそのまま光増幅器として機能し、ＯＮ状態（Ｏ
Ｎ信号）の場合には連続光ＣＷが透過しないように設定
してあるとする。

【００３６】第一光源１から波長制御された連続光ＣＷ
が、入出力ポート４３を介して利得変調型波長変換回路
に入力される。一方、ＯＮ状態又はＯＦＦ状態の２つの
状態で表される信号光Ｐinが、信号光入力ポート４４か
ら入力される。

【００３７】すると、半導体光増幅器４２は、信号光Ｐ
inがＯＦＦ状態の場合は、そのまま光増幅器として機能
して連続光ＣＷを増幅し、入出力ポート４３から外部に
出力する。一方、信号光ＰinがＯＮ状態の場合には増幅
作用が飽和状態になって連続光ＣＷの外部への出力が阻
止する。つまり、信号光Ｐinの信号波形に応じて、ＯＮ
状態・ＯＦＦ状態を乗り移らせた連続光ＣＷを出力信号
光Ｐoutとして外部に出力することができる。

【００３８】このため、出力信号光Ｐoutの波長スペク
トル（波長λout）は、連続光ＣＷの波長スペクトル
（λ_CW）と同じになる。よって、利得変調型波長変換回
路４１を波長変換回路３として用いた波長変換装置Ａ２
においても、第一光源１の波長制御を行えば、第二光源
２の波長制御を行わなくとも、波長ピークが尖鋭な優れ
た信号光Ｐoutが得られる。なお、前記した通り、波長
ピークが尖鋭になると、クロストークをなくすことがで
きるので波長の多重化を行いやすくなる。

【００３９】≪第３実施形態≫続いて、複数の波長の連
続光から任意の波長の連続光を選択して波長変換を行う
第３実施形態の波長変換装置を、図４を参照して説明す
る。図４は、Ｎ×Ｎ光スイッチング回路を利用した波長
変換装置のブロック構成図である。なお、前記した各実
施形態と同一性を有する構成については、同一の符号を
付し、その説明を省略する。

【００４０】図４に示すように、第３実施形態の波長変
換装置Ａ３は、第一光源１Ａ、第二光源２、波長変換回
路３、波長セレクタ５（Ｎ×Ｎ光スイッチング回路５
１、スイッチング制御回路５２）などを含んで構成され
る。なお、波長セレクタ５が、請求項の波長選択機能を
有する波長選択手段に該当する。

【００４１】第３実施形態の波長変換装置Ａ３の第一光
源１Ａは、複数の制御された波長λ _CW1，λ_CW2，，λ
_CWn（ＩＴＵ−Ｔグリッド波長）の連続光ＣＷ１，ＣＷ
２，，ＣＷｎを送出する機能を有する。このため、第一
光源１Ａは、異なる波長を送出する複数の第一光源
１₁，１₂，，１_nから構成される。複数の第一光源１₁，
１₂，，１_nは、複数の連続光光源１１₁，１１₂，，１１
_nと複数の波長制御回路１２ ₁，１２₂，，１２_nが対にな
って構成されている。なお、連続光光源１１₁，１
１₂，，１１_nは、第１実施形態及び第２実施形態と同様
に、ＤＦＢ−ＬＤであり、波長制御回路１２₁，１
２₂，，１２_nにより波長制御されている。

【００４２】その結果、複数の第一光源１₁，１₂，，１
_nは、それぞれ異なる波長λ_CW1，λ _CW2，，λ_CWnの制御
された複数の連続光ＣＷ１，ＣＷ２，，ＣＷｎを、波長
セレクタ５のＮ×Ｎ光スイッチング回路５１に送出する
ことができるようになっている。Ｎ×Ｎ光スイッチング
回路５１は、Ｎ個の入力ポート及び１個の出力ポートを
有する。各入力ポートは、各光伝送路を介して複数の第
一光源１₁，１₂，，１ _nに接続されている。また、Ｎ×
Ｎ光スイッチング回路５１は、波長セレクタ５を構成す
るスイッチング制御回路５２の制御に基づいて、任意の
波長λ_CWxの連続光ＣＷｘのみを選択し、これを光伝送
路５ａを介して波長変換回路３に出力することができる
ようになっている。なお、ｎは２以上の自然数であり、
ｘは１〜ｎまでのいずれか１つの自然数である。また、
Ｎは自然数であり、ｎと同じ値かｎよりも大きな値をと
る。

