JP2980751B2 - 光素子間光結合装置 - Google Patents
光素子間光結合装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信（特に双方向光
通信）の信号光をファイバーなどの光素子に結合させる
為等に用いられる光素子間光結合装置に関する。
通信）の信号光をファイバーなどの光素子に結合させる
為等に用いられる光素子間光結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、双方向に信号光を伝送し、その信
号光の一部を光検出部に導いて電気信号に変換する装置
が知られている。例えば、図５に示すように、基本的に
は信号光の一部を分離して光検出器５３で電気信号に変
換する光電変換装置がある。この種の装置では、一つの
伝送系内に多くの変換部がある場合には、信号光を増幅
する必要が生じる。信号光の一部を取り出すための光分
岐部５２、信号光を増幅するための光アンプ部５１で
は、各々の効率を向上させるために信号光は直線偏光で
あることが望まれ、光伝送路として偏波保存ファイバー
などが使われる。
号光の一部を光検出部に導いて電気信号に変換する装置
が知られている。例えば、図５に示すように、基本的に
は信号光の一部を分離して光検出器５３で電気信号に変
換する光電変換装置がある。この種の装置では、一つの
伝送系内に多くの変換部がある場合には、信号光を増幅
する必要が生じる。信号光の一部を取り出すための光分
岐部５２、信号光を増幅するための光アンプ部５１で
は、各々の効率を向上させるために信号光は直線偏光で
あることが望まれ、光伝送路として偏波保存ファイバー
などが使われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記装置で
は、光検出器５３でのＳＮ比を向上させるために光検出
器側に分離される信号光量を多くするので、光分岐部５
２での信号光の減衰が大きくなり、又光アンプ部５１へ
の信号光の結合効率（５０％程度）も低いことから、ア
ンプ内部でのゲインが２０ｄＢ程度必要となる。このた
めに自然放出光によるＳＮ比の劣化などの問題点が生じ
ていた。
は、光検出器５３でのＳＮ比を向上させるために光検出
器側に分離される信号光量を多くするので、光分岐部５
２での信号光の減衰が大きくなり、又光アンプ部５１へ
の信号光の結合効率（５０％程度）も低いことから、ア
ンプ内部でのゲインが２０ｄＢ程度必要となる。このた
めに自然放出光によるＳＮ比の劣化などの問題点が生じ
ていた。
【０００４】そこで本発明は、信号光を光検出器及び光
ファイバなどの光伝送路等に高効率で結合できるなどの
特長を持つ光通信伝送系などに用いられる双方向の光素
子間光結合装置を提供することを目的とする。
ファイバなどの光伝送路等に高効率で結合できるなどの
特長を持つ光通信伝送系などに用いられる双方向の光素
子間光結合装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の要旨は、双方向に伝送される信号光を第１と第２の
光素子間で相互に結合する光素子間光結合装置におい
て、第１の光素子（ファイバー、光検出器など）からの
光信号は、これに対する第１のポンプ光（レーザなどか
らのもの）と位相共役鏡で作用して第１のポンプ光の位
相共役波として第２の光素子（ファイバー、光検出器な
ど）に結合し、第２の光素子からの光信号は、これに対
する第２のポンプ光（レーザーなどからのもの）と該位
相共役鏡で作用して第２のポンプ光の位相共役波として
第１の光素子に結合し、該位相共役鏡で、第１の光素子
からの光信号と第１のポンプ光のとる第１の偏光状態
（ＴＥモード、ＴＭモードなど（これらの用語をこの場
合に使うのは適当とは言えないが、実施例で述べる導波
型光検出器における互いに偏波面が直角な直線偏光を表
すこれらの用語を、本明細書では一般的に偏波面が直交
する直線偏光を表す用語として流用する））と、第２の
光素子からの光信号と第２のポンプ光のとる第２の偏光
状態（ＴＥモード、ＴＭモードなど）が直交するように
構成されており、 且つ、第１と第２の光素子からの光信
号が第１と第２の偏光状態の一方であり、第１と第２の
ポンプ光が第１と第２の偏光状態の他方であり、第１の
光素子からの信号光と第２のポンプ光が通って前記位相
共役鏡に入るところの第１の偏光状態変換手段（相反、
非相反型旋光子対などから成る）と、第２の光素子から
の信号光と第１のポンプ光が通って前記位相共役鏡に入
るところの第２の偏光状態変換手段（相反、非相反型旋
