JP2003057701A - 光制御素子 - Google Patents
光制御素子Info
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Abstract
御素子を提供すること。 【解決手段】 MMIカプラ403に波長λjの連続光
(CW光)405がポート411に入射され、MMIカ
プラ403で2つに分かれてループ型干渉回路409へ
と導かれる。ループ型干渉回路409では、右回りの光
と左回りの光に別れてループを一周し、再びMMIカプ
ラ403で合波されてポート411に出射される。この
状態で、波長λiの信号光404をMMIカプラ402
に入射させる。入射された信号光404はSOA401
を通過し、SOA401内の屈折率が変化する。信号光
がMMIカプラ413で分岐されて信号光導波路41
4,415からSOA401に両方向から入射する。そ
のためループ内を右回りに伝搬する光407と左回りに
伝搬する光406はともに、SOA401内において、
分岐された信号光と同方向伝搬するとともに、逆方向に
すれ違う。
Description
し、より詳細には、波長多重光ネットワークにおいて、
任意波長の入力信号光強度に応じて、この入力信号光の
波長と同一または異なる別波長の光を変調する光制御技
術に関する。
する光伝送システムとして、複数の異なる波長の光信号
を1本の光ファイバに結合して伝送する波長多重を利用
した光伝送システム(WDMシステム)がある。さら
に、このWDMシステムは、1対1の伝送のみならず、
ネットワーク化が急速に進みつつある。
ァイバを伝送する光信号の波長を同一または異なる波長
へと変換する、いわゆる波長変換を行う光制御素子が重
要となってくる。
の一例を示す図で、この波長変換回路は、半導体光増幅
器(SOA;Semiconductor Optical Amplifier)101
と、このSOAに接続されたMMIカプラ(マルチモー
ド干渉カプラ;Multi-Mode Interference coupler)1
02,103と、このMMIカプラ102,103間に
設けられたループ型干渉回路109とから構成されてい
る。
3に波長λjの連続光(CW光)105がポート111
に入射され、MMIカプラ103で2つに分かれてルー
プ型干渉回路109へと導かれる。ループ型干渉回路1
09では、右回りの光と左回りの光に別れてループを一
周し、再びMMIカプラ103で合波されてポート11
1に出射される。この状態で、波長λiの信号光104
をMMIカプラ102に入射させる。入射された信号光
104はSOA101を通過する。このとき、SOA1
01内の屈折率が変化する。
屈折率変化の影響を受けて、図2(a)のように位相変
化をおこす。右回りの光107は、急峻に位相変化をお
こし、その後、SOA101のキャリア変化の回復時間
の速度に応じた時間で、元の位相にもどり、MMIカプ
ラ103に入射する。左回りの光106も同様の位相変
化を受けるが、右回りの光107に比べて、ループ型干
渉回路109を伝播する距離がΔLだけ長いため、伝播
時間差Δτだけ遅れてMMIカプラ103へ入射する。
MMIカプラ103中では、右回り、左回りの光の位相
変化が起きる時間が、Δτの間だけずれることになる。
このΔτの間だけ、図2(b)のように、干渉効果によ
り、波長λjの光は、ポート110に出射されることと
なる。
波長λjの光へ移され、ポート110に出力されるわけ
である。このループ型干渉回路を有する波長変換回路で
は、位相変化のキャリア変化の回復時間の速度に制限さ
れる領域が、キャンセルアウトされ、その制限を受けず
に高速波長変換が可能となる。
たループ型干渉回路を有する波長変換装置を用いた場
合、SOA101の長さがΔLと比較して十分に小さい
ことが必要であった。すなわち、右回りの連続光107
は、信号光104と同一方向に伝搬するために、SOA
101の長さLSOA全体にわたって屈折率変化の影響
をうけるのに対し、左回りの連続光106は、信号光1
04と逆方向に伝搬するために信号光104と出会うま
では屈折率変化の影響を受けず、立ち上がりにtr=2
LSOA/(c/neq)(cは光速、neqはSOA
の等価屈折率)を要する。
程度の場合には、右回り、左回りの両連続光の位相変化
は、図3(a)のようになり、干渉効果によりポート1
10の出射される被変換光の波形が図3(b)のように
変形してしまう。したがって、trよりもΔτが小さい
ような動作は不可能であった。また、Δτとして10p
s程度を実現するためには LSOA=(c/neq)×tr/2<<(c/
neq)×Δτ/2=500μm が要求され、SOA長を200μm程度以下にする必要
があった。
質の長さの積で決まるため、長さの短いSOAで所望の
位相変化を得るためには、屈折率変化の絶対値を大きく
せざるを得ず、動作パワーが増大したり、場合によって
はSOAの飽和により所望の屈折率変化が得られないと
いった問題が生じていた。
たもので、その目的とするところは、低パワーで、かつ
高速の波長変換機能を有する光制御素子を提供すること
にある。
的を達成するために、請求項1に記載の発明は、任意波
長の第1の入力信号光強度に応じて前記入力信号光の波
長と同一または異なる波長を有する第2の入力光が変調
される光制御素子において、第1の入力光を分岐させる
光分岐手段と、第2の入力光を分岐・遅延させる光分岐
・遅延手段と、前記分岐された第1の入力光の一方を、
前記分岐された第2の入力光の一方と合流する第1の光
結合手段と、該光結合手段により合流された入力光が伝
搬するポートに接続された、第1の入力光の光強度に応
じて屈折率が変化する媒質と、該媒質からの出力を、前
記分岐された第1の入力光の他方と前記分岐された第2
の入力光の他方とを合流する第2の光結合手段とを有す
ることを特徴とする。
に記載の発明において、前記第1の入力光の光強度に応
じて屈折率が変化する媒質として半導体増幅器を用いる
ことを特徴とする。
施例について説明する。図4は、本発明の波長変換を行
う光制御素子の一実施例を示す図で、この波長変換回路