【００４３】波長セレクタ５（Ｎ×Ｎ光スイッチング回
路５１）の例としては、半導体光導波路に加える電界を
制御することで屈折率を変化させてスイッチングを行う
方向性結合器を多段に組み合わせたスイッチング回路が
あげられる（参考文献；"Dynamic response of InGaAlA
s/InAlAs multiple quantum well(MQW) directionalcou
pler waveguide switch modules" T.Ito et.al.,IOOC'9
5,ThD101）。このＮ×Ｎ光スイッチング回路５１は、ス
イッチング制御回路５２の制御に基づいて、入力した複
数の波長λ_CW1，λ_CW2，，λ_CWnの連続光ＣＷ１，ＣＷ
２，，ＣＷｎのうち、任意の連続光ＣＷｘ（波長
λ_CWx）を選択して外部に送出することができるもので
あればよく、前記した方向性結合器を多段に組み合わせ
たものに限定されるものではない。

【００４４】なお、第３実施形態での第二光源２及び波
長変換回路３は、第１実施形態及び第２実施形態の波長
変換装置Ａ１，Ａ２における第二光源２及び波長変換回
路３と同じものである。したがって、その説明を省略す
る。

【００４５】第３実施形態の波長変換装置Ａ３の動作
を、図４を参照して詳細に説明する。先ず、第一光源１
Ａにおける複数の第一光源１₁，１₂，，１_nの各連続光
光源１１₁，１１₂，，１１_nが、これと対になった複数
の波長制御回路１２₁，１２₂，，１２_nの制御に基づい
て、それぞれ異なる波長λ_CW1，λ_CW2，，λ_CWn（ＩＴ
Ｕ−Ｔグリッド波長）の制御された複数の連続光ＣＷ
１，ＣＷ２，，ＣＷｎを生成し、各光伝送路を介して後
段のＮ×Ｎ光スイッチング回路５１の対応する各入力ポ
ートに出力する。

【００４６】Ｎ×Ｎスイッチング回路５１には、複数の
連続光ＣＷ１，ＣＷ２，，ＣＷｎが入力される。しか
し、スイッチング制御回路５２による制御のもと、任意
に選択された１つの連続光ＣＷｘ（波長λ_CWx）のみが
Ｎ×Ｎ光スイッチング回路５１の出力ポートから出力さ
れる。

【００４７】出力された連続光ＣＷｘは、光伝送路５ａ
を介して波長変換回路３に入力される。また、波長変換
回路３には、第二光源２から波長制御されない矩形波の
信号光Ｐinが入力される。すると、波長変換回路３は、
第１実施形態又は第２実施形態で説明したようにして、
信号光Ｐinの信号波形を連続光ＣＷｘに乗り移らせて波
長変換を行い、出力信号光Ｐout(x)を生成する。そし
て、生成した出力信号光Ｐout(x)を外部に出力する。

【００４８】ここで、外部に出力される出力信号Ｐout
(x)の波長λout(x)は、例えば連続光ＣＷ１（波長
λ_CW1）がＮ×Ｎ光スイッチング回路５１から出力され
た場合は、波長λ_CW1と同じになる。同様に、連続光Ｃ
Ｗ２（波長λ_CW2）がＮ×Ｎ光スイッチング回路５１か
ら出力された場合は、外部に出力される出力信号Ｐout
(x)の波長λout(x)は、波長λ_CW2と同じになる。つま
り、第３実施形態の波長変換装置Ａ３によれば、任意の
波長λ_CWxの出力信号光Ｐout(x)を出力することができ
る。しかも、波長変換回路３をそれぞれの波長λout(x)
ごとに備える必要がなく、１つだけでよい。これによ
り、クロストークのない光通信を行うことができると共
に、光通信システムのコスト低減にも寄与することがで
きる。