光子対などから成る）とが設けられて、第１と第２の偏
光状態変換手段は、第１の光素子から第２の光素子への
方向とその逆方向とのうち一方の方向へ進む光に対して
は第１の偏光状態と第２の偏光状態とを交換し他方の方
向へ進む光に対して偏光状態を変化させない様に構成さ
れていることを特徴とする光素子間光結合装置にある。
明の要旨は、双方向に伝送される信号光を第１と第２の
光素子間で相互に結合する光素子間光結合装置におい
て、第１の光素子（ファイバー、光検出器など）からの
光信号は、これに対する第１のポンプ光（レーザなどか
らのもの）と位相共役鏡で作用して第１のポンプ光の位
相共役波として第２の光素子（ファイバー、光検出器な
ど）に結合し、第２の光素子からの光信号は、これに対
する第２のポンプ光（レーザーなどからのもの）と該位
相共役鏡で作用して第２のポンプ光の位相共役波として
第１の光素子に結合し、該位相共役鏡で、第１の光素子
からの光信号と第１のポンプ光のとる第１の偏光状態
（ＴＥモード、ＴＭモードなど（これらの用語をこの場
合に使うのは適当とは言えないが、実施例で述べる導波
型光検出器における互いに偏波面が直角な直線偏光を表
すこれらの用語を、本明細書では一般的に偏波面が直交
する直線偏光を表す用語として流用する））と、第２の
光素子からの光信号と第２のポンプ光のとる第２の偏光
状態（ＴＥモード、ＴＭモードなど）が直交するように
構成されており、 且つ、第１と第２の光素子からの光信
号が第１と第２の偏光状態の一方であり、第１と第２の
ポンプ光が第１と第２の偏光状態の他方であり、第１の
光素子からの信号光と第２のポンプ光が通って前記位相
共役鏡に入るところの第１の偏光状態変換手段（相反、
非相反型旋光子対などから成る）と、第２の光素子から
の信号光と第１のポンプ光が通って前記位相共役鏡に入
るところの第２の偏光状態変換手段（相反、非相反型旋
光子対などから成る）とが設けられて、第１と第２の偏
光状態変換手段は、第１の光素子から第２の光素子への
方向とその逆方向とのうち一方の方向へ進む光に対して
は第１の偏光状態と第２の偏光状態とを交換し他方の方
向へ進む光に対して偏光状態を変化させない様に構成さ
れていることを特徴とする光素子間光結合装置にある。
【０００６】
【作用】上記構成の本発明によれば、フォトリフラクテ
ィブ結晶などを用い二光束干渉による位相共役波を発生
させ、二光束を構成する信号光とそれと同じ波長のポン
プ光とを分離させることにより、多くの光学部品を微調
整することなく信号光を所望の検出器、光ファイバなど
に高効率で結合させることができる。
ィブ結晶などを用い二光束干渉による位相共役波を発生
させ、二光束を構成する信号光とそれと同じ波長のポン
プ光とを分離させることにより、多くの光学部品を微調
整することなく信号光を所望の検出器、光ファイバなど
に高効率で結合させることができる。
【０００７】なお、信号光とは、例えば連続もしくは結
晶のフォトリフラクティブ効果の緩和時間よりも速い周
期で変化する信号光等である。
晶のフォトリフラクティブ効果の緩和時間よりも速い周
期で変化する信号光等である。
【０００８】
【実施例】図１及び図２は位相共役波及びその結合につ
いての説明図である。
いての説明図である。
【０００９】まず、位相共役鏡であるフォトリフラクテ
ィブ結晶において二光束干渉によって位相共役波を発生
させるためには、ポンプ光と信号光の偏光とが一致して
いることが必要である（例えば、ポンプ光がＴＥモード
なら信号光もＴＥモードであることが必要）。これら二
つの光がフォトリフラクティブ結晶内で干渉して、光強
度の周期的変化を生ずる。これによってキャリアが生
じ、更にキャリアが拡散して発生する空間電界により、
屈折率の周期的変化が生じる。
ィブ結晶において二光束干渉によって位相共役波を発生
させるためには、ポンプ光と信号光の偏光とが一致して
いることが必要である（例えば、ポンプ光がＴＥモード
なら信号光もＴＥモードであることが必要）。これら二
つの光がフォトリフラクティブ結晶内で干渉して、光強
度の周期的変化を生ずる。これによってキャリアが生
じ、更にキャリアが拡散して発生する空間電界により、
屈折率の周期的変化が生じる。
【００１０】本発明で用いる位相共役波は、例えば信号
光の位相共役波であり、信号光が通過して来た径路と全
く同じ径路を逆行する性質がある。但し、この位相共役
波は、信号光が反射されて生じるのではなくポンプ光が
回折されて生じるのである。このため、例えば信号光が
ファイバから出射されるとすると、ポンプ光が信号光の
位相共役波として極めて高効率で同ファイバに結合でき
