JP2005208515A - 波長変換方法および波長変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で高効率に波長変換することができる波長変換器を提供する。
【解決手段】 ３ｄＢ光カプラ１３１から合波されて出力された光周波数ｆ_１の光および光周波数ｆ_２の連続光は、光ファイバ１３２の一端に入力し他端へ向かって導波する。これらの光の導波に伴い生じる非線形光学現象により光ファイバ１３２において光周波数ｆ_３の光が発生する。光ファイバ１３２に入力する光周波数ｆ_１の光のパワーより、光ファイバ１３２に入力する光周波数ｆ_２の連続光のパワーが小さい。光ファイバ１３２において非線形光学現象を発現せしめるための励起光として光周波数ｆ_１の光が用いられる。光ファイバ１３２で発生する光の光周波数ｆ_３は「ｆ_３＝２ｆ_１−ｆ_２」なる式で表される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、入力した入力光の波長と異なる波長を有する出力光を出力する波長変換方法および波長変換器に関するものである。

波長変換器は、例えば光通信ネットワークにおいて用いられ、入力した信号光とは異なる波長であって同一の情報を担う信号光に変換して出力する（例えば特許文献１〜３を参照）。従来の波長変換器は、時間的に強度変調された入力信号光（以下「入力光」と呼ぶ。）と、この入力光よりパワーが大きい連続光とを合波して、これら入力光および連続光を光ファイバに導波させ、これらの導波に伴い生じる非線形光学現象により、入力光とは異なる波長の出力光を発生し出力する。
国際公開第９９／１０７７０号パンフレット 特表２００２−５１４３２２号公報 特開２００２−２９６６３０号公報

従来の波長変換器では、光ファイバにおいて非線形光学現象を発現せしめるための励起光として連続光が用いられており、連続光のパワーは大きいほど好ましい。しかし、線幅が狭い連続光はＳＢＳ（誘導ブリルアン散乱）閾値が低いので、ブリルアン散乱が発生し易く、光ファイバに入力することができる連続光のパワーの最大値にも限界がある。その結果、波長変換されて得られる出力光のパワーにも限界がある。

ブリルアン散乱の発生を回避する為に、励起光である連続光に位相変調やディザをかけることも考えられる。しかし、この場合には、波長変換器が大型化してコスト増につながる。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、簡易な構成で高効率に波長変換することができる波長変換器を提供することを目的とする。

本発明に係る波長変換方法は、入力光の波長と異なる波長を有する連続光と入力光とを光合波器に入力し、合波して出力し、合波器により合波された入力光と連続光とを光ファイバに入力して導波させ、これらの光の導波に伴い生じる非線形光学現象により入力光と異なる波長の出力光を発生し出力し、光ファイバから出力される出力光を光フィルタに入力し、選択的に取り出して出力することを特徴とする。更に、光フィルタから取り出された出力のパルス時間幅を、光ファイバに入力する入力光のパルス時間幅より２０％以上狭くするように、光フィルタの帯域幅を設定することを特徴とする。或いは、光フィルタから取り出された出力光のアイパターンのクロスポイントが、光ファイバに入力する入力光のアイパターンのクロスポイントより低くするように、光フィルタの帯域幅を設定することを特徴とする。

この波長変換方法によれば、互いに波長が異なる入力光および連続光は、光合波器により合波されて光ファイバに入力し、この光ファイバを導波する。これらの光の導波に伴い光ファイバにおいて非線形光学現象が生じ、これにより、入力光の波長と異なる波長を有する出力光が光ファイバにおいて発生する。光ファイバで発生した出力光は、光フィルタにより、選択的に取り出されて出力される。

ここで、光ファイバにおいて非線形光学現象を発現せしめるための励起光として、連続光では無く、入力光が用いられる。そして、光フィルタの帯域幅を設定することで、光フィルタから取り出された出力光のパルス幅を、光ファイバに入力する入力光のパルス幅より２０％以上狭くする。或いは、光フィルタから取り出された出力光のアイパターンのクロスポイントは、光ファイバに入力する入力光のアイパターンのクロスポイントより低い。したがって、本発明に係る波長変換方法は、ＳＢＳを抑圧する為の付加手段が不要であって簡易な構成であり、高効率に波長変換することができ、かつ、波形が整形されることにより受信感度の改善を図ることができる。

光フィルタの透過波長域は１０ｎｍ以上波長シフト制御することが可能であるのが好適であり、この場合には、波長多重伝送における任意の波長を装置を替えることなく扱うことができ、自由度が増す。

光フィルタから出力される透過波長の波長シフト制御時の出力パワー差は３ｄＢ以下であるのが好適である。この場合には、所望の波長に変換する際のパワー変動が伝送システムに与える影響を実用上問題ないレベルまで抑えることが出来る。これは、例えばファイバの分散特性を抑制する、光増幅器を付与する等の技術により実現することができる。