【００４９】≪第４実施形態≫複数の波長の連続光から
任意の波長の連続光を選択して波長変換を行う第４実施
形態の波長変換装置を、図５を参照して説明する。図５
は、ＥＡ変調器及び光合分波回路を利用した波長変換装
置のブロック構成図である。なお、前記した各実施形態
と同一性を有する構成については、同一の符号を付し、
その説明を省略する。

【００５０】図５に示すように、第４実施形態の波長変
換装置Ａ４は、第一光源１Ａ、第二光源２、波長変換回
路３、波長セレクタ５Ａなどを含んで構成される。な
お、波長セレクタ５Ａが、請求項の波長選択機能を有す
る波長選択手段に該当する。

【００５１】第４実施形態の波長変換装置Ａ４における
第一光源１Ａ、第二光源２、波長変換回路３などは、第
３実施形態のものと同じであるので、その説明を省略す
る。

【００５２】図５に示すように、第４実施形態の波長変
換装置Ａ４における波長セレクタ５Ａは、複数の第一光
源１₁，１₂，，１_nと同じ数（複数）のＥＡ変調器５
３₁，５３₂，，５３_nを有すると共に、この複数のＥＡ
変調器５３₁，５３₂，，５３_nを制御するＥＡ制御回路
５４と光合分波回路５５を有する。なお、各第一光源１
₁，１₂，，１_nと各ＥＡ変調器５３₁，５３₂，，５３_nは
光伝送路により接続されている。また、各ＥＡ変調器５
３₁，５３₂，，５３_nは、ＥＡ制御回路５４と電気的に
接続されている。

【００５３】各ＥＡ変調器５３₁，５３₂，，５３_nは半
導体光導波路から構成され、該半導体光導波路に加える
電界を制御することで光損失を変化させ、導波される光
を通過させたり遮断したりする電界吸収型変調器（Elec
tro Absorption Modulator）である。また、ＥＡ制御回
路５４は、各ＥＡ変調器５３₁，５３₂，，５３_nにおけ
る電界を制御する制御回路である。

【００５４】光合分波回路５５は、ｎ個の入力ポートと
１個の出力ポートを有する光合分波回路である。ここで
の光合分波回路５５は、波長選択機能（スイッチング機
能）などは有さず、各入力ポートから入力された連続光
ＣＷｘをそのまま出力ポートから出力する。つまり、入
力された連続光ＣＷｘは、各ＥＡ変調器５３₁，５
３₂，，５３_n及びＥＡ制御回路５４により既に波長選択
されているので、さらに波長選択を行う必要がなく、各
入力ポートから入力された連続光ＣＷｘをそのまま出力
ポートから出力する。

【００５５】光合分波回路５５から出力された連続光Ｃ
Ｗｘは、光伝送路５Ａａを介して波長変換回路３に入力
されるようになっている。

【００５６】第４実施形態の波長変換装置Ａ４の動作
を、図５を参照して説明する。第３実施形態と同様に、
先ず、第一光源１Ａにおける複数の第一光源１₁，
１₂，，１_nの各連続光光源１１₁，１１₂，，１１_nが、
これと対になった複数の波長制御回路１２₁，１２₂，，
１２_nの制御に基づいて、それぞれ異なる波長λ_CW1，λ
_CW2，，λ_CWn（ＩＴＵ−Ｔグリッド波長）の制御された
複数の連続光ＣＷ１，ＣＷ２，，ＣＷｎを生成し、各光
伝送路を介して後段の各ＥＡ変調器５３₁，５３₂，，５
３_nの入力ポートにそれぞれ出力する。

【００５７】各ＥＡ変調器５３₁，５３₂，，５３_nのう
ち、ＥＡ制御回路５４による制御のもと、任意に選択さ
れた１つの連続光ＣＷｘ（波長λ_CWx）のみが光合分波
回路５５の入力ポートに出力される。光合分波回路５５
は、入力された連続光ＣＷｘをそのまま出力ポートから
出力する。

【００５８】光合分波回路５５からの連続光ＣＷｘは、
光伝送路５Ａａを介して波長変換回３に入力される。す
ると、第３実施形態などと同様に、第二光源２から入力
された信号光Ｐinの信号波形を連続光ＣＷｘに乗り移ら
せて波長変換を行い、出力信号光Ｐout(x)を生成する。
そして、生成した出力信号光をＰout(x)を外部に出力す
る。

