JP2626197B2 - Frequency converter - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体レーザアンプの4光波混合を利用し
た周波数変換装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a frequency converter using four-wave mixing of a semiconductor laser amplifier.
(従来の技術) ある周波数の光信号を別の周波数の光信号に変換する
周波数変換装置は、周波数分割光変換などの周波数多重
技術を利用した応用システムにおいて、最も重要な装置
のひとつである。従来、周波数変換の方法はいくつか知
られているが、中でも半導体レーザや半導体レーザアン
プの4光波混合を利用した周波数変換方法は、変換効率
が高く、かつそれを利用した装置が小型化できるといっ
た特長がある。半導体レーザアンプの4光混合を利用し
た周波数変換では、半導体レーザアンプの端面からポン
プ光とプローブ光を同時に注入する。プローブ光は変調
されており、ここに信号がのっている。ポンプ光とプロ
ーブ光の周波数はわずかに異なっている。この時、ポン
プ光の周波数を中心にして、プローブ光と対称の周波数
位置に位相共役光が発生する。この位相共役光にはプロ
ーブ光と同じ信号がのっているため、位相共役光だけを
周波数フィルタで取り出せば、プローブ光の周波数から
位相共役光の周波数への周波数変換ができる。入射する
プローブ光の周波数が固定されている時、ポンプ光の周
波数を変化させれば、それに対応した周波数位置に発生
する位相共役光の周波数も変化する。こうして所望の周
波数に変換することができる。半導体レーザアンプの4
光波混合を利用した周波数変換については、例えばG.Gr
obkopfらの報告がオプテイカルアンドカンタムエレクト
ロニクスの21巻S59−S74にある(G.Grobkopf et.al.,Op
tical and Quantum Electronics,vol.21(1989)S59−S
74)。そこでは周波数変換媒質としてInGaAsP/InP進行
波型半導体レーザアンプを用いている。そのほか半導体
レーザの発振光自体をポンプ光として用いた例も報告さ
れている。(Conventional technology) A frequency conversion device that converts an optical signal of a certain frequency into an optical signal of another frequency is one of the most important devices in an application system using frequency multiplexing technology such as frequency division optical conversion. Conventionally, several frequency conversion methods are known. Among them, a frequency conversion method using four-wave mixing of a semiconductor laser or a semiconductor laser amplifier has a high conversion efficiency and can reduce the size of an apparatus using the same. There are features. In frequency conversion using four-wave mixing of a semiconductor laser amplifier, pump light and probe light are simultaneously injected from an end face of the semiconductor laser amplifier. The probe light is modulated, and a signal is placed here. The frequencies of the pump light and the probe light are slightly different. At this time, phase conjugate light is generated at a frequency position symmetrical to the probe light with respect to the frequency of the pump light. Since this phase conjugate light carries the same signal as the probe light, if only the phase conjugate light is extracted by a frequency filter, the frequency conversion from the frequency of the probe light to the frequency of the phase conjugate light can be performed. If the frequency of the pump light is changed when the frequency of the incident probe light is fixed, the frequency of the phase conjugate light generated at the corresponding frequency position also changes. Thus, it can be converted to a desired frequency. Semiconductor laser amplifier 4
For frequency conversion using light wave mixing, for example, G. Gr
obkopf et al., Optical and Quantum Electronics, vol. 21, S59-S74 (G. Grobkopf et. al., Op.
tical and Quantum Electronics, vol. 21 (1989) S59-S
74). There, an InGaAsP / InP traveling-wave semiconductor laser amplifier is used as a frequency conversion medium. In addition, there has been reported an example in which the oscillation light itself of a semiconductor laser is used as pump light.
(発明が解決しようとする課題) 上述した従来例には以下のような問題点がある。すな
わち、位相共役光はポンプ光とプローブ光の周波数差
(離調)がせいぜい10GHz程度以下の狭い範囲でしか得
られていない点である。これは離調が大きくなると、位
相共役光の変換効率(入射するプローブ光に対する出力
される位相共役光の割合)が急激に小さくなるためであ
る。このため周波数変換はポンプ光の近くの10GHz程度
の狭い周波数範囲でしか行うことができない。また、変
換できる信号の速度はせいぜい数100Mb/s以下で、これ
以上の高速の信号を変換することは難しい。また、周波
数差が小さいためポンプ光と位相共役光とを分離するこ
とも難しくなる。(Problem to be Solved by the Invention) The above-described conventional example has the following problems. In other words, phase conjugate light is obtained only in a narrow range of at most about 10 GHz or less in frequency difference (detuning) between pump light and probe light. This is because the conversion efficiency of the phase conjugate light (the ratio of the output phase conjugate light to the incident probe light) sharply decreases as the detuning increases. For this reason, frequency conversion can be performed only in a narrow frequency range of about 10 GHz near the pump light. Moreover, the speed of a signal that can be converted is at most several hundred Mb / s or less, and it is difficult to convert a signal having a higher speed than this. Further, since the frequency difference is small, it becomes difficult to separate the pump light and the phase conjugate light.
これを改善し、周波数変換の範囲を拡大するために、
上述のG.Grobkopfらは、ポンプ光との離調の大きな第2
のポンプ光を利用して周波数範囲を1THz以上に拡大し
た。そこでも周波数変換媒質として進行波型半導体レー
ザアンプを用いている。位相共役光は第2のポンプ光の
近くにも発生するので、この位相共役光を取り出すこと
で周波数変換ができる。この方法についても、上述の文
献に説明がある。しかし、この場合はポンプ光が2つ必
要であり装置が複雑になるという欠点がある。また第2
のポンプ光と位相共役光の周波数差はやはり10GHz程度
以下であるため、変換できる信号速度が低いことや、第
2のポンプ光と位相共役光の分離の困難さは変わらな
い。To improve this and expand the range of frequency conversion,
The above-mentioned G. Grobkopf et al.
The frequency range was expanded to 1 THz or more using the pump light of (1). Therefore, a traveling-wave semiconductor laser amplifier is used as a frequency conversion medium. Since phase conjugate light is also generated near the second pump light, frequency conversion can be performed by extracting this phase conjugate light. This method is also described in the above-mentioned document. However, in this case, there is a disadvantage that two pump lights are required and the apparatus becomes complicated. Also the second
Since the frequency difference between the pump light and the phase conjugate light is also about 10 GHz or less, the signal speed that can be converted is low and the difficulty in separating the second pump light and the phase conjugate light remains unchanged.
大きな離調領域で位相共役光を直接取り出す方法とし
て、J.G.ProvostらはAlGaAs/GaAsファブリペロー型半導
体レーザの共振周波数における増幅作用を利用してい
る。これについてアプライドフィジックスレターズ55巻
519頁(1989年)に記載されている。(J.G.Provost et.
al.,Apll.Phys.Lett.,vol.55(1989)519)。彼らは、
ポンプ光としては半導体レーザ自身の発振光を利用し、
プローブ光を発振光の隣の共振周波数の位置に注入し
た。この時半導体レーザは単一軸モードで発振してい
る。ファブリペロー型半導体レーザでは共振周波数が等
間隔で並んでいるので、位相共役光は発振光を中心にし
て、プローブ光と対称の位置にある共振周波数の位置に
発生する。この共振周波数では、位相共役光は増幅さ
れ、大きな信号を取り出すことができる。この方法で、
100GHz以上の離調領域で位相共役光を得ている。しか
し、通常のファブリペロー型半導体レーザを利用するこ
の方法では、ポンプ光の周波数を自由に制御して、位相
共役光の周波数を変化させることはできない。また、共
振周波数における増幅の帯域幅が100MHzと非常に狭いた
め、注入するプローブ光の周波数制御が難しく、かつ帯
域の大きな高速信号を変換することができない。さらに
光通信で重要なInGaAsP/InPファブリペロー型半導体レ
ーザは単一軸モードで発振しにくいため、発振光をポン
プ光として利用できないという欠点もある。JGProvost et al. Use the amplification effect at the resonance frequency of an AlGaAs / GaAs Fabry-Perot semiconductor laser as a method of directly extracting phase conjugate light in a large detuning region. About Applied Physics Letters 55
519 (1989). (JGProvost et.
al., Apll. Phys. Lett., vol. 55 (1989) 519). They are,
Using the oscillation light of the semiconductor laser itself as the pump light,
The probe light was injected at the position of the resonance frequency next to the oscillation light. At this time, the semiconductor laser oscillates in the single axis mode. In the Fabry-Perot semiconductor laser, the resonance frequencies are arranged at equal intervals, so that the phase conjugate light is generated at a position of the resonance frequency symmetrical to the probe light with respect to the oscillation light. At this resonance frequency, the phase conjugate light is amplified, and a large signal can be extracted. using this method,
Phase conjugate light is obtained in the detuning region of 100 GHz or more. However, in this method using a normal Fabry-Perot semiconductor laser, the frequency of the pump light cannot be freely controlled to change the frequency of the phase conjugate light. Further, since the amplification bandwidth at the resonance frequency is very narrow, 100 MHz, it is difficult to control the frequency of the probe light to be injected, and it is not possible to convert a high-speed signal having a large bandwidth. Further, an InGaAsP / InP Fabry-Perot semiconductor laser, which is important for optical communication, has a disadvantage that oscillation light cannot be used as pump light because it is difficult to oscillate in a single axis mode.
本発明の目的は、上述の従来例の欠点を改良し、周波
数変換範囲が広くとれ、かつ高速の信号を変換できる、
周波数変換装置を提供することである。An object of the present invention is to improve the above-described disadvantages of the conventional example, to obtain a wide frequency conversion range, and to convert a high-speed signal.
It is to provide a frequency conversion device.
(課題を解決するための手段) 本発明の半導体レーザアンプを利用した周波数変換装
置は (1)共振型半導体レーザアンプと、前記共振型半導体
レーザアンプにポンプ光とプローブ光を注入する手段
と、前記共振型半導体レーザアンプから位相共役光を取
り出す手段とを少なくとも備えており、前記プローブ光
の周波数は前記共振型半導体レーザアンプの共振周波数
の一つとほぼ一致しており、前記ポンプ光の周波数は、
可変でかつ前記プローブ光の周波数とは別の前記共振型
半導体レーザアンプの共振周波数の一つとほぼ一致して
いることを特徴とする。(Means for Solving the Problems) A frequency conversion device using a semiconductor laser amplifier according to the present invention comprises: (1) a resonance type semiconductor laser amplifier; a means for injecting pump light and probe light into the resonance type semiconductor laser amplifier; Means for extracting phase conjugate light from the resonant semiconductor laser amplifier, wherein the frequency of the probe light is substantially equal to one of the resonant frequencies of the resonant semiconductor laser amplifier, and the frequency of the pump light is ,
The frequency of the probe light is variable and substantially coincides with one of the resonance frequencies of the resonance type semiconductor laser amplifier.
(2)共振型半導体レーザアンプと、前記共振型半導体
レーザアンプに特定の周波数の帰還光を帰還する手段
と、前記共振型半導体レーザアンプにプローブ光を注入
する手段と、前記共振型半導体レーザアンプから位相共
役光を取り出す手段とを少なくとも備えており、前記プ
ローブ光の周波数は前記共振型半導体レーザアンプの共
振周波数の一つとほぼ一致しており、前記帰還光の周波
数は、可変でかつ前記プローブ光の周波数とは別の前記
共振型半導体レーザアンプの共振周波数の一つとほぼ一
致していることを特徴とする。(2) a resonance type semiconductor laser amplifier, means for feeding back feedback light of a specific frequency to the resonance type semiconductor laser amplifier, means for injecting probe light into the resonance type semiconductor laser amplifier, and the resonance type semiconductor laser amplifier Means for extracting phase conjugate light from the probe light, the frequency of the probe light is substantially equal to one of the resonance frequencies of the resonance type semiconductor laser amplifier, the frequency of the feedback light is variable and the probe It is characterized in that it substantially coincides with one of the resonance frequencies of the resonance type semiconductor laser amplifier different from the frequency of light.
(実施例) 次に、本発明について図面を参照して説明する。(Example) Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の第1の実施例の構成図であり、特許
請求の範囲第1項に記された半導体レーザアンプの4光
波混合を利用した周波数変換装置を示す。変調されたプ
ローブ光(入力光)は、半透鏡50を通して共振型半導体
レーザアンプ10の片方の端面から注入される。ポンプ光
はポンプ用レーザ20から光アイソレータ40を通して共振
型半導体レーザアンプ10のもう一方の端面から注入され
る。プローブ光とポンプ光の偏波面は一致させる必要が
ある。この時、共振型半導体レーザアンプ10内の4光波
混合によって、プローブ光と同じ信号がのった位相共役
光が発生する。位相共役光(出力光)は半透鏡50を通し
て出力される。ここでは位相共役光をポンプ光とプロー
ブ光から分離するために周波数フィルタ30を導入してい
る。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention, and shows a frequency converter using four-wave mixing of a semiconductor laser amplifier described in claim 1. The modulated probe light (input light) is injected from one end face of the resonant semiconductor laser amplifier 10 through the semi-transparent mirror 50. Pump light is injected from the pump laser 20 through the optical isolator 40 from the other end face of the resonant semiconductor laser amplifier 10. The polarization planes of the probe light and the pump light need to match. At this time, due to four-wave mixing in the resonance type semiconductor laser amplifier 10, phase conjugate light carrying the same signal as the probe light is generated. The phase conjugate light (output light) is output through the semi-transparent mirror 50. Here, a frequency filter 30 is introduced to separate the phase conjugate light from the pump light and the probe light.
ここで第2図を利用して、それぞれの光の周波数の関
係と本発明の原理を説明する。基本的には、共振型半導
体レーザアンプ10の共振周波数における大きな増幅度を
利用して、離調の大きな場合の位相共役光を取り出し、
周波数変換を行っている。第2図の上の図は、共振型半
導体レーザアンプ10の増幅度(利得)と周波数の関係を
模式的に表している。よく知られているように、共振型
半導体レーザアンプ10は、注入光の周波数に対して周期
的な利得特性を有する。共振周波数は周波数軸上で等間
隔に並んでおり、この共振周波数で利得が最も大きくな
る。一つの共振周波数での利得の帯域幅は、内部利得と
端面反射率などで決まる。利得を低下させずに、利得の
帯域幅を広げるためには、端面反射率をある程度低減
(数%以下)すればよい。ただし端面反射率がゼロに近
くなると、共振の効果がなくなり、いわゆる進行波型半
導体レーザアンプとなる。従来例のところで説明したよ
うに、進行波型半導体レーザアンプを利用した4光波混
合では、内部の光強度を大きくできないため、離調の大
きな領域での位相共役光の変換効率が非常に小さい。こ
れが本発明で共振型半導体レーザアンプ10を使用する理
由である。共振型半導体レーザアンプ10について、例え
ば向井らの詳しい報告あがる(向井他、電子通信学会論
文誌、J69C(1986)421)。今、変調されたプローブ光
が、共振型半導体レーザアンプ10の一つの共振周波数
(ここではこの位置を0番とし、他の共振周波数に第2
図の様な番号をつけることにする)の近くに注入されて
いるとする。この時、ポンプ光をn番目(n=±1,±2,
…)の共振周波数の近くに注入する。すると共振型半導
体レーザアンプ10の4光波混合によって、2n番目の共振
周波数の近くにプローブ光と同じ変調をされた位相共役
光が発生する。この位相共役光は共振によって大きな増
幅を受けるために、高い周波数変換効率が得られる。ポ
ンプ光の周波数を共振周波数間隔で順に変化させれば、
位相共役光の周波数は共振周波数間隔の2倍の間隔で変
化する。このようにして広い周波数範囲にわたって、周
波数変換を行うことができる。この場合の変換できる周
波数は不連続であるが、共振型半導体レーザアンプ10の
長さを長くすれば、周波数間隔は狭くなるので、利用で
きる周波数の数を大きくできる。例えば、1.55μm帯の
共振型半導体レーザアンプ10で長さを800μmとすれ
ば、共振周波数間隔は約50GHzとなる。共振型半導体レ
ーザアンプ10の利得幅は数THzあるので、利用できる周
波数の数は数10以上となる。Here, the relationship between the frequencies of the respective lights and the principle of the present invention will be described with reference to FIG. Basically, utilizing the large amplification factor at the resonance frequency of the resonance type semiconductor laser amplifier 10, the phase conjugate light in the case of large detuning is extracted,
