JP2016218173A - Phase conjugate light converter and optical transmission system using the same - Google Patents

Phase conjugate light converter and optical transmission system using the same Download PDF

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate a frequency shift in the entire signal band, reduce the occurrence of excessive noise attributable to phase conjugate light conversion, and compensate for nonlinear noise every span of a transmission path due to inverse transmission characteristic.SOLUTION: A wavelength separation filter 101, a wavelength multiplex filter 102, a first nonlinear optical device 103, and a second nonlinear optical device 104 are included. The wavelength separation filter 101 separates a wavelength division multiplexed signal (WDM signal) into a short wave-side component and a long wave-side component. The nonlinear optical device 103 (104) multiplexes the short wave-side (long wave-side) component of the WDM signal with excitation light and then generates the phase conjugate light of the short wave-side (long wave-side) component by difference frequency generation and also separates the excitation light. The wavelength multiplex filter 102 multiplexes only the phase conjugate light of the short wave-side) component and the phase conjugate light of the long wave-side component of the WDM signal among input lights from the nonlinear optical devices 103, 104, to obtain an output light.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、複数波長から成る光信号を一括して位相共役光に変換する位相共役光変換器及びそれを用いた光伝送システムに関するものである。   The present invention relates to a phase conjugate light converter that collectively converts optical signals having a plurality of wavelengths into phase conjugate light, and an optical transmission system using the same.

ICT(Information Communication Technology)の活用による世界規模での産業の拡大が続くと同時に、高齢化社会の到来等の社会背景とともにICTの活用は社会課題の解決の手段へとその役割を広げている。これらの通信インフラを支える光通信システムは社会インフラとして今後も重要な役割を担うことが期待されている。   As ICT (Information Communication Technology) continues to expand the industry on a global scale, the use of ICT is expanding its role as a means of solving social issues, along with the social background of the arrival of an aging society. Optical communication systems that support these communication infrastructures are expected to continue to play an important role as social infrastructures.

光通信システムは、これまでに様々な技術革新により大容量化がなされてきた。近年では、デジタルコヒーレント技術により周波数利用効率の向上による大容量化が急速に進展している。さらなる大容量化に向けては一層の周波数利用効率の向上が求められる。   Up to now, the capacity of optical communication systems has been increased by various technological innovations. In recent years, the increase in capacity by the improvement of frequency utilization efficiency by digital coherent technology is progressing rapidly. For further increase in capacity, further improvement in frequency utilization efficiency is required.

しかしながら、シャノン理論により、周波数利用効率の向上には、システム内でより高い信号雑音比(S/N比)が要求されることが知られている。これまでは信号(S)の増大によりS/N比の確保がなされてきたが、ファイバ1本当たりでの通信容量の限界が指摘されはじめている。   However, it is known from Shannon's theory that a higher signal-to-noise ratio (S / N ratio) is required in the system to improve frequency utilization efficiency. Up to now, the S / N ratio has been secured by increasing the signal (S), but the limit of the communication capacity per fiber is beginning to be pointed out.

その主要因として、伝送路である光ファイバ自体が持つ非線形光学効果により生じる雑音が大容量化の大きな制限となっている。この非線形光学効果により生じる雑音は非線形雑音と呼ばれている。   As the main factor, noise generated by the nonlinear optical effect of the optical fiber itself as a transmission path is a major limitation on the increase in capacity. Noise generated by this nonlinear optical effect is called nonlinear noise.

このため、非線形雑音の補償手段として、位相共役光を積極的に活用する方法の提案や検討が近年急速に進展しはじめている。位相共役光は、位相進行の逆転操作であり、伝搬損失や光増幅過程などを除けば光波にとっての時間反転を生み出すことができる。   For this reason, in recent years, proposals and examinations of methods for actively using phase conjugate light as a means for compensating for nonlinear noise have begun to progress rapidly. The phase conjugate light is a phase reversal operation, and can produce time reversal for the light wave except for propagation loss and optical amplification process.

この位相共役光を活用した一つの方法としては、位相感応光増幅器(PSA)を用いた光信号処理による非線形雑音圧縮である。位相感応光増幅器内で、位相共役光と信号光を相互作用させることで位相雑音が圧縮できることが実験的にも示されている(例えば、非特許文献1参照)。この方法では、位相及び強度方向に多値化したQAM信号に対して雑音圧縮が可能であり、この位相感応光増幅器を伝送路の各スパンの中継光増幅器として適用することで、非線形雑音を大幅に低減できる可能性がある。   One method utilizing this phase conjugate light is nonlinear noise compression by optical signal processing using a phase sensitive optical amplifier (PSA). It has also been experimentally shown that phase noise can be compressed by allowing phase conjugate light and signal light to interact in a phase sensitive optical amplifier (see, for example, Non-Patent Document 1). In this method, noise compression is possible for QAM signals that are multi-valued in the phase and intensity directions. By applying this phase-sensitive optical amplifier as a repeater optical amplifier for each span of the transmission line, nonlinear noise is greatly reduced. May be reduced.

また別の方法として、信号光と位相共役光を伝送路に同送し、受信器でその両方を受光し光電変換した後、電気領域での信号処理により演算することで非線形雑音の補償を行うブースティング受信(Boosting受信)と呼ばれる方法が提案検討されている(例えば、非特許文献2参照)。   As another method, signal light and phase conjugate light are sent to a transmission line, both are received by a receiver, subjected to photoelectric conversion, and then subjected to signal processing in the electrical domain to compensate for nonlinear noise. A method called boosting reception (Boosting reception) has been proposed (for example, see Non-Patent Document 2).

上述した2つの方法は、将来の大容量光伝送システムの実現に向けて有望な技術であるが、それぞれに課題も存在する。   The two methods described above are promising technologies for the realization of future large-capacity optical transmission systems, but each has its own problems.

位相感応光増幅器は、中継光増幅器として用いることで、各伝送スパン毎に非線形雑音を圧縮できるため、光伝送システム全体では大きな効果を得ることができる。位相感応光増幅により信号光と位相共役光との相互作用を効果的に引き起こすためには、信号光と位相共役光と励起光との間の位相関係を精度よく合わせる必要がある。   By using the phase sensitive optical amplifier as a repeater optical amplifier, nonlinear noise can be compressed for each transmission span, so that a great effect can be obtained in the entire optical transmission system. In order to effectively cause the interaction between the signal light and the phase conjugate light by the phase sensitive light amplification, it is necessary to accurately match the phase relationship among the signal light, the phase conjugate light, and the excitation light.

しかしながら、一般的に用いられている光伝送ファイバは波長分散を有しており、それにより生じる信号光と位相共役光との間の相対位相にずれが生じてしまい、位相感応光増幅器を実際の光伝送システム内で効果的に活用することが難しいという課題があった。光伝送ファイバの持つ波長分散とは逆の特性を持つファイバを使った分散補償手段を用いることで位相感応光増幅器を適用することは可能であるが、光伝送システム全体では各スパン毎に導入する必要が生じる分散補償手段による光損失により信号光雑音比(S/N比)が劣化するという課題があった。   However, generally used optical transmission fibers have chromatic dispersion, which causes a shift in the relative phase between the signal light and the phase conjugate light. There was a problem that it was difficult to effectively use in an optical transmission system. Although it is possible to apply a phase-sensitive optical amplifier by using dispersion compensation means using a fiber having characteristics opposite to the chromatic dispersion of the optical transmission fiber, it is introduced for each span in the entire optical transmission system. There is a problem that the signal light noise ratio (S / N ratio) deteriorates due to the optical loss caused by the dispersion compensation means.

Boosting受信は、送信段で信号光と対となる位相共役光を生成し、受信段で両方を受光した後の電気領域で信号処理を行う構成のため、既存の光伝送路にそのまま適用が可能であるという大きな利点を持つ。   Boosting reception is a configuration that generates phase conjugate light paired with signal light at the transmission stage and performs signal processing in the electrical domain after receiving both at the reception stage, so it can be applied directly to existing optical transmission lines Has the great advantage of being.

一方で、Boosting受信は、受信後の一回の信号処理であるため、伝送路内で累積して生じた非線形雑音に対する雑音低減手段としては限界もあった。また、信号処理は光電変換を行い、さらにA/D変換により信号を一定のサンプリングレートでデジタル化した後に行う必要があるため、光電変換に用いるフォトダイオード等の受光器の動作帯域や、A/D変換器のサンプリングレートなどにより低減できる雑音量にも制限があった。つまり、受信器の持つ動作帯域及び分解能以上には非線形雑音を補償することが難しいという課題があった。これは、大容量化を図るために信号光のボーレート(Baudレート)を上げるほど顕著となるため非線形雑音の低減には限界があった。   On the other hand, since Boosting reception is a single signal processing after reception, there is a limit as noise reduction means for nonlinear noise generated by accumulation in the transmission path. Further, since the signal processing needs to be performed after photoelectric conversion and further digitizing the signal at a constant sampling rate by A / D conversion, the operating band of a light receiver such as a photodiode used for photoelectric conversion, A / D There is a limit to the amount of noise that can be reduced by the sampling rate of the D converter. That is, there is a problem that it is difficult to compensate for nonlinear noise beyond the operating band and resolution of the receiver. This becomes more significant as the baud rate (baud rate) of the signal light is increased in order to increase the capacity, and thus there is a limit to the reduction of nonlinear noise.

上述した2つの局所的な信号処理とは異なる方法として、光伝送システムにおける光伝送ファイバで生じた非線形雑音を光伝送ファイバ自体を用いて雑音のキャンセルを行う方法がある。この方法として、光伝送路のほぼ中間地点において信号光を位相共役光に変換し、位相共役光を新たな信号光として位相共役光のみを伝送させる中間地点位相共役変換が知られている(例えば、非特許文献3参照)。   As a method different from the above-mentioned two local signal processings, there is a method of canceling the noise generated by the optical transmission fiber in the optical transmission system by using the optical transmission fiber itself. As this method, there is known an intermediate point phase conjugate conversion in which signal light is converted into phase conjugate light at almost the intermediate point of the optical transmission line, and only phase conjugate light is transmitted using the phase conjugate light as new signal light (for example, Non-Patent Document 3).

図9(a)にこの中間地点位相共役変換の一例を示す。同図において、1は光送信器、2は光伝送ファイバ、3は光増幅器、4は光受信器、5は位相共役光変換器である。位相共役光変換器5は、光送信器1と光受信器4とをつなぐ伝送路のほぼ中間地点に設けられており、光送信器1からの信号光を位相共役光に変換し、位相共役光を新たな信号光として位相共役光のみを伝送させる。図9(b)に光送信器1からの信号光の波長帯域(前半伝送路での波長帯域)と、光受信器4への新たな信号光(位相共役光)の波長帯域(後半伝送路での波長帯域)とを示す。   FIG. 9A shows an example of this intermediate point phase conjugate transformation. In the figure, 1 is an optical transmitter, 2 is an optical transmission fiber, 3 is an optical amplifier, 4 is an optical receiver, and 5 is a phase conjugate optical converter. The phase conjugate light converter 5 is provided at a substantially intermediate point on the transmission path connecting the optical transmitter 1 and the optical receiver 4, converts the signal light from the optical transmitter 1 into phase conjugate light, and provides phase conjugate. Only phase conjugate light is transmitted using light as new signal light. FIG. 9B shows the wavelength band of the signal light from the optical transmitter 1 (wavelength band in the first half transmission path) and the wavelength band of the new signal light (phase conjugate light) to the optical receiver 4 (second half transmission path). Wavelength band).

この方法では、伝送路全体の中間地点で信号光を位相共役光に変換することで、位相共役光の持つ時間反転性を用いて、実効的にファイバ内を逆伝搬させることで非線形雑音のキャンセルが行われる。つまり、光送信器1から中間地点の間の光伝送ファイバ2内で生じた非線形雑音が、中間地点から受信器4の間の光伝送ファイバ2内を実効的に逆伝搬させることで補償される。   In this method, the signal light is converted to phase conjugate light at the intermediate point of the entire transmission line, and the nonlinearity cancellation is achieved by effectively backpropagating in the fiber using the time reversibility of the phase conjugate light. Is done. That is, the nonlinear noise generated in the optical transmission fiber 2 between the optical transmitter 1 and the intermediate point is compensated by effectively backpropagating in the optical transmission fiber 2 between the intermediate point and the receiver 4. .

T. Umeki, O. Tadanaga, M.Asobe, Y. Miyamoto and H. Takenouchi., “First demonstration of high-order QAM signal amplification in PPLN-based phase sensitive amplifier,” Optics Express, 2014年2月, Vol.22, No.3, p.2473-2482T. Umeki, O. Tadanaga, M. Asobe, Y. Miyamoto and H. Takenouchi., “First demonstration of high-order QAM signal amplification in PPLN-based phase sensitive amplifier,” Optics Express, February 2014, Vol. 22, No.3, p.2473-2482 Xiang Liu, A. R. Chraplyvy, P. J.Winzer, R. W. Tkach and S. Chandrasekhar.,”Phase-conjugated twin waves for communication beyond the Kerr nonlinearity limit” Nature Photonics, Vol7,pp.560-568 (2013)Xiang Liu, A. R. Chraplyvy, P. J. Winzer, R. W. Tkach and S. Chandrasekhar., “Phase-conjugated twin waves for communication beyond the Kerr nonlinearity limit” Nature Photonics, Vol7, pp. 560-568 (2013) S.Watanabe ,G .Ishikawa ,T .Naito ,and T .Chikama ,“Genaration of optical phase conjugate waves and compensation for pulse shape distortion in a single-mode fiber,” J.Lightwave Technol.,vol.12. pp.2139-2146,1994.S. Watanabe, G. Ishikawa, T. Naito, and T. Chikama, “Genaration of optical phase conjugate waves and compensation for pulse shape distortion in a single-mode fiber,” J. Lightwave Technol., Vol.12. Pp. 2139-2146,1994.

しかしながら、従来の中間地点位相共役変換の手法には課題もあった。中間地点での信号光の位相共役光への変換には、例えば高非線形ファイバ中の非線形光学効果を使った波長変換器が使われるため、信号光を位相共役光へ変換した後に周波数がシフトしてしまう。このため、光伝送システムの設計及び構築が非常に困難になるという問題があった。   However, there is a problem with the conventional method of intermediate point phase conjugate conversion. For example, a wavelength converter that uses the nonlinear optical effect in a highly nonlinear fiber is used to convert the signal light to the phase conjugate light at the intermediate point, so the frequency shifts after the signal light is converted to the phase conjugate light. End up. For this reason, there is a problem that the design and construction of the optical transmission system becomes very difficult.

具体的には、例えば波長帯域として30nmの波長多重信号(WDM信号)をC帯を用いて伝送し、伝送路の中間地点でL帯へ波長変換することで位相共役光を生成し、L帯に変換された光を信号光として中間地点以降を伝送させるとする。この場合、中間地点以降は波長帯がL帯となってしまうため、中間地点以前と同じ光増幅器を用いることができなくなってしまう。   Specifically, for example, a wavelength multiplexed signal (WDM signal) of 30 nm as a wavelength band is transmitted using the C band, and phase conjugate light is generated by wavelength conversion to the L band at an intermediate point of the transmission path. It is assumed that the light converted into is transmitted as signal light after the intermediate point. In this case, since the wavelength band becomes the L band after the intermediate point, the same optical amplifier as before the intermediate point cannot be used.

つまり、この手法を適用するためには、実際には中間地点に位相共役光への変換器を設置するだけでなく、中間地点以降の光増幅器をすべてL帯が増幅可能なものにする必要があるという制限が生まれる。特に、既存の光伝送システムに適用するためには、中間地点以降の光増幅器を全て置き換える必要が生じてしまう。   In other words, in order to apply this method, it is actually necessary not only to install a converter to phase conjugate light at the intermediate point, but also to make all the optical amplifiers after the intermediate point capable of amplifying the L band. There is a restriction of being. In particular, in order to apply to an existing optical transmission system, it becomes necessary to replace all optical amplifiers after the intermediate point.

また、中間地点のみで位相共役光に変換するため、非線形雑音の低減量にも限界があった。通常の長距離光伝送システムは全体が数千kmにおよぶ。この中間地点で位相共役光に変換するということは、数千km伝送された信号光を、また別の数千kmの光伝送ファイバ中を伝送させることで補償することとなる。位相共役光を用いた逆伝搬特性は、前半の伝送路と、後半の伝送路のファイバ特性が同一であるほどキャンセルの効果が最大化されるが、端と端で数千kmもの距離があり、その間に複数の光増幅器が入っている実際の光伝送システムでは、中間地点以前とそれ以降では伝送特性が異なるため非線形雑音が完全にはキャンセルすることができなかった。   In addition, since it is converted into phase conjugate light only at an intermediate point, there is a limit to the amount of reduction of nonlinear noise. A typical long-distance optical transmission system has a total length of several thousand km. Conversion to phase conjugate light at this intermediate point compensates by transmitting signal light transmitted several thousand km through another optical transmission fiber of several thousand km. In the reverse propagation characteristics using phase conjugate light, the cancellation effect is maximized as the fiber characteristics of the first and second transmission lines are the same, but there is a distance of several thousand km at the ends. In an actual optical transmission system including a plurality of optical amplifiers between them, nonlinear noise cannot be completely canceled because transmission characteristics are different before and after the intermediate point.

理想的には、光伝送システム全体ではなく、光伝送システムにおける伝送路のスパン(中継スパン)毎に非線形雑音を低減することができることが望ましいが、周波数シフトのある変換では、位相共役光への変換器を配置するたびにそれ以降の光増幅器構成等を見直す必要があり、伝送路の柔軟性が乏しかった。   Ideally, it is desirable that non-linear noise can be reduced for each transmission line span (relay span) in the optical transmission system, but not in the entire optical transmission system. Each time the converter is arranged, it is necessary to review the optical amplifier configuration and the like thereafter, and the flexibility of the transmission path is poor.

また、スパン毎に位相共役光変換器を導入するには、従来技術では変換効率が小さいという問題もあった。変換効率が小さいとは、位相共役光へ変換する毎に光の過剰損失が生じることになる。この場合、この過剰損失を補償するために別途光増幅器が必要であり、これはシステム全体では過剰な雑音が生じることを意味している。つまり、非線形雑音をキャンセルするために、新たな過剰雑音が混入してしまうため、スパン毎のような複数回の位相共役光変換を光伝送システムに導入することはできなかった。   In addition, in order to introduce a phase conjugate light converter for each span, there is a problem that the conversion efficiency is low in the prior art. When the conversion efficiency is low, an excessive loss of light occurs every time the light is converted into phase conjugate light. In this case, a separate optical amplifier is required to compensate for this excess loss, which means that excessive noise is generated in the entire system. In other words, new excessive noise is mixed in to cancel the nonlinear noise, so that a plurality of phase conjugate light conversions such as each span cannot be introduced into the optical transmission system.

また、従来の中間地点位相共役変換の手法は、信号光を位相共役光に変換し、変換後は元の信号波長帯域には信号を伝送しないため、システム全体では帯域を2倍使用してしまうという課題もあった。非線形雑音を低減することでシステム全体での信号雑音比(S/N比)を向上させることができるが、実効的に2倍の帯域を用いてしまうため、その分だけ周波数利用効率が低下してしまうという課題があった。   In addition, the conventional intermediate point phase conjugate conversion method converts signal light into phase conjugate light, and does not transmit the signal to the original signal wavelength band after the conversion, so the entire system uses twice as much bandwidth. There was also a problem. By reducing the non-linear noise, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) of the entire system can be improved. However, since the frequency band is effectively doubled, the frequency utilization efficiency is reduced accordingly. There was a problem that it would end up.

これらの課題から、従来の中間地点位相共役変換の手法を既存の光伝送システムに適用することは困難であった。また、従来の中間地点位相共役変換の手法は、上述した今後の新たな技術として期待されている位相感応光増幅器(PSA)やBoosting受信などの位相共役光を積極的に活用した局所的な信号処理技術との融合という観点でも課題があり、これまでにこれらの手法を相補的に活用可能な構成は示されていなかった。   Because of these problems, it has been difficult to apply the conventional method of intermediate point phase conjugate conversion to an existing optical transmission system. In addition, the conventional method of intermediate point phase conjugate conversion is a local signal that positively utilizes phase conjugate light such as a phase sensitive optical amplifier (PSA) or Boosting reception, which is expected as a new technology described above. There is also a problem in terms of integration with processing technology, and so far there has been no configuration that can use these methods in a complementary manner.