波長シフト制御は連続光の波長シフトに基づいて行うのが好適であり、また、波長シフト制御は入力光の波長シフトに基づいて行うのも好適である。

本発明に係る波長変換器は、入力光の波長と異なる波長を有する出力光を出力する波長変換器であって、(1) 入力光の波長と異なる波長を有する連続光と入力光とを合波する光合波器と、(2) 光合波器により合波された入力光と連続光とを入力して導波させ、これらの光の導波に伴い生じる非線形光学現象により出力光を発生し出力する光ファイバと、(3) 光ファイバから出力される出力光を選択的に取り出して出力する光フィルタとを備えることを特徴とする。更に、光フィルタから取り出された出力光のパルス幅は、光ファイバに入力する入力光のパルス幅より２０％以上狭いことを特徴とする。或いは、光フィルタから取り出された出力光のアイパターンのクロスポイントは、光ファイバに入力する入力光のアイパターンのクロスポイントより低いことを特徴とする。また、光ファイバに入力する入力光のパワーより光ファイバに入力する連続光のパワーが小さいことを特徴とする。

この波長変換器によれば、互いに波長が異なる入力光および連続光は、光合波器により合波されて光ファイバに入力し、この光ファイバを導波する。これらの光の導波に伴い光ファイバにおいて非線形光学現象が生じ、これにより、入力光の波長と異なる波長を有する出力光が光ファイバにおいて発生する。光ファイバで発生した出力光は、光フィルタにより、選択的に取り出されて出力される。

ここで、光ファイバにおいて非線形光学現象を発現せしめるための励起光として、連続光では無く、入力光が用いられる。そして、光フィルタから取り出された出力光のパルス幅は、光ファイバに入力する入力光のパルス幅より２０％以上狭い。或いは、光フィルタから取り出された出力光のアイパターンのクロスポイントは、光ファイバに入力する入力光のアイパターンのクロスポイントより低い。したがって、本発明に係る波長変換器は、ＳＢＳを抑圧する為の付加手段が不要であって簡易な構成であり、高効率に波長変換することができ、かつ、波形が整形されることにより受信感度の改善を図ることができる。

入力光の波長の可変対応幅が１０ｎｍ以上であるのが好適であり、この場合には、波長多重伝送における任意の波長を装置を替えることなく扱うことができ、自由度が増す。

連続光の波長が可変であるのが好適であり、この場合には、入力光を任意の波長の出力光へ変換することができる。

光フィルタが波長可変光フィルタであるのが好適であり、この場合には、変換後の出力光の波長が変化しても、これに追随して出力光を取り出すことができる。

入力光の波長において光ファイバの波長分散の絶対値が０.２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるのが好適であり、この場合には、帯域幅１０ｎｍ以上の範囲の所望の波長への波長変換が可能となる。

光ファイバの非線形係数が１０／Ｗ／ｋｍ以上であるのが好適であり、この場合には、変換効率が高くなるので、光ファイバの長さを短くすることができる。

ＣバンドまたはＬバンドに含まれる何れかの波長において光ファイバの分散スロープが０であるのが好適であり、この場合には、想定する帯域で任意の入力光を略一定の効率で波長変換することができる。

本発明によれば、簡易な構成で高効率に波長変換することができ、同時に波形整形効果が期待できる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る波長変換器１００および波長変換器評価系１０１の構成図である。この図に示される波長変換器１００は、ＥＤＦＡ１１５、バンドパスフィルタ１１６、ＥＤＦＡ１２５、バンドパスフィルタ１２６、３ｄＢ光カプラ１３１、光ファイバ１３２、光カプラ１３３、可変光減衰器１３４および光フィルタ１３５を備える。また、波長変換器評価系１０１は、この波長変換器１００を評価するものであって、波長変換器１００に加えて、光源１１１、パルスパターン発生器１１２、変調器１１３、偏波コントローラ１１４、光源１２１、偏波コントローラ１２４、受信器１３６、ビットエラーレート評価器１３７、光スペクトラムアナライザ１４１および光スペクトラムアナライザ１４２を備える。

光源１１１は、連続光を出力するものであり、例えは半導体レーザ光源が好適に用いられる。パルスパターン発生器１１２は、所定のパターンに強度変調された電気信号を出力する。変調器１１３は、光源１１１から出力された連続光を入力するとともに、パルスパターン発生器１１２から出力された電気信号をも入力し、この電気信号に基づいて入力光を強度変調して、この強度変調された光を出力する。偏波コントローラ１１４は、変調器１１３から出力された光を入力し、この光の偏波状態を調整して出力する。

ＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）１１５は、偏波コントローラ１１４から出力された光を入力し、この光を光増幅して出力する。バンドパスフィルタ１１６は、ＥＤＦＡ１１５から出力された光を入力し、この光のうち光周波数ｆ_１の光を選択的に透過して出力する。光源１１１の出力波長が可変であるのが好適であり、バンドパスフィルタ１１６の透過波長（光周波数ｆ_１）も可変であるのが好適であり、これらの可変幅が１０ｎｍ以上であるのが好適である。

光源１２１は、連続光を出力するものであり、例えは半導体レーザ光源が好適に用いられる。偏波コントローラ１２４は、光源１２１から出力された光を入力し、この光の偏波状態を調整して出力する。ＥＤＦＡ１２５は、偏波コントローラ１２４から出力された光を入力し、この光を光増幅して出力する。バンドパスフィルタ１２６は、ＥＤＦＡ１２５から出力された光を入力し、この光のうち光周波数ｆ_２の光を選択的に透過して出力する。光源１２１の出力波長が可変であるのが好適であり、バンドパスフィルタ１２６の透過波長（光周波数ｆ_２）も可変であるのが好適である。光周波数ｆ_１と光周波数ｆ_２とは相違する。

３ｄＢ光カプラ１３１は、２つの入力ポートおよび２つの出力ポートを有する。３ｄＢ光カプラ１３１は、バンドパスフィルタ１１６から出力される光周波数ｆ_１の光を一方の入力ポートに入力して、この光を２分岐して２つの出力ポートから出力する。また、３ｄＢ光カプラ１３１は、バンドパスフィルタ１２６から出力される光周波数ｆ_２の光を他方の入力ポートに入力して、この光を２分岐して２つの出力ポートから出力する。３ｄＢ光カプラ１３１の一方の出力ポートは光ファイバ１３２に接続され、他方の出力ポートは光スペクトラムアナライザ１４１に接続されている。

光ファイバ１３２は、３ｄＢ光カプラ１３１により合波されて一方の出力ポートから出力された光周波数ｆ_１の光と光周波数ｆ_２の連続光とを入力し、これらの光を導波させ、これらの光の導波に伴い生じる非線形光学現象（四光波混合）により光周波数ｆ_３の光を発生し出力する。光周波数ｆ_３は、光周波数ｆ_１および光周波数ｆ_２の何れとも相違する。

ここで、光ファイバ１３２において非線形光学現象を高効率に発現させるには、光周波数ｆ_１において光ファイバ１３２の波長分散の絶対値は０.２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるのが好適であり、また、光ファイバ１３２の非線形係数は１０／Ｗ／ｋｍ以上であるのが好適である。また、入力する光の光周波数ｆ_１，ｆ_２が変化した場合であっても光ファイバ１３２において非線形光学現象を高効率に発現させるには、ＣバンドまたはＬバンドに含まれる何れかの波長において光ファイバ１３２の分散スロープは０であるのが好適である。このような光ファイバ１３２として、高非線形性光ファイバや、高非線形性分散フラット光ファイバが好適に用いられ得る。

光カプラ１３３は、光ファイバ１３２から出力される光を入力し、その光の一部を分岐して光スペクトラムアナライザ１４２へ出力し、残部を可変光減衰着１３４へ出力する。可変光減衰器１３４は、光カプラ１３３から出力されて到達した光を入力し、この光に減衰を付与して出力する。可変光減衰器１３４における減衰量は可変である。

光フィルタ１３５は、可変光減衰器１３４から出力された光を入力し、その光のうち光周波数ｆ_３の光を選択的に透過させる。なお、光周波数ｆ_１または光周波数ｆ_２が可変である場合には、光フィルタ１３５の透過波長も可変であるのが好適である。

受信器１３６は、光フィルタ１３５を透過した光周波数ｆ_３の光を受光して、その受光強度に応じた電圧値を出力する。ビットエラーレート評価器１３７は、受信器１３６から出力される電圧信号を入力して、その電圧信号に基づいて、受信器１３６による受信の際のビットエラーレートを評価する。

光スペクトラムアナライザ１４１は、３ｄＢ光カプラ１３１から出力されて到達した光を入力し、その光のスペクトルを測定する。光スペクトラムアナライザ１４２は、光カプラ１３３から出力されて到達した光を入力し、その光のスペクトルを測定する。なお、光スペクトラムアナライザ１４１に替えてオシロスコープを設けることにより、３ｄＢ光カプラ１３１から出力されて到達した光の波形を測定することができる。また、光スペクトラムアナライザ１４２に替えてオシロスコープを設けることにより、光カプラ１３３から出力されて到達した光の波形を測定することができる。