るのである。
光の位相共役波であり、信号光が通過して来た径路と全
く同じ径路を逆行する性質がある。但し、この位相共役
波は、信号光が反射されて生じるのではなくポンプ光が
回折されて生じるのである。このため、例えば信号光が
ファイバから出射されるとすると、ポンプ光が信号光の
位相共役波として極めて高効率で同ファイバに結合でき
るのである。
【００１１】以下に示す本発明の実施例を説明する準備
として、更に、位相共役鏡ないしダブル位相共役鏡（Ｄ
ＰＣＭ）の原理について図１を用いて説明する。同図に
おいて、１はフォトリフラクティブないし光誘起屈折率
効果（ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃ
ｔ， 以下ＰＲ効果と言う）を有する電気光学結晶であ
る。ここで、ＰＲ効果とは光照射により結晶１中に空間
電界分布が生じて、線形電気光学効果（ポッケルス効
果）により屈折率の変化が生じる現象である。この様な
ものとして、強誘電体電気光学結晶であるチタン酸バリ
ウム等や半導体電気光学結晶であるＧａＡｓ等がある
が、ここでは、チタン酸バリウムを例にとって説明す
る。図１において、チタン酸バリウム結晶１のｃ軸が適
当な方向に配置された場合には、入射光束（信号光）が
結晶１の中で散乱されるが、その散乱光と入射光束とで
結晶１中に多くの屈折率格子が形成される。この場合、
散乱光が入射光束との間で（２波結合と呼ばれる）非線
形な相互作用によりエネルギーの交換が行なわれて、散
乱光に入射光束のエネルギーが移っていく。一方、図の
左側から他の入射光束（ポンプ光）が結晶１に入射する
と、この光束によっても結晶１中でその散乱光により屈
折率格子が形成され、この入射光束のエネルギーが散乱
光に移行していく。この様な過程において、２つの入射
光束（信号光とポンプ光）が夫々の散乱光とで形成した
屈折率格子群のうち、共通の屈折率格子が互いの入射光
束を回折させて、この共通の屈折率格子を強調すると言
う誘導散乱を引き起こす。この為に、定常状態ではこの
様な共通の屈折率格子のみが生き残ることになる。ここ
で注意すべきことは、該屈折率格子は一方の入射光束
（信号光）とその散乱光及び他方の入射光束（ポンプ
光）とその散乱光とで形成されたものである為に、入射
光束（信号光とポンプ光）は互いにコヒーレントである
必要はないと言うことである。
として、更に、位相共役鏡ないしダブル位相共役鏡（Ｄ
ＰＣＭ）の原理について図１を用いて説明する。同図に
おいて、１はフォトリフラクティブないし光誘起屈折率
効果（ｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃ
ｔ， 以下ＰＲ効果と言う）を有する電気光学結晶であ
る。ここで、ＰＲ効果とは光照射により結晶１中に空間
電界分布が生じて、線形電気光学効果（ポッケルス効
果）により屈折率の変化が生じる現象である。この様な
ものとして、強誘電体電気光学結晶であるチタン酸バリ
ウム等や半導体電気光学結晶であるＧａＡｓ等がある
が、ここでは、チタン酸バリウムを例にとって説明す
る。図１において、チタン酸バリウム結晶１のｃ軸が適
当な方向に配置された場合には、入射光束（信号光）が
結晶１の中で散乱されるが、その散乱光と入射光束とで
結晶１中に多くの屈折率格子が形成される。この場合、
散乱光が入射光束との間で（２波結合と呼ばれる）非線
形な相互作用によりエネルギーの交換が行なわれて、散
乱光に入射光束のエネルギーが移っていく。一方、図の
左側から他の入射光束（ポンプ光）が結晶１に入射する
と、この光束によっても結晶１中でその散乱光により屈
折率格子が形成され、この入射光束のエネルギーが散乱
光に移行していく。この様な過程において、２つの入射
光束（信号光とポンプ光）が夫々の散乱光とで形成した
屈折率格子群のうち、共通の屈折率格子が互いの入射光
束を回折させて、この共通の屈折率格子を強調すると言
う誘導散乱を引き起こす。この為に、定常状態ではこの
様な共通の屈折率格子のみが生き残ることになる。ここ
で注意すべきことは、該屈折率格子は一方の入射光束
（信号光）とその散乱光及び他方の入射光束（ポンプ
光）とその散乱光とで形成されたものである為に、入射
光束（信号光とポンプ光）は互いにコヒーレントである
必要はないと言うことである。
【００１２】それ故に、２つの入射光束が同時に結晶１
中に存在する時には、入射光束が互いにインコヒーレン
トであってもそれらの散乱光は、夫々、２つの入射光束
の位相共役波となる。更に、これら位相共役波のエネル