つまり、位相感応光増幅器(PSA)等の位相共役光を積極的に活用した非線形雑音低減技術と協調が可能であり、かつスパン毎に雑音を圧縮することができ、信号帯域全体では周波数シフトがなく、光伝送システム全体ではなく1中継ごとに光伝送路を逆伝送特性による非線形雑音補償が適用可能であり、かつ位相共役光変換に伴う過剰雑音の発生が少ない、位相共役光変換器はこれまでにはなかった。   In other words, it is possible to cooperate with nonlinear noise reduction technology that actively utilizes phase conjugate light such as phase sensitive optical amplifier (PSA), etc., and noise can be compressed for each span, and the frequency shift in the entire signal band In addition, non-linear noise compensation based on reverse transmission characteristics can be applied to the optical transmission path for each relay instead of the entire optical transmission system, and the generation of excess noise associated with phase conjugate light conversion is small. Never before.

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、信号帯域全体では周波数シフトがなく、かつ位相共役光変換に伴う過剰雑音の発生が少なく、伝送路のスパン毎に逆伝送特性による非線形雑音補償を行うことが可能な位相共役光変換器及びそれを用いた光伝送システムを提供することにある。   The present invention has been made in order to solve such problems. The object of the present invention is to eliminate the frequency shift in the entire signal band and to reduce the generation of excess noise associated with phase conjugate light conversion. Another object of the present invention is to provide a phase conjugate optical converter capable of performing non-linear noise compensation by reverse transmission characteristics for each span and an optical transmission system using the same.

このような目的を達成するために本発明は、複数波長から成る光信号を一括して位相共役光に変換する位相共役光変換器であって、複数波長から成る光信号を第1の波長成分と第2の波長成分とに分離する波長分離フィルタと、波長分離フィルタによって分離された第1の波長成分に励起光を合波した後、差周波発生により第1の波長成分の位相共役光を生成するとともに励起光を分離する第1の非線形光学デバイスと、波長分離フィルタによって分離された第2の波長成分に励起光を合波した後、差周波発生により第2の波長成分の位相共役光を生成するとともに励起光を分離する第2の非線形光学デバイスと、第1の非線形光学デバイスから出力される第1の波長成分及びその位相共役光と第2の非線形光学デバイスから出力される第2の波長成分及びその位相共役光とを入力とし、この入力された光のうち第1の波長成分の位相共役光と第2の波長成分の位相共役光とを合波して出力光とする波長合波フィルタとを備えることを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention provides a phase conjugate light converter that collectively converts an optical signal having a plurality of wavelengths into a phase conjugate light, wherein the optical signal having a plurality of wavelengths is converted into a first wavelength component. And the second wavelength component, and the first wavelength component separated by the wavelength separation filter is combined with the excitation light, and then the phase conjugate light of the first wavelength component is generated by the difference frequency generation. The first nonlinear optical device that generates and separates the excitation light and the second wavelength component separated by the wavelength separation filter are combined with the excitation light, and then the phase conjugate light of the second wavelength component is generated by the difference frequency generation. And a first wavelength component output from the first nonlinear optical device and its phase conjugate light and a second nonlinear optical device output from the second nonlinear optical device. The wavelength component and its phase conjugate light are input, and the wavelength combination of the first wavelength component phase conjugate light and the second wavelength component phase conjugate light of the input light is used as the output light. And a wave filter.

この発明によれば、複数波長から成る光信号が波長分離フィルタによって第1の波長成分と第2の波長成分とに分離され、第1の波長成分が第1の非線形光学デバイスに入力され、第2の波長成分が第2の非線形光学デバイスに入力される。第1の非線形光学デバイスは、波長分離フィルタからの第1の波長成分に励起光を合波した後、差周波発生により第1の波長成分の位相共役光を生成するとともに励起光を分離し、第1の波長成分及びその位相共役光を出力する。第2の非線形光学デバイスは、波長分離フィルタからの第2の波長成分に励起光を合波した後、差周波発生により第2の波長成分の位相共役光を生成するとともに励起光を分離し、第2の波長成分及びその位相共役光を出力する。波長合波フィルタは、第1の非線形光学デバイスから出力される第1の波長成分及びその位相共役光と第2の非線形光学デバイスから出力される第2の波長成分及びその位相共役光とを入力とし、この入力された光のうち第1の波長成分の位相共役光と第2の波長成分の位相共役光とを合波して出力光とする。   According to the present invention, an optical signal composed of a plurality of wavelengths is separated into a first wavelength component and a second wavelength component by the wavelength separation filter, and the first wavelength component is input to the first nonlinear optical device, Two wavelength components are input to the second nonlinear optical device. The first nonlinear optical device, after combining the excitation light with the first wavelength component from the wavelength separation filter, generates phase conjugate light of the first wavelength component by difference frequency generation and separates the excitation light, The first wavelength component and its phase conjugate light are output. The second nonlinear optical device combines the excitation light with the second wavelength component from the wavelength separation filter, then generates phase conjugate light of the second wavelength component by difference frequency generation and separates the excitation light, The second wavelength component and its phase conjugate light are output. The wavelength multiplexing filter inputs the first wavelength component output from the first nonlinear optical device and the phase conjugate light thereof, and the second wavelength component output from the second nonlinear optical device and the phase conjugate light thereof. In this input light, the phase conjugate light of the first wavelength component and the phase conjugate light of the second wavelength component are combined to obtain output light.

この発明において、複数波長から成る光信号の第1の波長成分と第2の波長成分とは、同一帯域内で入れ替える形で位相共役光に変換されるものとなる。この場合、複数波長から成る光信号が一括して位相共役光に変換されるものとなり、複数波長から成る光信号全体の波長帯域としては、周波数がシフトされることがない。また、本発明において、第1および第2の非線形光学デバイスに、直接接合型の導波路を用いるようにすれば、低変換効率による過剰損失の増大を回避し、位相共役光変換に伴う過剰雑音の発生を少なくすることが可能となる。また、本発明の位相共役光変換器を光伝送システムに用いることにより、伝送路のスパン毎に逆伝送特性による非線形雑音補償を行うことが可能となる。   In the present invention, the first wavelength component and the second wavelength component of an optical signal composed of a plurality of wavelengths are converted into phase conjugate light in such a manner that they are interchanged within the same band. In this case, optical signals composed of a plurality of wavelengths are collectively converted into phase conjugate light, and the frequency is not shifted as the wavelength band of the entire optical signal composed of a plurality of wavelengths. In the present invention, if a direct junction type waveguide is used for the first and second nonlinear optical devices, an increase in excess loss due to low conversion efficiency can be avoided, and excess noise associated with phase conjugate light conversion can be avoided. Can be reduced. Further, by using the phase conjugate light converter of the present invention in an optical transmission system, it is possible to perform nonlinear noise compensation by reverse transmission characteristics for each span of the transmission path.

なお、本発明では、複数波長から成る光信号を第1の波長成分と第2の波長成分とに分離するが、その一例として、第1の波長成分を短波側の成分とし、第2の波長成分を長波側の成分とすることが考えられる。また、第1の波長成分を偶数チャネルの成分とし、第2の波長成分を奇数チャネルの成分としたりしてもよい。   In the present invention, an optical signal having a plurality of wavelengths is separated into a first wavelength component and a second wavelength component. As an example, the first wavelength component is a short-wave component, and the second wavelength component is used. It is conceivable that the component is a component on the long wave side. Alternatively, the first wavelength component may be an even channel component, and the second wavelength component may be an odd channel component.

本発明の位相共役光変換器によれば、複数波長から成る光信号を第1の波長成分と第2の波長成分とに分離し、分離した第1の波長成分と第2の波長成分のそれぞれに励起光を合波した後、差周波発生により位相共役光を生成するとともに励起光を分離し、生成された第1の波長成分の位相共役光と第2の波長成分の位相共役光とを合波して出力光とするようにしたので、複数波長から成る光信号の第1の波長成分と第2の波長成分とが同一帯域内で入れ替える形で位相共役光に変換されるものとなり、信号帯域全体では周波数シフトがなく、かつ位相共役光変換に伴う過剰雑音の発生を少なくすることが可能となる。また、本発明の位相変換器を光伝送システムに用いることにより、伝送路のスパン毎に逆伝送特性による非線形雑音補償を行うことが可能となる。   According to the phase conjugate light converter of the present invention, an optical signal having a plurality of wavelengths is separated into a first wavelength component and a second wavelength component, and each of the separated first wavelength component and second wavelength component is separated. After the excitation light is multiplexed, phase conjugate light is generated by difference frequency generation and the excitation light is separated, and the generated phase conjugate light of the first wavelength component and phase conjugate light of the second wavelength component are generated. Since the output light is multiplexed, the first wavelength component and the second wavelength component of the optical signal composed of a plurality of wavelengths are converted into phase conjugate light in the form of replacement within the same band, There is no frequency shift in the entire signal band, and it is possible to reduce the occurrence of excess noise due to phase conjugate light conversion. Further, by using the phase converter of the present invention in an optical transmission system, it is possible to perform nonlinear noise compensation by reverse transmission characteristics for each span of the transmission path.

本発明に係る位相共役光変換器の第1の実施形態(実施の形態1)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 1st Embodiment (Embodiment 1) of the phase conjugate light converter which concerns on this invention. 実施の形態1の位相共役光変換器の動作を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the phase conjugate light converter according to the first embodiment. 波長分離フィルタおよび波長合波フィルタとしてインターリーブ型のフィルタ(インターリーバ)を用いた場合の実施の形態1の位相共役光変換器の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the phase conjugate light converter of Embodiment 1 at the time of using an interleave type filter (interleaver) as a wavelength separation filter and a wavelength multiplexing filter. 本発明に係る位相共役光変換器の第2の実施形態(実施の形態2)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 2nd Embodiment (Embodiment 2) of the phase conjugate light converter which concerns on this invention. 本発明に係る位相共役光変換器の第3の実施の形態(実施の形態3)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 3rd Embodiment (Embodiment 3) of the phase conjugate light converter which concerns on this invention. 本発明に係る位相共役光変換器を用いた光伝送システムの第1の実施の形態(実施の形態4)を示す図である。It is a figure which shows 1st Embodiment (Embodiment 4) of the optical transmission system using the phase conjugate light converter which concerns on this invention. 本発明に係る位相共役光変換器の第4の実施の形態(実施の形態5)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of 4th Embodiment (Embodiment 5) of the phase conjugate light converter which concerns on this invention. 本発明に係る位相共役光変換器を用いた光伝送システムの第2の実施の形態(実施の形態6)を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment (Embodiment 6) of the optical transmission system using the phase conjugate light converter which concerns on this invention. 従来の位相共役光変換器を用いた光伝送システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical transmission system using the conventional phase conjugate light converter.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔実施の形態1〕
図1に本発明に係る位相共役光変換器の第1の実施形態(実施の形態1)の構成を示す。この実施の形態1の位相共役光変換器100は、波長分離フィルタ101と、波長合波フィルタ102と、第1の非線形光学デバイス103と、第2の非線形光学デバイス104とを備えている。
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a configuration of a first embodiment (Embodiment 1) of a phase conjugate light converter according to the present invention. The phase conjugate light converter 100 according to the first embodiment includes a wavelength separation filter 101, a wavelength multiplexing filter 102, a first nonlinear optical device 103, and a second nonlinear optical device 104.

この位相共役光変換器100において、第1の非線形光学デバイス103は、入力される光信号と励起光との間で擬似位相整合を満たす周期分極反転構造を有するニオブ酸リチウム導波路(以下、PPLN導波路と言う)103aと、励起光を合波するダイクロイックミラー型合波器103bと、励起光を分波するダイクロイックミラー型分波器103cとを備えている。   In the phase conjugate light converter 100, the first nonlinear optical device 103 includes a lithium niobate waveguide (hereinafter referred to as PPLN) having a periodically poled structure that satisfies quasi-phase matching between an input optical signal and pumping light. 103a, a dichroic mirror type multiplexer 103b that multiplexes the excitation light, and a dichroic mirror type demultiplexer 103c that divides the excitation light.

また、第2の非線形光学デバイス104も、第1の非線形光学デバイス103と同様、周期分極反転構造を有するPPLN導波路104aと、励起光を合波するダイクロイックミラー型合波器104bと、励起光を分波するダイクロイックミラー型分波器104cとを備えている。   Similarly to the first nonlinear optical device 103, the second nonlinear optical device 104 also includes a PPLN waveguide 104a having a periodically poled structure, a dichroic mirror type multiplexer 104b that combines excitation light, and excitation light. And a dichroic mirror type demultiplexer 104c.

また、波長分離フィルタ101はダイクロイックミラー型の合分波器101a,101b,101cを備えており、波長合波フィルタ102はダイクロイックミラー型の合分波器102a,102b,102cを備えている。   The wavelength separation filter 101 includes dichroic mirror type multiplexers / demultiplexers 101a, 101b, and 101c, and the wavelength multiplexing filter 102 includes dichroic mirror type multiplexers / demultiplexers 102a, 102b, and 102c.

次に、この実施の形態1の位相共役光変換器100の動作を、各部の機能を交えながら説明する。   Next, the operation of the phase conjugate light converter 100 of the first embodiment will be described with the functions of the respective parts.

この位相共役光変換器100には、入力光として、複数波長から成る光信号が入力される。この例では、波長多重信号(WDM信号)が入力される(図2(a)参照)。入力されたWDM信号は、波長分離フィルタ101によって、短波側の成分(短波長信号)と長波側の成分(長波長信号)とに分離される(図2(b)参照)。   The phase conjugate light converter 100 receives an optical signal having a plurality of wavelengths as input light. In this example, a wavelength multiplexed signal (WDM signal) is input (see FIG. 2A). The input WDM signal is separated into a short wave component (short wavelength signal) and a long wave component (long wavelength signal) by the wavelength separation filter 101 (see FIG. 2B).

なお、この実施の形態では、WDM信号全帯域における中心波長を基準波長としてWDM信号を短波側の成分と長波側の成分とに分離するが、かならずしも基準波長は中心波長でなくてもよい。   In this embodiment, the WDM signal is separated into a short-wave component and a long-wave component using the center wavelength in the entire WDM signal band as a reference wavelength. However, the reference wavelength is not necessarily the center wavelength.

波長分離フィルタ101によって分離されたWDM信号の短波側の成分は第1の非線形光学デバイス103に入力される。波長分離フィルタ101によって分離されたWDM信号の長波側の成分は第2の非線形光学デバイス104に入力される。   The short-wave component of the WDM signal separated by the wavelength separation filter 101 is input to the first nonlinear optical device 103. The long wave component of the WDM signal separated by the wavelength separation filter 101 is input to the second nonlinear optical device 104.

第1の非線形光学デバイス103において、ダイクロイックミラー型合波器103bは、波長分離フィルタ101からのWDM信号の短波側の成分に励起光を合波する。この励起光が合波されたWDM信号の短波側の成分はPPLN導波路103aに入射される。PPLN導波路103aは差周波発生によりWDM信号の短波側の成分の位相共役光を生成する。   In the first nonlinear optical device 103, the dichroic mirror type multiplexer 103 b multiplexes the excitation light with the short-wave component of the WDM signal from the wavelength separation filter 101. The short-wave component of the WDM signal combined with the excitation light is incident on the PPLN waveguide 103a. The PPLN waveguide 103a generates phase conjugate light of the short-wave component of the WDM signal by the difference frequency generation.

ダイクロイックミラー型合波器103bが合波する励起光は、WDM信号を分離した基準波長の半分の波長、本実施の形態ではWDM信号全帯域における中心波長の半分の波長を有する。中心波長の周波数をω0とすれば、励起光の周波数は2ω0である。WDM信号の短波側の成分の1波長の周波数をωsとすれば、PPLN導波路103a中の差周波発生により、周波数2ω0−ωsの変換光が生成される。また、光位相としては、励起光の位相をΦp、信号光の位相をΦsとすれば、差周波発生によりΦp−Φsとなり、励起光の位相を基準として信号光の位相共役光が生成される。つまり、中心波長を基準に波長軸上で折り返した形で長波側に信号光の位相共役光が生成されるものとなる。   The excitation light combined by the dichroic mirror type multiplexer 103b has a wavelength that is half the reference wavelength from which the WDM signal is separated, in this embodiment, half the center wavelength in the entire WDM signal band. If the frequency of the center wavelength is ω0, the frequency of the excitation light is 2ω0. If the frequency of one wavelength of the short-wave component of the WDM signal is ωs, converted light having a frequency of 2ω0−ωs is generated by the difference frequency generation in the PPLN waveguide 103a. Further, as the optical phase, if the phase of the pumping light is Φp and the phase of the signal light is Φs, it becomes Φp−Φs due to the difference frequency generation, and the phase conjugate light of the signal light is generated based on the phase of the pumping light. . That is, the phase conjugate light of the signal light is generated on the long wave side in a form folded on the wavelength axis with the center wavelength as a reference.

PPLN導波路103aにより生成されたWDM信号の短波側の成分の位相共役光は、励起光が合波されたWDM信号の短波側の成分とともにダイクロイックミラー型分波器103cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器103cは、PPLN導波路103aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(WDM信号の短波側の成分+WDM信号の短波側の成分の位相共役光:図2(c)の上段の図参照)を波長合波フィルタ102へ送る。   The phase conjugate light of the short-wave component of the WDM signal generated by the PPLN waveguide 103a is sent to the dichroic mirror type demultiplexer 103c together with the short-wave component of the WDM signal combined with the excitation light. The dichroic mirror type demultiplexer 103c separates the excitation light from the light transmitted through the PPLN waveguide 103a, and separates the excitation light (the phase of the short wavelength side component of the WDM signal + the short wavelength side component of the WDM signal). Conjugate light: see FIG. 2 (c), upper diagram) is sent to the wavelength multiplexing filter 102.

第2の非線形光学デバイス104において、ダイクロイックミラー型合波器104bは、波長分離フィルタ101からのWDM信号の長波側の成分に励起光を合波する。この励起光が合波されたWDM信号の長波側の成分はPPLN導波路104aに入射される。PPLN導波路104aは差周波発生により、第1の非線形光学デバイス103におけるPPLN導波路103aと同様にして、WDM信号の長波側の成分の位相共役光を生成する。この場合、中心波長を基準に波長軸上で折り返した形で短波側にWDM信号の長波側の成分の位相共役光が生成されるものとなる。   In the second nonlinear optical device 104, the dichroic mirror type multiplexer 104 b multiplexes the excitation light with the component on the long wave side of the WDM signal from the wavelength separation filter 101. The long-wave component of the WDM signal combined with the excitation light is incident on the PPLN waveguide 104a. The PPLN waveguide 104a generates phase conjugate light of the component on the long wave side of the WDM signal by the difference frequency generation in the same manner as the PPLN waveguide 103a in the first nonlinear optical device 103. In this case, phase conjugate light of the component on the long wave side of the WDM signal is generated on the short wave side in a form folded on the wavelength axis with the center wavelength as a reference.

PPLN導波路104aにより生成されたWDM信号の長波側の成分の位相共役光は、励起光が合波されたWDM信号の長波側の成分とともにダイクロイックミラー型分波器104cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器104cは、PPLN導波路104aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(WDM信号の長波側の成分+WDM信号の長波側の成分の位相共役光:図2(c)の下段の図参照)を波長合波フィルタ102へ送る。   The phase conjugate light of the long wave side component of the WDM signal generated by the PPLN waveguide 104a is sent to the dichroic mirror type demultiplexer 104c together with the long wave side component of the WDM signal combined with the pump light. The dichroic mirror type demultiplexer 104c separates the excitation light from the light transmitted through the PPLN waveguide 104a, and separates the excitation light (the phase of the component on the long wave side of the WDM signal + the component on the long wave side of the WDM signal) Conjugate light: see FIG. 2 (c) lower diagram) is sent to the wavelength multiplexing filter 102.

波長合波フィルタ102は、第1の非線形光学デバイス103及び第2の非線形光学デバイス104から入力された光のうち、WDM信号の短波側の成分の位相共役光と長波側の成分の位相共役光のみを合波して出力光とし(図2(d)参照)、新たなWDM信号として送り出す。   The wavelength multiplexing filter 102 includes the phase conjugate light of the short-wave component and the phase conjugate light of the long-wave component of the WDM signal out of the light input from the first nonlinear optical device 103 and the second nonlinear optical device 104. Are combined into an output light (see FIG. 2D) and sent out as a new WDM signal.

この場合、波長合波フィルタ102は、第1の非線形光学デバイス103及び第2の非線形光学デバイス104から入力される光のうち、元の信号光(WDM信号の短波側の成分+WDM信号の長波側の成分)を分離し、出力光として取り出されないように消光する。   In this case, the wavelength multiplexing filter 102 includes the original signal light (short-wave component of the WDM signal + long-wave side of the WDM signal) out of the light input from the first nonlinear optical device 103 and the second nonlinear optical device 104. Are quenched so that they are not extracted as output light.