この波長変換器１００および波長変換器評価系１０１は以下のように動作する。光源１１１から出力された連続光は、パルスパターン発生器１１２から出力された電気信号に基づいて、変調器１１３により強度変調される。この強度変調された光は、偏波コントローラ１１４により所定の偏波状態とされて、ＥＤＦＡ１１５により光増幅される。この光増幅された光のうち光周波数ｆ_１の光は、バンドパスフィルタ１１６を選択的に透過して、３ｄＢ光カプラ１３１の一方の入力ポートに入力する。なお、波形変換器１００に入力する光周波数ｆ_１の光のパワーが十分高い場合には、ＥＤＦＡ１１５は不要である。また、光ファイバ１３２に入力する光周波数ｆ_１の光の光ＳＮ比が十分高い場合には、バンドパスフィルタ１１６は不要である。

光源１２１から出力された連続光は、偏波コントローラ１２４により所定の偏波状態とされて、ＥＤＦＡ１２５により光増幅される。この光増幅された光のうち光周波数ｆ_２の光は、バンドパスフィルタ１２６を選択的に透過して、３ｄＢ光カプラ１３１の他方の入力ポートに入力する。なお、波形変換器１００に入力する光周波数ｆ_２の光のパワーが十分高い場合には、ＥＤＦＡ１２５は不要である。また、光ファイバ１３２に入力する光周波数ｆ_２の光の光ＳＮ比が十分高い場合には、バンドパスフィルタ１２６は不要である。

３ｄＢ光カプラ１３１に入力した光周波数ｆ_１の光および光周波数ｆ_２の光それぞれは、３ｄＢ光カプラ１３１により合波されるとともに、２分岐されて２つの出力ポートから出力される。３ｄＢ光カプラ１３１の一方の出力ポートから出力された光周波数ｆ_１の光および光周波数ｆ_２の光それぞれは、光ファイバ１３２の一端に入力し他端へ向かって導波する。これらの光の導波に伴い生じる非線形光学現象により光ファイバ１３２において光周波数ｆ_３の光が発生する。

光ファイバ１３２から出力された光は、可変光減衰器１３４により減衰を受けて所定のパワーとされ、光フィルタ１３５に入力する。光フィルタ１３５に入力した光のうち光周波数ｆ_３の光は、光フィルタ１３５を選択的に透過して、受信器１３６により受信される。そして、ビットエラーレート評価器１３７により、受信器１３６による受信の際のビットエラーレートが評価される。

図２は、本実施形態に係る波長変換器１００における波長変換動作の際の光周波数ｆ_１〜ｆ_３の配置を示す図である。本実施形態に係る波長変換器１００では、光ファイバ１３２に入力する光周波数ｆ_１の強度変調光のパワーより、光ファイバ１３２に入力する光周波数ｆ_２の連続光のパワーが小さくなるよう設定されている。このような設定は、光源１１１および光源１２１それぞれの出力光強度ならびにＥＤＦＡ１１５およびＥＤＦＡ１２５それぞれの利得を適切に調整することにより可能である。

本実施形態に係る波長変換器１００では、光ファイバ１３２において非線形光学現象を発現せしめるための励起光として光周波数ｆ_１の強度変調光が用いられ、光ファイバ１３２で発生する光の光周波数ｆ_３は「ｆ_３＝２ｆ_１−ｆ_２」なる式で表される。なお、図中に参考の為に示された光周波数ｆ_４は、強度変調光より連続光のパワーが大きい場合に光ファイバにおいて発生する光の光周波数であって、「ｆ_４＝２ｆ_２−ｆ_１」なる式で表される。

光フィルタ１３５から取り出された出力光のパルス幅は、光ファイバ１３２に入力する入力光のパルス幅より２０％以上狭い。或いは、光フィルタ１３５から取り出された出力光のアイパターンのクロスポイントは、光ファイバ１３２に入力する入力光のアイパターンのクロスポイントより低い。

本実施形態では、ＳＢＳ閾値が実効的に高くなり、波長変換効率が向上する。波長変換により得られる光周波数ｆ_３の光のパワーは、光周波数ｆ_２の連続光のパワーに依存するが、それほど連続光のパワーが大きくなくてもよいので、高効率の波長変換が可能である。また、光ファイバ１３２に入力する連続光の光周波数ｆ_２が可変であれば、波長変換により得られる光の光周波数ｆ_３も可変となる。

光周波数ｆ_３が固定されている場合には、変換帯域の縮小が回避されるので、波長変換効率が最も高い通常の高非線形性光ファイバが光ファイバ１３２として用いられるのが好適である。一方、光周波数ｆ_３が可変である場合には、広い波長域で波長変換が可能な高非線形性分散フラット光ファイバが光ファイバ１３２として用いられるのが好適である。