ギーは、２つの入射光束から来ている（即ち、２つの入
射光束の該屈折率格子による回折光となっている）こと
に大きな特徴がある。つまり、信号光側への位相共役波
は、そのエネルギーを他方の入射光束（ポンプ光）から
受けるが入射光束（信号光）の時間反転波となってお
り、ポンプ光側への位相共役波は、そのエネルギーを一
方の入射光束（信号光）から受けるが入射光束（ポンプ
光）の時間反転波となっている。以上の理論及び実験の
詳細は、文献「Ｂ． Ｆｉｓｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ．，
ＩＥＥＥＪ． Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．
ＱＥ−２５， ５５０−５６９（１９８９）」に述べ
られている。
中に存在する時には、入射光束が互いにインコヒーレン
トであってもそれらの散乱光は、夫々、２つの入射光束
の位相共役波となる。更に、これら位相共役波のエネル
ギーは、２つの入射光束から来ている（即ち、２つの入
射光束の該屈折率格子による回折光となっている）こと
に大きな特徴がある。つまり、信号光側への位相共役波
は、そのエネルギーを他方の入射光束（ポンプ光）から
受けるが入射光束（信号光）の時間反転波となってお
り、ポンプ光側への位相共役波は、そのエネルギーを一
方の入射光束（信号光）から受けるが入射光束（ポンプ
光）の時間反転波となっている。以上の理論及び実験の
詳細は、文献「Ｂ． Ｆｉｓｃｈｅｒ ｅｔ ａｌ．，
ＩＥＥＥＪ． Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．
ＱＥ−２５， ５５０−５６９（１９８９）」に述べ
られている。
【００１３】図２には、導波型光検出器３から出射され
た信号光２（この検出器３に入射して出てきたもの）と
偏波保存ファイバ７から出たポンプ光６とがＰＲ結晶１
に入射し、これら二つの光２，６によって発生した位相
共役波４（ポンプ光６の位相共役波４のみが示されてい
るが信号光２のそれも存在する）が、偏波保存ファイバ
７と同じ光ファイバ５に結合する過程が示されている。
た信号光２（この検出器３に入射して出てきたもの）と
偏波保存ファイバ７から出たポンプ光６とがＰＲ結晶１
に入射し、これら二つの光２，６によって発生した位相
共役波４（ポンプ光６の位相共役波４のみが示されてい
るが信号光２のそれも存在する）が、偏波保存ファイバ
７と同じ光ファイバ５に結合する過程が示されている。
【００１４】図示するように、偏波保存ファイバ７から
ＰＲ結晶１までの光学長と、ＰＲ結晶１から光ファイバ
５までの光学長とが、同じになる位置で、信号光の成分
をもつ位相共役波４が集光する先に、光ファイバ５を設
置することで、光検出器３から出た信号光２は、ポンプ
光の位相共役波４としてファイバ５に高効率で結合す
る。このとき、ビームスプリッター８で、位相共役波４
とポンプ光６とが同じ偏光であるなら、この二つを分離
することはできない。このことから、双方向の光伝送を
可能にするためには、この部分（ビームスプリッター
８）で二つの偏光を直交させる手段を設けることが必要
となる。その直交手段により双方向通信を可能にした実
施例を図３に示す。
ＰＲ結晶１までの光学長と、ＰＲ結晶１から光ファイバ
５までの光学長とが、同じになる位置で、信号光の成分
をもつ位相共役波４が集光する先に、光ファイバ５を設
置することで、光検出器３から出た信号光２は、ポンプ
光の位相共役波４としてファイバ５に高効率で結合す
る。このとき、ビームスプリッター８で、位相共役波４
とポンプ光６とが同じ偏光であるなら、この二つを分離
することはできない。このことから、双方向の光伝送を
可能にするためには、この部分（ビームスプリッター
８）で二つの偏光を直交させる手段を設けることが必要
となる。その直交手段により双方向通信を可能にした実
施例を図３に示す。
【００１５】以下に、図３を用いて本発明の第一の実施
例について説明する。図３は、第一の実施例の光結合装
置の概略構成図である。
例について説明する。図３は、第一の実施例の光結合装
置の概略構成図である。
【００１６】図示するように、夫々、信号光用ファイバ
５，５′からＰＲ結晶１，１′までの光学長と結晶１，
１′からポンプ光用の光ファイバ７，７′までの光学長
とが等しく、ＰＲ結晶１，１′で発生する位相共役波
（夫々、光ファイバ７，７′からの第１のポンプ光（ポ
ンプ光１という）のものと、光ファイバ５，５′からの
信号光のもの）の光軸上に、光ファイバ５，５′，７，
７′の中心が置かれている。また、導波型低損失光検出