は、半導体光増幅器(SOA)401と、このSOA4
01に接続されたMMIカプラ402,412と、この
MMIカプラ412に接続されたMMIカプラ403
と、このMMIカプラ402,403間に設けられたル
ープ型干渉回路409と、MMIカプラ402,412
に接続されたMMIカプラ413とから構成されてい
る。なお、符号405はCW光、408は変換光、41
0は変換光出力ポート、411はCW光入力ポート、4
14,415は信号光導波路を示している。
示した従来例のものに準じて動作する。つまり、MMI
カプラ403に波長λjの連続光(CW光)405がポ
ート411に入射され、MMIカプラ403で2つに分
かれてループ型干渉回路409へと導かれる。ループ型
干渉回路409では、右回りの光と左回りの光に別れて
ループを一周し、再びMMIカプラ403で合波されて
ポート411に出射される。この状態で、波長λiの信
号光404をMMIカプラ402に入射させる。入射さ
れた信号光404はSOA401を通過する。このと
き、SOA401内の屈折率が変化する。
MIカプラ413で分岐されて信号光導波路414,4
15からSOA401に両方向から入射する。そのため
ループ内を右回りに伝搬する光407と左回りに伝搬す
る光406はともに、SOA401内において、分岐さ
れた信号光と同方向伝搬するとともに、逆方向にすれ違
う。その結果、右回りに伝搬する光407と左回りに伝
搬する光406の位相変化は、図5(a)に示すよう
に、急峻かつ完全に同一波形となる。そのため、変換出
力波形は、図5(b)に示すように、立ち上がり、立ち
下がりとも急峻となり、高速な出力波形を得ることがで
きる。
んら制約を設けるものではない。すなわち、SOAの活
性層に関しては、GaAs、AlGaAs、InGaA
sP,InGaAs、GaInNAs等、任意の材質に
ついて同様な効果が期待できる。また、活性層構造に関
しても、バルク、MQW、量子細線、量子ドットを問わ
ず、またSOAの導波路構造に関してもpn埋め込み、
リッジ構造、半絶縁埋め込み構造、ハイメサ構造等を用
いた場合でも同様な効果が期待できる。
いはCW光を分岐、合流する構造として、MMIカプラ
を用いた例を示しているが、方向性結合器を用いてもよ
い。また、第1の入力光の光強度に応じて屈折率が変化
する媒質からなる構造として、SOAを用いた例を示し
ているが、EA変調器等のような光強度に応じて屈折率
が変化する構造であれば、すべて適用可能である。
意波長の第1の入力信号光強度に応じて前記入力信号光
の波長と同一または異なる波長を有する第2の入力光が
変調される光制御素子において、第1の入力光を分岐さ
せる光分岐手段と、第2の入力光を分岐・遅延させる光
分岐・遅延手段と、分岐された第1の入力光の一方を、
分岐された第2の入力光の一方と合流する第1の光結合
手段と、光結合手段により合流された入力光が伝搬する
ポートに接続された、第1の入力光の光強度に応じて屈
折率が変化する媒質と、媒質からの出力を、分岐された
第1の入力光の他方と分岐された第2の入力光の他方と
を合流する第2の光結合手段とを有するので、低動作パ
ワーで高速の波長変換機能を有する光制御素子を提供す
ることができる。
図である。
す図で、(a)は位相変化、(b)は光強度を示す図あ
る。
す図で、(a)は位相変化、(b)は光強度を示す図あ
る。
例を示す図である。
(a)は位相変化、(b)は光強度を示す図ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 任意波長の第1の入力信号光強度に応じ
て前記入力信号光の波長と同一または異なる波長を有す
る第2の入力光が変調される光制御素子において、第1
の入力光を分岐させる光分岐手段と、第2の入力光を分
岐・遅延させる光分岐・遅延手段と、前記分岐された第
1の入力光の一方を、前記分岐された第2の入力光の一
方と合流する第1の光結合手段と、該光結合手段により
合流された入力光が伝搬するポートに接続された、第1
の入力光の光強度に応じて屈折率が変化する媒質と、該
媒質からの出力を、前記分岐された第1の入力光の他方
と前記分岐された第2の入力光の他方とを合流する第2
の光結合手段とを有することを特徴とする光制御素子。 - 【請求項2】 前記第1の入力光の光強度に応じて屈折
率が変化する媒質として半導体増幅器を用いることを特
徴とする請求項1に記載の光制御素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001249032A JP3778824B2 (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 光制御素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001249032A JP3778824B2 (ja) | 2001-08-20 | 2001-08-20 | 光制御素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003057701A true JP2003057701A (ja) | 2003-02-26 |
JP3778824B2 JP3778824B2 (ja) | 2006-05-24 |
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6856452B2 (en) * | 2002-01-16 | 2005-02-15 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Filter-free wavelength converter |
-
2001
- 2001-08-20 JP JP2001249032A patent/JP3778824B2/ja not_active Expired - Fee Related
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