【００５９】ちなみに、第４実施形態の波長変換装置Ａ
４も第３実施形態の波長変換装置Ａ３と同様に、波長セ
レクタ５Ａで、例えば波長λ_CW1の連続光ＣＷ１が選択
されれば、波長変換回路３から外部に出力される出力信
号Ｐout(x)の波長λout(x)は、波長λ_CW1と同じにな
る。したがって、第４実施形態の波長変換装置Ａ４によ
れば、クロストークのない光通信を行うことができると
共に、光通信システムのコスト低減にも寄与することが
できる。

【００６０】なお、第３実施形態及び第４実施形態にお
ける波長セレクタ５，５Ａは、例えば文献（"A wideban
d wavelength selector using polarization independe
nt SOA gate array on PLC platform",T.Ito et.al.,OA
A'98,TuA2）に記載された波長セレクタ５Ｂを用いるこ
とができる（図６参照）。また、第３実施形態及び第４
実施形態における第一光源１Ａは、複数の連続光光源１
１₁，１１₂，，１１_nによるものであったが、例えば前
記した文献に記載されているような多波長光源１Ａ’で
あってもよい（図６参照）。なお、図６の符号５Ｂａ
は、波長セレクタ５Ｂの制御回路である。

【００６１】≪第５実施形態≫波長可変光源からの任意
の波長の連続光を用いて波長変換を行う第５実施形態の
波長変換装置を、図７を参照して説明する。図７は、波
長可変光源を利用した波長変換装置のブロック構成図で
ある。なお、前記した各実施形態と同一性を有する構成
については同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００６２】図７に示すように、第５実施形態の波長変
換装置Ａ５は、第一光源１Ｂ、第二光源２、波長変換回
路３などを含んで構成される。

【００６３】第５実施形態の波長変換装置Ａ５の第一光
源１Ｂは、波長可変光源１１Ｂ及び波長可変制御回路１
２Ｂを含んで構成される。なお、波長可変制御回路１２
Ｂが請求項の波長可変光源の制御手段に該当する。

【００６４】この波長可変光源１１Ｂ（第一光源１Ｂ）
は、外部共振レーザやＳＳＧ−ＤＢＲレーザなどから構
成され、波長可変制御回路１２Ｂの制御のもと、波長制
御された任意の連続光ＣＷｘ（波長λ_CWx）を送出する
機能を有する（SSG-DBR；super structure grating dis
tributed-Bragg reflector）。なお、第一光源１Ｂは、
連続光ＣＷｘの波長λ_CWxを、波長λ_CW1，λ_CW2，，λ
_CWn（ＩＴＵ−Ｔグリッド波長）のいずれかとして送出
（出力）することができるようになっている。結果とし
て、第５実施形態の第一光源１Ｂは、第３実施形態及び
第４実施形態の第一光源１Ａと同様に、波長λ_CW1，λ
_CW2，，λ_CWnの連続光ＣＷ１，ＣＷ２，，ＣＷｎを出力
することができる。ただし、第５実施形態では、第３実
施形態及び第４実施形態のような波長セレクタ５，５Ａ
が不要である。

【００６５】第一光源１Ｂから出力された任意の連続光
ＣＷｘ（波長λ_CWx）は、波長変換回路３に入力される
ようになっている。なお、第二光源２及び波長変換回路
３などは、前記した各実施形態と同じものである。した
がって、その説明を省略する。

【００６６】第５実施形態の波長変換装置Ａ５の動作
を、図７を参照して詳細に説明する。先ず、波長可変制
御回路１２Ｂの制御のもと、波長可変光源１１Ｂが出力
可能な連続光ＣＷ１，ＣＷ２，，ＣＷｎのうちから任意
の連続光ＣＷｘ（波長λ_CWx）を出力する。