器３の出入端からＰＲ結晶１までの光学長と、第２のポ
ンプ光（ポンプ光２という）を出す半導体レーザ１０の
出射端からＰＲ結晶１までの光学長とが同じである。そ
して、光検出器３の出入端が、半導体レーザ１０からの
ポンプ光２の位相共役波の光軸上にある。
５，５′からＰＲ結晶１，１′までの光学長と結晶１，
１′からポンプ光用の光ファイバ７，７′までの光学長
とが等しく、ＰＲ結晶１，１′で発生する位相共役波
（夫々、光ファイバ７，７′からの第１のポンプ光（ポ
ンプ光１という）のものと、光ファイバ５，５′からの
信号光のもの）の光軸上に、光ファイバ５，５′，７，
７′の中心が置かれている。また、導波型低損失光検出
器３の出入端からＰＲ結晶１までの光学長と、第２のポ
ンプ光（ポンプ光２という）を出す半導体レーザ１０の
出射端からＰＲ結晶１までの光学長とが同じである。そ
して、光検出器３の出入端が、半導体レーザ１０からの
ポンプ光２の位相共役波の光軸上にある。
【００１７】尚、導波型低損失光検出器３は、一端から
の信号光が他端からほぼそのままで出てゆく量子非破壊
光検出器であるのが好ましい（これについては、例え
ば、特願平２−４５０８５に示される）。又、半導体レ
ーザ１０の出力波長は、ポンプ光１及び信号光と同じで
ある。
の信号光が他端からほぼそのままで出てゆく量子非破壊
光検出器であるのが好ましい（これについては、例え
ば、特願平２−４５０８５に示される）。又、半導体レ
ーザ１０の出力波長は、ポンプ光１及び信号光と同じで
ある。
【００１８】本実施例では、偏光面を回転させる相反・
非相反の旋光子対１１，１２；１４，１５：１１′，１
２′；１４′，１５′を対で用いている。このため、双
方向の信号光の進行方向で偏光面が９０°回転し、逆側
では０°になり光はそのまま透過する。従って、左の偏
波保存ファイバ５から出た信号光（信号光はＴＭモー
ド、ポンプ光１、２はＴＥモードとする（ここでは導波
型光検出器３でのＴＭモードとＴＥモードに対応する直
線偏光モードであることを意味する））は、ビームスプ
リッター８を通過し旋光子対１４，１５でＴＥモードに
変換されてＰＲ結晶１に入射する。一方、レーザ１０か
ら出射するポンプ光２は、ビームスプリッター９で折り
返されて、旋光子対１１，１２で偏光を変えられること
なく結晶１に入射する。その結果、ポンプ光２の位相共
役波（ここではＴＥモード）を発生する。この位相共役
波は、旋光子対１１，１２で偏光面を９０°回転されて
ＴＭモードになり、ビームスプリッター９で検出器３側
に反射されてＴＭモードで検出器３に結合される（ＴＭ
モードは導波路のサブバンド間を励起して光を検出する
タイプのものに有効である）。
非相反の旋光子対１１，１２；１４，１５：１１′，１
２′；１４′，１５′を対で用いている。このため、双
方向の信号光の進行方向で偏光面が９０°回転し、逆側
では０°になり光はそのまま透過する。従って、左の偏
波保存ファイバ５から出た信号光（信号光はＴＭモー
ド、ポンプ光１、２はＴＥモードとする（ここでは導波
型光検出器３でのＴＭモードとＴＥモードに対応する直
線偏光モードであることを意味する））は、ビームスプ
リッター８を通過し旋光子対１４，１５でＴＥモードに
変換されてＰＲ結晶１に入射する。一方、レーザ１０か
ら出射するポンプ光２は、ビームスプリッター９で折り
返されて、旋光子対１１，１２で偏光を変えられること
なく結晶１に入射する。その結果、ポンプ光２の位相共
役波（ここではＴＥモード）を発生する。この位相共役
波は、旋光子対１１，１２で偏光面を９０°回転されて
ＴＭモードになり、ビームスプリッター９で検出器３側
に反射されてＴＭモードで検出器３に結合される（ＴＭ
モードは導波路のサブバンド間を励起して光を検出する
タイプのものに有効である）。
【００１９】この検出器３から図３右側へ出射された信
号光は、ビームスプリッタ９′で折り返されて、旋光子
対１１′，１２′で偏光を変えられることなくＴＭモー
ドで結晶１′に入射する。このとき、対向するファイバ
ー５′側からの信号光と、これと結晶１′で干渉して位
相共役波を発生させるためのレーザ１０からのポンプ光
２とは、前述したようにＰＲ結晶１′においてＴＥモー
ドなので、これらの光と検出器３から結晶１′に入る信
号光との間で位相共役波を発生させることはない。一
方、偏波保存ファイバー７′からのポンプ光２（ＴＥモ
ード）はその前の旋光子対１８′では偏光を変えられず
ビームスプリッター８′で折り返され、次の旋光子対１
４′，１５′でＴＭモードに変換される。従って、この
ポンプ光２と光検出器３からの信号光は結晶１′で干渉
