JP2020134623A - 波長変換器及び伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファイバ収容部の外部にある入出力インタフェースの偏波状態を一定に保つことにより、低コストで高性能の波長変換システムを提供する。【解決手段】伝送システムは光機能部、光ファイバ、ファイバ保持部を有する。例えば、光機能部から出力された光波長を空間光結合で光ファイバに入射させ、光ファイバ内で波長変換を行い、波長変換後の光波長を光ファイバから空間結合で光機能部に入射させる。空間光結合を行うことで光波長の複屈折を抑制することができる。【選択図】図１

Description

本発明は波長変換器及び伝送装置に関する。

近年、通信需要の拡大に伴い、伝送容量の拡大が求められている。伝送容量の拡大とは、例えば、光ファイバ芯数の増加などで実現される。

しかし、光ファイバの構築費用が高コストなため、光ファイバの芯数を増加させずに伝送容量拡大が求められている。

伝送装置としては、Ｃ帯域（Conventional Band）のみを使用する通信では伝送容量の拡大には限界がある。伝送容量拡大のためにはＣ帯域だけではなく、長波長帯域のＬ帯域(Long-Band)や短波長帯域のＳ帯域(Short-Band)なども利用する必要がある。

また、Ｓ帯域、Ｃ帯域及びＬ帯域用に光送受信器、波長合分波器、光増幅器等を、それぞれ個別に開発した場合、Ｃ帯域のみを用いた伝送装置に加えてＬ帯域やＳ帯域に対応する伝送装置を開発する必要があるため高コストとなる。

そこで、Ｃ帯域の部品を用いて、波長変換器でＬ帯域やＳ帯域などの他帯域に変換することで低価格な広帯域伝送システムを構成することが考えられる。

一方、励起光と光信号をＨＮＬＦ(Highly Non-Linear Fiber)に入力することで波長変換を行う技術がある。このようなＨＮＬＦを収容する技術として例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３のような技術が開示されている。

特開２００４−２０７６７７号公報 特開２００５−３０１００９号公報 特開２００９−２９４３２４号公報

励起光と光信号を異なる偏波でＨＮＬＦに入力し、波長変換する場合、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）を用いて偏波分離を行う必要があり、波長変換効率を高めるためには偏波成分を均等になるように偏波分離させなければならない。

そのために、ＨＮＬＦかつ偏波保持ファイバ（ＰＭＦ：Polarization Maintaining Fiber）を使用することが考えられるが、ＰＭＦは大きな複屈折を持つように設計されているので光ファイバ内のコア・クラッドで屈折率の誤差が生じる。屈折率が異なることにより光ファイバ内での励起光の偏波と光信号の偏波の光速度が異なるため、波長変換が出来なくなってしまう。

そのため、励起光と光信号の偏波を直交させて波長変換を行う構成の場合、ＨＮＬＦはＮＯＮ−ＰＭＦタイプのものを用いることが不可欠となる。

しかし、ＮＯＮ−ＰＭＦは外部の振動によって、光ファイバ内での偏波回転が生じてしまい、ＰＢＳへの入射角が直交に入射されず、波長変換光がＰＢＳで遮られてしまう、という課題が生じる。

従来技術では、ファイバ収容部外部にある入力インタフェースや出力インタフェースに光ファイバを接続していた。その光ファイバにＰＢＳを接続する場合、ファイバ収容部とＰＢＳが相対的に変動し、ファイバ収容部外部の光ファイバで偏波が変動してしまうため、ＰＢＳに波長変換後の光信号が遮られてしまい、所望の特性が得られない、という問題があった。

本発明は、ＰＢＳに入力される光信号の偏波状態を一定に保つことができ、所望の特性の波長変換信号を出力することができるものである

一観点によれば、光信号の波長を変換する波長変換器において、励起光を出力する励起光源と、励起光と光信号が入力され、それぞれを第１偏波成分と第２偏波成分に分離するビームスプリッタと、偏波非保持ファイバである非線形光ファイバと、非線形光ファイバが固定されて収容される収容部と、ビームスプリッタと非線形光ファイバの第１端部との間に配置される第１コリメータレンズと、ビームスプリッタと非線形光ファイバの第２端部との間に配置される第２コリメータレンズと、を有し、光信号は励起光とは異なる方向からビームスプリッタに入力され、励起光の第１偏波成分と光信号の第２偏波成分は第１コリメータレンズを介して第１端部から非線形光ファイバに入力され、励起光の第２偏波成分と光信号の第１偏波成分は第２コリメータレンズを介して第２端部から非線形光ファイバに入力されることで光信号を波長変換する波長変換器が提供される。