Performs frequency conversion. The upper part of FIG. 2 schematically shows the relationship between the amplification degree (gain) and the frequency of the resonance type semiconductor laser amplifier 10. As is well known, the resonant semiconductor laser amplifier 10 has a periodic gain characteristic with respect to the frequency of the injected light. The resonance frequencies are arranged at regular intervals on the frequency axis, and the gain becomes maximum at this resonance frequency. The bandwidth of the gain at one resonance frequency is determined by the internal gain, the end face reflectivity, and the like. In order to widen the gain bandwidth without lowering the gain, the end face reflectivity may be reduced to some extent (several percent or less). However, when the end face reflectance is close to zero, the effect of resonance is lost and a so-called traveling-wave semiconductor laser amplifier is obtained. As described in the conventional example, in four-wave mixing using a traveling-wave type semiconductor laser amplifier, the internal light intensity cannot be increased, so that the conversion efficiency of phase conjugate light in a region where detuning is large is extremely small. This is the reason for using the resonant semiconductor laser amplifier 10 in the present invention. Mukai et al. Provide a detailed report on the resonant semiconductor laser amplifier 10 (Mukai et al., IEICE Transactions, J69C (1986) 421). Now, the modulated probe light is applied to one resonance frequency of the resonance type semiconductor laser amplifier 10 (here, this position is set to No. 0 and the other resonance frequency is set to the second resonance frequency).
(It will be numbered as shown in the figure). At this time, the pump light is changed to the nth (n = ± 1, ± 2,
...) near the resonance frequency. Then, due to four-wave mixing of the resonance type semiconductor laser amplifier 10, phase conjugate light modulated in the same manner as the probe light is generated near the 2nth resonance frequency. Since this phase conjugate light is greatly amplified by resonance, high frequency conversion efficiency can be obtained. If the frequency of the pump light is changed sequentially at the resonance frequency interval,
The frequency of the phase conjugate light changes at twice the resonance frequency interval. In this way, frequency conversion can be performed over a wide frequency range. In this case, the frequencies that can be converted are discontinuous. However, if the length of the resonant semiconductor laser amplifier 10 is increased, the frequency interval becomes narrower, so that the number of usable frequencies can be increased. For example, if the length is 800 μm in the resonance type semiconductor laser amplifier 10 in the 1.55 μm band, the resonance frequency interval is about 50 GHz. Since the gain width of the resonance type semiconductor laser amplifier 10 is several THz, the number of usable frequencies is several tens or more.
第1の実施例では、共振型半導体レーザアンプ10とし
て1.55μm帯のInGaAsPs/InP埋め込み型半導体レーザレ
ーザアンプを用いている。素子の長さは800μmで、両
端面は約2%の低反射コートがしてある。共振周波数で
の利得は、駆動電流を調整して、20dB程度にしてある。
利得の帯域は30GHz程度である。プローブ光の周波数
(波長1.55μm)は、共振型半導体レーザアンプの周囲
温度を調節して、共振周波数の一つに一致させている。
ポンプ用レーザ20としては、周波数可変機能がある、い
わゆる外部共振器型半導体レーザを用いている。ポンプ
光の波長は、ポンプ用レーザ20の回折格子を回転させる
こととレーザの周囲温度を変えることによって、1.5μ
mから1.6μmまでほぼ連続的に変化させることができ
る。ポンプ光の周波数をプローブ光の近くの共振周波数
に合わせることで、ポンプ光に対して対称な位置に位相
共役光が発生する。発生する周波数範囲は1.55μmを中
心として1THz以上ある。また共振周波数での利得の帯域
が広いので、1Gb/s以上の高速信号を変換できる。分離
用の周波数フィルタ30としては、通常の回折格子を用い
ている。In the first embodiment, a 1.55 μm band InGaAsPs / InP embedded semiconductor laser laser amplifier is used as the resonance type semiconductor laser amplifier 10. The length of the element is 800 μm, and both end faces are coated with a low reflection coating of about 2%. The gain at the resonance frequency is adjusted to about 20 dB by adjusting the drive current.
The gain band is about 30 GHz. The frequency of the probe light (wavelength: 1.55 μm) is adjusted to one of the resonance frequencies by adjusting the ambient temperature of the resonance type semiconductor laser amplifier.
As the pump laser 20, a so-called external resonator type semiconductor laser having a frequency variable function is used. The wavelength of the pump light is 1.5 μm by rotating the diffraction grating of the pump laser 20 and changing the ambient temperature of the laser.
It can be changed almost continuously from m to 1.6 μm. By adjusting the frequency of the pump light to a resonance frequency near the probe light, phase conjugate light is generated at a position symmetrical with respect to the pump light. The generated frequency range is 1 THz or more centered at 1.55 μm. Further, since the gain band at the resonance frequency is wide, a high-speed signal of 1 Gb / s or more can be converted. As the frequency filter 30 for separation, a normal diffraction grating is used.
なお、この実施例において、ポンプ用レーザ20として
は、集積型の周波数可変レーザなどを利用してもよい。
また、ポンプ光とプローブ光は共振型半導体レーザアン
プ10のどちらの端面から注入してもよく、2つの光を同
じ端面から注入しても効果は変わらない。これらの場合
は、もちろん第1図の構成に対して、若干の光学系の変
更が必要である。また、位相共役光はどちらの端面から
も取り出すことができる。In this embodiment, an integrated frequency-variable laser or the like may be used as the pump laser 20.
Further, the pump light and the probe light may be injected from either end face of the resonance type semiconductor laser amplifier 10, and the effect is not changed even if two lights are injected from the same end face. In these cases, of course, a slight change in the optical system is required with respect to the configuration shown in FIG. Further, the phase conjugate light can be extracted from either end face.
第3図は本発明の第2の実施例の構成図であり、特許
請求範囲第2項に記された周波数変換装置を示す。第1
の実施例と異なる点は、ポンプ光としてポンプ用レーザ
20の光を使用するのではなく、変わりに共振型半導体レ
ーザアンプ10自身の帰還光を利用する点である。共振型
半導体レーザアンプ10の一つの共振周波数の光を選択的
に帰還すれば、その周波数の光だけが大きく増幅され、
第1の実施例で外部からポンプ光を注入した場合と同様
な効果が得られる。ここでは、特定の周波数を選択的に
帰還するために、回折格子60を用いている。回折格子60
を回転させることで、帰還する光の周波数を変えること
ができる。ただしここでは、帰還光の周波数は、共振型
半導体レーザアンプ10の共振周波数にほぼ一致するよう
に選んでいる。共振型半導体レーザアンプ10と回折格子
60の組み合わせは、いわゆる外部共振器型半導体レーザ
の構成と同じである。他の構成は第1の実施例と同じで
ある。この実施例は第1の実施例よりも構成が簡単であ
る。FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of the present invention, and shows a frequency conversion device described in claim 2. First
The difference from the embodiment is that the pump laser is used as the pump light.
The point is that instead of using the light of 20, the return light of the resonance type semiconductor laser amplifier 10 itself is used instead. If the light of one resonance frequency of the resonance type semiconductor laser amplifier 10 is selectively fed back, only the light of that frequency is greatly amplified,
The same effect as in the case where the pump light is injected from the outside in the first embodiment can be obtained. Here, a diffraction grating 60 is used to selectively feed back a specific frequency. Diffraction grating 60
By rotating, the frequency of the returning light can be changed. However, here, the frequency of the feedback light is selected so as to substantially match the resonance frequency of the resonance type semiconductor laser amplifier 10. Resonant semiconductor laser amplifier 10 and diffraction grating
The combination of 60 is the same as the configuration of the so-called external cavity semiconductor laser. Other configurations are the same as those of the first embodiment. This embodiment is simpler in configuration than the first embodiment.
第2の実施例でも、共振型半導体レーザアンプ10とし
て1.55μm帯のInGaAsPs/InP埋め込み型半導体レーザア
ンプを用いている。回折格子60を調整することで、帰還
光(つまりポンプ光)の周波数を制御する。プローブ光
は回折格子60と反対側の端面から注入する。その他の動
作方法は第1の実施例で説明したものと同じである。こ
の実施例でも第1の実施例と同様な効果が得られる。Also in the second embodiment, a 1.55 μm band InGaAsPs / InP embedded semiconductor laser amplifier is used as the resonance type semiconductor laser amplifier 10. By adjusting the diffraction grating 60, the frequency of the feedback light (that is, the pump light) is controlled. The probe light is injected from the end face opposite to the diffraction grating 60. Other operation methods are the same as those described in the first embodiment. In this embodiment, effects similar to those of the first embodiment can be obtained.
なお、第2の実施例では、帰還光の周波数制御に回折
格子60を利用しているが、この変形として、回折格子60
と共振型半導体レーザアンプ10とを集積化したものを利
用することもできる。このような集積素子は、周波数可
変分布ブラッグ反射型半導体レーザとして知られてい
る。この集積素子を利用する場合は、周波数可変範囲は
第2の実施例と比べて狭くなるが、光学系の安定性がい
いという特長がある。周波数可変分布ブラッグ反射型半
導体レーザについては、例えばS.Murataらの報告がエレ
クトロニクスレターズにある(S.Murata et.al,Electro
n.Lett.,vol.23(1987)403)。In the second embodiment, the diffraction grating 60 is used for controlling the frequency of the feedback light.
It is also possible to use an integrated one of the semiconductor laser amplifier 10 and the resonance type semiconductor laser amplifier 10. Such an integrated device is known as a variable frequency distributed Bragg reflection semiconductor laser. When this integrated element is used, the frequency variable range is narrower than in the second embodiment, but there is a feature that the stability of the optical system is good. Regarding the frequency-variable distributed Bragg reflection type semiconductor laser, for example, S. Murata et al. Report in Electronics Letters (S. Murata et.al, Electro.
n. Lett., vol. 23 (1987) 403).
以上2つの実施例について詳しく説明してきたが、以
下で若干の補足をする。まず、共振型半導体レーザアン
プ10を適当に選べば、上述の波長帯以外の波長帯、例え
ば1.3μm帯でも同様な周波数変換が可能である。ま
た、共振型半導体レーザアンプとして、量子井戸半導体
レーザアンプを利用することもできる。また、本発明の
周波数変換装置は、プローブ光の変調方式によらずに周
波数変換できるので、変調および復調にヘテロダイン検
波法を適用すれば、周波数フィルタ30は不要である。Although the two embodiments have been described in detail, some supplements will be made below. First, if the resonance type semiconductor laser amplifier 10 is appropriately selected, the same frequency conversion can be performed in a wavelength band other than the above-mentioned wavelength band, for example, in the 1.3 μm band. Also, a quantum well semiconductor laser amplifier can be used as the resonance type semiconductor laser amplifier. Further, since the frequency conversion device of the present invention can perform frequency conversion irrespective of the modulation method of the probe light, the frequency filter 30 is unnecessary if the heterodyne detection method is applied to modulation and demodulation.
(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、1THz以上の広い
周波数変換範囲があり、かつ1Gb/s以上の高速信号が変
換できる、周波数変換装置を実現できる。(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, it is possible to realize a frequency conversion device having a wide frequency conversion range of 1 THz or more and capable of converting a high-speed signal of 1 Gb / s or more.
第1図は本発明の第1の実施例の構成図、第2図は動作
原理を説明するための図、第3図は第2の実施例の構成
図である。図において、10は共振型半導体レーザアン
プ、20はポンプ用レーザ、30は周波数フィルタ、40は光
アイソレータ、50は半透鏡、60は回折格子である。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of operation, and FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment. In the figure, 10 is a resonance type semiconductor laser amplifier, 20 is a pump laser, 30 is a frequency filter, 40 is an optical isolator, 50 is a semi-transparent mirror, and 60 is a diffraction grating.
Claims (2)
半導体レーザアンプにポンプ光とプローブ光を注入する
手段と、前記共振型半導体レーザアンプから位相共役光
を取り出す手段とを少なくとも備えており、前記プロー
ブ光の周波数は前記共振型半導体レーザアンプの共振周
波数の一つとほぼ一致しており、前記ポンプ光の周波数
は、可変でかつ前記プローブ光の周波数とは別の前記共
振型半導体レーザアンプの共振周波数の一つとほぼ一致
していることを特徴とする周波数変換装置。1. A semiconductor device comprising: a resonance type semiconductor laser amplifier; means for injecting pump light and probe light into the resonance type semiconductor laser amplifier; and means for extracting phase conjugate light from the resonance type semiconductor laser amplifier; The frequency of the probe light is substantially coincident with one of the resonance frequencies of the resonance type semiconductor laser amplifier, and the frequency of the pump light is variable and the frequency of the resonance type semiconductor laser amplifier is different from the frequency of the probe light. A frequency converter characterized by being substantially coincident with one of the resonance frequencies.
半導体レーザアンプに特定の周波数の帰還光を帰還する
手段と、前記共振型半導体レーザアンプにプローブ光を
注入する手段と、前記共振型半導体レーザアンプから位
相共役光を取り出す手段とを少なくとも備えており、前
記プローブ光の周波数は前記共振型半導体レーザアンプ
の共振周波数の一つとほぼ一致しており、前記帰還光の
周波数は、可変でかつ前記プローブ光の周波数とは別の
前記共振型半導体レーザアンプの共振周波数の一つとほ
ぼ一致していることを特徴とする周波数変換装置。2. A resonance type semiconductor laser amplifier, means for feeding back feedback light of a specific frequency to said resonance type semiconductor laser amplifier, means for injecting probe light into said resonance type semiconductor laser amplifier, and said resonance type semiconductor laser amplifier Means for extracting phase conjugate light from a laser amplifier, wherein the frequency of the probe light is substantially coincident with one of the resonance frequencies of the resonance type semiconductor laser amplifier, the frequency of the feedback light is variable, and A frequency converter, wherein the frequency is substantially equal to one of the resonance frequencies of the resonance type semiconductor laser amplifier different from the frequency of the probe light.
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