して信号光の情報を持つポンプ光２の位相共役波がＴＭ
モードで発生する。この位相共役波は旋光子対１４′，
１５′で偏光は変えられずビームスプリッター８′で折
り返されずに右側にある偏波保存ファイバ５′に結合す
る。こうして、図３左側のファイバー５からの信号光
は、検出器３で検出されると共に、高効率で右側のファ
イバ５′に結合されて左から右へと伝送される。この場
合の各光の偏光状態を、図３の二重線の矢印の横の表示
で示す。
号光は、ビームスプリッタ９′で折り返されて、旋光子
対１１′，１２′で偏光を変えられることなくＴＭモー
ドで結晶１′に入射する。このとき、対向するファイバ
ー５′側からの信号光と、これと結晶１′で干渉して位
相共役波を発生させるためのレーザ１０からのポンプ光
２とは、前述したようにＰＲ結晶１′においてＴＥモー
ドなので、これらの光と検出器３から結晶１′に入る信
号光との間で位相共役波を発生させることはない。一
方、偏波保存ファイバー７′からのポンプ光２（ＴＥモ
ード）はその前の旋光子対１８′では偏光を変えられず
ビームスプリッター８′で折り返され、次の旋光子対１
４′，１５′でＴＭモードに変換される。従って、この
ポンプ光２と光検出器３からの信号光は結晶１′で干渉
して信号光の情報を持つポンプ光２の位相共役波がＴＭ
モードで発生する。この位相共役波は旋光子対１４′，
１５′で偏光は変えられずビームスプリッター８′で折
り返されずに右側にある偏波保存ファイバ５′に結合す
る。こうして、図３左側のファイバー５からの信号光
は、検出器３で検出されると共に、高効率で右側のファ
イバ５′に結合されて左から右へと伝送される。この場
合の各光の偏光状態を、図３の二重線の矢印の横の表示
で示す。
【００２０】右側のファイバ５′から左側のファイバー
５へ伝送される信号光の伝送及び光検出も同様である。
この場合の各光の偏光状態は、一重線の矢印の横の表示
で示す。
５へ伝送される信号光の伝送及び光検出も同様である。
この場合の各光の偏光状態は、一重線の矢印の横の表示
で示す。
【００２１】尚、本実施例では、旋光子の対１１，１
２；１４，１５：１１′，１２′；１４′，１５′が、
図２及び図３のビームスプリッター８，８′；９，９′
においてポンプ光１とそれの位相共役波、ポンプ光２と
それの位相共役波の偏光状態を直交させ、更にＰＲ結晶
１，１′において左から右への信号光とそれに対するポ
ンプ光の偏光状態と、右から左への信号光とそれに対す
るポンプ光の偏光状態とを直交させるための手段に相当
する。又、本実施例では、ファイバ７，７′の前にある
旋光子対１８，１８′は、レーザ１０の光を除くために
用いたが、レーザ１０の両側にも旋光子対を置きファイ
バ７，７′からの光（これらは共にＴＥモードである）
を除くように構成してもよい。
２；１４，１５：１１′，１２′；１４′，１５′が、
図２及び図３のビームスプリッター８，８′；９，９′
においてポンプ光１とそれの位相共役波、ポンプ光２と
それの位相共役波の偏光状態を直交させ、更にＰＲ結晶
１，１′において左から右への信号光とそれに対するポ
ンプ光の偏光状態と、右から左への信号光とそれに対す
るポンプ光の偏光状態とを直交させるための手段に相当
する。又、本実施例では、ファイバ７，７′の前にある
旋光子対１８，１８′は、レーザ１０の光を除くために
用いたが、レーザ１０の両側にも旋光子対を置きファイ
バ７，７′からの光（これらは共にＴＥモードである）
を除くように構成してもよい。
【００２２】次に、第２実施例について説明する。図４
は第２実施例の光結合装置の概略説明図である。
は第２実施例の光結合装置の概略説明図である。
【００２３】図示するように、第２実施例では、導波型
光検出器及び半導体レーザが夫々２個ずつ用いられる。
例えば、一方の半導体レーザＢ′は左側に、他方の半導
体レーザＡ′は右側に、夫々レーザ光を出力するように
構成されている。尚、導波型光検出器の導波路Ａと半導
体レーザＡ′との、そして導波型光検出器の導波路Ｂと
半導体レーザＢ′との位置関係・形状は、第１実施例と
同じである。
光検出器及び半導体レーザが夫々２個ずつ用いられる。
例えば、一方の半導体レーザＢ′は左側に、他方の半導
体レーザＡ′は右側に、夫々レーザ光を出力するように
構成されている。尚、導波型光検出器の導波路Ａと半導
体レーザＡ′との、そして導波型光検出器の導波路Ｂと
半導体レーザＢ′との位置関係・形状は、第１実施例と
同じである。
【００２４】上記のように構成されているので、図４に
おいて左側のファイバ５からの信号光は、導波型光検出