以上記述した通り、本実施の形態の位相共役光変換器100のような構成を採用することにより、WDM信号の短波側の成分と長波側の成分とを同一帯域内で入れ替える形で位相共役光に変換することができる。つまり、WDM信号の短波側の成分は中心波長を軸に折り返した形で長波側の成分に変換され、WDM信号の長波側の成分は中心波長を軸に折り返した形で短波側の成分に変換される。ここで、WDM信号全体の波長帯域(信号帯域全体)としては、周波数がシフトすることなく、WDM信号を一括して位相共役光に変換することができている。さらに、励起光波長と信号光波長の関係を適切に設定すれば、WDM信号内の各信号のグリット位置まで同じ状態で位相共役光に変換できる。   As described above, by adopting a configuration such as the phase conjugate light converter 100 of the present embodiment, the phase conjugate light is exchanged in the same band so that the short wave component and the long wave component of the WDM signal are interchanged. Can be converted to In other words, the short-wave component of the WDM signal is converted to the long-wave component with the center wavelength folded, and the long-wave component of the WDM signal is converted to the short-wave component with the center wavelength folded. Is done. Here, as the wavelength band of the entire WDM signal (entire signal band), the WDM signals can be collectively converted into phase conjugate light without shifting the frequency. Furthermore, if the relationship between the pumping light wavelength and the signal light wavelength is set appropriately, it can be converted into phase conjugate light in the same state up to the grid position of each signal in the WDM signal.

WDM信号の短波側の成分と長波側の成分とを入れ替える形で位相共役光に変換する場合、折り返しとなる中心波長と信号光との間にガードバンドと呼ばれる短波側と長波側との間でのクロストークを抑制するために信号を送信しない帯域をある程度設ける必要があるが、本実施の形態の位相共役光変換器100の構成ではガードバンドを十分小さくできる。図2(a)に本実施の形態の位相共役光変換器100におけるガードバンドをGBとして示す。   When converting to the phase conjugate light by switching the short wave side component and the long wave side component of the WDM signal, between the short wave side called the guard band and the long wave side between the center wavelength to be turned back and the signal light. In order to suppress crosstalk, it is necessary to provide a certain band in which no signal is transmitted. However, in the configuration of the phase conjugate light converter 100 of the present embodiment, the guard band can be made sufficiently small. FIG. 2A shows a guard band as GB in the phase conjugate light converter 100 of the present embodiment.

一例として、波長1535nm〜1565nmの30nmの帯域を有するWDM信号を位相共役光に変換することを試みた。励起光として、WDM信号の中心波長1550nmの半波長である775nmの光を用いた。本実施の形態の位相共役光変換器100では、PPLN導波路をベースとした非線形光学デバイス103,104を用いるため、励起光の波長が信号波長と大きく異なる。これにより、誘電体のダイクロイックミラーを用いて低損失に合分波することがでる。かつ、励起光は信号光波長と同じ1550nm帯ではないため、原理的にはPPLN導波路の持つ励起光に対する帯域程度のガードバンドを設ければよい。PPLN導波路の持つ励起光に対する帯域は、素子長にも依存するが、50mm長さのPPLN導波路を用いるものとすれば、0.2nm(約25GHz)のガードバンドを設ければよいことになる。これはWDM信号の全帯域30nmの内の1%程度であり、帯域損失の観点から非常に小さいと言える。   As an example, an attempt was made to convert a WDM signal having a wavelength of 1535 nm to 1565 nm in a 30 nm band into phase conjugate light. As the excitation light, light having a wavelength of 775 nm, which is a half wavelength of the center wavelength 1550 nm of the WDM signal, was used. In the phase conjugate light converter 100 of the present embodiment, since the nonlinear optical devices 103 and 104 based on the PPLN waveguide are used, the wavelength of the excitation light is greatly different from the signal wavelength. As a result, it is possible to multiplex / demultiplex with low loss using a dielectric dichroic mirror. In addition, since the excitation light is not in the 1550 nm band that is the same as the signal light wavelength, in principle, a guard band that is about the band for the excitation light of the PPLN waveguide may be provided. The band for the excitation light of the PPLN waveguide depends on the element length, but if a 50 mm long PPLN waveguide is used, a guard band of 0.2 nm (about 25 GHz) may be provided. Become. This is about 1% of the total bandwidth of 30 nm of the WDM signal, which can be said to be very small from the viewpoint of band loss.

もう一つのガードバンドの制限要因としては、波長合波フィルタ102の消光特性である。波長合波フィルタ102が十分な消光特性を有していないと、元の信号光が位相共役光に重畳されてしまうため信号品質が劣化する。波長合波フィルタ102に十分な消光特性を持たせるためには有限のガードバンドが必要となる。   Another limiting factor of the guard band is the extinction characteristic of the wavelength multiplexing filter 102. If the wavelength multiplexing filter 102 does not have a sufficient extinction characteristic, the original signal light is superimposed on the phase conjugate light, so that the signal quality is deteriorated. In order for the wavelength multiplexing filter 102 to have sufficient extinction characteristics, a finite guard band is required.

本実施の形態の位相共役光変換器100では、誘電体多層膜を用いたダイクロイックミラーを反射と透過において各2枚用いる多段の構成により高い消光比を実現している。これにより3nmのガードバンドを設ければ30dB以上の十分な消光特性が得られた。この3nmのガードバンド量は、WDM信号の全帯域30nmの内の10%程度であり、帯域損失の観点から帯域を2倍使用する必要のある従来の方法と比べれば小さいと言える。なお、本実施の形態では、波長合波フィルタ102に誘電体多層膜を用いたダイクロイックミラーを用いたが、より急峻かつ高消光を持つフィルタを形成するためにLCOSやファイバブラックグレーティングなどの光フィルタを用いてもよい。   In the phase conjugate light converter 100 of the present embodiment, a high extinction ratio is realized by a multistage configuration in which two dichroic mirrors each using a dielectric multilayer film are used for reflection and transmission. Thereby, if a 3 nm guard band was provided, sufficient extinction characteristics of 30 dB or more were obtained. The guard band amount of 3 nm is about 10% of the total bandwidth of 30 nm of the WDM signal, and it can be said that it is small compared to the conventional method that needs to use twice the band from the viewpoint of band loss. In this embodiment, a dichroic mirror using a dielectric multilayer film is used for the wavelength multiplexing filter 102. However, in order to form a filter having a sharper and higher extinction, an optical filter such as LCOS or fiber black grating is used. May be used.

さらに、本実施の形態の位相共役光変換器100では、従来手法の課題であった低変換効率による過剰損失の増大を回避するために、非線形光学デバイス103,104内のPPLN導波路103a,104aとして、直接接合型の導波路を用いている。ここで、本実施の形態で用いたPPLN導波路103a,104aの作製方法を以下に例示する。   Furthermore, in the phase conjugate light converter 100 of the present embodiment, in order to avoid an increase in excess loss due to low conversion efficiency, which is a problem of the conventional method, the PPLN waveguides 103a and 104a in the nonlinear optical devices 103 and 104 are used. As described above, a direct junction type waveguide is used. Here, a method for manufacturing the PPLN waveguides 103a and 104a used in this embodiment will be exemplified below.

まず、Znを添加したLiNbO3上に周期が約17μmの周期的な電極を形成した。次に、電界印加法により上記の電極パターンに応じた分極反転グレーティングをZn:LiNbO3中に形成した。次に、この周期分極反転構造を有するZn:LiNbO3基板をクラッドとなるLiTaO3上に直接接合を行い、500℃で熱処理を行うことにより両基板を強固に接合した。次に、コア層を研磨により5μm程度まで薄膜化し、ドライエッチングプロセスを用いてリッジ型の光導波路を形成した。この導波路はペルチェ素子により温調が可能であり、導波路の長さは、50mmとした。このようにして形成されたPPLN導波路を有する2次非線形光学素子を1.5μm帯の偏波保持ファイバで光の入出力が可能なモジュールとした。 First, a periodic electrode having a period of about 17 μm was formed on LiNbO 3 to which Zn was added. Next, a polarization inversion grating corresponding to the above electrode pattern was formed in Zn: LiNbO 3 by an electric field application method. Next, the Zn: LiNbO 3 substrate having this periodic domain-inverted structure was directly bonded onto the LiTaO 3 serving as the cladding, and heat treatment was performed at 500 ° C. to firmly bond both substrates. Next, the core layer was thinned to about 5 μm by polishing, and a ridge type optical waveguide was formed using a dry etching process. This waveguide can be temperature-controlled by a Peltier element, and the length of the waveguide is 50 mm. The secondary nonlinear optical element having the PPLN waveguide formed as described above is a module capable of inputting and outputting light with a polarization maintaining fiber in a 1.5 μm band.

なお、この例では、Znを添加したLiNbO3を用いたが、それ以外の非線形材料である、KNbO3、LiTaO3、LiNbxTa1-x3(0≦x≦1)若しくはKTiOPO4、又はそれらにMg、Zn、Sc、Inからなる群から選ばれた少なくとも一種を添加物として含有している非線形光学材料を用いてもよい。 In this example, LiNbO 3 to which Zn is added is used, but other nonlinear materials such as KNbO 3 , LiTaO 3 , LiNb x Ta 1-x O 3 (0 ≦ x ≦ 1) or KTiOPO 4 , Alternatively, a nonlinear optical material containing at least one selected from the group consisting of Mg, Zn, Sc, and In as an additive may be used.

このようにして作製したPPLN導波路103a,104aを用いて位相共役光の生成を試みた。波長775nmの励起光を第1の非線形光学デバイス103及び第2の非線形光学デバイス104に入力した。各非線形光学デバイス103,104にはそれぞれ300mWの光パワーを入力した。直接接合型のPPLN導波路103a,104aを用いたため、100mW以上のハイパワーにおいても安定動作し、かつ変換光が利得を持つほど高い変換効率が得られた。変換利得として4dBが得られており、これは波長分離フィルタ101及び波長合波フィルタ102の全損失3dBを補償することができる値であり、位相共役光変換器100全体として、無損失での動作が可能であった。   An attempt was made to generate phase conjugate light by using the PPLN waveguides 103a and 104a thus manufactured. Excitation light having a wavelength of 775 nm was input to the first nonlinear optical device 103 and the second nonlinear optical device 104. Optical power of 300 mW was input to each of the nonlinear optical devices 103 and 104, respectively. Since the direct junction type PPLN waveguides 103a and 104a were used, stable operation was achieved even at a high power of 100 mW or more, and higher conversion efficiency was obtained as the converted light had a gain. A conversion gain of 4 dB is obtained, which is a value that can compensate for the total loss of 3 dB of the wavelength separation filter 101 and the wavelength multiplexing filter 102, and the entire phase conjugate optical converter 100 operates without loss. Was possible.

以上の通り、本実施の形態の位相共役光変換器100のような構成を採用することにより、ガードバンドが小さく、無損失でかつ信号帯域全体としては周波数シフトのない、また位相共役光変換に伴う過剰雑音の発生が少ない位相共役光変換器を得ることができた。   As described above, by adopting the configuration like the phase conjugate light converter 100 of the present embodiment, the guard band is small, lossless, and there is no frequency shift in the entire signal band, and phase conjugate light conversion is performed. A phase-conjugate optical converter with little excess noise was obtained.

なお、本実施の形態では、波長分離フィルタ101としてWDM信号を短波側の成分と長波側の成分とに分離する特性をもつフィルタを用いたが、また波長合波フィルタ102として短波側の成分の位相共役光と長波側の成分の位相共役光とを合波する特性をもつフィルタを用いたが、インターリーブ型のフィルタを用いてもよい。   In the present embodiment, a filter having a characteristic of separating a WDM signal into a short-wave component and a long-wave component is used as the wavelength separation filter 101, but the short-wave component of the short-wave component is used as the wavelength multiplexing filter 102. Although the filter having the characteristic of combining the phase conjugate light and the phase conjugate light of the component on the long wave side is used, an interleave type filter may be used.

波長分離フィルタ101としてWDM信号を偶数チャネルの成分と奇数チャネルの成分とに分離する特性をもつインターリーブ型のフィルタを、また波長合波フィルタ102として偶数チャネルの成分の位相共役光と奇数チャネルの成分の位相共役光とを合波する特性をもつインターリーブ型のフィルタを用いた場合の動作の様子を図3に示す。   The wavelength separation filter 101 is an interleave type filter having the characteristic of separating the WDM signal into even-numbered channel components and odd-numbered channel components, and the wavelength multiplexing filter 102 is phase-conjugate light of even-numbered channel components and odd-numbered channel components. FIG. 3 shows the operation when an interleave type filter having the characteristic of combining the phase conjugate light is used.

また、図1において、インターリーブ型のフィルタ(インターリーバ)を用いた場合の位相共役光変換器を100’とし、この位相共役光変換器100’における波長分離フィルタ(インターリーバ)を101’、波長合波フィルタ(インターリーバ)を102’とする。   Further, in FIG. 1, the phase conjugate light converter when an interleave type filter (interleaver) is used is 100 ′, and the wavelength separation filter (interleaver) in this phase conjugate light converter 100 ′ is 101 ′, the wavelength The multiplexing filter (interleaver) is 102 ′.

この位相共役光変換器100’には、入力光として、WDM信号が入力される(図3(a)参照)。入力されたWDM信号は、波長分離フィルタ(インターリーバ)101’によって、偶数チャネルの成分と奇数チャネルの成分とに分離される(図3(b)参照)。   The phase conjugate light converter 100 ′ receives a WDM signal as input light (see FIG. 3A). The input WDM signal is separated into an even channel component and an odd channel component by a wavelength separation filter (interleaver) 101 '(see FIG. 3B).

なお、この実施の形態では、WDM信号全帯域における中心波長を基準波長としてWDM信号を偶数チャネルの成分と奇数チャネルの成分とに分離するが、かならずしも基準波長は中心波長でなくてもよい。   In this embodiment, the WDM signal is separated into the even-numbered channel component and the odd-numbered channel component using the center wavelength in the entire WDM signal band as the reference wavelength. However, the reference wavelength is not necessarily the center wavelength.

波長分離フィルタ(インターリーバ)101’によって分離されたWDM信号の偶数チャネルの成分は第1の非線形光学デバイス103に入力される。波長分離フィルタ(インターリーバ)101’によって分離されたWDM信号の奇数チャネルの成分は第2の非線形光学デバイス104に入力される。   The even channel components of the WDM signal separated by the wavelength separation filter (interleaver) 101 ′ are input to the first nonlinear optical device 103. The components of the odd channel of the WDM signal separated by the wavelength separation filter (interleaver) 101 ′ are input to the second nonlinear optical device 104.

第1の非線形光学デバイス103において、ダイクロイックミラー型合波器103bは、波長分離フィルタ(インターリーバ)101’からのWDM信号の偶数チャネルの成分に励起光を合波する。この励起光が合波されたWDM信号の偶数チャネルの成分はPPLN導波路103aに入射される。PPLN導波路103aは差周波発生によりWDM信号の偶数チャネルの成分の位相共役光を生成する。この時、偶数チャネルの成分の位相共役光が奇数チャネルに生成されるよう励起光波長を設定する。具体的には、励起光の2倍の周波数がWDM信号のチャネル間隔の間となるように設定すればよい。   In the first nonlinear optical device 103, the dichroic mirror type multiplexer 103b multiplexes the excitation light to the even channel component of the WDM signal from the wavelength separation filter (interleaver) 101 '. The even channel component of the WDM signal combined with the excitation light is incident on the PPLN waveguide 103a. The PPLN waveguide 103a generates the phase conjugate light of the even channel component of the WDM signal by the difference frequency generation. At this time, the pumping light wavelength is set so that the phase conjugate light of the even channel component is generated in the odd channel. Specifically, the frequency may be set so that twice the frequency of the excitation light is between the channel intervals of the WDM signal.

PPLN導波路103aにより生成されたWDM信号の偶数チャネルの成分の位相共役光は、励起光が合波されたWDM信号の偶数チャネルの成分とともにダイクロイックミラー型分波器103cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器103cは、PPLN導波路103aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(WDM信号の偶数チャネルの成分+WDM信号の偶数チャネルの成分の位相共役光:図3(c)の上段の図参照)を波長合波フィルタ(インターリーバ)102’へ送る。   The phase conjugate light of the even channel component of the WDM signal generated by the PPLN waveguide 103a is sent to the dichroic mirror type demultiplexer 103c together with the even channel component of the WDM signal combined with the excitation light. The dichroic mirror type demultiplexer 103c separates the excitation light from the light transmitted through the PPLN waveguide 103a, and separates the excitation light (the phase of the even channel component of the WDM signal + the even channel component of the WDM signal). Conjugate light: see FIG. 3 (c) upper diagram) is sent to the wavelength multiplexing filter (interleaver) 102 ′.

第2の非線形光学デバイス104において、ダイクロイックミラー型合波器104bは、波長分離フィルタ(インターリーバ)101’からのWDM信号の奇数チャネルの成分に励起光を合波する。この励起光が合波されたWDM信号の奇数チャネルの成分はPPLN導波路104aに入射される。PPLN導波路104aは差周波発生により、第1の非線形光学デバイス103におけるPPLN導波路103aと同様にして、WDM信号の奇数チャネルの成分の位相共役光を生成する。この時、奇数チャネルの成分の位相共役光は偶数チャネルに生成される。   In the second nonlinear optical device 104, the dichroic mirror type multiplexer 104b multiplexes the excitation light to the odd channel component of the WDM signal from the wavelength separation filter (interleaver) 101 '. The odd channel component of the WDM signal combined with the excitation light is incident on the PPLN waveguide 104a. The PPLN waveguide 104a generates phase conjugate light of the odd-numbered channel component of the WDM signal by the difference frequency generation in the same manner as the PPLN waveguide 103a in the first nonlinear optical device 103. At this time, the phase conjugate light of the odd channel component is generated in the even channel.

PPLN導波路104aにより生成されたWDM信号の奇数チャネルの成分の位相共役光は、励起光が合波されたWDM信号の奇数チャネルの成分とともにダイクロイックミラー型分波器104cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器104cは、PPLN導波路104aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(WDM信号の奇数チャネルの成分+WDM信号の奇数チャネルの成分の位相共役光:図3(c)の下段の図参照)を波長合波フィルタ(インターリーバ)102’へ送る。   The phase conjugate light of the odd channel component of the WDM signal generated by the PPLN waveguide 104a is sent to the dichroic mirror type demultiplexer 104c together with the odd channel component of the WDM signal combined with the pump light. The dichroic mirror type demultiplexer 104c separates the excitation light from the light transmitted through the PPLN waveguide 104a, and separates the excitation light (the phase of the odd channel component of the WDM signal + the odd channel component of the WDM signal). Conjugate light: see FIG. 3 (c) lower diagram) is sent to the wavelength multiplexing filter (interleaver) 102 ′.

波長合波フィルタ(インターリーバ)102’は、第1の非線形光学デバイス103及び第2の非線形光学デバイス104から入力された光のうち、WDM信号の偶数チャネルの成分の位相共役光と奇数チャネルの成分の位相共役光のみを合波して出力光とし(図3(d)参照)、新たなWDM信号として送り出す。   The wavelength multiplexing filter (interleaver) 102 ′ includes the phase conjugate light of the even channel component of the WDM signal and the odd channel of the light input from the first nonlinear optical device 103 and the second nonlinear optical device 104. Only the component phase conjugate light is combined to be output light (see FIG. 3D) and sent out as a new WDM signal.

この場合、波長合波フィルタ(インターリーバ)102’は、第1の非線形光学デバイス103及び第2の非線形光学デバイス104から入力される光のうち、元の信号光(WDM信号の偶数チャネルの成分+WDM信号の奇数チャネルの成分)を分離し、出力光として取り出されないように消光する。   In this case, the wavelength multiplexing filter (interleaver) 102 ′ includes the original signal light (the component of the even channel of the WDM signal) among the light input from the first nonlinear optical device 103 and the second nonlinear optical device 104. + The odd-numbered channel component of the WDM signal) is separated and extinguished so that it is not extracted as output light.

これにより、WDM信号の偶数チャネルの成分と奇数チャネルの成分とを同一帯域内で入れ替える形で位相共役光に変換することができる。本構成では、原理的にカードバンドなしでの動作が可能となる。   As a result, even-numbered channel components and odd-numbered channel components of the WDM signal can be converted into phase conjugate light in a manner that they are interchanged within the same band. In this configuration, operation without a card band is possible in principle.

〔実施の形態2〕
次に、本発明に係る位相共役光変換器の第2の実施の形態(実施の形態2)について説明する。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment (Embodiment 2) of the phase conjugate light converter according to the present invention will be described.