【００６７】出力された連続光ＣＷｘは、光伝送路１Ｂ
ａを介して波長変換回路３に入力される。すると、第３
実施形態などと同様に、第二光源２から入力された信号
光Ｐinの信号波形を連続光ＣＷｘに乗り移らせて波長変
換を行い、出力信号光Ｐout(x)を生成する。そして、生
成した出力信号光をＰout(x)を外部に出力する。もちろ
ん、第一光源１Ｂが波長λ_CW2の連続光ＣＷ２を出力す
る場合は、出力信号光Ｐout(x)の波長λout(x)は、波長
λ_CW2になる。

【００６８】このようにして、第５実施形態の波長変換
装置Ａ５によっても、波長制御された第一光源１Ｂから
の連続光ＣＷｘ（波長λ_CWx）と波長制御されない第二
光源２からの信号光Ｐinを波長変換して優れた出力信号
光Ｐoutを生成することができる。もちろん出力信号光
Ｐoutの波長λoutは、第一光源１Ｂが出力する連続光Ｃ
Ｗｘの波長λ_CW1，λ_CW2，，λ_CWn（ＩＴＵ−Ｔグリッ
ド波長）の範囲内で自由に設定することができる。しか
も、第５実施形態では、波長セレクタ（５，５Ａ）が不
要である。これにより、クロストークのない光通信を行
うことができると共に、光通信システムのコスト低減に
も一層寄与することができる。

【００６９】

【実施例】次に、実施例により本発明を具体的に説明す
る。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。この実施例において参照する図８は、実施例の波長
変換装置における、（ａ）は信号光の波長スペクトル、
（ｂ）は出力信号光の波長スペクトル、（ｃ）は出力信
号光の出力アイパターンである。

【００７０】この実施例では、図２に示す位相変調型波
長変換回路３１を、図１に示す波長変換装置Ａ１（第１
実施形態）における波長変換回路３として適用した。

【００７１】先ず、スポットサイズ変換付のＩｎＧａＡ
ｓＰ系の活性層を備える第一の半導体光増幅器３３ａ及
び第二の半導体光増幅器３３ｂを準備し、これを各光合
分波回路３２ａ，３２ｂ，３４がそれぞれ所定の位置に
形成された石英系光導波回路に実装し、位相変調型波長
変換回路３１とした（図２参照）。次に、この位相変調
型波長変換回路３１を波長変換回路３として、これに第
一光源１及び第二光源２を、光伝送路１ａ，２ａを介し
て光学的に接続し、波長変換装置Ａ１とした（図１参
照）。

【００７２】そして、波長制御された連続光ＣＷ（ＩＴ
Ｕ−Ｔグリッド波長）を第一光源から波長変換回路３に
送出した。また、波長制御されないＯＮ状態又はＯＦＦ
状態の２つの状態を有する信号光Ｐin（非ＩＴＵ−Ｔグ
リッド波長）を第二光源２から波長変換回路３に送出し
た。

【００７３】結果を図８に示す。信号光Ｐinの波長スペ
クトルは、図８（ａ）に示すように、幅広い波長スペク
トルになっておりピークは尖鋭ではない。しかし、図８
（ｂ）に示すように、出力信号光Ｐoutの波長スペクト
ルは、幅の極めて狭い波長スペクトルになっておりピー
クは尖鋭で、良好なものである。また、図８（ｃ）に示
すように、出力アイパターンは良好なＯＮ状態・ＯＦＦ
状態になっている。ちなみに、このＯＮ状態・ＯＦＦ状
態は、信号光Ｐinの図示しないＯＮ状態・ＯＦＦ状態を
示す信号波形を極めて良好に再現している。この実施例
は、第１実施形態の波長変換装置Ａ１を例にしたもので
あるが、もちろん第２実施形態から第５実施形態の波長
変換装置Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５でもこの実施例と同様
に優れた出力信号光Ｐoutを得ることができる。

【００７４】なお、本発明の波長変換装置は、前記した
発明の実施の形態及び実施例に限定されることなく、様
々に変形実施することができる。例えば、波長変換回路
は、位相変調によって行うもの又は利得変調によって行
うものであれば、前記した発明の実施の形態及び実施例
で示した波長変換回路に限定されるものではない。ま
た、位相変調及び利得変調による波長変換を適宜組み合
わせてもよい。また、複数波長を出力する光源や波長セ
レクタも、第３実施形態及び第４実施形態で説明したも
のに限定されるものではない。この点、第５実施形態に
おける波長可変光源についても同様である。