開示の構成によれば、非線形光ファイバの偏波状態を一定に保つことが可能となり、低コストで波長変換システムを提供することができる。

従来の波長変換システムの実施の形態を示した簡略図である。 本発明に係る波長変換システムの波長変換部を示した簡略図である。 本発明に係るファイバ保持部の実施例１を示す断面図である。 実施例１を説明するための説明図である。 実施例１を説明するための説明図である。 実施例１に係る波長変換の簡略図である。 実施例１に係る波長変換の簡略図である。 実施例２を説明するための説明図である。 実施例３を説明するための説明図である。 光ファイバ保持部の温度調節部の図である。 光ファイバ保持部の温度調節部の図である。

［実施例１］
図１は従来の波長変換システムの実施の形態を示した簡略図である。図１に示す伝送システム１は、第１の伝送装置と、第２の伝送装置と、第１の伝送装置と第２の伝送装置との間で波長多重光を伝送する光ファイバ等の伝送路２０とを有する。第１の伝送装置は、複数の光送信部１０と、複数の合波部１１と、複数の光増幅部１２と、複数の波長変換部１３と、複数の励起光源２１と、波長合波部１４とを有する。

複数の光送信部１０は、第１のグループ対応の複数の光送信部１０Ａと、第２のグループ対応の複数の光送信部１０Ｂと、第３のグループ対応の複数の光送信部１０Ｃとを有する。第１のグループの光送信部１０Ａは、Ｃ帯域の波長範囲（例えば、１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）内の異なる波長の第１の光を夫々送信する。第２のグループの光送信部１０Ｂは、Ｃ帯域の波長範囲内の異なる波長の第２の光を夫々送信する。更に、第３のグループ対応の光送信部１０Ｃは、Ｃ帯域の波長範囲内の異なる波長の第３の光を夫々送信する。尚、光送信部１０Ａ、光送信部１０Ｂ及び光送信部１０Ｃは、Ｃ帯域の対応の光送信部１０である。

複数の合波部１１は、例えば、第１のグループ対応の第１の合波部１１Ａと、第２のグループ対応の第２の合波部１１Ｂと、第３のグループ対応の第３の合波部１１Ｃとを有する。複数の光増幅部１２は、第１のグループ対応の第１の光増幅部１２Ａと、第２のグループ対応の第２の光増幅部１２Ｂと、第３のグループ対応の第３の光増幅部１２Ｃとを有する。波長変換部１３は、複数の励起光源２１から多重光と励起光とを非線形光学媒質に伝搬させることで多重光を任意波長帯の多重光に変換する。複数の波長変換部１３は、第２のグループ対応の第１の波長変換部１３Ｂと、第３のグループ対応の第２の波長変換部１３Ｃとを有する。

第１の合波部１１Ａは、第１のグループ内の各光送信部１０Ａからの第１の光を多重化し、第１の光を多重化した第１の多重光を第１の光増幅部１２Ａに出力する第１の多重化部である。第１の合波部１１Ａの各ポートは各光送信部１０Ａから出力される第１の光の帯域に合わせて透過帯域が設計される。本実施形態ではＣ帯域に合わせて各ポートの透過帯域が設計されている。第１の光増幅部１２Ａは、第１の合波部１１Ａからの第１の多重光を光増幅し、光増幅後の第１の多重光を波長合波部１４に出力する。尚、第１の多重光は、第１の波長帯域であるＣ帯域の多重光である。

第２の合波部１１Ｂは、第２のグループ内の各光送信部１０Ｂからの第２の光を多重化し、第２の光を多重化した第２の多重光を第２の光増幅部１２Ｂに出力する第２の多重化部である。第２の合波部１１Ｂの各ポートは各光送信部１０Ｂから出力される第２の光の帯域に合わせて透過帯域が設計される。本実施形態ではＣ帯域に合わせて各ポートの透過帯域が設計されている。第２の光増幅部１２Ｂは、第２の合波部１１Ｂからの第２の多重光を光増幅し、光増幅後の第２の多重光を第１の波長変換部１３Ｂに出力する。尚、第２の多重光は、Ｃ帯域の多重光である。第１の励起光源２１Ａから励起光を第１の波長変換部１３Ｂに出力する。第１の波長変換部１３Ｂは、第２の光増幅部１２ＢからのＣ帯域の第２の多重光をＬ帯域の第２の多重光に波長変換し、波長変換後の第２の多重光を波長合波部１４に出力する。尚、第２の波長帯域であるＬ帯域の波長範囲は、例えば、１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの長波長帯域である。

第３の合波部１１Ｃは、第３のグループ内の各光送信部１０Ｃからの第３の光を多重化し、第３の光を多重化した第３の多重光を第３の光増幅部１２Ｃに出力する第３の多重化部である。第３の合波部１１Ｃの各ポートは各光送信部１０Ｃから出力される第３の光の帯域に合わせて透過帯域が設計される。本実施形態ではＣ帯域に合わせて各ポートの透過帯域が設計されている。第３の光増幅部１２Ｃは、第３の合波部１１Ｃからの第３の多重光を光増幅し、光増幅後の第３の多重光を第２の波長変換部１３Ｃに出力する。尚、第３の多重光は、Ｃ帯域の多重光である。第２の励起光源２１Ｂから励起光を第２の波長変換部１３Ｃに出力する。第２の波長変換部１３Ｃは、第３の光増幅部１２ＣからのＣ帯域の第３の多重光をＳ帯域の第３の多重光に波長変換し、波長変換後の第３の多重光を波長合波部１４に出力する。尚、第３の波長帯域であるＳ帯域の波長範囲は、例えば、１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍの短波長帯域である。

波長合波部１４は、Ｃ帯域の第１の多重光、Ｌ帯域の第２の多重光及びＳ帯域の第３の多重光を合波した多重光を伝送路２０に出力する第４の多重化部である。

上述したとおり、合波部１１の各ポートの透過帯域の設計をすべてＣ帯域に合わせることが出来るので合波部１１は共通部品を使用することが出来る。

第２の伝送装置は、波長分波部１５と、複数の波長変換部１６と、複数の励起光源２１と、複数の光増幅部１７と、複数の分波部１８と、複数の光受信部１９とを有する。複数の波長変換部１６は、第２のグループ対応の第３の波長変換部１６Ｂと、第３のグループ対応の第４の波長変換部１６Ｃとを有する。

複数の光増幅部１７は、第１のグループ対応の第１の光増幅部１７Ａと、第２のグループ対応の第２の光増幅部１７Ｂと、第３のグループ対応の第３の光増幅部１７Ｃとを有する。各光増幅部１７にはＣ帯域の第１の多重光、第２の多重光及び第３の多重光が入力される。よって、Ｃ帯域の波長の光を効率的に増幅可能なＥＤＦＡ（Erbium Doped optical Fiber Amplifier）を適用する。複数の分波部１８は、第１のグループ対応の第１の分波部１８Ａと、第２のグループ対応の第２の分波部１８Ｂと、第３のグループ対応の第３の分波部１８Ｃとを有する。複数の光受信部１９は、第１のグループ対応の複数の光受信部１９Ａと、第２のグループ対応の複数の光受信部１９Ｂと、第３のグループ対応の複数の光受信部１９Ｃとを有する。尚、光受信部１９Ａ、光受信部１９Ｂ及び光受信部１９Ｃは、Ｃ帯域対応の光受信部１９である。

波長分波部１５は、伝送路２０からの多重光をＣ帯域の第１の多重光、Ｌ帯域の第２の多重光及びＳ帯域の第３の多重光に分波する第１の分離部である。波長分波部１５は、分波したＣ帯域の第１の多重光を第１の光増幅部１７Ａに出力する。第１の光増幅部１７Ａは、波長分波部１５からのＣ帯域の第１の多重光を光増幅し、光増幅したＣ帯域の第１の多重光を第１の分波部１８Ａに出力する。第１の分波部１８Ａは、第１の光増幅部１７ＡからのＣ帯域の第１の多重光を第１の光に分波し、各第１の光を各光受信部１９Ａに分波出力する第２の分離部である。第１の分波部１８Ａの各出力ポートの透過帯域は、接続される光受信部１９Ａが受信する波長の帯域に合わせて設計される。光受信部１９Ａが受信する波長の帯域はＣ帯域なのでＣ帯域の波長に合わせて透過帯域が設計されている。

波長分波部１５は、分波したＬ帯域の第２の多重光を第３の波長変換部１６Ｂに出力する。第３の波長変換部１６Ｂは、第３の励起光源２１Ｃからの励起光とＬ帯域の第２の多重光を非線形光学媒質に伝搬させることで、Ｌ帯域の第２の多重光をＣ帯域の第２の多重光に波長変換し、波長変換後のＣ帯域の第２の多重光を第２の光増幅部１７Ｂに出力する。第２の光増幅部１７Ｂは、第３の波長変換部１６ＢからのＣ帯域の第２の多重光を光増幅し、光増幅後のＣ帯域の第２の多重光を第２の分波部１８Ｂに出力する。第２の分波部１８Ｂは、第２の光増幅部１７ＢからのＣ帯域の第２の多重光を第２の光に分波し、各第２の光を各光受信部１９Ｂに分波出力する第３の分離部である。第２の分波部１８Ｂの各出力ポートの透過帯域は、接続される光受信部１９Ｂが受信する波長の帯域に合わせて設計される。光受信部１９Ｂが受信する波長の帯域はＣ帯域なのでＣ帯域の波長に合わせて透過帯域が設計されている。

波長分波部１５は、分波したＳ帯域の第３の多重光を第４の波長変換部１６Ｃに出力する。第４の波長変換部１６Ｃは、第４の励起光源２１Ｄからの励起光とＳ帯域の第３の多重光とを非線形光学媒質に伝搬させることで、Ｓ帯域の第３の多重光をＣ帯域の第３の多重光に波長変換し、波長変換後のＣ帯域の第３の多重光を第３の光増幅部１７Ｃに出力する。第３の光増幅部１７Ｃは、第４の波長変換部１６ＣからのＣ帯域の第３の多重光を光増幅し、光増幅後のＣ帯域の第３の多重光を第３の分波部１８Ｃに出力する。第３の分波部１８Ｃは、第３の光増幅部１７ＣからのＣ帯域の第３の多重光を第３の光に分波し、各第３の光を各光受信部１９Ｃに分波出力する第４の分離部である。第３の分波部１８Ｃの各出力ポートの透過帯域は、接続される光受信部１９Ｃが受信する波長の帯域に合わせて設計される。光受信部１９Ｃが受信する波長の帯域はＣ帯域なのでＣ帯域の波長に合わせて透過帯域が設計されている。

図２は、本発明の図１の波長変換部を示した図面である。図２を用いて伝送システム１の説明をする。

図２に示す伝送システム１は波長変換を行うための装置である。伝送システム１の構成は光機能部１００、波長変換を行うための非線形光ファイバ１４０（以下、光ファイバ）、光ファイバ１４０を外部からの振動や光ファイバ１４０の位置移動を抑制するためのファイバ保持部１８０、ファイバ保持部１８０に保持されている光ファイバ１４０の温度を一定に保つための温度調節部１９０、ファイバ保持部１８０内での光ファイバ１４０の振動を抑えるための充填材２００により形成されたものである。固定ボード１５０は伝送システム１を固定する板である。また、図３は、本発明の伝送システム１のファイバ保持部１８０の断面図を示している。

図４は図１の第１の波長変換部１３Ｂ、第２の波長変換部１３Ｃ、第３の波長変換部１６Ｂ、第４の波長変換部１６Ｃの詳細図面である。

光機能部１００はコリメータレンズ１１０Ａ、コリメータレンズ１１０Ｂ、コリメータレンズ１１０Ｃ、コリメータレンズ１１０Ｄ、コリメータレンズ１１０Ｅと波長フィルタ１２０と偏光ビームスプリッタ１３０により構成されている。

空間光結合経路５は光信号、励起光及び変換光が空間光結合を行った際に、光信号、励起光及び変換光が通過する経路である。空間光結合経路５Ａは光信号が通過する経路である。空間光結合経路５Ｂは光信号及び変換光が通過する経路である。空間光結合経路５Ｃは励起光が通過する経路である。空間光結合経路５Ｄは光信号、励起光及び変換光が通過する経路である。空間光結合経路５Ｅは光信号、励起光及び変換光が通過する経路である。空間光結合経路５Ｆは変換光が通過する経路である。ファイバコネクタ３０Ａは第２の光増幅部１２Ｂ、第３の光増幅部１２Ｃ及び波長分波部１５から光信号を光機能部１００に入力するために用いるものである。ファイバコネクタ３０Ｂは第１の励起光源２１Ａ、第２の励起光源２１Ｂ、第３の励起光源２１Ｃ、第４の励起光源２１Ｄから励起光を光機能部１００に入力するために用いられるものである。ファイバコネクタ３０Ｃ及びファイバコネクタ３０Ｄは光機能部１００と光ファイバ１４０を接続するために用いられるものである。ファイバコネクタ３０Ｅは光機能部１００からの波長変換された変換光を波長合波部１４、第２の光増幅部１７Ｂ及び第３の光増幅部１７Ｃへ出力するために用いられるものである。

光信号をファイバコネクタ３０Ａから入力し、コリメータレンズ１１０Ａを介してファイバコネクタ３０Ａからの光信号を平行光に変換する。すなわち、光信号を空間光結合で入力することができる。波長フィルタ１２０は光ファイバ１４０で波長変換された変換光の反射のために用いられる。励起光をファイバコネクタ３０Ｂから入力し、コリメータレンズ１１０Ｂを介して励起光を平行光に変換する。偏光ビームスプリッタ１３０は光信号と励起光をそれぞれ直交成分に分離するために用いられる。

光信号及び励起光を偏光ビームスプリッタ１３０で空間光結合する。光信号及び励起光の光学損失を抑えることもできる。光信号及び励起光を光機能部１００に入力するファイバコネクタ３０Ａ及びファイバコネクタ３０Ｂに接続される光ファイバは偏波保持ファイバを用いて接続してもよい。

光信号は光機能部１００に入力後、波長フィルタ１２０を透過し、偏光ビームスプリッタ１３０で光信号の偏波を直交成分に分離して、光信号Ｘ偏光、光信号Ｙ偏光に分離される。同様に励起光は光機能部１００に入力後、偏光ビームスプリッタ１３０で励起光の偏波を直交成分に分離して、励起光Ｘ偏光、励起光Ｙ偏光に分離される。

分離された光信号Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光は直交状態を形成し、コリメータレンズ１１０Ｄを介してファイバコネクタ３０Ｄから光ファイバ１４０に出力される。分離された光信号Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光は直交状態を形成し、コリメータレンズ１１０Ｃを介してファイバコネクタ３０Ｃから光ファイバ１４０に出力される。

光ファイバ１４０はファイバコネクタ３０Ｃ及びファイバコネクタ３０Ｄに接続されている。光ファイバ１４０は非線形光学結晶で構成された偏波無依存系の光ファイバである。光ファイバ１４０へ光信号を光機能部１００から入力する接続部に対して、光機能部１００へ変換光を光ファイバ１４０から出力する接続部を９０度回転させて光ファイバ１４０と接続している。

光ファイバ１４０に入力された光信号Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光及び光信号Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光は縮退四光波混合を用いて波長変換を行う。光信号Ｘ偏光及び励起光Ｙ偏光は光ファイバ１４０内で励起光Ｙ偏光を中心にＣ帯域波長からＬ帯域波長に波長変換を行い、変換光Ｘ偏光を生成する。同様に光信号Ｙ偏光及び励起光Ｘ偏光は光ファイバ１４０内で励起光Ｘ偏光を中心にＣ帯域波長からＬ帯域波長に波長変換を行い、変換光Ｙ偏光を生成する。また、Ｃ帯域波長からＳ帯域波長も縮退四光波混合を用いて波長変換を行うことができる。

光ファイバ１４０内での波長変換後の変換光Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光と変換されなかった光信号Ｘ偏光はコリメータレンズ１１０Ｃを介して空間光結合により光機能部１００に再度入力される。同様に変換光Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光と変換されなかった光信号Ｙ偏光はコリメータレンズ１１０Ｄを介して空間光結合により光機能部１００に再度入力される。

変換光Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光と光信号Ｘ偏光及び変換光Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光と光信号Ｙ偏光は光機能部１００に入力後、偏光ビームスプリッタ１３０により変換光Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光と光信号Ｘ偏光及び変換光Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光と光信号Ｙ偏光はそれぞれ変換光と励起光と光信号に合波される。励起光はコリメータレンズ１１０Ｂの方向に進み、図４には記載していないが光サーキュレータに取り出される。変換光、光信号はそれぞれ直交した状態で波長フィルタ１２０まで進み、波長フィルタ１２０で変換光はコリメータレンズ１１０Ｅの方向に反射され、光信号は図４には記載していないが光サーキュレータにより取り出される。波長フィルタ１２０で反射した変換光はコリメータレンズ１１０Ｅを介してファイバコネクタ３０Ｅから出力される。

これまでは光ファイバを用いて光機能部に直接接続を行っていたが、光ファイバの接続部が固定されていないことにより光ファイバが振動してしまい、複屈折の原因となっていた。そのため、本実施例では光機能部１００と光ファイバ１４０を空間光結合による光結合を行うことで複屈折の影響を減少することができる。また、光ファイバ１４０はコイル束状に巻かれて、ファイバ保持部１８０により保持されている。

光ファイバ１４０をコイル束状に巻いている理由は、限られたスペースの中で光信号の波長変換を行うことと、波長変換を行う際にある一定以上の光ファイバの距離が必要になるためである。ファイバ保持部１８０に光ファイバ１４０を入れる理由は、光ファイバ１４０の位置を固定することができ、光ファイバ１４０の位置移動を抑制することができるためである。

さらに、ファイバ保持部１８０の底面部には温度調節部１９０を保持しており、光ファイバ１４０及びファイバ保持部１８０内の温度を一定に保つことができる。図１０、図１１がその一例である。その効果として、光ファイバ１４０内での複屈折を抑制することができる。

また、ファイバ保持部１８０には光ファイバ１４０周辺の充填材２００として樹脂状のものを用いる。充填材２００を用いることで、ファイバ保持部１８０内の光ファイバ１４０の隙間を充填することができる。

その効果として、ファイバ保持部１８０内に光ファイバ１４０を所定の位置で固定することができる。それにより光ファイバ１４０の振動を抑え、光ファイバ１４０内の複屈折を抑制することができる。樹脂状の充填材以外でスポンジ状の充填材を代用することも可能である。

次に図５を用いて空間光結合の説明を行う。

本実施例はバルク型のレンズ結合である。バルク型のレンズ結合とはそれぞれのパーツを組み合わせて、空間光結合を可能にしたものである。バルク型のレンズ結合はコリメータレンズ１１０及びファイバコネクタ３０により構成されている。ファイバコネクタ３０は側壁１００Ａに設けられている。ファイバコネクタ３０は側壁１００Ａ上を上下左右に動かし、位置の調節を行うことができる。また、光ファイバ１４０の位置も調節することができる。それにより、光ファイバ端面１４０Ａを光信号の焦点に合わせることができ、光学損失を抑えることができる。

図６は光ファイバ１４０内での波長変換を図に示したものである。

本実施例の光信号はＣ帯域の波長であり、光ファイバ１４０内でＬ帯域の波長に波長変換を行う。図６はＣ帯域からＬ帯域の波長に波長変換を行った場合の説明を示す。

光機能部１００から光ファイバ１４０に入射した光信号Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光及び光信号Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光は変換光Ｘ偏光及び変換光Ｙ偏光に波長変換することができる。光ファイバ１４０内ではそれぞれ励起光Ｘ偏光、励起光Ｙ偏光の波長を中心に、光信号Ｘ偏光、光信号Ｙ偏光をＣ帯域からＬ帯域の波長に対称的に波長変換する縮退四光波混合の関係を用いている。

さらに、縮退四光波混合を用いた際には、図７のようにＣ帯域からＳ帯域の波長に波長変換を行うこともできる。

図６には記載していないが、Ｓ帯域からＣ帯域の波長に波長変換を行うことやＬ帯域からＣ帯域の波長に波長変換を行うことなどもできる。

本実施例を用いることで非線形光ファイバの振動による複屈折を抑制し、波長変換を行うことができる。さらに、非線形光ファイバの温度変化による複屈折を抑制し、波長変換を行うことができる。

［実施例２］
実施例２は実施例１の光機能部１００内で１／４波長板１６０Ａ、１６０Ｂ及び１／２波長板１７０Ａ、１７０Ｂを偏光ビームスプリッタ１３０とコリメータレンズ１１０Ｄ、コリメータレンズ１１０Ｃの間にそれぞれ１つ設けた伝送システムである。

図８は実施例２の伝送システム１の構成例の説明に用いる図である。

図８に示すように、実施例２の光機能部１００は１／４波長板１６０Ａ、１６０Ｂ及び１／２波長板１７０Ａ、１７０Ｂを偏光ビームスプリッタ１３０とコリメータレンズ１１０Ｄ、コリメータレンズ１１０Ｃの間にそれぞれ１つ設けたものである。

１／４波長板１６０は、入射光の偏光面に対して、λ／４の位相を変化させることが可能になる。入射光の偏光面が波長板の高速軸に対して４５度の角度で入射した場合、直線偏光を円偏光の状態に変えることができる。また、円偏光を直線偏光の状態に変えることもできる。なお入射角を４５度以外で入射させた場合は、楕円偏光の状態になる。

１／２波長板１７０は、入射光の偏光面に対して、λ／２の位相を変化させることが可能になる。入射光の偏光面が波長板の高速軸に対して、θの角度で入射した場合、その振動方向を（２×θ°）回転させることである。仮に４５度の角度で入射させた場合、最大の回転角を９０度回転させることができる。これにより、レーザーの偏光面の向きを変えたい際には、レーザーを回転させるのではなく、１／２波長板１７０を用いることで偏光面を動かすことが可能になる。さらに、円偏波の光を入射させた際には偏光の回転方向を反対周りにすることが可能である。

本実施例では１／４波長板１６０、１／２波長板１７０の順に設けられている。

光信号及び励起光は偏光ビームスプリッタ１３０により、光信号Ｘ偏光と光信号Ｙ偏光及び励起光Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光に分離される。

分離後、光信号Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光及び光信号Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光は光機能部１００内を進む。光信号Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光は直交状態を保ち、コリメータレンズ１１０Ｄを介してファイバコネクタ３０Ｄから光ファイバ１４０に出力され、光ファイバ１４０内で波長変換を行う。同様に光信号Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光は直交状態を保ちコリメータレンズ１１０Ｃを介してファイバコネクタ３０Ｃから光ファイバ１４０に出力され、光ファイバ１４０内で波長変換を行う。

偏光ビームスプリッタ１３０で分離後、光信号Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光及び光信号Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光は直交を維持した状態で進むので、ベクトルで表した場合４５度で進んでいる。１／４波長板１６０、１／２波長板１７０を通過することにより、円偏波状態で光ファイバ１４０に入射することができる。円偏波状態で入射することにより光ファイバ１４０内で波長変換を効率よく行うことができる。

光ファイバ１４０内での波長変換後の変換光Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光と変換されなかった光信号Ｘ偏光はコリメータレンズ１１０Ｃを介して空間光結合により光機能部１００に再度入力される。同様に変換光Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光と変換されなかった光信号Ｙ偏光はコリメータレンズ１１０Ｄを介して空間光結合により光機能部１００に再度入力される。

その後、偏光ビームスプリッタ１３０により変換光と励起光と光信号に合波される。励起光はコリメータレンズ１１０Ｂの方向に進み、図８には記載していないが光サーキュレータにより取り出される。変換光、光信号はそれぞれ直交した状態で波長フィルタ１２０まで進み、波長フィルタ１２０で変換光はコリメータレンズ１１０Ｅの方向に反射され、光信号は図８には記載していないが光サーキュレータにより取り出される。波長フィルタ１２０で反射された変換光はコリメータレンズ１１０Ｅを介してファイバコネクタ３０Ｅから出力される。

本実施例を用いることで光ファイバ１４０内の波長変換の誤変換や波長のズレを抑制することができる。

［実施例３］
実施例３は実施例１の光機能部１００内で１／２波長板１７０Ｃを偏光ビームスプリッタ１３０とコリメータレンズ１１０Ｂの間に設け、実施例２と同じく１／４波長板１６０Ａ、１６０Ｂ及び１／２波長板１７０Ａ、１７０Ｂを偏光ビームスプリッタ１３０とコリメータレンズ１１０Ｄ、コリメータレンズ１１０Ｃの間にそれぞれ１つ設けた伝送システムである。
図９は実施例３の伝送システム１の構成例の説明に用いる図である。

図９に示すように実施例３の光機能部１００は１／２波長板１７０Ｃを偏光ビームスプリッタ１３０とコリメータレンズ１１０Ｂの間に設け、１／４波長板１６０Ａ、１６０Ｂ及び１／２波長板１７０Ａ、１７０Ｂを偏光ビームスプリッタ１３０とコリメータレンズ１１０Ｄ、コリメータレンズ１１０Ｃの間にそれぞれ１つを設けたものである。

偏光ビームスプリッタ１３０とコリメータレンズ１１０Ｂの間に１／２波長板１７０Ｃを設けることで励起光の偏光面を調節することができる。それにより、励起光が偏光ビームスプリッタ１３０で理想的な角度で分離することができる。

光信号及び励起光は偏光ビームスプリッタ１３０により、光信号Ｘ偏光と光信号Ｙ偏光及び励起光Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光に分離される。

分離後、光信号Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光及び光信号Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光は光機能部１００内を進む。光信号Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光は直交状態を保ち、コリメータレンズ１１０Ｄを介してファイバコネクタ３０Ｄから光ファイバ１４０に出力され、光ファイバ１４０内で波長変換を行う。同様に光信号Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光は直交状態を保ち、コリメータレンズ１１０Ｃを介してファイバコネクタ３０Ｃから光ファイバ１４０に出力され、光ファイバ１４０内で波長変換を行う。

偏光ビームスプリッタ１３０で分離後、光信号Ｘ偏光、励起光Ｙ偏光及び光信号Ｙ偏光、励起光Ｘ偏光は直交を維持した状態で進むので、ベクトルで表した場合４５度で進んでいる。１／４波長板１６０、１／２波長板１７０を通過することにより、円偏波状態で光ファイバ１４０に入射することができる。円偏波状態で入射することにより光ファイバ１４０内で波長変換を効率よく行うことができる。

光ファイバ１４０内での波長変換後の変換光Ｘ偏光と励起光Ｙ偏光と変換されなかった光信号Ｘ偏光はコリメータレンズ１１０Ｃを介して空間光結合により光機能部１００に再度入力される。同様に変換光Ｙ偏光と励起光Ｘ偏光と変換されなかった光信号Ｙ偏光はコリメータレンズ１１０Ｄを介して空間光結合により光機能部１００に再度入力される。

その後、偏光ビームスプリッタ１３０により変換光と励起光と光信号に合波される。励起光はコリメータレンズ１１０Ｂの方向に進み、図９には記載していないが光サーキュレータにより取り出される。変換光、光信号はそれぞれ直交した状態で波長フィルタ１２０まで進み、波長フィルタ１２０で変換光はコリメータレンズ１１０Ｅの方向に反射され、光信号は図９には記載していないが光サーキュレータにより取り出される。波長フィルタ１２０で反射され変換光はコリメータレンズ１１０Ｅを介してファイバコネクタ３０Ｅから出力される。

本実施例を用いることで光ファイバ１４０内の波長変換の誤変換や波長のズレを抑制することができる。

１ 伝送システム
５ 空間光結合経路
１０ 光送信部
１１ 合波部
１２ 光増幅部
１３ 波長変換部
１４ 波長合波部
１５ 波長分波部
１６ 波長変換部
１７ 光増幅部
１８ 分波部
１９ 光受信部
２０ 伝送路
２１ 励起光源
３０ ファイバコネクタ
１００ 光機能部
１００Ａ 側壁
１１０ コリメータレンズ
１２０ 波長フィルタ
１３０ 偏光ビームスプリッタ
１４０ 非線形光ファイバ（光ファイバ）
１４０Ａ 非線形光ファイバ端面（光ファイバ端面）
１５０ 固定ボード
１６０ １／４波長板
１７０ １／２波長板
１８０ ファイバ保持部
１９０ 温度調節部
２００ 充填材

Claims (8)

1. 光信号の波長を変換する波長変換器において、
   励起光を出力する励起光源と、
   前記励起光と前記光信号が入力され、それぞれを第１偏波成分と第２偏波成分に分離するビームスプリッタと、
   偏波非保持ファイバである非線形光ファイバと、
   前記非線形光ファイバが固定されて収容される収容部と、
   前記ビームスプリッタと前記非線形光ファイバの第１端部との間に配置される第１コリメータレンズと、
   前記ビームスプリッタと前記非線形光ファイバの第２端部との間に配置される第２コリメータレンズと、を有し、
   前記光信号は前記励起光とは異なる方向から前記ビームスプリッタに入力され、
   前記励起光の第１偏波成分と前記光信号の第２偏波成分は前記第１コリメータレンズを介して前記第１端部から前記非線形光ファイバに入力され、前記励起光の第２偏波成分と前記光信号の第１偏波成分は前記第２コリメータレンズを介して前記第２端部から前記非線形光ファイバに入力されることで前記光信号を波長変換する
   ことを特徴とする波長変換器。
2. 前記励起光源と前記ビームスプリッタの間に配置される第３コリメータレンズを更に有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の波長変換器。
3. 前記第３コリメータレンズと、前記ビームスプリッタの間に配置される１／２波長板を更に有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の波長変換器。
4. 前記ビームスプリッタと前記第１コリメータレンズ及び前記第２コリメータレンズのそれぞれの間に配置される１／２波長板または１／４波長板を更に有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長変換器。
5. 前記非線形光ファイバを収容する前記収容部内の温度を一定にするための温度調節部を更に有する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長変換器。
6. 前記非線形光ファイバは充填材を用いて前記収容部に固定される
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の波長変換器。
7. 前記励起光源と前記ビームスプリッタは偏波保持ファイバを用いて接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載の波長変換器。
8. 伝送路に波長多重光を伝送する伝送装置において、
   第１の波長帯域の波長の光を多重化して第１の多重光を出力する第１の多重化部と、
   前記第１の波長帯域の波長の光を多重化して第２の多重光を出力する第２の多重化部と、
   前記第２の多重光を前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の波長に変換する波長変換部と、
   前記第２の波長帯域の波長に変換された第２の多重光と前記第１の多重光とを多重化して前記波長多重光を出力する第３の多重化部と、
   を有し、
   前記波長変換部は、
   励起光を出力する励起光源と、
   前記励起光と前記第２の多重光が入力され、それぞれを第１偏波成分と第２偏波成 に分離するビームスプリッタと、
   偏波非保持ファイバである非線形光ファイバと、
   前記非線形光ファイバが固定されて収容される収容部と、
   前記ビームスプリッタと前記非線形光ファイバの第１端部との間に配置される第１コリメータレンズと、
   前記ビームスプリッタと前記非線形光ファイバの第２端部との間に配置される第２コリメータレンズと、を有し、
   前記第２の多重光は前記励起光とは異なる方向から前記ビームスプリッタに入力され、
   前記励起光の第１偏波成分と前記第２の多重光の第２偏波成分は前記第１コリメータレンズを介して前記第１端部から前記非線形光ファイバに入力され、前記励起光の第２偏波成分と前記第２の多重光の第１偏波成分は前記第２コリメータレンズを介して前記第２端部から前記非線形光ファイバに入力されることで前記第２の多重光を波長変換する
   ことを特徴とする伝送装置。