本発明における位相共役光変換器においては、2つの非線形光学デバイスを用いるため、2つの光路間で遅延差が存在すると、信号ビットの時間ずれが生じる。実施の形態1に示した位相共役光変換器100においても、非線形光学デバイス103,104の光路長を適切に設定すれば遅延差を最小化することができるが、実施の形態2では、ループ型の位相共役光変換器とすることにより、より簡便に遅延差を最小化できるようにする。   In the phase conjugate light converter according to the present invention, since two nonlinear optical devices are used, if there is a delay difference between the two optical paths, a time shift of the signal bit occurs. Also in the phase conjugate light converter 100 shown in the first embodiment, the delay difference can be minimized if the optical path lengths of the nonlinear optical devices 103 and 104 are appropriately set. In the second embodiment, the loop type is used. By using this phase conjugate light converter, the delay difference can be minimized more easily.

図4に実施の形態2の位相共役光変換器の構成を示す。この実施の形態2の位相共役光変換器200は、サーキュレータ201と、波長合分離フィルタ202と、第1の非線形光学デバイス203と、第2の非線形光学デバイス204と、偏波回転素子205とを備えている。   FIG. 4 shows the configuration of the phase conjugate light converter according to the second embodiment. The phase conjugate light converter 200 according to the second embodiment includes a circulator 201, a wavelength combining / separating filter 202, a first nonlinear optical device 203, a second nonlinear optical device 204, and a polarization rotation element 205. I have.

この位相共役光変換器200において、第1の非線形光学デバイス203は、周期分極反転構造を有するPPLN導波路203aと、励起光を合波するダイクロイックミラー型合波器203bと、励起光を分波するダイクロイックミラー型分波器203cとを備えている。   In the phase conjugate light converter 200, the first nonlinear optical device 203 includes a PPLN waveguide 203a having a periodically poled structure, a dichroic mirror type multiplexer 203b that multiplexes excitation light, and demultiplexing the excitation light. And a dichroic mirror type duplexer 203c.

また、第2の非線形光学デバイス204も、第1の非線形光学デバイス203と同様、周期分極反転構造を有するPPLN導波路204aと、励起光を合波するダイクロイックミラー型合波器204bと、励起光を分波するダイクロイックミラー型分波器204cとを備えている。   Similarly to the first nonlinear optical device 203, the second nonlinear optical device 204 also includes a PPLN waveguide 204a having a periodically poled structure, a dichroic mirror type multiplexer 204b that combines excitation light, and excitation light. And a dichroic mirror type demultiplexer 204c.

次に、この実施の形態2の位相共役光変換器200の動作を、各部の機能を交えながら説明する。この位相共役光変換器200にも、実施の形態1の位相共役光変換器100と同様、入力光としてWDM信号が入力される。   Next, the operation of the phase conjugate light converter 200 of the second embodiment will be described with the functions of the respective parts. Similarly to the phase conjugate light converter 100 of the first embodiment, a WDM signal is input to the phase conjugate light converter 200 as input light.

入力されるWDM信号は、サーキュレータ201で受け取られ、波長合分離フィルタ202に送られる。波長合分離フィルタ202は、サーキュレータ201が受け取ったWDM信号を短波側の成分(短波長信号)と長波側の成分(長波長信号)とに分離する。   The input WDM signal is received by the circulator 201 and sent to the wavelength multiplexing / separating filter 202. The wavelength combining / separating filter 202 separates the WDM signal received by the circulator 201 into a short-wave component (short wavelength signal) and a long-wave component (long wavelength signal).

波長合分離フィルタ202によって分離されたWDM信号の短波側の成分は第1の非線形光学デバイス203に入力される。波長合分離フィルタ202によって分離されたWDM信号の長波側の成分は第2の非線形光学デバイス204に入力される。   The short-wave component of the WDM signal separated by the wavelength combining / separating filter 202 is input to the first nonlinear optical device 203. The long-wave component of the WDM signal separated by the wavelength multiplexing / separation filter 202 is input to the second nonlinear optical device 204.

第1の非線形光学デバイス203において、ダイクロイックミラー型合波器203bは、波長合分離フィルタ202からのWDM信号の短波側の成分に励起光を合波する。この励起光が合波されたWDM信号の短波側の成分はPPLN導波路203aに入射される。PPLN導波路203aは差周波発生によりWDM信号の短波側の成分の位相共役光を生成する。   In the first nonlinear optical device 203, the dichroic mirror type multiplexer 203 b multiplexes the excitation light with the short-wave component of the WDM signal from the wavelength multiplexing / separation filter 202. The short-wave component of the WDM signal combined with the excitation light is incident on the PPLN waveguide 203a. The PPLN waveguide 203a generates phase conjugate light of the short-wave component of the WDM signal by difference frequency generation.

PPLN導波路203aにより生成されたWDM信号の短波側の成分の位相共役光は、励起光が合波されたWDM信号の短波側の成分とともにダイクロイックミラー型分波器203cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器203cは、PPLN導波路203aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(WDM信号の短波側の成分+WDM信号の短波側の成分の位相共役光)を偏波回転素子205へ送る。   The phase conjugate light of the short-wave component of the WDM signal generated by the PPLN waveguide 203a is sent to the dichroic mirror type demultiplexer 203c together with the short-wave component of the WDM signal combined with the excitation light. The dichroic mirror type demultiplexer 203c separates the pumping light from the light transmitted through the PPLN waveguide 203a, and separates the pumping light (the phase of the component on the short wave side of the WDM signal + the component on the short wave side of the WDM signal). Conjugate light) is sent to the polarization rotation element 205.

第2の非線形光学デバイス204において、ダイクロイックミラー型合波器204bは、波長合分離フィルタ202からのWDM信号の長波側の成分に励起光を合波する。この励起光が合波されたWDM信号の長波側の成分はPPLN導波路204aに入射される。PPLN導波路204aは差周波発生によりWDM信号の長波側の成分の位相共役光を生成する。   In the second nonlinear optical device 204, the dichroic mirror type multiplexer 204 b multiplexes the excitation light with the component on the long wave side of the WDM signal from the wavelength multiplexing / separation filter 202. The long-wave component of the WDM signal combined with the excitation light is incident on the PPLN waveguide 204a. The PPLN waveguide 204a generates phase conjugate light of a component on the long wave side of the WDM signal by difference frequency generation.

PPLN導波路204aにより生成されたWDM信号の長波側の成分の位相共役光は、励起光が合波されたWDM信号の長波側の成分とともにダイクロイックミラー型分波器204cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器204cは、PPLN導波路204aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(WDM信号の長波側の成分+WDM信号の長波側の成分の位相共役光)を偏波回転素子205へ送る。   The phase conjugate light of the long wave component of the WDM signal generated by the PPLN waveguide 204a is sent to the dichroic mirror type demultiplexer 204c together with the long wave component of the WDM signal combined with the excitation light. The dichroic mirror type demultiplexer 204c separates the pumping light from the light transmitted through the PPLN waveguide 204a and separates the pumping light (the phase of the component on the long wave side of the WDM signal + the component on the long wave side of the WDM signal) Conjugate light) is sent to the polarization rotation element 205.

偏波回転素子205は、第1の非線形光学デバイス203からの光(WDM信号の短波側の成分+WDM信号の短波側の成分の位相共役光)の偏波を回転させて、第2の非線形光学デバイス204に送る。また、偏波回転素子205は、第2の非線形光学デバイス204からの光(WDM信号の長波側の成分+WDM信号の長波側の成分の位相共役光)の偏波を回転させて、第1の非線形光学デバイス203に送る。   The polarization rotation element 205 rotates the polarization of the light from the first nonlinear optical device 203 (short-wave component of the WDM signal + phase-conjugate light of the short-wave component of the WDM signal) to generate second nonlinear optics. Send to device 204. The polarization rotation element 205 rotates the polarization of the light from the second nonlinear optical device 204 (the long-wave component of the WDM signal + the phase-conjugate light of the long-wave component of the WDM signal). Send to the nonlinear optical device 203.

本実施の形態において、PPLN導波路203a,204aはZカットとされている。このため、PPLN導波路203a,204aは偏波依存性を有し、TM偏光の光に対して位相共役光を生成する。この偏波依存性を積極的に活用することで第1の非線形光学デバイス203及び第2の非線形光学デバイス204の両者の独立性を担保することができる。   In the present embodiment, the PPLN waveguides 203a and 204a are Z-cut. Therefore, the PPLN waveguides 203a and 204a have polarization dependency, and generate phase conjugate light with respect to TM polarized light. By actively utilizing this polarization dependence, the independence of both the first nonlinear optical device 203 and the second nonlinear optical device 204 can be ensured.

具体的には、第1の非線形光学デバイス203から出力されるWDM信号の短波側の成分及びその位相共役光は、偏波回転素子205によって偏波が回転された後に第2の非線形光学デバイス204に入力されるため、第2の非線形光学デバイス204内では、励起光の反射光などが存在していたとしても、非線形過程を生じることがない。このため、反射光の影響が低減された状態で、第2の非線形光学デバイス204内を通過し、波長合分離フィルタ202へ戻される。   Specifically, the component on the short wave side of the WDM signal output from the first nonlinear optical device 203 and the phase conjugate light thereof are rotated by the polarization rotating element 205 and then the second nonlinear optical device 204. Therefore, in the second nonlinear optical device 204, even if reflected light of excitation light exists, a nonlinear process does not occur. For this reason, in the state where the influence of the reflected light is reduced, the light passes through the second nonlinear optical device 204 and is returned to the wavelength combining / separating filter 202.

また、第2の非線形光学デバイス204から出力されるWDM信号の長波側の成分及びその位相共役光は、偏波回転素子205によって偏波が回転された後に第1の非線形光学デバイス203に入力されるため、第1の非線形光学デバイス203内では、励起光の反射光などが存在していたとしても、非線形過程を生じることがない。このため、反射光の影響が低減された状態で、第1の非線形光学デバイス204内を通過し、波長合分離フィルタ202へ戻される。   The long-wave component and the phase conjugate light of the WDM signal output from the second nonlinear optical device 204 are input to the first nonlinear optical device 203 after the polarization is rotated by the polarization rotating element 205. Therefore, a nonlinear process does not occur in the first nonlinear optical device 203 even if reflected light of excitation light exists. For this reason, in the state where the influence of the reflected light is reduced, the light passes through the first nonlinear optical device 204 and is returned to the wavelength combining / separating filter 202.

これにより、第1の非線形光学デバイス203と第2の非線形光学デバイス204とが同じループ内に配置されていても、お互いに影響を及ぼすことを低減できる。   Thereby, even if the 1st nonlinear optical device 203 and the 2nd nonlinear optical device 204 are arrange | positioned in the same loop, it can reduce affecting each other.

波長合分離フィルタ202は、第1の非線形光学デバイス203を通して戻されてくるWDM信号の長波側の成分及びその位相共役光と第2の非線形光学デバイス204を通して戻されてくるWDM信号の短波側の成分及びその位相共役光とを入力とし、この入力された光のうち短波側の成分の位相共役光と長波側の成分の位相共役光のみを合波して出力光としてサーキュレータ201へ送る。サーキュレータ201は、波長合分離フィルタ202から送られてくる出力光を受け取って新たなWDM信号として送り出す。   The wavelength multiplexing / separating filter 202 includes a component on the long wave side of the WDM signal returned through the first nonlinear optical device 203 and its phase conjugate light and the component on the short wave side of the WDM signal returned through the second nonlinear optical device 204. The component and its phase conjugate light are input, and among the input light, only the phase conjugate light of the short-wave component and the phase conjugate light of the long-wave component are combined and sent to the circulator 201 as output light. The circulator 201 receives the output light sent from the wavelength multiplexing / separation filter 202 and sends it out as a new WDM signal.

この場合、波長合分離フィルタ202は、第1の非線形光学デバイス203及び第2の非線形光学デバイス204を通して戻されてくる光のうち、元の信号光(WDM信号の短波側の成分+WDM信号の長波側の成分)を分離し、出力光として取り出されないように消光する。   In this case, the wavelength combining / separating filter 202 includes the original signal light (the short-wave component of the WDM signal + the long wave of the WDM signal) out of the light returned through the first nonlinear optical device 203 and the second nonlinear optical device 204. Component is separated and extinguished so that it is not extracted as output light.

この実施の形態2の位相共役光変換器200では、ループ型の構成としていることによって、波長合分離フィルタ202により分離したWDM信号の短波側の成分と長波側の成分の光路長を厳密に一致化することができる。   In the phase conjugate light converter 200 according to the second embodiment, the short-wave component and the long-wave component of the WDM signal separated by the wavelength multiplexing / separation filter 202 are strictly matched by adopting a loop configuration. Can be

なお、この実施の形態では2つの非線形光学デバイス203,204をループ内に配置したが、ループ構成内での各素子の反射率を非常に小さくすることにより1つの非線形光学デバイスを双方向で励起することによって、WDM信号の短波側の成分と長波側の成分の位相共役光の生成を1つの非線形光学デバイスで行うことも可能である。   In this embodiment, the two nonlinear optical devices 203 and 204 are arranged in the loop, but one nonlinear optical device is bidirectionally excited by making the reflectance of each element in the loop configuration very small. By doing so, it is possible to generate the phase conjugate light of the short-wave component and the long-wave component of the WDM signal with one nonlinear optical device.

また、この実施の形態では、波長合分離フィルタ202として、WDM信号の短波側の成分と長波側の成分とを分離し、短波側の成分の位相共役光と長波側の成分の位相共役光とを合波する特性をもつフィルタを用いたが、WDM信号の偶数チャネルの成分と奇数チャネルの成分とを分離し、偶数チャネルの成分の位相共役光と奇数チャネルの成分の位相共役光とを合波する特性をもつインターリーブ型のフィルタを用いてもよい。   Further, in this embodiment, the wavelength multiplexing / separation filter 202 separates the short wave component and the long wave component of the WDM signal, and the phase conjugate light of the short wave component and the phase conjugate light of the long wave component However, the even channel component and the odd channel component of the WDM signal are separated, and the phase conjugate light of the even channel component and the phase conjugate light of the odd channel component are combined. An interleave type filter having a wave characteristic may be used.

〔実施の形態3〕
次に、本発明に係る位相共役光変換器の第3の実施の形態(実施の形態3)について説明する。
[Embodiment 3]
Next, a third embodiment (Embodiment 3) of the phase conjugate light converter according to the present invention will be described.

本発明における位相共役光変換器において、非線形光学デバイスとしてPPLN導波路を用いる場合、実施の形態1及び実施の形態2の構成では、偏波に依存性があった。近年の光通信システムへ適用するためには、偏波無依存で動作可能な構成がより求められる。このため、実施の形態3では、本発明に係る位相共役光変換器を偏波無依存で動作させるための構成を示す。   In the phase conjugate light converter according to the present invention, when a PPLN waveguide is used as a nonlinear optical device, the configurations of the first and second embodiments depend on the polarization. In order to be applied to a recent optical communication system, a configuration capable of operating independently of polarization is required. For this reason, Embodiment 3 shows a configuration for operating the phase conjugate light converter according to the present invention independent of polarization.

図5に実施の形態3の位相共役光変換器の構成を示す。この実施の形態3の位相共役光変換器300は、波長分離フィルタ301と、波長合波フィルタ302と、第1〜第4の非線形光学デバイス303〜306と、第1〜第4の偏波合分波素子(偏波ビームスプリッタ:PBS)307〜310とを備えている。   FIG. 5 shows the configuration of the phase conjugate light converter according to the third embodiment. The phase conjugate light converter 300 according to the third embodiment includes a wavelength separation filter 301, a wavelength multiplexing filter 302, first to fourth nonlinear optical devices 303 to 306, and first to fourth polarization multiplexing. Demultiplexing elements (polarization beam splitter: PBS) 307 to 310 are provided.

この位相共役光変換器300において、第1の非線形光学デバイス303は、周期分極反転構造を有するPPLN導波路303aと、励起光を合波するダイクロイックミラー型合波器303bと、励起光を分波するダイクロイックミラー型分波器303cとを備えている。   In the phase conjugate light converter 300, the first nonlinear optical device 303 includes a PPLN waveguide 303a having a periodically poled structure, a dichroic mirror type multiplexer 303b that multiplexes excitation light, and demultiplexing the excitation light. And a dichroic mirror type duplexer 303c.

また、第2〜第4の非線形光学デバイス304〜306も、第1の非線形光学デバイス303と同様、周期分極反転構造を有するPPLN導波路304a〜306aと、励起光を合波するダイクロイックミラー型合波器304b〜306cと、励起光を分波するダイクロイックミラー型分波器304c〜306cとを備えている。   Similarly to the first nonlinear optical device 303, the second to fourth nonlinear optical devices 304 to 306 are also combined with the PPLN waveguides 304a to 306a having the periodically poled structure and the dichroic mirror type coupling that combines the excitation light. Demultiplexers 304b to 306c and dichroic mirror demultiplexers 304c to 306c that demultiplex excitation light are provided.

また、波長分離フィルタ301はダイクロイックミラー型の合分波器301a,301b,301cを備えており、波長合波フィルタ302はダイクロイックミラー型の合分波器302a,302b,302cを備えている。   The wavelength separation filter 301 includes dichroic mirror type multiplexers / demultiplexers 301a, 301b, and 301c, and the wavelength multiplexing filter 302 includes dichroic mirror type multiplexers / demultiplexers 302a, 302b, and 302c.

次に、この実施の形態3の位相共役光変換器300の動作を、各部の機能を交えながら説明する。   Next, the operation of the phase conjugate light converter 300 according to the third embodiment will be described with the functions of the respective parts.

この位相共役光変換器300には、入力光(複数波長から成る光信号)として、WDM信号が入力される。入力されたWDM信号は、波長分離フィルタ301によって、短波側の成分(短波長信号)と長波側の成分(長波長信号)とに分離される。   The phase conjugate light converter 300 receives a WDM signal as input light (an optical signal having a plurality of wavelengths). The input WDM signal is separated into a short wave component (short wavelength signal) and a long wave component (long wavelength signal) by the wavelength separation filter 301.

なお、この実施の形態では、WDM信号全帯域における中心波長を基準波長としてWDM信号を短波側の成分と長波側の成分とに分離するが、かならずしも基準波長は中心波長でなくてもよい。   In this embodiment, the WDM signal is separated into a short-wave component and a long-wave component using the center wavelength in the entire WDM signal band as a reference wavelength. However, the reference wavelength is not necessarily the center wavelength.

波長分離フィルタ301によって分離されたWDM信号の短波側の成分は、第1の偏波合分波素子307に入力され、X偏波成分とY偏波成分とに分離される。波長分離フィルタ301によって分離されたWDM信号の長波側の成分は、第2の偏波合分波素子308に入力され、X偏波成分とY偏波成分とに分離される。   The short wavelength component of the WDM signal separated by the wavelength separation filter 301 is input to the first polarization multiplexing / demultiplexing element 307 and separated into an X polarization component and a Y polarization component. The long-wave component of the WDM signal separated by the wavelength separation filter 301 is input to the second polarization multiplexing / demultiplexing element 308 and separated into an X polarization component and a Y polarization component.

第1の偏波合分波素子307によって分離されたWDM信号の短波側の成分のX偏波成分は第1の非線形光学デバイス303に入力される。第1の偏波合分波素子307によって分離されたWDM信号の短波側の成分のY偏波成分は第2の非線形光学デバイス304に入力される。   The X polarization component of the short-wave component of the WDM signal separated by the first polarization multiplexing / demultiplexing element 307 is input to the first nonlinear optical device 303. The Y polarization component of the short-wave component of the WDM signal separated by the first polarization multiplexing / demultiplexing element 307 is input to the second nonlinear optical device 304.

第2の偏波合分波素子308によって分離されたWDM信号の長波側の成分のX偏波成分は第3の非線形光学デバイス305に入力される。第2の偏波合分波素子308によって分離されたWDM信号の長波側の成分のY偏波成分は第4の非線形光学デバイス306に入力される。   The X polarization component of the long wave component of the WDM signal separated by the second polarization multiplexing / demultiplexing element 308 is input to the third nonlinear optical device 305. The Y polarization component of the long-wave component of the WDM signal separated by the second polarization multiplexing / demultiplexing element 308 is input to the fourth nonlinear optical device 306.

第1の非線形光学デバイス303において、ダイクロイックミラー型合波器303bは、第1の偏波合分波素子307からのWDM信号の短波側の成分のX偏波成分に励起光を合波する。この励起光が合波されたWDM信号の短波側の成分のX偏波成分はPPLN導波路303aに入射される。PPLN導波路303aは差周波発生によりWDM信号の短波側の成分のX偏波成分の位相共役光を生成する。   In the first nonlinear optical device 303, the dichroic mirror type multiplexer 303 b multiplexes the excitation light with the X polarization component of the short wavelength side component of the WDM signal from the first polarization multiplexing / demultiplexing element 307. The X polarization component of the short wavelength component of the WDM signal combined with the excitation light is incident on the PPLN waveguide 303a. The PPLN waveguide 303a generates phase conjugate light of the X polarization component of the short-wave component of the WDM signal by difference frequency generation.

PPLN導波路303aにより生成されたWDM信号の短波側の成分のX偏波成分の位相共役光は、励起光が合波されたWDM信号の短波側の成分のX偏波成分とともにダイクロイックミラー型分波器303cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器303cは、PPLN導波路303aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(WDM信号の短波側の成分のX偏波成分+WDM信号の短波側の成分のX偏波成分の位相共役光)を第3の偏波合分波素子309に送る。   The phase conjugate light of the X-polarized component of the short-wave component of the WDM signal generated by the PPLN waveguide 303a is combined with the X-polarized component of the short-wave component of the WDM signal combined with the excitation light together with the dichroic mirror type component. It is sent to the waver 303c. The dichroic mirror type demultiplexer 303c separates the excitation light from the light transmitted through the PPLN waveguide 303a, and separates the excitation light (the X-polarized component of the component on the short wavelength side of the WDM signal + the short wave of the WDM signal). Phase-conjugate light of the X-polarized component of the side component) is sent to the third polarization multiplexing / demultiplexing element 309.

第2の非線形光学デバイス304において、ダイクロイックミラー型合波器304bは、第1の偏波合分波素子307からのWDM信号の短波側の成分のY偏波成分に励起光を合波する。この励起光が合波されたWDM信号の短波側の成分のY偏波成分はPPLN導波路304aに入射される。PPLN導波路304aは差周波発生によりWDM信号の短波側の成分のY偏波成分の位相共役光を生成する。   In the second nonlinear optical device 304, the dichroic mirror type multiplexer 304 b multiplexes the excitation light with the Y polarization component of the short wavelength component of the WDM signal from the first polarization multiplexing / demultiplexing element 307. The Y polarization component of the short-wave component of the WDM signal combined with this excitation light is incident on the PPLN waveguide 304a. The PPLN waveguide 304a generates the phase conjugate light of the Y polarization component of the short wavelength component of the WDM signal by the difference frequency generation.

PPLN導波路304aにより生成されたWDM信号の短波側の成分のY偏波成分の位相共役光は、励起光が合波されたWDM信号の短波側の成分のY偏波成分とともにダイクロイックミラー型分波器304cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器304cは、PPLN導波路304aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(WDM信号の短波側の成分のY偏波成分+WDM信号の短波側の成分のY偏波成分の位相共役光)を第3の偏波合分波素子309に送る。   The phase conjugate light of the Y-polarized component of the short-wave component of the WDM signal generated by the PPLN waveguide 304a is dichroic mirror type together with the Y-polarized component of the short-wave component of the WDM signal combined with the excitation light. It is sent to the waver 304c. The dichroic mirror type demultiplexer 304c separates the excitation light from the light transmitted through the PPLN waveguide 304a, and separates the excitation light (the Y-polarized component of the component on the short wavelength side of the WDM signal + the short wave of the WDM signal). Phase-conjugate light of the Y polarization component of the side component) is sent to the third polarization multiplexing / demultiplexing element 309.

第3の偏波合分波素子309は、第1の非線形光学デバイス303からの励起光が分離された光(WDM信号の短波側の成分のX偏波成分+WDM信号の短波側の成分のX偏波成分の位相共役光)と、第2の非線形光学デバイス304からの励起光が分離された光(WDM信号の短波側の成分のY偏波成分+WDM信号の短波側の成分のY偏波成分の位相共役光)を合波し、波長合波フィルタ302へ送る。   The third polarization multiplexing / demultiplexing element 309 is a beam obtained by separating the pumping light from the first nonlinear optical device 303 (X polarization component of the short-wave component of the WDM signal + X of the short-wave component of the WDM signal) Light obtained by separating the pump light from the second nonlinear optical device 304 (Y-polarization component of the short-wave component of the WDM signal + Y-polarization of the short-wave component of the WDM signal) The component phase conjugate light) is combined and sent to the wavelength combining filter 302.

第3の非線形光学デバイス305において、ダイクロイックミラー型合波器305bは、第2の偏波合分波素子308からのWDM信号の長波側の成分のX偏波成分に励起光を合波する。この励起光が合波されたWDM信号の長波側の成分のX偏波成分はPPLN導波路305aに入射される。PPLN導波路305aは差周波発生によりWDM信号の長波側の成分のX偏波成分の位相共役光を生成する。   In the third nonlinear optical device 305, the dichroic mirror type multiplexer 305 b multiplexes the excitation light to the X polarization component of the long wave side component of the WDM signal from the second polarization multiplexing / demultiplexing element 308. The X polarization component of the component on the long wave side of the WDM signal combined with the excitation light is incident on the PPLN waveguide 305a. The PPLN waveguide 305a generates phase conjugate light of the X polarization component of the long wave side component of the WDM signal by the difference frequency generation.

PPLN導波路305aにより生成されたWDM信号の長波側の成分のX偏波成分の位相共役光は、励起光が合波されたWDM信号の長波側の成分のX偏波成分とともにダイクロイックミラー型分波器305cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器305cは、PPLN導波路305aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(WDM信号の長波側の成分のX偏波成分+WDM信号の長波側の成分のX偏波成分の位相共役光)を第4の偏波合分波素子310に送る。   The phase conjugate light of the X-polarized component of the long-wave component of the WDM signal generated by the PPLN waveguide 305a is combined with the X-polarized component of the long-wave component of the WDM signal combined with the excitation light together with the dichroic mirror type component. It is sent to the waver 305c. The dichroic mirror type demultiplexer 305c separates the excitation light from the light transmitted through the PPLN waveguide 305a, and separates the excitation light (the long wave of the WDM signal, the X polarization component + the WDM signal long wave) Phase-conjugate light of the X-polarized component of the side component) is sent to the fourth polarization multiplexing / demultiplexing element 310.

第4の非線形光学デバイス306において、ダイクロイックミラー型合波器306bは、第2の偏波合分波素子308からのWDM信号の長波側の成分のY偏波成分に励起光を合波する。この励起光が合波されたWDM信号の長波側の成分のY偏波成分はPPLN導波路306aに入射される。PPLN導波路306aは差周波発生によりWDM信号の長波側の成分のY偏波成分の位相共役光を生成する。   In the fourth nonlinear optical device 306, the dichroic mirror type multiplexer 306b multiplexes the excitation light with the Y polarization component of the long wave side component of the WDM signal from the second polarization multiplexing / demultiplexing element 308. The Y polarization component of the long wave component of the WDM signal combined with this excitation light is incident on the PPLN waveguide 306a. The PPLN waveguide 306a generates phase conjugate light of the Y polarization component of the long wave side component of the WDM signal by the difference frequency generation.

PPLN導波路306aにより生成されたWDM信号の長波側の成分のY偏波成分の位相共役光は、励起光が合波されたWDM信号の長波側の成分のY偏波成分とともにダイクロイックミラー型分波器306cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器306cは、PPLN導波路306aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(WDM信号の長波側の成分のY偏波成分+WDM信号の長波側の成分のY偏波成分の位相共役光)を第4の偏波合分波素子310に送る。   The phase conjugate light of the Y-polarized component of the long-wave component of the WDM signal generated by the PPLN waveguide 306a, together with the Y-polarized component of the long-wave component of the WDM signal combined with the excitation light, is separated from the dichroic mirror type. It is sent to the correlator 306c. The dichroic mirror type demultiplexer 306c separates the excitation light from the light transmitted through the PPLN waveguide 306a, and separates the excitation light (the Y-polarized component of the component on the long wave side of the WDM signal + the long wave of the WDM signal). Phase-conjugate light of the Y-polarized component of the side component) is sent to the fourth polarization multiplexing / demultiplexing element 310.

第4の偏波合分波素子310は、第3の非線形光学デバイス305からの励起光が分離された光(WDM信号の長波側の成分のX偏波成分+WDM信号の長波側の成分のX偏波成分の位相共役光)と、第4の非線形光学デバイス306からの励起光が分離された光(WDM信号の長波側の成分のY偏波成分+WDM信号の長波側の成分のY偏波成分の位相共役光)を合波し、波長合波フィルタ302へ送る。   The fourth polarization multiplexing / demultiplexing element 310 is light from which the excitation light from the third nonlinear optical device 305 is separated (X polarization component of the long wave side component of the WDM signal + X of the long wave side component of the WDM signal) Light obtained by separating the pump light from the fourth nonlinear optical device 306 (Y polarization component of the long wave side component of the WDM signal + Y polarization wave of the long wave side component of the WDM signal) The component phase conjugate light) is combined and sent to the wavelength combining filter 302.

波長合波フィルタ302は、第3の偏波合分波素子309及び第4の偏波合分波素子310から入力された光のうち、WDM信号の短波側の成分(X偏波成分+Y偏波成分)の位相共役光と長波側の成分(X偏波成分+Y偏波成分)の位相共役光のみを合波して出力光とし、新たなWDM信号として送り出す。   The wavelength multiplexing filter 302 is a component on the short wavelength side of the WDM signal (X polarization component + Y polarization) of the light input from the third polarization multiplexing / demultiplexing element 309 and the fourth polarization multiplexing / demultiplexing element 310. Only the phase conjugate light of the wave component) and the phase conjugate light of the long wave side component (X polarization component + Y polarization component) are combined into an output light and sent out as a new WDM signal.

この場合、波長合波フィルタ302は、第3の偏波合分波素子309及び第4の偏波合分波素子310から入力される光のうち、元の信号光(WDM信号の短波側の成分(X偏波成分+Y偏波成分)+WDM信号の長波側の成分(X偏波成分+Y偏波成分))を分離し、出力光として取り出されないように消光する。   In this case, the wavelength multiplexing filter 302 includes the original signal light (on the short wavelength side of the WDM signal) of the light input from the third polarization multiplexing / demultiplexing element 309 and the fourth polarization multiplexing / demultiplexing element 310. The component (X polarization component + Y polarization component) + the component on the long wave side of the WDM signal (X polarization component + Y polarization component) is separated and extinguished so that it is not extracted as output light.

この実施の形態3の位相共役光変換器300は、実施の形態1の位相共役光変換器100の基本構成を2つ用いて偏波のダイバシティ構成を組むものである。なお、この実施の形態では、波長分波した後、偏波を分離したが、逆に偏波分離を行った後、波長分離を行ってもよい。   The phase conjugate light converter 300 according to the third embodiment forms a polarization diversity configuration using two basic configurations of the phase conjugate light converter 100 according to the first embodiment. In this embodiment, the polarization is separated after wavelength demultiplexing. Conversely, the wavelength separation may be performed after polarization separation is performed.

また、この実施の形態では、波長分離フィルタ301として、WDM信号の短波側の成分と長波側の成分とに分離する特性をもつフィルタを用いたが、また波長合波フィルタ302として短波側の成分の位相共役光と長波側の成分の位相共役光とを合波する特性をもつフィルタを用いたが、波長分離フィルタ301として、WDM信号の偶数チャネルの成分と奇数チャネルの成分とを分離する特性をもつインターリーブ型のフィルタを、また波長合波フィルタ302として偶数チャネルの成分の位相共役光と奇数チャネルの成分の位相共役光とを合波する特性をもつインターリーブ型のフィルタを用いてもよい。   In this embodiment, the wavelength separation filter 301 is a filter having a characteristic of separating the short wave side component and the long wave side component of the WDM signal, but the short wavelength side component is also used as the wavelength multiplexing filter 302. A filter having the characteristic of combining the phase conjugate light of the wavelength and the phase conjugate light of the component on the long wave side is used, but as the wavelength separation filter 301, the characteristic of separating the even channel component and the odd channel component of the WDM signal Alternatively, an interleave type filter having a characteristic of combining the phase conjugate light of the even channel component and the phase conjugate light of the odd channel component may be used as the wavelength multiplexing filter 302.

〔実施の形態4〕
本発明に係る位相共役光変換器は、上記の実施の形態1〜3で示した通り、ほぼ無損失で複数波長から成る光信号を一括して位相共役光に変換することが可能であるが、位相共役光変換器内で、波長分離フィルタや偏波合分波素子(PBS)による損失をPPLN導波路中の光パラメトリック過程により補償するため、信号品質は多少なりとも劣化する。この位相共役光変換器を光通信システムにおいてどのように用いるかで、システム全体としてのS/N比は大きく異なる。
[Embodiment 4]
The phase conjugate light converter according to the present invention can collectively convert optical signals composed of a plurality of wavelengths into phase conjugate light as shown in the first to third embodiments. Since the loss due to the wavelength separation filter and the polarization multiplexing / demultiplexing element (PBS) is compensated for in the phase conjugate optical converter by the optical parametric process in the PPLN waveguide, the signal quality is somewhat deteriorated. Depending on how this phase conjugate light converter is used in an optical communication system, the S / N ratio of the entire system varies greatly.

図6に本発明に係る位相共役光変換器を用いた光伝送システムの第1の実施の形態(実施の形態4)を示す。この実施の形態4の光伝送システム400は、WDM信号を生成する光送信器401と、複数の光伝送ファイバ402と、複数の中継光増幅器403と、複数の位相共役光変換器404と、光受信器405とを備えている。   FIG. 6 shows a first embodiment (Embodiment 4) of an optical transmission system using a phase conjugate light converter according to the present invention. The optical transmission system 400 according to the fourth embodiment includes an optical transmitter 401 that generates a WDM signal, a plurality of optical transmission fibers 402, a plurality of relay optical amplifiers 403, a plurality of phase conjugate optical converters 404, And a receiver 405.

本実施の形態において、位相共役光変換器404としては、実施の形態3に示した偏波無依存構成の位相共役光変換器300を用いている。また、中継光増幅器403には、EDFA(エルビウムドープファイバ増幅器)を用いている。なお、位相共役光変換器404として、実施の形態1に示した位相共役光変換器100や実施の形態2に示した位相共役光変換器200を用いてもよい。   In the present embodiment, as the phase conjugate light converter 404, the phase conjugate light converter 300 having the polarization-independent configuration shown in the third embodiment is used. The relay optical amplifier 403 uses an EDFA (erbium doped fiber amplifier). As the phase conjugate light converter 404, the phase conjugate light converter 100 shown in the first embodiment or the phase conjugate light converter 200 shown in the second embodiment may be used.

この光伝送システム400において、光送信器401からのWDM信号は、光送信器401と光受信器405との間に多段に接続された光伝送ファイバ402を伝送路406として、光受信器405に送られる。   In this optical transmission system 400, the WDM signal from the optical transmitter 401 is transmitted to the optical receiver 405 using the optical transmission fiber 402 connected in multiple stages between the optical transmitter 401 and the optical receiver 405 as a transmission line 406. Sent.

この光伝送システム400では、伝送路406における光伝送ファイバ402で区切られた1つの区間が1スパンとされ、各スパンにおける伝送損失がスパン毎に設けられた中継光増幅器403で補償される。   In this optical transmission system 400, one section divided by the optical transmission fiber 402 in the transmission path 406 is defined as one span, and the transmission loss in each span is compensated by the repeater optical amplifier 403 provided for each span.

この光伝送システム400において、光伝送ファイバ402としては、80kmのシングルモードファイバを用いている。約24dB伝搬損失の損失があるため、この損失を補償するためにEDFAを中継光増幅器403として用い、多段に光伝送ファイバ402を接続している。そして、この中継光増幅器403の直後に、位相共役光変換器404を配置している。一般に、光増幅器を多段に接続した場合、後段の雑音指数(NF)は前段の増幅利得(G)で割った形で寄与することが知られているが、この光伝送システム400における位相共役光変換器404でも同様の効果があった。   In this optical transmission system 400, an 80 km single mode fiber is used as the optical transmission fiber 402. Since there is a loss of about 24 dB propagation loss, an EDFA is used as the repeater optical amplifier 403 to compensate for this loss, and the optical transmission fibers 402 are connected in multiple stages. A phase conjugate light converter 404 is arranged immediately after the repeater optical amplifier 403. In general, when optical amplifiers are connected in multiple stages, it is known that the noise figure (NF) at the subsequent stage is divided by the amplification gain (G) at the preceding stage, but the phase conjugate light in this optical transmission system 400 The converter 404 has the same effect.

中継光増幅器403の直後に位相共役光変換器404を配置することで、増幅利得24dBの分だけ位相共役光変換器404の信号品質低下の影響を低減できる。つまり、位相共役光変換器404の本来の雑音指数(NF)が4dB程度あっても、光伝送システム400全体ではその百分の1以下に低減することができる。これにより、位相共役光変換器404自体による信号品質の劣化を最小化し、位相共役光変換器404の有する非線形雑音補償特性を最大化することができる。   By disposing the phase conjugate light converter 404 immediately after the repeater optical amplifier 403, it is possible to reduce the influence of the signal quality degradation of the phase conjugate light converter 404 by the amplification gain of 24 dB. That is, even if the original noise figure (NF) of the phase conjugate light converter 404 is about 4 dB, the entire optical transmission system 400 can be reduced to 1/100 or less. Thereby, it is possible to minimize the degradation of signal quality due to the phase conjugate light converter 404 itself and to maximize the nonlinear noise compensation characteristic of the phase conjugate light converter 404.

各スパンの中継光増幅器403の直後に位相共役光変換器404を配置し、この位相共役光変換器404によってWDM信号を位相共役光に変換することで、各スパン毎に非線形雑音を補償することができる。具体的には、光送信器401から送られたWDM信号の最初の光伝送ファイバ402(第1のスパン)で生じた非線形雑音は、次の光伝送ファイバ402(第2のスパン)内を伝搬する間に位相共役光の持つ逆伝搬特性により補償される。以下同様に、第3、第4のスパン以降においても、非線形雑音を直ちに補償しながら伝送することができる。   A phase conjugate light converter 404 is arranged immediately after the repeater optical amplifier 403 in each span, and the WDM signal is converted into phase conjugate light by the phase conjugate light converter 404, thereby compensating for nonlinear noise for each span. Can do. Specifically, nonlinear noise generated in the first optical transmission fiber 402 (first span) of the WDM signal sent from the optical transmitter 401 propagates in the next optical transmission fiber 402 (second span). In the meantime, it is compensated by the reverse propagation characteristic of the phase conjugate light. Similarly, after the third and fourth spans, the nonlinear noise can be transmitted with immediate compensation.

これにより、光伝送システム400全体で、10dB以上のS/N比の向上をもたらすことができた。   As a result, the entire optical transmission system 400 can improve the S / N ratio by 10 dB or more.

〔実施の形態5〕
次に、本発明に係る位相共役光変換器の第4の実施の形態(実施の形態5)について説明する。本発明における位相共役光変換器は、位相感応光増幅器やBoosting受信などの位相共役光を同送した雑音低減手段とも協調可能であり、これにより大幅なシステム特性の改善を実現することができる。
[Embodiment 5]
Next, a fourth embodiment (Embodiment 5) of the phase conjugate light converter according to the present invention will be described. The phase conjugate light converter according to the present invention can also cooperate with noise reduction means that transmits phase conjugate light such as a phase sensitive optical amplifier and Boosting reception, thereby realizing a significant improvement in system characteristics.

図7に、実施の形態5の位相共役光変換器として、信号光とその信号光の位相共役光を同送するマルチキャリア信号に対して、位相感応光増幅器を中継光増幅器として適用可能とするための、位相共役光変換器の構成を示す。   In FIG. 7, as a phase conjugate light converter of the fifth embodiment, a phase sensitive optical amplifier can be applied as a repeater optical amplifier for a multicarrier signal that simultaneously transmits signal light and phase conjugate light of the signal light. The structure of the phase conjugate light converter for this is shown.

この実施の形態5の位相共役光変換器500は、波長分離フィルタ501と、波長合波フィルタ502と、第1の非線形光学デバイス503と、第2の非線形光学デバイス504と、第1の光分岐回路505と、特定波長のみを透過させるバンドパスフィルタ(BPF)506,512と、可変の光減衰器(VOA)507と、サーキュレータ508と、半導体レーザ509と、第2の光分岐回路510と、光増幅器(EDFA)511と、励起光生成用の非線形光学デバイス513と、励起光分波器514と、第3の光分岐回路515とを備えている。   The phase conjugate light converter 500 according to the fifth embodiment includes a wavelength separation filter 501, a wavelength multiplexing filter 502, a first nonlinear optical device 503, a second nonlinear optical device 504, and a first optical branch. A circuit 505, bandpass filters (BPF) 506, 512 that transmit only a specific wavelength, a variable optical attenuator (VOA) 507, a circulator 508, a semiconductor laser 509, a second optical branching circuit 510, An optical amplifier (EDFA) 511, a nonlinear optical device 513 for generating pumping light, a pumping light demultiplexer 514, and a third optical branching circuit 515 are provided.

この位相共役光変換器500において、第1の非線形光学デバイス503は、周期分極反転構造を有するPPLN導波路503aと、励起光を合波するダイクロイックミラー型合波器503bと、励起光を分波するダイクロイックミラー型分波器503cとを備えている。   In the phase conjugate light converter 500, the first nonlinear optical device 503 includes a PPLN waveguide 503a having a periodically poled structure, a dichroic mirror type multiplexer 503b that multiplexes excitation light, and demultiplexing the excitation light. And a dichroic mirror type duplexer 503c.

また、第2の非線形光学デバイス504も、第1の非線形光学デバイス503と同様、周期分極反転構造を有するPPLN導波路504aと、励起光を合波するダイクロイックミラー型合波器504bと、励起光を分波するダイクロイックミラー型分波器504cとを備えている。   Similarly to the first nonlinear optical device 503, the second nonlinear optical device 504 also includes a PPLN waveguide 504a having a periodically poled structure, a dichroic mirror type multiplexer 504b that combines excitation light, and excitation light. And a dichroic mirror type duplexer 504c.

次に、この実施の形態5の位相共役光変換器500の動作を、各部の機能を交えながら説明する。   Next, the operation of the phase conjugate light converter 500 of the fifth embodiment will be described with the functions of the respective parts.

この位相共役光変換器500には、入力光(複数波長から成る光信号)として、複数の信号光と位相共役光との対とパイロットトーン信号光とから成るマルチキャリア信号が入力される。   The phase conjugate light converter 500 receives as input light (an optical signal composed of a plurality of wavelengths) a multicarrier signal composed of a plurality of pairs of signal light and phase conjugate light and pilot tone signal light.

ここで、パイロットトーン信号光は、連続波光(CW光)であり、マルチキャリア信号の帯域の中心波長に設定されている。信号光と位相共役光との対は、このパイロットトーン信号光の波長を中心として、短波側及び長波側に、対称に離調されている。マルチキャリア信号は、この信号光と位相共役光との対を複数有している。   Here, the pilot tone signal light is continuous wave light (CW light), and is set to the center wavelength of the band of the multicarrier signal. The pair of the signal light and the phase conjugate light is symmetrically detuned to the short wave side and the long wave side around the wavelength of the pilot tone signal light. The multicarrier signal has a plurality of pairs of the signal light and the phase conjugate light.

入力されたマルチキャリア信号は、その一部の光パワーが第1の光分岐回路505により分岐され、バンドパスフィルタ(BPF)506へ送られる。バンドパスフィルタ(BPF)506は、第1の光分岐回路505によって分岐されたマルチキャリア信号からパイロットトーン信号光のみを分離し、可変の光減衰器507へ送る。   A part of the input multicarrier signal is branched by the first optical branching circuit 505 and sent to a bandpass filter (BPF) 506. A band pass filter (BPF) 506 separates only the pilot tone signal light from the multicarrier signal branched by the first optical branching circuit 505 and sends it to the variable optical attenuator 507.

可変の光減衰器507は、バンドパスフィルタ(BPF)506によって分離されたパイロットトーン信号光を数百から数十マイクロWになるようにパワーを調整する。このパワーが調整されたパイロットトーン信号光はサーキュレータ508を通して半導体レーザ509に送られる。   The variable optical attenuator 507 adjusts the power of the pilot tone signal light separated by the band pass filter (BPF) 506 so as to be several hundred to several tens of microwatts. The pilot tone signal light whose power is adjusted is sent to the semiconductor laser 509 through the circulator 508.

これにより、半導体レーザ509は、パイロットトーン信号光に光注入同期され、パイロットトーン信号光と同じ搬送波位相を持つ光をサーキュレータ508へ送る。サーキュレータ508は、この半導体レーザ509からのパイロットトーン信号光と同じ搬送波位相を持つ光を第2の光分岐回路510へ送る。   As a result, the semiconductor laser 509 is light-injected and synchronized with the pilot tone signal light, and sends light having the same carrier phase as that of the pilot tone signal light to the circulator 508. The circulator 508 sends light having the same carrier phase as the pilot tone signal light from the semiconductor laser 509 to the second optical branching circuit 510.

第2の光分岐回路510は、サーキュレータ508から出力された光を2分岐し、一方を基本波光として、光増幅器511へ送る。光増幅器511は、第2の光分岐回路510からの基本波光を2Wまで増幅した後、バンドパスフィルタ(BPF)512を通して励起光生成用の非線形光学デバイス513に入力する。   The second optical branching circuit 510 splits the light output from the circulator 508 into two, and sends one to the optical amplifier 511 as the fundamental wave light. The optical amplifier 511 amplifies the fundamental light from the second optical branch circuit 510 to 2 W, and then inputs the amplified light to the nonlinear optical device 513 for generating pumping light through the band pass filter (BPF) 512.

励起光生成用の非線形光学デバイス513は、第1の非線形光学デバイス503及び第2の非線形光学デバイス504と同様の構成から成り、周期分極反転構造を有するPPLN導波路513aと、ダイクロイックミラー型合波器513bと、ダイクロイックミラー型分波器513cとを備えている。   The nonlinear optical device 513 for generating excitation light has the same configuration as that of the first nonlinear optical device 503 and the second nonlinear optical device 504, and includes a PPLN waveguide 513a having a periodically poled structure and a dichroic mirror type multiplexing. 513b and a dichroic mirror type demultiplexer 513c.

励起光生成用の非線形光学デバイス513は、その内部のPPLN導波路513a中の第2高調波発生(SHG)過程により、基本波光の半分の波長を持つ励起光を生成する。この例では、励起光生成用の非線形光学デバイス513から、1Wの励起光が出力される。この励起光は、励起光分波器514へ送られて2分岐され、第1の非線形光学デバイス503のダイクロイックミラー型合波器503b及び第2の非線形光学デバイス504のダイクロイックミラー型合波器504bに送られる。   The nonlinear optical device 513 for generating excitation light generates excitation light having a half wavelength of the fundamental light by the second harmonic generation (SHG) process in the PPLN waveguide 513a therein. In this example, 1 W of excitation light is output from the nonlinear optical device 513 for generating excitation light. This excitation light is sent to the excitation light demultiplexer 514 to be branched into two, and the dichroic mirror type multiplexer 503b of the first nonlinear optical device 503 and the dichroic mirror type multiplexer 504b of the second nonlinear optical device 504. Sent to.

一方、第1の光分岐回路505を透過したマルチキャリア信号は、波長分離フィルタ501によって、短波側の成分(信号光)と長波側の成分(位相共役光)とに分離される。波長分離フィルタ501によって分離されたマルチキャリア信号の短波側の成分(信号光)は第1の非線形光学デバイス503に入力される。波長分離フィルタ501によって分離されたマルチキャリア信号の長波側の成分(位相共役光)は第2の非線形光学デバイス504に入力される。   On the other hand, the multicarrier signal transmitted through the first optical branch circuit 505 is separated into a short-wave component (signal light) and a long-wave component (phase conjugate light) by the wavelength separation filter 501. The short-wave component (signal light) of the multicarrier signal separated by the wavelength separation filter 501 is input to the first nonlinear optical device 503. The long-wave component (phase conjugate light) of the multicarrier signal separated by the wavelength separation filter 501 is input to the second nonlinear optical device 504.

第1の非線形光学デバイス503において、ダイクロイックミラー型合波器503bは、波長分離フィルタ501からのマルチキャリア信号の短波側の成分(信号光)に励起光分波器514から送られてくる励起光を合波する。この励起光が合波されたマルチキャリア信号の短波側の成分(信号光)はPPLN導波路503aに入射される。PPLN導波路503aは差周波発生によりマルチキャリア信号の短波側の成分(信号光)の位相共役光を生成する。   In the first nonlinear optical device 503, the dichroic mirror type multiplexer 503 b is an excitation light transmitted from the excitation light demultiplexer 514 to a short-wave component (signal light) of the multicarrier signal from the wavelength separation filter 501. Are combined. The short-wave component (signal light) of the multicarrier signal combined with the excitation light is incident on the PPLN waveguide 503a. The PPLN waveguide 503a generates phase conjugate light of a short-wave component (signal light) of a multicarrier signal by generating a difference frequency.

PPLN導波路503aにより生成されたマルチキャリア信号の短波側の成分(信号光)の位相共役光は、励起光が合波されたマルチキャリア信号の短波側の成分(信号光)とともにダイクロイックミラー型分波器503cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器503cは、PPLN導波路503aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(マルチキャリア信号の短波側の成分(信号光)+マルチキャリア信号の短波側の成分(信号光)の位相共役光)を波長合波フィルタ502へ送る。   The phase conjugate light of the short-wave component (signal light) of the multi-carrier signal generated by the PPLN waveguide 503a is combined with the short-wave component (signal light) of the multi-carrier signal combined with the excitation light. It is sent to the correlator 503c. The dichroic mirror type demultiplexer 503c separates the excitation light from the light transmitted through the PPLN waveguide 503a and separates the excitation light (short-wave component (signal light) of the multicarrier signal + multicarrier signal). Of the component (signal light) of the short-wave side of the signal) to the wavelength multiplexing filter 502.

第2の非線形光学デバイス504において、ダイクロイックミラー型合波器504bは、波長分離フィルタ501からのマルチキャリア信号の長波側の成分(位相共役光)に励起光分波器514から送られてくる励起光を合波する。この励起光が合波されたマルチキャリア信号の長波側の成分(位相共役光)はPPLN導波路504aに入射される。PPLN導波路504aは差周波発生によりマルチキャリア信号の長波側の成分(位相共役光)の位相共役光を生成する。   In the second nonlinear optical device 504, the dichroic mirror type multiplexer 504 b is an excitation transmitted from the excitation light demultiplexer 514 to the long-wave component (phase conjugate light) of the multicarrier signal from the wavelength separation filter 501. Combine light. The long-wave component (phase conjugate light) of the multicarrier signal combined with the excitation light is incident on the PPLN waveguide 504a. The PPLN waveguide 504a generates phase conjugate light of a component (phase conjugate light) on the long wave side of the multicarrier signal by difference frequency generation.

PPLN導波路504aにより生成されたマルチキャリア信号の長波側の成分(位相共役光)の位相共役光は、励起光が合波されたマルチキャリア信号の長波側の成分(位相共役光)とともにダイクロイックミラー型分波器504cに送られる。ダイクロイックミラー型分波器504cは、PPLN導波路504aを通して送られてくる光から励起光を分離し、この励起光を分離した光(マルチキャリア信号の長波側の成分(位相共役光)+マルチキャリア信号の長波側の成分(位相共役光)の位相共役光)を波長合波フィルタ502へ送る。   The phase conjugate light of the long-wave component (phase conjugate light) of the multicarrier signal generated by the PPLN waveguide 504a, together with the long-wave component (phase conjugate light) of the multicarrier signal combined with the excitation light, is a dichroic mirror. It is sent to the type duplexer 504c. The dichroic mirror type demultiplexer 504c separates the excitation light from the light transmitted through the PPLN waveguide 504a, and separates the excitation light (long wave side component of the multicarrier signal (phase conjugate light) + multicarrier. The component on the long wave side of the signal (phase conjugate light of the phase conjugate light) is sent to the wavelength multiplexing filter 502.

波長合波フィルタ502は、第1の非線形光学デバイス503及び第2の非線形光学デバイス504から入力された光のうち、マルチキャリア信号の短波側の成分(信号光)の位相共役光と長波側の成分(位相共役光)の位相共役光のみ合波して、第3の光分岐回路515へ送る。   The wavelength multiplexing filter 502 includes the phase conjugate light and the long wave side component of the short wave side component (signal light) of the multicarrier signal among the lights input from the first nonlinear optical device 503 and the second nonlinear optical device 504. Only the phase conjugate light of the component (phase conjugate light) is combined and sent to the third optical branch circuit 515.

この場合、波長合波フィルタ502は、第1の非線形光学デバイス503及び第2の非線形光学デバイス504から入力される光のうち、元の信号光(マルチキャリア信号の短波側の成分(信号光)+マルチキャリア信号の長波側の成分(位相共役光))を分離し、第3の光分岐回路515へ送る光として取り出されないように消光する。   In this case, the wavelength multiplexing filter 502 includes the original signal light (short-wave component (signal light) of the multicarrier signal) among the light input from the first nonlinear optical device 503 and the second nonlinear optical device 504. + The long-wave component (phase conjugate light) of the multicarrier signal is separated and extinguished so as not to be extracted as light to be sent to the third optical branch circuit 515.

第3の光分岐回路515は、第2の光分岐回路510を用いて2分岐された光のうちのもう一方の光を新たなパイロットトーン信号光とし、この新たなパイロットトーン信号光と波長合波フィルタ502から送られてくる光とを合波して出力光とする。すなわち、第2の波長合波フィルタ502から出力された位相共役光に変換された複数の信号光と位相共役光との対と、新たなパイロットトーン信号光とを第3の光分岐回路515を用いて合波して出力光とし、新たなマルチキャリア信号として送り出す。   The third optical branch circuit 515 uses the other of the two lights branched by the second optical branch circuit 510 as a new pilot tone signal light, and combines the wavelength of this new pilot tone signal light with the new pilot tone signal light. The light transmitted from the wave filter 502 is combined into output light. That is, a pair of a plurality of signal lights and phase conjugate light converted to phase conjugate light output from the second wavelength multiplexing filter 502 and a new pilot tone signal light are passed through the third optical branch circuit 515. The resulting light is combined and used as output light, and is sent out as a new multicarrier signal.

新たなパイロットトーン信号光は、変換光強度に対し十分強いため、第3の光分岐回路515として14対1で光を分岐する構成の光分岐回路を用いてパイロットトーン信号光を合波することで、変換光の損失は10%以下にすることができた。   Since the new pilot tone signal light is sufficiently strong with respect to the converted light intensity, the pilot tone signal light is multiplexed by using an optical branch circuit configured to branch light 14 to 1 as the third optical branch circuit 515. Thus, the loss of converted light could be reduced to 10% or less.

これにより、信号光と位相共役光との対を、パイロットトーン信号光との位相関係を保持したまま、一体でそれぞれの位相共役光に変換することが可能となった。なお、本実施の形態では、第1の光分岐回路505及び第3の光分岐回路515には、波長帯域全体の一定の光強度をタップするものを用いたが、中心波長のパイロットトーン信号光のみを分離し、中心波長以外の光を透過させるバンドリジェクションフィルタを用いてもよい。   As a result, the pair of the signal light and the phase conjugate light can be integrally converted into each phase conjugate light while maintaining the phase relationship with the pilot tone signal light. In the present embodiment, the first optical branch circuit 505 and the third optical branch circuit 515 are configured to tap a constant light intensity in the entire wavelength band, but the pilot tone signal light of the center wavelength is used. A band rejection filter that separates only the light and transmits light other than the center wavelength may be used.

また、波長分離フィルタ501と波長合波フィルタ502との間の構成を実施の形態3(図5)と同様な構成とすることにより、偏波無依存構成とすることもできる。また、実施の形態2に示した位相共役光変換器200に対して同様の構成を採用するようにしてもよい。   Also, the configuration between the wavelength separation filter 501 and the wavelength multiplexing filter 502 can be a polarization-independent configuration by adopting the same configuration as that of the third embodiment (FIG. 5). Further, a similar configuration may be adopted for the phase conjugate light converter 200 shown in the second embodiment.

〔実施の形態6〕
本発明に係る位相共役光変換器は、上記実施の形態5で示した通り、信号光と位相共役光との対に対し、その波長関係を入れ替える形で、それぞれの光に対する位相共役光を発生させることで、複数の信号光と位相共役光との対から成るマルチキャリア信号の帯域を保持したまま、位相共役光へ一括で変換することができる。この位相共役光変換器を実現することで、位相感応光増幅器とBoosting受信を併用した非線形雑音補償伝送路を構築することが可能となる。
[Embodiment 6]
As shown in the fifth embodiment, the phase conjugate light converter according to the present invention generates phase conjugate light with respect to each pair of signal light and phase conjugate light in such a manner that the wavelength relationship is switched. By doing so, it is possible to collectively convert to the phase conjugate light while maintaining the band of the multicarrier signal composed of a pair of the plurality of signal lights and the phase conjugate light. By realizing this phase conjugate light converter, it is possible to construct a non-linear noise compensating transmission line using both a phase sensitive optical amplifier and Boosting reception.

図8に本発明に係る位相共役光変換器を用いた光伝送システムの第2の実施の形態(実施の形態6)を示す。この実施の形態6の光伝送システム600は、複数の信号光と位相共役光との対とパイロットトーン信号光とから成るマルチキャリア信号を生成する光送信器601と、複数の光伝送ファイバ602と、複数の中継光増幅器603と、複数の位相共役光変換器604と、光受信器(Boosting受信器)605とを備えている。   FIG. 8 shows a second embodiment (sixth embodiment) of an optical transmission system using the phase conjugate light converter according to the present invention. The optical transmission system 600 according to the sixth embodiment includes an optical transmitter 601 that generates a multicarrier signal composed of a pair of signal light and phase conjugate light and pilot tone signal light, and a plurality of optical transmission fibers 602. , A plurality of relay optical amplifiers 603, a plurality of phase conjugate light converters 604, and an optical receiver (Boosting receiver) 605.

本実施の形態において、位相共役光変換器604としては、実施の形態3に示した位相共役光変換器500、すなわちパイロットトーン信号光との位相関係を保持したまま位相共役光へ変換可能な構成の位相共役光変換器500を用いている。また、中継光増幅器603には、ラマン光増幅器606と位相感応光増幅器607とを併用して用いている。光受信器605は、コヒーレントレシーバ605−1と605−2とを備え、信号光と位相共役光との対を分離してそれぞれを受信可能な構成とされている。   In the present embodiment, as the phase conjugate light converter 604, the phase conjugate light converter 500 shown in the third embodiment, that is, a configuration capable of converting into phase conjugate light while maintaining the phase relationship with the pilot tone signal light. The phase conjugate light converter 500 is used. The repeater optical amplifier 603 uses a Raman optical amplifier 606 and a phase sensitive optical amplifier 607 in combination. The optical receiver 605 includes coherent receivers 605-1 and 605-2, and is configured to be able to receive a pair of signal light and phase conjugate light separately.

この光伝送システム600において、光送信器601からのマルチキャリア信号は、光送信器601と光受信器605との間に多段に接続された光伝送ファイバ602を伝送路608として、光受信器605に送られる。   In this optical transmission system 600, the multicarrier signal from the optical transmitter 601 is received by the optical receiver 605 using the optical transmission fibers 602 connected in multiple stages between the optical transmitter 601 and the optical receiver 605 as the transmission path 608. Sent to.

この光伝送システム600では、伝送路608における光伝送ファイバ602で区切られた2つの区間が1スパンとされ、各スパンにおける伝送損失がスパン毎に設けられた中継光増幅器603で補償される。   In this optical transmission system 600, two sections divided by the optical transmission fiber 602 in the transmission path 608 are defined as one span, and transmission loss in each span is compensated by the repeater optical amplifier 603 provided for each span.

この光伝送システム600において、伝送路608における1スパンは、2つの光伝送ファイバ602と位相共役光変換器604とで構成される。以下、1スパンを構成する2つの光伝送ファイバ602のうち、光送信器601側の光伝送ファイバ602(602F)を第1の光伝送ファイバと呼び、光受信器605側の光伝送ファイバ602(602R)を第1の光伝送ファイバと呼ぶ。位相共役光変換器604は第1の光伝送ファイバ602Fと第2の光伝送ファイバ602Rとの間に配置されている。   In this optical transmission system 600, one span in the transmission line 608 includes two optical transmission fibers 602 and a phase conjugate light converter 604. Hereinafter, of the two optical transmission fibers 602 constituting one span, the optical transmission fiber 602 (602F) on the optical transmitter 601 side is referred to as a first optical transmission fiber, and the optical transmission fiber 602 on the optical receiver 605 side ( 602R) is referred to as a first optical transmission fiber. The phase conjugate light converter 604 is disposed between the first optical transmission fiber 602F and the second optical transmission fiber 602R.

この光伝送システム600において、光伝送ファイバ602として、80kmのシングルモードファイバを用いている。また、約24dB伝搬損失の損失があるため、この損失の一部を補償するために光伝送ファイバ602毎にラマン光増幅器606を用いている。14dBのラマン増幅利得により、80kmの光伝送ファイバ602の損失24dBの内14dBを補償し、実効的な損失を10dBとした。   In this optical transmission system 600, an 80 km single mode fiber is used as the optical transmission fiber 602. Further, since there is a loss of about 24 dB propagation loss, a Raman optical amplifier 606 is used for each optical transmission fiber 602 to compensate a part of this loss. 14 dB of the loss of 24 dB of the optical transmission fiber 602 of 80 km was compensated by the Raman amplification gain of 14 dB, and the effective loss was set to 10 dB.

この光伝送システム600では、マルチキャリア信号が第1の光伝送ファイバ602Fを通して80km伝送された後に、位相共役光変換器604において一括して位相共役光に変換される。その後、第1の光伝送ファイバ602Fと同じ80kmのシングルモードファイバを用いて構成された第2の光伝送ファイバ602Rを通して、変換後のマルチキャリア信号が伝送される。   In this optical transmission system 600, the multicarrier signal is transmitted 80 km through the first optical transmission fiber 602F, and then converted into phase conjugate light in a batch by the phase conjugate light converter 604. Thereafter, the converted multicarrier signal is transmitted through the second optical transmission fiber 602R configured using the same 80 km single mode fiber as the first optical transmission fiber 602F.

位相共役光変換器604は、無損失で変換が可能であり、かつ第2の光伝送ファイバ602Rも第1の光伝送ファイバ602Fと同様にラマン光増幅器606により伝搬損失の一部が補償されているため、10dBの損失であった。つまり、第1の光伝送ファイバ602Fと位相共役光変換器604と第2の光伝送ファイバ602Rとで構成される1スパンの伝送路距離は160kmであり、伝搬損失は20dBである。   The phase conjugate light converter 604 can perform lossless conversion, and the second optical transmission fiber 602R is compensated for part of the propagation loss by the Raman optical amplifier 606 in the same manner as the first optical transmission fiber 602F. Therefore, the loss was 10 dB. That is, the transmission path distance of one span constituted by the first optical transmission fiber 602F, the phase conjugate optical converter 604, and the second optical transmission fiber 602R is 160 km, and the propagation loss is 20 dB.

第1の光伝送ファイバ602Fおよび第2の光伝送ファイバ602Rは、同じ仕様で作製したファイバであり、作製誤差範囲で等しいものを用いている。これにより、1スパン内の前半の80kmで生じた非線形雑音を、後半の80kmの伝送路自体を伝搬させることでキャンセルすることができた。また、位相共役光を用いることで、非線形雑音を打ち消すだけでなく、シングルモードファイバの持つ波長分散も補償することが可能となり、1スパンで分散補償のされた伝送路を構成することができた。   The first optical transmission fiber 602F and the second optical transmission fiber 602R are fibers manufactured with the same specifications, and have the same manufacturing error range. As a result, the non-linear noise generated in the first 80 km within one span can be canceled by propagating through the latter 80 km transmission line itself. In addition, by using phase conjugate light, not only non-linear noise can be canceled, but also chromatic dispersion of the single mode fiber can be compensated, and a transmission path with dispersion compensation in one span can be constructed. .

第2の光伝送ファイバ602Rを通して伝送されるマルチキャリア信号は位相感応光増幅器607で増幅される。1スパン内で分散が補償されているため、信号光と位相共役光との対の間での位相関係がずれることなく、位相感応光増幅器607を動作させることが可能となった。これにより、低雑音な光増幅が可能となりシステム全体でのS/N比を改善することができる。また、位相感応光増幅器607内での信号光と位相共役光との間の相互作用により、非線形雑音や波長分散の残留した成分を圧縮することで、信号品質をさらに高めることもできる。   The multicarrier signal transmitted through the second optical transmission fiber 602R is amplified by the phase sensitive optical amplifier 607. Since the dispersion is compensated within one span, the phase sensitive optical amplifier 607 can be operated without the phase relationship between the pair of the signal light and the phase conjugate light being shifted. This enables low-noise optical amplification and improves the S / N ratio in the entire system. In addition, the signal quality can be further improved by compressing the components in which nonlinear noise and chromatic dispersion remain due to the interaction between the signal light and the phase conjugate light in the phase sensitive optical amplifier 607.

1スパン160kmの伝送路と位相感応光増幅器607による中継増幅を多段に接続することで、長距離の伝送路を構築することができる。100段接続することで1万6000kmの伝送路を構築することができる。   A long-distance transmission path can be constructed by connecting the transmission path of 1 span 160 km and the relay amplification by the phase sensitive optical amplifier 607 in multiple stages. A transmission line of 16,000 km can be constructed by connecting 100 stages.

さらに、本実施の形態の構成では、各スパン毎の光伝送ファイバ602を同一のものを用いる必要がない。つまり、1スパンを構成する前半のファイバ(第1の光伝送ファイバ602F)と後半のファイバ(第2の光伝送ファイバ602R)は同じファイバを用いる必要があるが、スパン毎に異なるファイバを用いてもよい。   Furthermore, in the configuration of the present embodiment, it is not necessary to use the same optical transmission fiber 602 for each span. That is, the first fiber (first optical transmission fiber 602F) and the latter fiber (second optical transmission fiber 602R) constituting one span need to use the same fiber, but different fibers are used for each span. Also good.

例えば、上述した例では、最初のスパンの第1の光伝送ファイバ602F及び第2の光伝送ファイバ602Rとしてシングルモードファイバを用いるものとしたが、他のスパンでは分散シフトファイバなどの異なるファイバを用いてもよいし、80km以外の長さのファイバを用いてもよい。   For example, in the example described above, single mode fibers are used as the first optical transmission fiber 602F and the second optical transmission fiber 602R in the first span, but different fibers such as dispersion shifted fibers are used in the other spans. Alternatively, a fiber having a length other than 80 km may be used.

これにより、光伝送システム600を構築するうえで、柔軟性が向上する。個別のスパン毎に前後半で同じファイバを用いればよいだけであるので、システムの一部を変更しても、全体に影響を及ぼすことがない。   Thereby, in constructing the optical transmission system 600, flexibility is improved. Since it is only necessary to use the same fiber in the first and second half for each individual span, even if a part of the system is changed, the whole is not affected.

このようにして、光送信器601からのマルチキャリア信号は、多段に接続された複数の光伝送ファイバ602を通して伝送され、光受信器605で受信される。光受信器605では、信号光と位相共役光との対が分離され、それぞれを別々のコヒーレントレシーバ605−1,605−2を用いて光の強度と位相情報を電気信号に変換される。その後、個々のデータの和を取ることで、電気での信号処理により非線形雑音が補償される。   In this way, the multicarrier signal from the optical transmitter 601 is transmitted through a plurality of optical transmission fibers 602 connected in multiple stages, and is received by the optical receiver 605. In the optical receiver 605, the pair of the signal light and the phase conjugate light is separated, and the intensity and phase information of the light is converted into an electric signal using separate coherent receivers 605-1 and 605-2, respectively. Thereafter, by taking the sum of the individual data, nonlinear noise is compensated for by electrical signal processing.

各スパン毎の非線形雑音キャンセリングと分散補償と、中継光増幅器603での低雑音かつ光信号処理による非線形雑音圧縮と、光受信器605での非線形雑音補償により、光伝送システム600全体で、20dB以上のS/N比向上をもたらすことができた。   Non-linear noise canceling and dispersion compensation for each span, low noise in the repeater optical amplifier 603 and non-linear noise compression by optical signal processing, and non-linear noise compensation in the optical receiver 605, the entire optical transmission system 600 is 20 dB. The above S / N ratio improvement was able to be brought about.

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
[Extension of the embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.

100(100’)…位相共役光変換器、101(101’)…波長分離フィルタ、102(102’)…波長合波フィルタ、103,104…第1,第2の非線形光学デバイス、103a,104a…PPLN導波路、103b,104b…ダイクロイックミラー型合波器、103c,104c…ダイクロイックミラー型分波器、200…位相共役光変換器、201…サーキュレータ、202…波長合分離フィルタ、203,204…第1,第2の非線形光学デバイス、203a,204a…PPLN導波路、203b,204b…ダイクロイックミラー型合波器、203c,204c…ダイクロイックミラー型分波器、205…偏波回転素子、300…位相共役光変換器、301…波長分離フィルタ、302…波長合波フィルタ、303〜306…第1〜第4の非線形光学デバイス、303a〜306a…PPLN導波路、303b〜306b…ダイクロイックミラー型合波器、303c〜306c…ダイクロイックミラー型分波器、307〜310…第1〜第4の偏波合分波素子、400…光伝送システム、401…光送信器、402…光伝送ファイバ、403…中継光増幅器、404…位相共役光変換器、405…光受信器、406…伝送路、500…位相共役光変換器、501…波長分離フィルタ、502…波長合波フィルタ、503,504…第1,第2の非線形光学デバイス、503a,504a…PPLN導波路、503b,504b…ダイクロイックミラー型合波器、503c,504c…ダイクロイックミラー型分波器、505…第1の光分岐回路、506…バンドパスフィルタ(BPF)、507…可変の光減衰器(VOA)、508…サーキュレータ、509…半導体レーザ、510…第2の光分岐回路、511…光増幅器(EDFA)、512…バンドパスフィルタ(BPF)、513…励起光生成用の非線形光学デバイス、514…励起光分波器、515…第3の光分岐回路、600…光伝送システム、601…光送信器、602…光伝送ファイバ、602F…第1の光伝送ファイバ、602R…第2の光伝送ファイバ、603…中継光増幅器、604…位相共役光変換器、605…光受信器、606…ラマン光増幅器、607…位相感応光増幅器、608…伝送路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 (100 ') ... Phase conjugate light converter, 101 (101') ... Wavelength separation filter, 102 (102 ') ... Wavelength combining filter, 103, 104 ... 1st, 2nd nonlinear optical device, 103a, 104a ... PPLN waveguide, 103b, 104b ... Dichroic mirror type multiplexer, 103c, 104c ... Dichroic mirror type duplexer, 200 ... Phase conjugate light converter, 201 ... Circulator, 202 ... Wavelength multiplexing / separation filter, 203, 204 ... First and second nonlinear optical devices, 203a, 204a, PPLN waveguides, 203b, 204b, dichroic mirror type multiplexers, 203c, 204c, dichroic mirror type duplexers, 205, polarization rotation element, 300, phase Conjugate light converter, 301 ... wavelength separation filter, 302 ... wavelength multiplexing filter, 303 306... First to fourth nonlinear optical devices 303a to 306a PPPN waveguide 303b to 306b Dichroic mirror type multiplexer 303c to 306c Dichroic mirror type demultiplexer 307 to 310 First to first 4 polarization multiplexing / demultiplexing elements, 400 ... optical transmission system, 401 ... optical transmitter, 402 ... optical transmission fiber, 403 ... relay optical amplifier, 404 ... phase conjugate optical converter, 405 ... optical receiver, 406 ... transmission 500, phase conjugate light converter, 501 ... wavelength separation filter, 502 ... wavelength multiplexing filter, 503, 504 ... first and second nonlinear optical devices, 503a, 504a ... PPLN waveguide, 503b, 504b ... dichroic Mirror type multiplexers, 503c, 504c ... Dichroic mirror type duplexers, 505 ... First optical branching circuit, 506 ... 507... Variable optical attenuator (VOA), 508. Circulator, 509. Semiconductor laser, 510. Second optical branch circuit, 511. Optical amplifier (EDFA), 512. BPF), 513: nonlinear optical device for generating pump light, 514: pump light splitter, 515: third optical branch circuit, 600: optical transmission system, 601: optical transmitter, 602: optical transmission fiber, 602F DESCRIPTION OF SYMBOLS 1st optical transmission fiber, 602R ... 2nd optical transmission fiber, 603 ... Relay optical amplifier, 604 ... Phase conjugate optical converter, 605 ... Optical receiver, 606 ... Raman optical amplifier, 607 ... Phase sensitive optical amplifier, 608: Transmission path.

この方法では、伝送路全体の中間地点で信号光を位相共役光に変換することで、位相共役光の持つ時間反転性を用いて、実効的にファイバ内を逆伝搬させることで非線形雑音のキャンセルが行われる。つまり、光送信器1から中間地点の間の光伝送ファイバ2内で生じた非線形雑音が、中間地点から受信器4の間の光伝送ファイバ2内を実効的に逆伝搬させることで補償される。 In this method, the signal light is converted to phase conjugate light at the intermediate point of the entire transmission line, and the nonlinearity cancellation is achieved by effectively backpropagating in the fiber using the time reversibility of the phase conjugate light. Is done. In other words, non-linear noise generated in the optical transmission fiber within 2 between waypoints from the optical transmitter 1, is compensated optical transmission fiber 2 between the intermediate point of the optical receiver 4 by causing effectively backpropagation The

このような目的を達成するために本発明は、複数波長から成る光信号を一括して位相共役光に変換する位相共役光変換器であって、複数波長から成る光信号をその光信号の全帯域における中心波長を基準波長として短波側の波長成分と長波側の波長成分とに分離する波長分離フィルタと、波長分離フィルタによって分離された短波側の波長成分に中心波長の半分の波長を有する励起光を合波した後、差周波発生により短波側の波長成分の位相共役光を生成するとともに励起光を分離する第1の非線形光学デバイスと、波長分離フィルタによって分離された長波側の波長成分に中心波長の半分の波長を有する励起光を合波した後、差周波発生により長波側の波長成分の位相共役光を生成するとともに励起光を分離する第2の非線形光学デバイスと、第1の非線形光学デバイスから出力される短波側の波長成分及びその位相共役光と第2の非線形光学デバイスから出力される長波側の波長成分及びその位相共役光とを入力とし、この入力された光のうち短波側の波長成分の位相共役光と長波側の波長成分の位相共役光とを合波して出力光とする波長合波フィルタとを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention provides a phase conjugate light converter that collectively converts optical signals composed of a plurality of wavelengths into phase conjugate light, and converts the optical signals composed of a plurality of wavelengths to all of the optical signals. A wavelength separation filter that separates the wavelength component on the short wave side and the wavelength component on the long wave side using the center wavelength in the band as a reference wavelength, and an excitation that has a half wavelength of the center wavelength in the wavelength component on the short wave side separated by the wavelength separation filter After the light is multiplexed, the first nonlinear optical device that generates the phase conjugate light of the short wavelength side component by the difference frequency generation and separates the excitation light, and the long wavelength side wavelength component separated by the wavelength separation filter second nonlinear optical device for separating the excitation light together after the excitation light having a wavelength of half the center wavelength of the multiplexed to generate a phase conjugate light of the wavelength component of the long wave side by the difference frequency generation , Wavelength components of the long-wave output from the first wavelength component and its phase conjugate light and the second nonlinear optical device of a short side outputted from the nonlinear optical device and its phase conjugate light is input, is the input And a wavelength multiplexing filter that combines the phase conjugate light of the wavelength component on the short wave side and the phase conjugate light of the wavelength component on the long wave side out of the received light to output light.

この発明によれば、複数波長から成る光信号が波長分離フィルタによって短波側の波長成分長波側の波長成分とに分離され、短波側の波長成分が第1の非線形光学デバイスに入力され、長波側の波長成分が第2の非線形光学デバイスに入力される。第1の非線形光学デバイスは、波長分離フィルタからの短波側の波長成分に中心波長の半分の波長を有する励起光を合波した後、差周波発生により短波側の波長成分の位相共役光を生成するとともに励起光を分離し、短波側の波長成分及びその位相共役光を出力する。第2の非線形光学デバイスは、波長分離フィルタからの長波側の波長成分に中心波長の半分の波長を有する励起光を合波した後、差周波発生により長波側の波長成分の位相共役光を生成するとともに励起光を分離し、長波側の波長成分及びその位相共役光を出力する。波長合波フィルタは、第1の非線形光学デバイスから出力される短波側の波長成分及びその位相共役光と第2の非線形光学デバイスから出力される長波側の波長成分及びその位相共役光とを入力とし、この入力された光のうち短波側の波長成分の位相共役光と長波側の波長成分の位相共役光とを合波して出力光とする。 According to the present invention, an optical signal consisting of a plurality of wavelengths are separated into wavelength components of the wavelength component and the long wave side of the short side by the wavelength separation filter, wavelength components of the short side is input to the first nonlinear optical device, longwave The wavelength component on the side is input to the second nonlinear optical device. The first nonlinear optical device multiplexes the excitation light having a half wavelength of the center wavelength with the wavelength component on the short wavelength side from the wavelength separation filter, and then generates phase conjugate light of the wavelength component on the short wavelength side by difference frequency generation At the same time, the excitation light is separated and the wavelength component on the short wave side and its phase conjugate light are output. The second nonlinear optical device combines the long wavelength wavelength component from the wavelength separation filter with the excitation light having half the center wavelength, and then generates phase conjugate light of the long wavelength wavelength component by difference frequency generation. At the same time, the excitation light is separated, and the wavelength component on the long wave side and its phase conjugate light are output. The wavelength multiplexing filter inputs the short wavelength side wavelength component output from the first nonlinear optical device and its phase conjugate light and the long wavelength side wavelength component output from the second nonlinear optical device and its phase conjugate light. Of the input light, the phase conjugate light of the wavelength component on the short wave side and the phase conjugate light of the wavelength component on the long wave side are combined to be output light.

この発明において、複数波長から成る光信号の短波側の波長成分長波側の波長成分とは、同一帯域内で入れ替える形で位相共役光に変換されるものとなる。この場合、複数波長から成る光信号が一括して位相共役光に変換されるものとなり、複数波長から成る光信号全体の波長帯域としては、周波数がシフトされることがない。また、本発明において、第1および第2の非線形光学デバイスに、直接接合型の導波路を用いるようにすれば、低変換効率による過剰損失の増大を回避し、位相共役光変換に伴う過剰雑音の発生を少なくすることが可能となる。また、本発明の位相共役光変換器を光伝送システムに用いることにより、伝送路のスパン毎に逆伝送特性による非線形雑音補償を行うことが可能となる。 In the present invention, the wavelength component on the short wave side and the wavelength component on the long wave side of the optical signal composed of a plurality of wavelengths are converted into phase conjugate light in such a manner that they are interchanged within the same band. In this case, optical signals composed of a plurality of wavelengths are collectively converted into phase conjugate light, and the frequency is not shifted as the wavelength band of the entire optical signal composed of a plurality of wavelengths. In the present invention, if a direct junction type waveguide is used for the first and second nonlinear optical devices, an increase in excess loss due to low conversion efficiency can be avoided, and excess noise associated with phase conjugate light conversion can be avoided. Can be reduced. Further, by using the phase conjugate light converter of the present invention in an optical transmission system, it is possible to perform nonlinear noise compensation by reverse transmission characteristics for each span of the transmission path.

本発明の位相共役光変換器によれば、複数波長から成る光信号をその光信号の全帯域における中心波長を基準波長として短波側の波長成分と長波側の波長成分とに分離し、分離した短波側の波長成分と長波側の波長成分のそれぞれに中心波長の半分の波長を有する励起光を合波した後、差周波発生により位相共役光を生成するとともに励起光を分離し、生成された短波側の波長成分の位相共役光と長波側の波長成分の位相共役光とを合波して出力光とするようにしたので、複数波長から成る光信号の短波側の波長成分と長波側の波長成分とが同一帯域内で入れ替える形で位相共役光に変換されるものとなり、信号帯域全体では周波数シフトがなく、かつ位相共役光変換に伴う過剰雑音の発生を少なくすることが可能となる。また、本発明の位相変換器を光伝送システムに用いることにより、伝送路のスパン毎に逆伝送特性による非線形雑音補償を行うことが可能となる。 According to the phase conjugate optical converter of the present invention, an optical signal having a plurality of wavelengths is separated into a wavelength component on the short wave side and a wavelength component on the long wave side using the center wavelength in the entire band of the optical signal as a reference wavelength , and separated. After combining excitation light having half the center wavelength with each of the wavelength component on the short wave side and the wavelength component on the long wave side, the phase conjugate light is generated by the difference frequency generation and the excitation light is separated and generated. Since the phase conjugate light of the wavelength component on the short wave side and the phase conjugate light of the wavelength component on the long wave side are combined into an output light, the wavelength component on the short wave side and the long wave side of the optical signal consisting of multiple wavelengths are combined . The wavelength component is converted into phase conjugate light in such a manner that it is exchanged within the same band, and there is no frequency shift in the entire signal band, and it is possible to reduce the occurrence of excess noise due to phase conjugate light conversion. Further, by using the phase converter of the present invention in an optical transmission system, it is possible to perform nonlinear noise compensation by reverse transmission characteristics for each span of the transmission path.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、本発明の権利範囲に含まれないものも実施の形態として記載されているが、ここでは全て実施の形態として説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the following description, what is not included in the scope of the right of the present invention is described as an embodiment, but here, it will be described as an embodiment.

この光伝送システム600において、伝送路608における1スパンは、2つの光伝送ファイバ602と位相共役光変換器604とで構成される。以下、1スパンを構成する2つの光伝送ファイバ602のうち、光送信器601側の光伝送ファイバ602(602F)を第1の光伝送ファイバと呼び、光受信器605側の光伝送ファイバ602(602R)を第2の光伝送ファイバと呼ぶ。位相共役光換器604は第1の光伝送ファイバ602Fと第2の光伝送ファイバ602Rとの間に配置されている。 In this optical transmission system 600, one span in the transmission line 608 includes two optical transmission fibers 602 and a phase conjugate light converter 604. Hereinafter, of the two optical transmission fibers 602 constituting one span, the optical transmission fiber 602 (602F) on the optical transmitter 601 side is referred to as a first optical transmission fiber, and the optical transmission fiber 602 on the optical receiver 605 side ( 602R) is referred to as a second optical transmission fiber. The phase conjugate optical converter 604 is disposed between the first optical transmission fiber 602F and the second optical transmission fiber 602R.

Claims (8)

複数波長から成る光信号を一括して位相共役光に変換する位相共役光変換器であって、
前記複数波長から成る光信号を第1の波長成分と第2の波長成分とに分離する波長分離フィルタと、
前記波長分離フィルタによって分離された第1の波長成分に励起光を合波した後、差周波発生により前記第1の波長成分の位相共役光を生成するとともに前記励起光を分離する第1の非線形光学デバイスと、
前記波長分離フィルタによって分離された第2の波長成分に励起光を合波した後、差周波発生により前記第2の波長成分の位相共役光を生成するとともに前記励起光を分離する第2の非線形光学デバイスと、
前記第1の非線形光学デバイスから出力される前記第1の波長成分及びその位相共役光と前記第2の非線形光学デバイスから出力される前記第2の波長成分及びその位相共役光とを入力とし、この入力された光のうち第1の波長成分の位相共役光と第2の波長成分の位相共役光とを合波して出力光とする波長合波フィルタと
を備えることを特徴とする位相共役光変換器。
A phase conjugate light converter that collectively converts optical signals composed of a plurality of wavelengths into phase conjugate light,
A wavelength separation filter that separates an optical signal composed of the plurality of wavelengths into a first wavelength component and a second wavelength component;
A first nonlinear component that combines the excitation light with the first wavelength component separated by the wavelength separation filter and then generates phase conjugate light of the first wavelength component by difference frequency generation and separates the excitation light. An optical device;
A second nonlinear component that combines the excitation light with the second wavelength component separated by the wavelength separation filter and then generates phase conjugate light of the second wavelength component by difference frequency generation and separates the excitation light; An optical device;
The first wavelength component output from the first nonlinear optical device and the phase conjugate light thereof and the second wavelength component output from the second nonlinear optical device and the phase conjugate light thereof are input, A phase conjugation filter that combines the phase conjugate light of the first wavelength component and the phase conjugate light of the second wavelength component of the input light to produce output light. Light converter.
複数波長から成る光信号を一括して位相共役光に変換する位相共役光変換器であって、
前記複数波長から成る光信号を受け取るサーキュレータと、
前記サーキュレータが受け取った複数波長から成る光信号を第1の波長成分と第2の波長成分とに分離する波長合分離フィルタと、
前記波長合分離フィルタによって分離された第1の波長成分に励起光を合波した後、差周波発生により前記第1の波長成分の位相共役光を生成するとともに前記励起光を分離する第1の非線形光学デバイスと、
前記波長分離フィルタによって分離された第2の波長成分に励起光を合波した後、差周波発生により前記第2の波長成分の位相共役光を生成するとともに前記励起光を分離する第2の非線形光学デバイスと、
前記第1の非線形光学デバイスから出力される前記第1の波長成分及びその位相共役光の偏波を回転して前記第2の非線形光学デバイスに送り、前記第2の非線形光学デバイスから出力される前記第2の波長成分及びその位相共役光の偏波を回転して前記第1の非線形光学デバイスに送る偏波回転素子とを備え、
前記波長合分離フィルタは、
前記第1の非線形光学デバイスを通して戻されてくる前記第2の波長成分及びその位相共役光と前記第2の非線形光学デバイスを通して戻されてくる前記第1の波長成分及びその位相共役光とを入力とし、この入力された光のうち第1の波長成分の位相共役光と第2の波長成分の位相共役光とを合波し出力光として前記サーキュレータへ送り、
前記サーキュレータは、
前記波長合分離フィルタから送られてくる出力光を受け取って新たな光信号として送り出す
ことを特徴とする位相共役光変換器。
A phase conjugate light converter that collectively converts optical signals composed of a plurality of wavelengths into phase conjugate light,
A circulator for receiving an optical signal comprising the plurality of wavelengths;
A wavelength combining / separating filter for separating an optical signal having a plurality of wavelengths received by the circulator into a first wavelength component and a second wavelength component;
After combining the excitation light with the first wavelength component separated by the wavelength combining / separating filter, a first phase component light of the first wavelength component is generated by the difference frequency generation and the excitation light is separated. A nonlinear optical device;
A second nonlinear component that combines the excitation light with the second wavelength component separated by the wavelength separation filter and then generates phase conjugate light of the second wavelength component by difference frequency generation and separates the excitation light; An optical device;
The first wavelength component output from the first nonlinear optical device and the polarization of the phase conjugate light thereof are rotated and sent to the second nonlinear optical device, and output from the second nonlinear optical device. A polarization rotation element that rotates the polarization of the second wavelength component and its phase conjugate light and sends it to the first nonlinear optical device,
The wavelength multiplexing filter is
The second wavelength component and its phase conjugate light returned through the first nonlinear optical device and the first wavelength component and its phase conjugate light returned through the second nonlinear optical device are input. And combining the phase conjugate light of the first wavelength component and the phase conjugate light of the second wavelength component of the input light and sending it to the circulator as output light,
The circulator is
A phase conjugate light converter characterized by receiving the output light sent from the wavelength multiplexing / separating filter and sending it out as a new optical signal.
複数波長から成る光信号を一括して位相共役光に変換する位相共役光変換器であって、
前記複数波長から成る光信号を第1の波長成分と第2の波長成分とに分離する波長分離フィルタと、
前記波長分離フィルタによって分離された第1の波長成分を第1の偏波成分と第2の偏波成分とに分離する第1の偏波合分波素子と、
前記波長分離フィルタによって分離された第2の波長成分を第1の偏波成分と第2の偏波成分とに分離する第2の偏波合分波素子と、
前記第1の偏波合分波素子によって分離された前記第1の波長成分の第1の偏波成分に励起光を合波した後、差周波発生により前記第1の波長成分の第1の偏波成分の位相共役光を生成するとともに前記励起光を分離する第1の非線形光学デバイスと、
前記第1の偏波合分波素子によって分離された前記第1の波長成分の第2の偏波成分に励起光を合波した後、差周波発生により前記第1の波長成分の第2の偏波成分の位相共役光を生成するとともに前記励起光を分離する第2の非線形光学デバイスと、
前記第2の偏波合分波素子によって分離された前記第2の波長成分の第1の偏波成分に励起光を合波した後、差周波発生により前記第2の波長成分の第1の偏波成分の位相共役光を生成するとともに前記励起光を分離する第3の非線形光学デバイスと、
前記第2の偏波合分波素子によって分離された前記第2の波長成分の第2の偏波成分に励起光を合波した後、差周波発生により前記第2の波長成分の第2の偏波成分の位相共役光を生成するとともに前記励起光を分離する第4の非線形光学デバイスと、
前記第1の非線形光学デバイスから出力される前記第1の波長成分の第1の偏波成分及びその位相共役光と前記第2の非線形光学デバイスから出力される前記第1の波長成分の第2の偏波成分及びその位相共役光とを合波し、前記第1の波長成分及びその位相共役光として出力する第3の偏波合分波素子と、
前記第3の非線形光学デバイスから出力される前記第2の波長成分の第1の偏波成分及びその位相共役光と前記第4の非線形光学デバイスから出力される前記第2の波長成分の第2の偏波成分及びその位相共役光とを合波し、前記第2の波長成分及びその位相共役光として出力する第4の偏波合分波素子と、
前記第3の偏波合分波素子から出力される前記第1の波長成分及びその位相共役光と前記第4の偏波合分波素子から出力される前記第2の波長成分及びその位相共役光とを入力とし、この入力された光のうち第1の波長成分の位相共役光と第2の波長成分の位相共役光とを合波して出力光とする波長合波フィルタと
を備えることを特徴とする位相共役光変換器。
A phase conjugate light converter that collectively converts optical signals composed of a plurality of wavelengths into phase conjugate light,
A wavelength separation filter that separates an optical signal composed of the plurality of wavelengths into a first wavelength component and a second wavelength component;
A first polarization multiplexing / demultiplexing element that separates the first wavelength component separated by the wavelength separation filter into a first polarization component and a second polarization component;
A second polarization multiplexing / demultiplexing element that separates the second wavelength component separated by the wavelength separation filter into a first polarization component and a second polarization component;
After combining excitation light with the first polarization component of the first wavelength component separated by the first polarization multiplexing / demultiplexing element, the first wavelength component of the first wavelength component is generated by difference frequency generation. A first nonlinear optical device that generates phase conjugate light of a polarization component and separates the excitation light;
After combining excitation light with the second polarization component of the first wavelength component separated by the first polarization multiplexing / demultiplexing element, the second of the first wavelength component is generated by difference frequency generation. A second nonlinear optical device that generates phase conjugate light of a polarization component and separates the excitation light;
After combining the excitation light with the first polarization component of the second wavelength component separated by the second polarization multiplexing / demultiplexing element, the first wavelength component of the first wavelength component is generated by the difference frequency generation. A third nonlinear optical device that generates phase conjugate light of a polarization component and separates the excitation light;
After combining the excitation light with the second polarization component of the second wavelength component separated by the second polarization multiplexing / demultiplexing element, the second wavelength component of the second wavelength component is generated by the difference frequency generation. A fourth nonlinear optical device that generates phase conjugate light of a polarization component and separates the excitation light;
The first polarization component of the first wavelength component output from the first nonlinear optical device, the phase conjugate light thereof, and the second of the first wavelength component output from the second nonlinear optical device. A third polarization multiplexing / demultiplexing element that combines the first polarization component and the phase conjugate light thereof, and outputs the first wavelength component and the phase conjugate light thereof;
The first polarization component of the second wavelength component output from the third nonlinear optical device, the phase conjugate light thereof, and the second of the second wavelength component output from the fourth nonlinear optical device. A fourth polarization multiplexing / demultiplexing element that combines the polarization component and the phase conjugate light thereof, and outputs the second wavelength component and the phase conjugate light thereof;
The first wavelength component output from the third polarization multiplexing / demultiplexing element and the phase conjugate light thereof, and the second wavelength component output from the fourth polarization multiplexing / demultiplexing element and the phase conjugate thereof. And a wavelength combining filter that combines the phase conjugate light of the first wavelength component and the phase conjugate light of the second wavelength component of the input light to output light. A phase conjugate light converter characterized by
請求項1〜3の何れか1項に記載された位相共役光変換器において、
前記第1の波長成分は、前記複数波長から成る光信号の短波側の成分であり、
前記第2の波長成分は、前記複数波長から成る光信号の長波側の成分である
ことを特徴とする位相共役光変換器。
The phase conjugate light converter according to any one of claims 1 to 3,
The first wavelength component is a component on the short wave side of the optical signal composed of the plurality of wavelengths,
The phase conjugate light converter, wherein the second wavelength component is a component on the long wave side of the optical signal composed of the plurality of wavelengths.
請求項1〜3の何れか1項に記載された位相共役光変換器において、
前記第1の波長成分は、前記複数波長から成る光信号の偶数チャネルの成分であり、
前記第2の波長成分は、前記複数波長から成る光信号の奇数チャネルの成分である
ことを特徴とする位相共役光変換器。
The phase conjugate light converter according to any one of claims 1 to 3,
The first wavelength component is an even channel component of an optical signal composed of the plurality of wavelengths,
The second wavelength component is a component of an odd channel of an optical signal composed of the plurality of wavelengths.
請求項1〜5の何れか1項に記載された位相共役光変換器において、
第1の光分岐回路と、半導体レーザと、第2の光分岐回路と、光増幅器と、励起光生成用の非線形光学デバイスと、第3の光分岐回路とを少なくとも備え、
前記第1の光分岐回路は、
前記複数波長からなる光信号として中心波長を持つパイロットトーン信号光を含む光信号を分岐し、
前記半導体レーザは、
前記パイロットトーン信号光の光注入同期により前記パイロットトーン信号光と同じ搬送波位相を持つ光を発生し、
前記第2の光分岐回路は、
前記半導体レーザが発生する光を2分岐して一方を基本波光、他方を新たなパイロットトーン信号光とし、
前記光増幅器は、
前記基本波光を増幅し、
前記励起光生成用の非線形光学デバイスは、
前記光増幅器によって増幅された基本波光を入力とし第2高調波発生により励起光を生成し、
前記第3の光分岐回路は、
前記位相共役光変換器からの出力光に前記新たなパイロットトーン信号光を合波する
ことを特徴とする位相共役光変換器。
In the phase conjugate light converter according to any one of claims 1 to 5,
At least a first optical branch circuit, a semiconductor laser, a second optical branch circuit, an optical amplifier, a nonlinear optical device for generating pumping light, and a third optical branch circuit;
The first optical branch circuit includes:
Branching an optical signal including a pilot tone signal light having a central wavelength as an optical signal composed of a plurality of wavelengths,
The semiconductor laser is
The light having the same carrier phase as the pilot tone signal light is generated by the light injection synchronization of the pilot tone signal light,
The second optical branch circuit includes:
The light generated by the semiconductor laser is branched into two, one being a fundamental wave light and the other being a new pilot tone signal light,
The optical amplifier is
Amplifying the fundamental light,
The nonlinear optical device for generating the excitation light is:
Using the fundamental wave light amplified by the optical amplifier as input and generating pump light by second harmonic generation;
The third optical branch circuit includes:
The phase conjugate light converter, wherein the new pilot tone signal light is combined with the output light from the phase conjugate light converter.
複数波長からなる信号光を光信号として生成する光送信器と、この光送信器が生成した光信号を伝送する伝送路と、この伝送路を通して送られてくる光信号を受信する光受信器とを備え、
前記伝送路は、
前記光送信器と前記光受信器との間に多段に接続された光伝送ファイバと、
前記伝送路における前記光伝送ファイバで区切られた1つの区間を1スパンとし各スパンにおける伝送損失を補償する前記スパン毎に設けられた中継光増幅器と、
前記中継光増幅器毎にその直後に配置された請求項1〜5の何れか1項に記載された位相共役光変換器と
を備えることを特徴とする光伝送システム。
An optical transmitter that generates signal light having a plurality of wavelengths as an optical signal, a transmission path that transmits the optical signal generated by the optical transmitter, and an optical receiver that receives the optical signal transmitted through the transmission path; With
The transmission path is
An optical transmission fiber connected in multiple stages between the optical transmitter and the optical receiver;
A repeater optical amplifier provided for each span that compensates for transmission loss in each span, with one section defined by the optical transmission fiber in the transmission line as one span;
An optical transmission system comprising: the phase conjugate light converter according to any one of claims 1 to 5 disposed immediately after each of the relay optical amplifiers.
複数の信号光と位相共役光との対とパイロットトーン信号光とからなるマルチキャリア信号を光信号として生成する光送信器と、この光送信器が生成した光信号を伝送する伝送路と、この伝送路を通して送られてくる光信号を受信する光受信器とを備え、
前記伝送路は、
前記光送信器と前記光受信器との間に多段に接続された光伝送ファイバと、
前記伝送路における前記光伝送ファイバで区切られた2つの区間を1スパンとし各スパンにおける伝送損失を補償する前記スパン毎に設けられた中継光増幅器と、
前記スパン毎にそのスパン内の第1の光伝送ファイバと第2の光伝送ファイバとの間に配置された請求項6に記載された位相共役光変換器と
を備えることを特徴とする光伝送システム。
An optical transmitter that generates, as an optical signal, a multicarrier signal including a plurality of pairs of signal light and phase conjugate light and pilot tone signal light; a transmission path that transmits the optical signal generated by the optical transmitter; and An optical receiver for receiving an optical signal sent through the transmission line,
The transmission path is
An optical transmission fiber connected in multiple stages between the optical transmitter and the optical receiver;
A repeater optical amplifier provided for each span that compensates for transmission loss in each span with two sections defined by the optical transmission fiber in the transmission line as one span;
An optical transmission comprising: the phase conjugate optical converter according to claim 6 disposed for each span between a first optical transmission fiber and a second optical transmission fiber in the span. system.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019220773A (en) * 2018-06-15 2019-12-26 富士通株式会社 Optical transmission system, control arrangement, optical transmission method and transmission apparatus
CN114567383A (en) * 2022-02-15 2022-05-31 上海交通大学 Silicon-based integrated photonic millimeter wave and terahertz transmission system
WO2023218646A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16 日本電信電話株式会社 Wavelength conversion system
WO2023233626A1 (en) * 2022-06-02 2023-12-07 日本電信電話株式会社 Optical transmission system, phase conjugate conversion device, and phase sensitive amplification device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08262510A (en) * 1995-03-20 1996-10-11 Fujitsu Ltd Optical phase conjugator, light signal receiver and light signal transmitter used for optical communication system using this optical phase conjugator
JPH10232415A (en) * 1996-04-11 1998-09-02 Fujitsu Ltd Method and device for generating phase conjugate light and covering wavelength, and system with the device, and manufacture of the device.
JP2001249368A (en) * 1999-12-28 2001-09-14 Furukawa Electric Co Ltd:The Wavelength converter and wavelength division multiple transmission method using the same
JP2002135210A (en) * 2000-10-27 2002-05-10 Toshiba Corp Optical wavelength multiplexed transmission system and method for improving snr
US20030039006A1 (en) * 2001-07-20 2003-02-27 Fabrizio Carbone Wavelength division multiplexing optical transmission system using a spectral inversion device
JP2004350287A (en) * 2003-05-20 2004-12-09 Lucent Technol Inc Process and system including optical phase conjugator
US7310318B1 (en) * 2002-05-03 2007-12-18 Ciena Corporation Method and system for using optical phase conjugation in an optical communications network
JP2008076752A (en) * 2006-09-21 2008-04-03 Fujitsu Ltd Optical integrated element and wavelength conversion system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08262510A (en) * 1995-03-20 1996-10-11 Fujitsu Ltd Optical phase conjugator, light signal receiver and light signal transmitter used for optical communication system using this optical phase conjugator
JPH10232415A (en) * 1996-04-11 1998-09-02 Fujitsu Ltd Method and device for generating phase conjugate light and covering wavelength, and system with the device, and manufacture of the device.
JP2001249368A (en) * 1999-12-28 2001-09-14 Furukawa Electric Co Ltd:The Wavelength converter and wavelength division multiple transmission method using the same
JP2002135210A (en) * 2000-10-27 2002-05-10 Toshiba Corp Optical wavelength multiplexed transmission system and method for improving snr
US20030039006A1 (en) * 2001-07-20 2003-02-27 Fabrizio Carbone Wavelength division multiplexing optical transmission system using a spectral inversion device
US7310318B1 (en) * 2002-05-03 2007-12-18 Ciena Corporation Method and system for using optical phase conjugation in an optical communications network
JP2004350287A (en) * 2003-05-20 2004-12-09 Lucent Technol Inc Process and system including optical phase conjugator
JP2008076752A (en) * 2006-09-21 2008-04-03 Fujitsu Ltd Optical integrated element and wavelength conversion system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019220773A (en) * 2018-06-15 2019-12-26 富士通株式会社 Optical transmission system, control arrangement, optical transmission method and transmission apparatus
JP7183581B2 (en) 2018-06-15 2022-12-06 富士通株式会社 Optical transmission system, control device, optical transmission method and transmission device
CN114567383A (en) * 2022-02-15 2022-05-31 上海交通大学 Silicon-based integrated photonic millimeter wave and terahertz transmission system
WO2023218646A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16 日本電信電話株式会社 Wavelength conversion system
WO2023233626A1 (en) * 2022-06-02 2023-12-07 日本電信電話株式会社 Optical transmission system, phase conjugate conversion device, and phase sensitive amplification device

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