【００７５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の波
長変換装置（請求項１）は、信号光の波長制御を行わな
いので、信号光側の波長制御回路が不要となる。したが
って、波長変換装置の構成を簡略化すると共に装置のコ
スト、ひいては光通信システムのコストを低減すること
ができる。また、本発明の波長変換装置は、波長制御さ
れた連続光に信号光の信号波形を乗り移らせるものであ
るため、出力信号光の波長スペクトルは信号光の波長ス
ペクトルに影響されない。このため、出力信号光の波長
スペクトルは、波長制御された連続光の波長スペクトル
と同様に極めて幅が狭くピークが尖鋭であり優れる。よ
って、本発明の波長変換装置は、ＷＤＭ光通信システム
に好適に使用することができる。

【００７６】また、本発明の波長変換装置（請求項２）
によれば、波長変換手段（波長変換回路）を各波長にお
いて共通に使用することができる。したがって、装置の
構成が複雑化することがなく、さらに好適にＷＤＭ光通
信システムに使用することができる。

【００７７】そして、本発明の波長変換装置（請求項
３）によれば、波長変換手段（波長変換回路）を各波長
において共通に使用することができる。また、第一光源
の構成をより簡略化・小型化することもできる。したが
って、装置の構成が複雑化することがなく、さらに好適
にＷＤＭ光通信システムに使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態の波長変換装置
のブロック構成図である。

【図２】図１の波長変換回路として使用される位相
変調型波長変換回路のブロック構成図である。

【図３】本発明に係る第２実施形態の波長変換装置
における波長変換回路として使用される利得変調型波長
変換回路のブロック構成図である。

【図４】本発明に係る第３実施形態の、Ｎ×Ｎスイ
ッチング回路を利用した波長変換装置のブロック構成図
である。

【図５】本発明に係る第４実施形態の、ＥＡ変調器
及び光合分波回路を利用した波長変換装置のブロック構
成図である。

【図６】第３実施形態及び第４実施形態の変形例を
示すブロック構成図である。

【図７】本発明に係る第５実施形態の、波長可変光
源を利用した波長変換装置のブロック構成図である。

【図８】実施例の波長変換装置における、（ａ）は
信号光の波長スペクトル、（ｂ）は出力信号光の波長ス
ペクトル、（ｃ）は出力信号光の出力アイパターンであ
る。

【図９】従来の波長変換装置の構成例を示すブロッ
ク構成図である。

【符号の説明】

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５…波長変換装置１ … 第一光源１Ａ … 第一光源（複数波長を出力する光源）１Ｂ … 第一光源（波長可変光源及びその制御手段
から構成）１１Ｂ … 波長可変光源１２Ｂ … 波長可変制御回路（波長可変光源の制御手
段）２ … 第二光源３ … 波長変換回路（波長変換手段）３１ … 位相変調型波長変換回路（波長変換回路）４１ … 利得変調型波長変換回路（波長変換回路）５，５Ａ… 波長セレクタ（波長選択手段）ＣＷ … 連続光 λ_CW … 波長（連続光の波長）Ｐin … 信号光Ｐout … 出力信号光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田顕東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者曲克明東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者石原昇東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB05 AB12 BA02 CA13 DA08 HA16 5K002 AA01 CA05 CA13 DA02 DA05 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長制御された連続光を送出する第一
光源と、波長制御されない信号光を送出する第二光源
と、前記第二光源からの信号光により前記第一光源から
の連続光の強度又は位相のうちの少なくとも一方を変調
し出力信号光として出力する波長変換手段を有すること
を特徴とする波長変換装置。
【請求項２】前記波長制御された連続光を送出する
前記第一光源が、複数波長を出力する光源と波長選択機
能を有する波長選択手段によって構成され、任意波長の
連続光を前記波長変換手段へ入力可能であることを特徴
とする請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】前記波長制御された連続光を送出する
前記第一光源が、波長可変光源及びその制御手段によっ
て構成され、任意波長の連続光を前記波長変換手段へ入
力可能であることを特徴とする請求項１に記載の波長変
換装置。