図３（ａ）は、本実施形態に係る波長変換器１００のバンドパスフィルタ１１６から出力される光周波数ｆ_１の光のアイパターンを示す図であり、同図（ｂ）は、該光周波数ｆ_１の光のスペクトルを示す図である。図４（ａ）は、本実施形態に係る波長変換器評価系１０１の受信器１３６により受信される光周波数ｆ_３の光のアイパターンを示す図であり、同図（ｂ）は、該光周波数ｆ_３の光のスペクトルを示す図である。光周波数ｆ_１の光の強度変調は、ビットレート１０Ｇｂ／ｓのＮＲＺ波形のものとした。

なお、参考例の波長変換器の場合の光周波数ｆ_４の光（図２参照）のアイパターンおよびスペクトルを図５に示す。図５（ａ）は、参考例の波長変換器の受信器により受信される光周波数ｆ_４の光のアイパターンを示す図であり、同図（ｂ）は、該光周波数ｆ_４の光のスペクトルを示す図である。

これらの図に示されるように、変換前の光周波数ｆ_１の光のアイパターンに見られるクロスポイントは、ハイレベルとローレベルとの間のほぼ中点であるのに対して、本実施形態において波長変換により得られる光周波数ｆ_３の光のアイパターンに見られるクロスポイントは、中点より下の位置になっている。すなわち、波長変換により得られる光周波数ｆ_３の光の波形は、変換前の光周波数ｆ_１の光の波形を実効的に整形したものとなっている。これは、波長変換により得られる光周波数ｆ_３の光のパワーが、励起光である光周波数ｆ_１の光のパワーの２乗に比例するからである。

次に、実施例の波長変換器を用いて行ったシミュレーションの結果について説明する。図６は、実施例の波長変換器２００の構成図である。この図に示される波長変換器２００は、送信器２１１、光ファイバ２１２、光カプラ２１３、光源２２１、光合波器２３１、光カプラ２３２、ＥＤＦＡ２３３、可変光減衰器２３４、光カプラ２３５、光ファイバ２３６、光カプラ２３７、３ｄＢ光カプラ２３８、光フィルタ２４１、オシロスコープ２４２、光フィルタ２５１、オシロスコープ２５２、オシロスコープ２６１、パワーモニタ２６２、光スペクトラムアナライザ２６３および光スペクトラムアナライザ２６４を備える。

送信器２１１は、パルス幅１０ｐｓのガウシアン型ＲＺパルス光を出力する。この送信器２１１から出力される強度変調光のビットレートは４０Ｇｂ／ｓであり、光周波数ｆ_１は１９４.０４ＴＭｚであり、出力パワーは０ｄＢｍである。光ファイバ２１２は、標準的なシングルモード光ファイバであって、送信器２１１から出力された光を導波するとともに、その光に対して波形歪みを与える。光ファイバ２１２の長さが調整されることで、波形歪の程度は調整される。光カプラ２１３は、光ファイバ２１２から出力された光の一部を分岐してオシロスコープ２６１へ出力し、残部を光合波器２３１へ出力する。

光源２２１は、光周波数ｆ_２が１９４.５ＴＨｚの連続光を出力する。この光源２２１から出力される連続光のパワーは０ｄＢｍである。光合波器２３１は、光カプラ２１３から出力された光周波数ｆ_１の強度変調光と、光源２２１から出力された光周波数ｆ_２の連続光とを入力し、これらを合波して光カプラ２３２へ出力する。

光カプラ２３２は、光合波器２３１から出力された光の一部を分岐してパワーモニタ２６２へ出力し、残部をＥＤＦＡ２３３へ出力する。ＥＤＦＡ２３３は、光カプラ２３２から到達した光を光増幅して出力し、可変光減衰器２３４は、その光増幅された光のパワーを調整して出力する。光カプラ２３５は、可変光減衰器２３４から出力された光の一部を分岐して光スペクトラムアナライザ２６３へ出力し、残部を光ファイバ２３６へ出力する。

光ファイバ２３６は、高非線形性のものであって、合波された光周波数ｆ_１の強度変調光および光周波数ｆ_２の連続光を入力して導波させ、これらの光の導波に伴い生じる非線形光学現象により光周波数ｆ_３の光および光周波数ｆ_４の光を発生し出力する。ここで用いられる光ファイバ２３６は、長さが５００ｍであり、波長１５４５ｎｍにおける伝送損失が０.５ｄＢ／ｋｍであり、波長１５４５ｎｍにおける波長分散が０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１５４５ｎｍにおける分散スロープが０.０３ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍであり、波長１５４５ｎｍにおける非線形屈折率（ＸＰＭ法）が５.２×１０^−２０ｍ^２／Ｗであり、波長１５４５ｎｍにおける実効断面積が９μｍ^２である。