器の導波路Ｂに、右側のファイバ５′からの信号光は、
導波型光検出器の導波路Ａに、夫々結合する。つまり、
左右のファイバ５，５′からの信号光を容易に分離して
読み出すことができる。従って、左右のファイバを経て
送信されてきた信号列が相当に詰まっていても読み出す
ことができる。
おいて左側のファイバ５からの信号光は、導波型光検出
器の導波路Ｂに、右側のファイバ５′からの信号光は、
導波型光検出器の導波路Ａに、夫々結合する。つまり、
左右のファイバ５，５′からの信号光を容易に分離して
読み出すことができる。従って、左右のファイバを経て
送信されてきた信号列が相当に詰まっていても読み出す
ことができる。
【００２５】なお、図４において、図３と同符号のもの
は同部材ないし素子であることを示す。
は同部材ないし素子であることを示す。
【００２６】以上説明したように、第１及び第２の実施
例では、以下に列挙する効果を奏する。
例では、以下に列挙する効果を奏する。
【００２７】 １）位相共役波を利用するので、各光素子の位置決めが
容易である。 ２）現在のプロセス技術で容易に作製できる光検出器、
半導体レーザをモノリシックに構成するので、熱の影響
を抑制することができる。 ３）光検出器を量子非破壊検出器（ＱＮＤ）にするの
で、光損失を大幅に低減することができる。
容易である。 ２）現在のプロセス技術で容易に作製できる光検出器、
半導体レーザをモノリシックに構成するので、熱の影響
を抑制することができる。 ３）光検出器を量子非破壊検出器（ＱＮＤ）にするの
で、光損失を大幅に低減することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の双方向の光
素子間光結合装置によれば、ＰＲ結晶などの位相共役鏡
を用い二光束干渉による位相共役波を発生させ、その位
相共役光を光伝送路等に光結合させるので、多くの光学
部品を微調整することなく信号光などの所望光を所望の
検出器、光ファイバなどの伝送路に高効率で結合させる
ことができる。
素子間光結合装置によれば、ＰＲ結晶などの位相共役鏡
を用い二光束干渉による位相共役波を発生させ、その位
相共役光を光伝送路等に光結合させるので、多くの光学
部品を微調整することなく信号光などの所望光を所望の
検出器、光ファイバなどの伝送路に高効率で結合させる
ことができる。
【図１】位相共役の説明図である。
【図２】位相共役波の結合についての説明図である。
【図３】第１実施例の概略構成図である。
【図４】第２実施例の概略構成図である。
【図５】従来の光電変換装置例の説明図である。
１，１′ フォトリフラクティブ結晶 ２ 信号光 ３，Ａ，Ｂ 光検出器 ４ ポンプ光６の位相共役波 ５，５′，７，７′ 光ファイバ ８，８′，９，９′ 偏光ビームスプリッタ １０，Ａ′，Ｂ′ 半導体レーザ １１，１１′，１４，１４′ 非相反旋光子 １２，１２′，１５，１５′ 相反旋光子 １８，１８′ 旋光子対 ５１ 光アンプ部 ５２ 光分岐部 ５３ 光検出部
Claims (5)
- 【請求項１】双方向に伝送される信号光を第１と第２の
光素子間で相互に結合する光素子間光結合装置におい
て、第１の光素子からの光信号は、これに対する第１の
ポンプ光と位相共役鏡で作用して第１のポンプ光の位相
共役波として第２の光素子に結合し、第２の光素子から
の光信号は、これに対する第２のポンプ光と該位相共役
鏡で作用して第２のポンプ光の位相共役波として第１の
光素子に結合し、該位相共役鏡で、第１の光素子からの
光信号と第１のポンプ光のとる第１の偏光状態と、第２
の光素子からの光信号と第２のポンプ光のとる第２の偏
光状態とが直交するように構成されており、且つ、第１
と第２の光素子からの光信号が第１と第２の偏光状態の
一方であり、第１と第２のポンプ光が第１と第２の偏光
状態の他方であり、第１の光素子からの信号光と第２の
ポンプ光が通って前記位相共役鏡に入るところの第１の
偏光状態変換手段と、第２の光素子からの信号光と第１
のポンプ光が通って前記位相共役鏡に入るところの第２
の偏光状態変換手段とが設けられて、第１と第２の偏光
状態変換手段は、第１の光素子から第２の光素子への方
向とその逆方向とのうち一方の方向へ進む光に対しては
第１の偏光状態と第２の偏光状態とを交換し他方の方向
へ進む光に対して偏光状態を変化させない様に構成され
ていることを特徴とする光素子間光結合装置。 - 【請求項２】前記第２の光素子が導波型光検出器である
ことを特徴とする請求項１記載の光素子間光結合装置。 - 【請求項３】更に第３の偏光状態変換手段と第２の位相
共役鏡と第４の偏光状態変換手段と第３の光素子を有