光カプラ２３７は、光ファイバ２３６から出力された光の一部を分岐して光スペクトラムアナライザ２６４へ出力し、残部を３ｄＢ光カプラ２３８へ出力する。３ｄＢ光カプラ２３８は、光カプラ２３７から到達した光を２分岐して光フィルタ２４１および光フィルタ２５１へ出力する。

光フィルタ２４１は、光カプラ２４１から到達した光のうち光周波数ｆ_３の光を選択的に透過させ、オシロスコープ２４２は、光フィルタ２４１を透過した光周波数ｆ_３の光の波形を測定する。光フィルタ２５１は、光カプラ２４１から到達した光のうち光周波数ｆ_４の光を選択的に透過させ、オシロスコープ２５２は、光フィルタ２５１を透過した光周波数ｆ_４の光の波形を測定する。

オシロスコープ２６１は、光カプラ２１３から到達した光周波数ｆ_１の光の波形を測定する。パワーモニタ２６２は、光カプラ２３２から到達した光のパワーをモニタする。光スペクトラムアナライザ２６３は、光カプラ２３５から到達した光のスペクトルを測定する。また、光スペクトラムアナライザ２６４は、光カプラ２３７から到達した光のスペクトルを測定する。

このような実施例の波長変換器２００において、光ファイバ２１２の長さを０ｋｍ，１ｋｍ，２ｋｍ，３ｋｍ，４ｋｍおよび５ｋｍそれぞれとした。そして、オシロスコープ２６１により光周波数ｆ_１の光の波形を測定し、オシロスコープ２４２により光周波数ｆ_３の光の波形を測定し、また、オシロスコープ２５２により光周波数ｆ_４の光の波形を測定した。

図７および図８は、実施例の波長変換器２００のオシロスコープ２６１により測定される光周波数ｆ_１の光のアイパターンを示す図である。図７（ａ）では光ファイバ２１２の長さが０ｋｍであり、図７（ｂ）では光ファイバ２１２の長さが１ｋｍであり、図７（ｃ）では光ファイバ２１２の長さが２ｋｍであり、図８（ａ）では光ファイバ２１２の長さが３ｋｍであり、図８（ｂ）では光ファイバ２１２の長さが４ｋｍであり、また、図８（ｃ）では光ファイバ２１２の長さが５ｋｍである。

図９および図１０は、実施例の波長変換器２００のオシロスコープ２４２により測定される光周波数ｆ_３の光のアイパターンを示す図である。図９（ａ）では光ファイバ２１２の長さが０ｋｍであり、図９（ｂ）では光ファイバ２１２の長さが１ｋｍであり、図９（ｃ）では光ファイバ２１２の長さが２ｋｍであり、図１０（ａ）では光ファイバ２１２の長さが３ｋｍであり、図１０（ｂ）では光ファイバ２１２の長さが４ｋｍであり、また、図１０（ｃ）では光ファイバ２１２の長さが５ｋｍである。

図１１および図１２は、実施例の波長変換器２００のオシロスコープ２５２により測定される光周波数ｆ_４の光のアイパターンを示す図である。図１１（ａ）では光ファイバ２１２の長さが０ｋｍであり、図１１（ｂ）では光ファイバ２１２の長さが１ｋｍであり、図１１（ｃ）では光ファイバ２１２の長さが２ｋｍであり、図１２（ａ）では光ファイバ２１２の長さが３ｋｍであり、図１２（ｂ）では光ファイバ２１２の長さが４ｋｍであり、また、図１２（ｃ）では光ファイバ２１２の長さが５ｋｍである。

参考例としての変換後の光周波数ｆ_４の光のアイパターン（図１１（ｃ））は、変換前の光周波数ｆ_１の光のアイパターン（図７（ｃ））と比較すると、波形歪が同程度または僅かに悪化している。しかし、本実施例の光周波数ｆ_３の光のアイパターン（図９（ｃ））は、変換前の光周波数ｆ_１の光のアイパターン（図７（ｃ））と比較すると、クロスポイントが下がり、０レベルのノイズが低減されて、波形が改善されている。

次に、本実施形態に係る波長変換器１００（図１）の光ファイバ１３２として好適に用いられる光ファイバについて説明する。図１３は、本実施形態に係る波長変換器１００の光ファイバ１３２として好適に用いられる光ファイバＡ〜Ｅの諸元を纏めた図表である。

光ファイバＡは、長さが１０００ｍであり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.４７ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が０.４２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０.０００２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍであり、カットオフ波長が９９９ｎｍであり、波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が１６.５μｍ^２であり、波長１５５０ｎｍにおけるＸＰＭ法に拠る非線形係数が１０.４／Ｗ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおけるＳＰＭ法に拠る非線形係数が６.９／Ｗ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散が０.０５ｐｓ／ｋｍ^１／２である。

光ファイバＢは、長さが５００ｍであり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.６２ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が０.０６３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが−０.００１１ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍであり、カットオフ波長が９８９ｎｍであり、波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が１６.４μｍ^２であり、波長１５５０ｎｍにおけるＸＰＭ法に拠る非線形係数が１０.４／Ｗ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおけるＳＰＭ法に拠る非線形係数が６.９／Ｗ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散が０.０５ｐｓ／ｋｍ^１／２である。

光ファイバＣは、長さが１０００ｍであり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.４６ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が０.３５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが−０.０００１ｓ／ｎｍ^２／ｋｍであり、カットオフ波長が９８９ｎｍであり、波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が１６.５μｍ^２であり、波長１５５０ｎｍにおけるＸＰＭ法に拠る非線形係数が１０.４／Ｗ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおけるＳＰＭ法に拠る非線形係数が６.９／Ｗ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散が０.０８ｐｓ／ｋｍ^１／２である。

光ファイバＤは、長さが１０００ｍであり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.５６ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が−０.３６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０.００２５ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍであり、カットオフ波長が１４７３ｎｍであり、波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が１０.３μｍ^２であり、波長１５５０ｎｍにおけるＸＰＭ法に拠る非線形係数が２１／Ｗ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおけるＳＰＭ法に拠る非線形係数が１４／Ｗ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散が０.０９ｐｓ／ｋｍ^１／２である。

光ファイバＥは、長さが１０００ｍであり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.２２ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が０.３２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０.００３６ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍであり、カットオフ波長が９１５ｎｍであり、波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が２７.６μｍ^２であり、波長１５５０ｎｍにおけるＸＰＭ法に拠る非線形係数が５.１／Ｗ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおけるＳＰＭ法に拠る非線形係数が３.４／Ｗ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散が０.０４ｐｓ／ｋｍ^１／２である。

その他、本実施形態に係る波長変換器１００の光ファイバ１３２として、ホーリーファイバが好適に用いられ、その中でも特に、波長１５５０ｎｍにおける非線形係数が２０／Ｗ／ｋｍ以上であるホーリーファイバや、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が１０ｄＢ／ｋｍ以下であるホーリーファイバが好適である。

また、光ファイバ１３２として、分散シフト光ファイバも好適に用いられ、また、高非線形性分散テーパ光ファイバも好適に用いられる。分散テーパ光ファイバは、長手方向に沿って波長分散が変化するよう意図的に制御されて製造されたものであって、長手方向に沿って単調に波長分散が増加していくもの、長手方向に沿って単調に波長分散が減少していくもの、および、長手方向に沿って波長分散の増減を繰り返すものを含む。

また、光ファイバ１３２として波長分散の波長依存性が略平坦なもの（例えば、図１３中の光ファイバＡ〜Ｃ）を使用すれば、光ファイバ１３２に入力する光の波長に対するトレランスが増して、可変波長変換の実現性が期待される。この場合、波長分散値が略０であることが重要である。

本実施形態に係る波長変換器１００および波長変換器評価系１０１の構成図である。 本実施形態に係る波長変換器１００における波長変換動作の際の光周波数ｆ_１〜ｆ_３の配置を示す図である。 本実施形態に係る波長変換器１００のバンドパスフィルタ１１６から出力される光周波数ｆ_１の光のアイパターンおよびスペクトルを示す図である。 本実施形態に係る波長変換器評価系１０１の受信器１３６により受信される光周波数ｆ_３の光のアイパターンおよびスペクトルを示す図である。 参考例の波長変換器の受信器により受信される光周波数ｆ_４の光のアイパターンおよびスペクトルを示す図である。 実施例の波長変換器２００の構成図である。 実施例の波長変換器２００のオシロスコープ２６１により測定される光周波数ｆ_１の光のアイパターンを示す図である。 実施例の波長変換器２００のオシロスコープ２６１により測定される光周波数ｆ_１の光のアイパターンを示す図である。 実施例の波長変換器２００のオシロスコープ２４２により測定される光周波数ｆ_３の光のアイパターンを示す図である。 実施例の波長変換器２００のオシロスコープ２４２により測定される光周波数ｆ_３の光のアイパターンを示す図である。 実施例の波長変換器２００のオシロスコープ２５２により測定される光周波数ｆ_４の光のアイパターンを示す図である。 実施例の波長変換器２００のオシロスコープ２５２により測定される光周波数ｆ_４の光のアイパターンを示す図である。 本実施形態に係る波長変換器１００の光ファイバ１３２として好適に用いられる光ファイバＡ〜Ｅの諸元を纏めた図表である。

符号の説明

１００…波長変換器、１０１…波長変換器評価系、１１１…光源、１１２…パルスパターン発生器、１１３…変調器、１１４…偏波コントローラ、１１５…ＥＤＦＡ、１１６…バンドパスフィルタ、１２１…光源、１２４…偏波コントローラ、１２５…ＥＤＦＡ、１２６…バンドパスフィルタ、１３１…３ｄＢ光カプラ、１３２…光ファイバ、１３３…光カプラ、１３４…可変光減衰器、１３５…光フィルタ、１３６…受信器、１３７…ビットエラーレート評価器、１４１，１４２…光スペクトラムアナライザ。
２００…波長変換器、２１１…送信器、２１２…光ファイバ、２１３…光カプラ、２２１…光源、２３１…光合波器、２３２…光カプラ、２３３…ＥＤＦＡ、２３４…可変光減衰器、２３５…光カプラ、２３６…光ファイバ、２３７…光カプラ、２３８…３ｄＢ光カプラ、２４１…光フィルタ、２４２…オシロスコープ、２５１…光フィルタ、２５２…オシロスコープ、２６１…オシロスコープ、２６２…パワーモニタ、２５３，２６４…光スペクトラムアナライザ。

Claims (12)

1. 入力光の波長と異なる波長を有する連続光と前記入力光とを光合波器に入力し、合波して出力し、
   前記合波器により合波された前記入力光と前記連続光とを光ファイバに入力して導波させ、これらの光の導波に伴い生じる非線形光学現象により前記入力光と異なる波長の出力光を発生し出力し、
   前記光ファイバから出力される前記出力光を光フィルタに入力し、選択的に取り出して出力し、
   前記光フィルタから取り出された前記出力のパルス時間幅を、前記光ファイバに入力する前記入力光のパルス時間幅より２０％以上狭くするように、前記光フィルタの帯域幅を設定する
   ことを特徴とする波長変換方法。
2. 入力光の波長と異なる波長を有する連続光と前記入力光とを光合波器に入力し、合波して出力し、
   前記合波器により合波された前記入力光と前記連続光とを光ファイバに入力して導波させ、これらの光の導波に伴い生じる非線形光学現象により前記入力光と異なる波長の出力光を発生し出力し、
   前記光ファイバから出力される前記出力光を光フィルタに入力し、選択的に取り出して出力し、
   前記光フィルタから取り出された前記出力光のアイパターンのクロスポイントが、前記光ファイバに入力する前記入力光のアイパターンのクロスポイントより低くするように、前記光フィルタの帯域幅を設定する
   ことを特徴とする波長変換方法。
3. 前記光フィルタの透過波長域は１０ｎｍ以上波長シフト制御することが可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換方法。
4. 前記光フィルタから出力される透過波長の波長シフト制御時の出力パワー差は３ｄＢ以下であることを特徴とする請求項３記載の波長変換方法。
5. 前記波長シフト制御は連続光の波長シフトに基づいて行うことを特徴とする請求項３記載の波長変換方法。
6. 前記波長シフト制御は入力光の波長シフトに基づいて行うことを特徴とする請求項３記載の波長変換方法。
7. 入力光の波長と異なる波長を有する出力光を出力する波長変換器であって、
   前記入力光の波長と異なる波長を有する連続光と前記入力光とを合波する光合波器と、
   前記光合波器により合波された前記入力光と前記連続光とを入力して導波させ、これらの光の導波に伴い生じる非線形光学現象により前記出力光を発生し出力する光ファイバと、
   前記光ファイバから出力される前記出力光を選択的に取り出して出力する光フィルタと
   を備え、
   前記光フィルタから取り出された前記出力光のパルス幅が、前記光ファイバに入力する前記入力光のパルス幅より２０％以上狭い
   ことを特徴とする波長変換器。
8. 入力光の波長と異なる波長を有する出力光を出力する波長変換器であって、
   前記入力光の波長と異なる波長を有する連続光と前記入力光とを合波する光合波器と、
   前記光合波器により合波された前記入力光と前記連続光とを入力して導波させ、これらの光の導波に伴い生じる非線形光学現象により前記出力光を発生し出力する光ファイバと、
   前記光ファイバから出力される前記出力光を選択的に取り出して出力する光フィルタと
   を備え、
   前記光フィルタから取り出された前記出力光のアイパターンのクロスポイントが、前記光ファイバに入力する前記入力光のアイパターンのクロスポイントより低い
   ことを特徴とする波長変換器。
9. 前記光フィルタが波長可変光フィルタであることを特徴とする請求項７または８に記載の波長変換器。
10. 前記入力光の波長において前記光ファイバの波長分散の絶対値が０.２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項７または８に記載の波長変換器。
11. 前記光ファイバの非線形係数が１０／Ｗ／ｋｍ以上であることを特徴とする請求項７または８に記載の波長変換器。
12. ＣバンドまたはＬバンドに含まれる何れかの波長において前記光ファイバの分散スロープが０であることを特徴とする請求項７または８に記載の波長変換器。

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