し、これらは前記導波型光検出器に関して第２の偏光状
態変換手段と前記位相共役鏡と第１の偏光状態変換手段
と第１の光素子と対称的に設けられ、双方向に伝送され
る信号光を最終的に第１と第３の光素子間で相互に結合
する光素子間光結合装置として働き、第３の光素子から
の光信号は、これに対する第３のポンプ光と第２の位相
共役鏡で作用して第３のポンプ光の位相共役波として導
波型光検出器に結合し、導波型光検出器からの光信号
は、これに対する第４のポンプ光と該第２の位相共役鏡
で作用して第４のポンプ光の 位相共役波として第３の光
素子に結合し、該第２の位相共役鏡で、第３の光素子か
らの光信号と第３のポンプ光のとる第１の偏光状態と、
導波型光検出器からの光信号と第４のポンプ光のとる第
２の偏光状態とが直交するように構成されており、且
つ、第３の光素子と導波型光検出器からの光信号が第１
と第２の偏光状態の前記一方であり、第３と第４のポン
プ光が第１と第２の偏光状態の前記他方であり、第３の
光素子からの信号光と第４のポンプ光が通って前記第２
の位相共役鏡に入るところの第４の偏光状態変換手段
と、導波型光検出器からの信号光と第３のポンプ光が通
って前記第２の位相共役鏡に入るところの第３の偏光状
態変換手段は、第１の光素子から導波型光検出器への方
向とその逆方向とのうち前記他方の方向へ進む光に対し
ては第１の偏光状態と第２の偏光状態とを交換し前記一
方の方向へ進む光に対して偏光状態を変化させない様に
構成されていることを特徴とする請求 項２記載の光素
子間光結合装置。 - 【請求項４】第１のポンプ光の位相共役波と第３のポン
プ光の位相共役波は前記導波型光検出器の共通の導波路
に結合する様に構成されていることを特徴とする請求項
３記載の光素子間光結合装置。 - 【請求項５】第１のポンプ光の位相共役波と第３のポン
プ光の位相共役波は前記導波型光検出器の別個の導波路
に夫々結合する様に構成されていることを特徴とする請
求項３記載の光素子間光結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3290751A JP2980751B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 光素子間光結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3290751A JP2980751B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 光素子間光結合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05119360A JPH05119360A (ja) | 1993-05-18 |
| JP2980751B2 true JP2980751B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=17760062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3290751A Expired - Fee Related JP2980751B2 (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 光素子間光結合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2980751B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5596667A (en) * | 1992-10-20 | 1997-01-21 | Fujitsu Limited | Application of phase conjugate optics to optical systems |
| JP2001356377A (ja) * | 2000-06-16 | 2001-12-26 | Kdd Submarine Cable Systems Inc | ポンプ光発生装置及びファイバラマン増幅器 |
-
1991
- 1991-10-09 JP JP3290751A patent/JP2980751B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05119360A (ja) | 1993-05-18 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |