JP3050291B2 - 光信号受信装置及び光信号変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光通信ネットワーク
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、光通信に於いては、波長
多重を行うことにより１本の光伝送路中の容量を大きく
することができる。但し、同一の光伝送路中に同じ波長
の光信号を多重することは、光信号の分離が不可能なの
で、同じ波長の光信号を多重したい場合には、波長変換
を行う必要がある。

【０００３】デジタル変調された光信号に対する波長変
換器は、非反転波長変換器と反転波長変換とに分類され
る。非反転波長変換器は、入力光信号のビット論理と出
力光信号のビット論理が同じであるような変換器であ
る。一方、反転波長変換器は入力光信号のビット論理と
出力光信号のビット論理が反転している変換器である。
波長変換器については、例えば、J.Zhoe et al., "Four
-wave mixing wavelength conversion efficiency in s
emiconductor traveling-wave amplifiers measured to
65 nm of wavelength shift," IEEE Photon. Technol.
Lett., vol. 6,no. 8, pp. 984-987, 1994を参照され
たい。

【０００４】非反転波長変換の例としては、半導体レー
ザの四波長混合を用いた波長変換が挙げられる。反転波
長変換としては、半導体光アンプの相互利得変調を用い
た波長変換器が挙げられる（例えば、C. Joergenson et
al., "40 Gb/s all-opticalwavelength conversion by
semiconductor optocal amplifiers," Electron. Let
t., vol. 32, no. 4, pp. 367-378, 1996 参照）。

【０００５】上述したように、反転波長変換器と非反転
波長変換器とが存在する以上、ビット論理が反転した光
信号とビット論理が反転しない光信号とが存在するの
で、光通信ネットワークに於ける光受信器には、反転光
信号、非反転光信号のいずれでも入力される可能性があ
る。

【０００６】図７を参照して、従来の光信号受信装置７
００について説明する。図７において、細線は電線を示
し、太線矢印は光の流れを示している。図示の光信号受
信装置７００では、入力光信号を光分岐器で２つに分離
し、２つの分離した光信号の一方を反転波長変換器に入
力し、他方を非反転の経路に入力し、反転波長変換器の
出力と非反転の経路からの出力とを光スイッチで切り替
えてどちらか一方を選択して出力している。

【０００７】光信号受信装置７００は、装置入力端７０
１と、装置出力端７０２と、電流供給手段７０３と、半
導体レーザ７０４と、光カップラ７０５，７０６と、半
導体光アンプ７０７と、可変波長フィルタ７０８と、光
スイッチ７０９と、光受信器７１０とを有する。可変波
長フィルタ７０８の透過波長は、半導体レーザ７０４の
発振波長に合わせることが可能である。半導体光アンプ
７０７は、それに電流を注入することにより利得を持つ
が、ここでは、便宜上、駆動回路の図示を省略してあ
る。

【０００８】装置入力端７０１は光カップラ７０５の入
力端７０５ａに接続され、光カップラ７０５の一方の出
力端７０５ｂは光カップラ７０６の一方の入力端７０６
ａに接続され、他方の出力端７０５ｃは光スイッチ７０
９の一方の入力端７０９ａに接続されている。光カップ
ラ７０６の他方の入力端７０６ｂには半導体レーザ７０
４が接続されている。光カップラ７０６の出力端７０６
ｃは半導体光アンプ７０７の入力端７０７ａに接続さ
れ、半導体光アンプ７０７の出力端７０７ｂは可変波長
フィルタ７０８の入力端７０８ａに接続されている。可
変波長フィルタ７０８の出力端７０８ｂは光スイッチ７
０９の他方の入力端７０９ｂに接続されている。光スイ
ッチ７０９の出力端７０９ｃは光受信器７１０の入力端
７１０ａに接続されている。光受信器７１０の出力端７
１０ｂは装置出力端７０２に接続されている。

【０００９】装置入力端７０１から供給された入力光信
号は光カップラ７０５によって２つの分離した光信号に
分離される。すなわち、光カップラ７０５は光分岐器と
して動作する。２つの分離した光信号の一方は光カップ
ラ７０６に供給され、他方は光スイッチ７０９に供給さ
れる。この光カップラ７０５から光スイッチ７０９へ直
接供給される他方の分離した光信号は、そのビット論理
が入力光信号のそれと同じなので、非反転光信号と呼ば
れる。

【００１０】光カップラ７０６にはさらに光発振器であ
る半導体レーザ７０４から連続発振光信号が供給され
る。半導体レーザ７０４には電流供給手段７０３から電
流が供給される。入力光信号の入力波長と連続発振光信
号の発振波長とは異なる。光カップラ７０６は一方の分
離した光信号と連続発振光信号とを結合して、結合した
光信号を出射する。すなわち、光カップラ７０６は光結
合器として動作する。結合した光信号は半導体光アンプ
７０７に供給される。半導体光アンプ７０７は、結合し
た光信号を増幅して、増幅した光信号を出力する。詳細
に述べると、半導体光アンプ７０７は、一方の分離した
光信号の入力波長に対しては、一方の分離した光信号を
増幅して出力する。半導体光アンプ７０７は、連続発振
光信号の発振波長に対しては、相互利得変調により、一
方の分離した光信号のビット論理を反転した状態の光信
号を出力する。すなわち、半導体光アンプ７０７は、増
幅した光信号として、一方の分離した光信号を増幅した
入力波長をもつ光信号と、一方の分離した光信号のビッ
ト論理を反転した連続発振光信号の発振波長をもつ光信
号とを出力する。増幅した光信号は可変波長フィルタ７
０８に供給される。可変波長フィルタ５０８は連続発振
光信号の発振波長の光信号のみを透過する。

【００１１】すなわち、電流供給手段７０３、半導体レ
ーザ７０４、光カップラ７０６、半導体光アンプ７０
７、および可変波長フィルタ７０８の組合せは、入力光
信号のビット論理を反転した光信号（反転光信号）を出
力する反転波長変換器として動作する。この反転波長変
換器からの反転光信号と、光カップラ７０６からの非反
転光信号とは光スイッチ７０９に供給される。光スイッ
チ７０９は非反転光信号と反転光信号とを切り替えてど
ちらか一方を選択し、選択した光信号を出力する。この
選択した光信号は光受信器７１０に供給される。光受信
器７１０は選択した光信号を電気信号に変換して、その
電気信号を装置出力端７０２から出力する。

【００１２】光スイッチ７０９が半導体光アンプ７０７
を通る経路を選択している状態に設定されているとす
る。この場合には、相互利得変調による波長変換が起こ
る。この状態に於ける、相互利得変調の効果を用いた波
長変換について簡単に説明する。なお、ここでは、入力
光信号がある状態（マーク）のときは、ビット論理値が
“１”を示し、入力光信号がない状態（スペース）のと
きは、ビット論理値が“０”を示しているとする。

【００１３】半導体光アンプ７０７に半導体レーザ７０
４から光カップラ７０６を介して発振波長をもつ連続発
振光信号を注入して、半導体光アンプ７０７を飽和され
ておく。この状態において、デジタルで強度変調された
入力波長をもつ入力光信号が光カップラ７０５および７
０６を介して半導体光アンプ７０７に注入する。

【００１４】入力光信号がマーク（ビット論理値が
“１”である）時には、入力光信号による誘導放出によ
り、半導体レーザ７０４の発振波長に対する利得が減少
するので、半導体光アンプ７０７からは、半導体レーザ
７０４の発振波長の光信号（連続発振光信号）が出力さ
れなくなる（減少する）。入力光信号がスペース（ビッ
ト論理値が“０”である）時には、半導体レーザ７０４
からの連続発振光信号は半導体光アンプ７０７で飽和し
たまま出力される。可変波長フィルタ７０７では半導体
レーザ７０４の発振波長のみを通過させるようにしてい
る。そのため、光信号の波長が入力光信号の入力波長か
ら連続発振光信号の発振波長に変換され、かつ、ビット
論理が反転された光信号（反転光信号）が、可変波長フ
ィルタ７０８から出射される。

【００１５】したがって、入力光信号として反転光信号
が入力された場合には、半導体光アンプ７０７の方を選
択するように光スイッチ７０９を切り替え、入力光信号
として非反転光信号が入力された場合には、半導体光ア
ンプ７０７の方を選択しないように光スイッチ７０９を
切り替えることにより、光受信器７１０は、入力光信号
を常に正常なビット論理で受信することが可能である。

【００１６】図８に従来の光信号変換装置８００を示
す。図示の光信号変換装置８００は、図７に図示した光
信号受信装置７００において光受信器７１０を削除した
装置である。この光信号変換装置は、波長変換を行う
か、行わないかを切り替えることができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の光信号受信装置７００では、入力光信号として反転光
信号が入力されても、非反転光信号が入力されても、光
スイッチ７０９を切り替えることにより、正常なビット
論理で入力光信号を受信することが可能である。しかし
ながら、光信号が光カップラ（光分岐器）７０５や光ス
イッチ７０９を通過するので、光の損失が大きくなって
しまう。そのため、光受信器７１０に入力される光パワ
ーが小さくなり、その結果、光受信器７１０として高感
度のものが要求され、コストが高くなる。また、光信号
受信装置７００の実装体積も大きくなり、コストが高く
なる。同様に、図８に図示した光信号変換装置８００も
高コストとなる。

【００１８】したがって、本発明の目的は、実装体積が
小さく、低コストな光信号受信装置を提供することにあ
る。

【００１９】本発明の別の目的は、実装体積が小さく、
低コストな光信号変換装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、入力波長をもつ入力光信号を受信する光信号受信
装置において、発振波長をもつ発振光信号を発振する光
発振器と、入力光信号と発振光信号とを結合して、結合
した光信号を出力する光結合器と、結合した光信号のう
ち、入力波長の光信号に対してはそのまま増幅し、発振
波長の光信号に対しては入力波長の光信号のビット論理
を反転した状態で増幅して、増幅した光信号を出力する
光増幅器と、増幅した光信号のうち設定された透過波長
の光信号のみを透過して、透過した光信号を出力する光
フィルタと、透過した光信号を受信する光受信器と、光
発振器からの発振光信号を、外部に供給するモードと供
給しないモードとのいずれか一方に切り替える手段とを
有し、光フィルタの透過波長を、入力光信号の入力波長
と光発振器の発振波長のいずれにも一致させることが可
能であることを特徴とする光信号受信装置が得られる。

【００２１】本発明の第２の態様によれば、入力波長を
もつ入力光信号を出力波長をもつ出力光信号に変換する
光信号変換装置において、発振波長をもつ発振光信号を
発振する光発振器と、入力光信号と発振光信号とを結合
して、結合した光信号を出力する光結合器と、結合した
光信号のうち、入力波長の光信号に対してはそのまま増
幅し、発振波長の光信号に対しては入力波長の光信号の
ビット論理を反転した状態で増幅して、増幅した光信号
を出力する光増幅器と、増幅した光信号のうち設定され
た透過波長の光信号のみを透過して、透過した光信号を
出力する光フィルタと、光発振器からの発振光信号を、
外部に供給するモードと供給しないモードとのいずれか
一方に切り替える手段とを有し、光フィルタの透過波長
を、入力光信号の入力波長と光発振器の発振波長のいず
れにも一致させることが可能であり、出力波長として透
過波長をもつ透過した光信号を出力光信号として出力す
ることを特徴とする光信号変換装置が得られる。

【００２２】本発明の第３の態様によれば、入力波長を
もつ入力光信号を受信する光信号受信装置において、発
振波長をもつ発振光信号を発振する光発振器と、入力光
信号と発振光信号とを結合して、結合した光信号を出力
する光結合器と、結合した光信号のうち、入力波長の光
信号に対してはそのまま増幅し、発振波長の光信号に対
しては入力波長の光信号のビット論理を反転した状態で
増幅して、増幅した光信号を出力する光増幅器と、増幅
した光信号のうち設定された透過波長の光信号のみを透
過して、透過した光信号を出力する光フィルタと、透過
した光信号を受信する光受信器とを有し、光フィルタの
透過波長を、入力光信号の入力波長と光発振器の発振波
長のいずれにも一致させることが可能であることを特徴
とする光信号受信装置が得られる。

【００２３】本発明の第４の態様によれば、入力波長を
もつ入力光信号を出力波長をもつ出力光信号に変換する
光信号変換装置において、発振波長をもつ発振光信号を
発振する光発振器と、入力光信号と発振光信号とを結合
して、結合した光信号を出力する光結合器と、結合した
光信号のうち、入力波長の光信号に対してはそのまま増
幅し、発振波長の光信号に対しては入力波長の光信号の
ビット論理を反転した状態で増幅して、増幅した光信号
を出力する光増幅器と、増幅した光信号のうち設定され
た透過波長の光信号のみを透過して、透過した光信号を
出力する光フィルタとを有し、光フィルタの透過波長
を、入力光信号の入力波長と光発振器の発振波長のいず
れにも一致させることが可能であり、出力波長として透
過波長をもつ透過した光信号を出力光信号として出力す
ることを特徴とする光信号変換装置が得られる。

【００２４】本発明の第５の態様によれば、入力波長を
もつ入力光信号を出力波長をもつ出力光信号に変換する
光信号変換装置において、発振波長をもつ発振光信号を
発振すると共に、入力光信号を受けて該入力光信号をそ
のまま増幅し、発振光信号を入力光信号のビット論理を
反転した状態で増幅して、増幅した光信号を出力する光
発振器と、増幅した光信号のうち設定された透過波長の
光信号のみを透過して、透過した光信号を出力する光フ
ィルタと、光発振器からの発振光信号を、外部に供給す
るモードと供給しないモードとのいずれか一方に切り替
える手段とを有し、光フィルタの透過波長を、入力光信
号の入力波長と光発振器の発振波長のいずれにも一致さ
せることが可能であり、出力波長として透過波長をもつ
透過した光信号を出力光信号として出力することを特徴
とする光信号変換装置が得られる。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【作用】以下、本発明の作用について説明する。波長変
換器として、半導体光アンプの相互利得変調を用いた波
長変換器を用いる。変換先の波長を持つ連続発振光信号
の注入光源として半導体レーザを用い、その注入電流を
流すモードと流さないモードとを切り替える手段を設け
ることにより、連続発振光信号を半導体光アンプに注入
するモードと注入しないモードとに設定することが可能
となる。連続発振光信号を注入しないモードでは、半導
体光アンプには、入力光信号のみが入力され、半導体光
アンプによる光増幅のみ起こり、光信号の反転は起こら
ない。連続発振光信号を注入するモードでは、従来例で
の説明のように相互利得変調が起こり、ビット論理が反
転され、波長が変換された光信号が出力される。従っ
て、光スイッチを用いずに、連続発振光信号を発振する
半導体レーザの注入電流をオン／オフすることにより、
信号を反転して出力したり、非反転のまま出力させたり
切り替えることが可能である。又、信号のビット論理が
反転する時は波長変換が起こっているので、波長変換を
行うか、行わないかの切り替えも可能である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳しく説明する。

【００２９】図１を参照して、本発明の第１の実施の形
態に係る光信号受信装置１００について説明する。

【００３０】図１に於いて、細線は電線を示し、太線矢
印は光の流れを示している。また、１０１は本装置の装
置入力端、１０２は本装置の装置出力端を示す。図示の
光信号受信装置１００は、電気スイッチ１０３、電流供
給手段１０４、半導体レーザ１０５、光カップラ１０
６、半導体光アンプ１０７、可変波長フィルタ１０８、
光受信器１０９とを備えている。装置入力端１０１は光
カップラ１０６の一方の入力端１０６ａに接続され、光
カップラ１０６の他方の入力端１０６ｂには半導体レー
ザ１０６が接続されている。この半導体レーザ１０６に
は電流供給手段１０４と電気スッイチ１０３とが直列に
接続されている。光カップラ１０６の出力端１０６ｃは
半導体光アンプ１０７の入力端１０７ａに接続されてい
る。半導体光アンプ１０７の出力端１０７ｂは可変波長
フィルタ１０８の入力端１０８ａに接続されている。可
変波長フィルタ１０８の出力端１０８ｂは光受信器１０
９の入力端１０９ａに接続され、光受信器１０９の出力
端１０９ｂは装置出力端１０２に接続されている。

【００３１】電流供給手段１０３の構成については図示
はしないが、電流源、又は、電圧源、及び半導体レーザ
１０６の駆動回路から構成される。電気的スイッチ１０
３は、電流供給手段１０４からの電流を供給する状態
（オン状態）と供給しない状態（オフ状態）とに切り替
えることが可能である。電気スイッチ１０３としては、
リレーのような電磁石によるスイッチや、半導体のアナ
ログ・スイッチ等を用いることが可能である。又、駆動
回路中の抵抗値等を変化させることにより電流を流さな
くすることによっても電気スイッチ機能は実現可能であ
る。半導体光アンプ１０７は、電流を注入することによ
り利得を持つが、ここでは、便宜上、駆動回路を省略し
てある。光カップラ１０６は、２つの入力する光信号を
１つに結合するものであり、半導体レーザ１０５からの
発振波長をもつ発振光信号と装置入力端１０１からの入
力波長をもつ入力光信号とを結合し、結合した光信号を
半導体光アンプ１０７に入力させる。半導体光アンプ１
０７は、後述するように結合した光信号を増幅して、増
幅した光信号を出力する。可変波長フィルタ１０８は、
ある設定した波長（透過波長）のみを選択して出力する
もので、干渉膜フィルタにより構成することが可能であ
る。すなわち、可変波長フィルタ１０８は干渉膜に入力
する光の角度を変化させることにより透過波長を可変に
することが可能である。可変波長フィルタ１０８の透過
波長を、装置入力端１０１に入力される入力光信号の入
力波長と半導体レーザ１０６の発振波長のいずれにも合
わせることが可能であるものを用いる。

【００３２】本装置の初期状態として、装置入力端１０
１に何も光を入力せず、電気スイッチ１０３のオンの状
態で半導体光アンプ１０７が利得飽和の状態になってい
るように、電気スイッチ１０３がオン状態での半導体光
アンプ１０７の駆動電流、及び、半導体レーザ１０５の
注入電流を予め調節しておく。光受信器１０９は、可変
波長フィルタ１０８からの透過した光信号（デジタル強
度変調された光信号）を電気信号に変換し、その電気信
号を装置出力端１０２から出力する。

【００３３】図１のような構成を用いることにより、入
力光信号として反転光信号、非反転光信号のどちらの信
号が入力されても、電気スイッチ１０３を切り替えるこ
とにより、光受信器１０９は正常なビット論理で受信す
ることが可能である。

【００３４】以下に、図１に示した光信号受信装置１０
０の動作について詳細に説明する。

【００３５】まず、反転光信号が入力光信号として入力
された場合の動作について説明する。この場合、正常な
ビット論理の電気信号を装置出力端１０２から出力させ
るためには、入力光信号のビット論理を反転させたもの
を光受信器１０９に入力しなければならない。そこで、
電気スイッチ１０３をオン状態にすることにより、半導
体レーザ１０５に電流を注入し、光カップラ１０６に連
続発振光信号を注入する。この状態では、半導体光アン
プ１０７の相互利得変調による波長変換が起こる。

【００３６】以下、その動作を説明する。入力光信号を
入力すると、その入力光信号がマーク（デジタル信号で
論理値が“１”である）時には、入力光信号による誘導
放出により、半導体レーザ１０５の発振光信号の発振波
長に対する利得が減少し、半導体レーザ１０５の発振光
信号の発振波長の光信号が出力されなくなる（減少す
る）。入力光信号がスペース（デジタル信号で論理値が
“０”である）時には、飽和した半導体レーザ１０５の
発振波長の発振光信号が出力される。可変波長フィルタ
１０８を半導体レーザ１０５の発振波長に合わせること
により、入力光信号のビット論理が反転された光信号の
みが出力される。従って、入力光信号は、波長が半導体
レーザ１０５の発振波長で、かつ、ビット論理が反転さ
れた光信号に変換される。

【００３７】次に、非反転光信号が入力光信号として入
力された場合の動作について説明する。この場合、正常
なビット論理の電気信号を装置出力端１０２から出力さ
せるためには、光信号を非反転の（そのままのビット論
理の）状態で光受信器１０９に入力させる必要がある。
この場合、電気スイッチ１０３を切ってオフ状態にする
ことにより、半導体レーザ１０５に電流が注入されず、
光カップラ１０６に半導体レーザ１０５からの連続発振
光信号が注入されない。従って、半導体光アンプ１０７
には入力光信号しか入力されない。その為、半導体光ア
ンプ１０７には相互利得変調が起こらず、半導体光アン
プ１０７は通常の光増幅しか行わない。可変波長フィル
タ１０８の透過波長を入力光信号の発振波長に合わせる
ことにより、入力光信号のビット論理が反転されてない
光信号を得ることが可能である。

【００３８】従って、光信号の反転、非反転の切り替え
を光スイッチ７０９や光分岐器７０５（図７）を用いる
ことなく、電気スイッチ１０３の切り替えにより行うこ
とが可能である。

【００３９】通常の波長変換器に用いている可変波長フ
ィルタでは透過波長を、半導体レーザ１０５等の連続発
振光信号の発振波長にのみ合わせることが可能である
が、図１の構成では、半導体レーザ１０５の発振波長に
も入力光信号の入力波長にも透過波長を合わせることが
可能であるので、反転、非反転の切り替えを行うことが
可能となっている。

【００４０】上述した第１の実施の形態による光信号受
信装置１００には、以下に述べる効果がある。まず、従
来構成では必要であった光分岐器７０５、光スイッチ７
０９が不要になり、光分岐器７０５、光スイッチ７０９
等の光損失が少なくなるので、光受信器１０９に入力さ
れる光パワーが大きくなる。その結果、光受信器１０９
とて感度の良いものを用いる必要が無く、低コスト化が
可能である。又、光分岐器７０５、光スイッチ７０９が
不要になる分、実装体積が減少するという効果がある。
又、光スイッチ７０９、光分岐器７０５が、電気スイッ
チ１０３と比べて高価であることを考えると、本発明に
より低コスト化が図れる。又、半導体光アンプ１０７
は、光受信器１０９の前に配置してあるので、光受信器
１０９の前置増幅器の役割を半導体光アンプ１０７に担
わせることが可能であり、後段の光受信器１０９中の前
置増幅器の要求性能を小さくすることができる。

【００４１】又、波長変換器の中の可変波長フィルタ１
０８により、光信号のノイズが遮断されるので光受信器
１０９のノイズカットのための光フィルタが不要になる
か、又は要求される性能が低減され、低コスト化が図れ
る。又、光受信器１０９の感度に波長依存性がある場
合、電気スイッチ１０３をオン状態にしておき、最も高
感度となるような波長に変換することにより、光信号を
良好に受信することが可能である、という効果もある。

【００４２】又、半導体レーザ１０５の注入電流をオフ
状態にしなくても、可変波長フィルタ１０８を入力光信
号の入力波長に合わせることにより入力光信号の誘導放
出光成分を検出することが可能であるが、入力光信号の
入力時に半導体レーザ１０５の注入光をオフ状態にする
ことにより、特に半導体レーザ１０６によるノイズ光成
分を抑圧することが可能となり、光受信器１０９は良好
に受信を行うことが可能である。

【００４３】次に、図２を参照して、本発明の第２の実
施の形態に係る光信号変換装置２００について説明す
る。図１に於いて、細線は電線を示し、太線矢印は光の
流れを示す。また。２０１は装置入力端を、２０１は装
置出力端を示す。さらに、参照符号１０３〜１０８は、
上述した第１の実施の形態で説明したものと同じもので
ある。

【００４４】第１の実施の形態の動作説明と同様に、入
力した光信号のビット論理を反転した光信号を出力させ
たい場合は、電気スイッチ１０３をオン状態にして半導
体レーザ１０５を発光状態にし、可変波長フィルタ１０
８の透過波長を半導体レーザ１０５の発振波長に合わせ
ることにより、入力光信号のビット論理が反転された光
信号を出力光信号として装置出力端２０２から出力させ
ることが可能である。入力した光信号を反転したくない
時は、電気スイッチ１０３をオフ状態にして半導体レー
ザ１０５を非発光状態とし、半導体光アンプ１０７中で
相互利得変調が起こらないようにする。可変波長フィル
タ１０８の透過波長を入力光信号の入力波長に合わせる
ことにより、入力光信号と同じビット論理の光信号を出
力光信号として装置出力端２０２から出力させることが
可能である。

【００４５】通常の波長変換器に用いている可変波長フ
ィルタの透過波長は、半導体レーザ１０５等の連続発振
光信号の発振波長にのみ合わせることが可能であるが、
図２の構成では、半導体レーザ１０５の発振波長にも入
力光信号の入力波長にも透過波長を合わせることが可能
であるので、反転、非反転の切り替えを行うことが可能
となっている。

【００４６】図２に示した第２の実施の形態による光信
号変換装置２００には、次のような効果がある。まず、
従来構成では必要であった光分岐器７０５、光スイッチ
７０９等が不要になり、光損失が少なくなる。その為、
出力光信号として出力される光パワーが大きくなる。
又、光分岐器７０５、光スイッチ７０９が不要になる
分、実装体積が減少するという効果がある。又、光スイ
ッチ７０９、光分岐器７０５のコストが、電気スイッチ
１０３より高価であることを考えると、その部品の差額
分低コストとなる。又、波長変換器の中の可変波長フィ
ルタ１０８により、光信号のノイズが遮断されるので、
系全体で要求されるノイズカットのための光フィルタ機
能が不要になるか、又は低減され、低コスト化される。

【００４７】又、電気スイッチ１０３を用いての、出力
光信号のビット論理の反転・非反転の切り替え以外に
も、光信号の波長を変換するかしないかの切り替えも可
能である。

【００４８】即ち、入力光信号の発振波長を半導体レー
ザ１０５の発振波長に変換したい時は、電気スイッチ１
０３をオン状態とすることにより、半導体光アンプ１０
７中に、入力光信号と半導体レーザ１０５からの発振光
信号とが入力され、相互利得変調が起こる。可変波長フ
ィルタ１０８を半導体光レーザ１０５の発振波長に合わ
せることにより、入力光信号の入力波長は、半導体レー
ザ１０５の発振波長の光信号に変換される。又、入力光
信号の入力波長を変換せずに出力したい場合には、電気
スイッチ１０３をオン状態にして半導体レーザ１０５を
非発光状態とし、半導体光アンプ１０７に相互利得変調
を起こさせない。そして、可変波長フィルタ１０８の透
過波長を入力光信号の入力波長に合わせることにより、
装置出力端２０２からは、入力光信号が半導体光アンプ
１０７により増幅された光信号が出力光信号として出力
され、入力信号光の入力波長が変換されてないものが出
力される。

【００４９】以上のように、電気スイッチ１０３の切り
替えにより、波長変換を行うモードと波長変換を行わな
いモードとを切り替えることが可能である。又、図７の
構成のような半導体光アンプ７０７の相互利得変調を用
いた波長変換器では、連続発振光信号の発振波長と同一
の波長の入力波長をもつ入力光信号が入力された場合、
同一波長故、光フィルタ（可変波長フィルタ）７０９を
用いて連続発振光信号と入力光信号とを分離することが
不可能であり、波長変換器への同一波長入力が許されな
かった。しかしながら、本発明構成のように半導体レー
ザ１０５の注入電流をオフ状態にすることにより、同一
波長入力が可能であるという効果がある。

【００５０】図３を参照して、本発明の第３の実施の形
態に係る光信号受信装置３００について説明する。第３
の実施の形態に係る光信号受信装置３００は、図１に図
示した第１の実施の形態に係る光信号受信装置１００に
於いて、電気スイッチ１０３を除去して常に半導体レー
ザ１０５を発振し続けるようにしたものである。半導体
レーザ１０５が常に発振状態にあるので相互利得変調は
起こってしまう。しかしながら、可変波長フィルタ１０
８の透過波長を入力光信号の入力波長に合わせることが
可能であるので、半導体レーザ１０５が発振状態であっ
ても入力光信号光による誘導放出光のみを抽出すること
が可能である。ここで、電気スイッチ１０３が無いこと
により、常に半導体レーザ１０５から半導体光アンプ１
０７へ連続発振光信号が注入し続け、非反転の光信号を
受信する時にノイズとなる。したがって、図３に示した
実施の形態は、そのノイズをカット出来るだけの可変波
長フィルタ１０８を用い、かつ、可変波長フィルタ１０
８によりノイズがカットされた光信号をビット誤りなく
受信できる光受信器１０９を用いる場合にのみ適用可能
な構成である。

【００５１】第３の実施の形態の効果は、第１の実施の
形態の効果の他に、電気スイッチ１０３が不要になり、
コストが低減するという効果がある。

【００５２】次に、図４を参照して、本発明の第４の実
施の形態に係る光信号変換装置４００について説明す
る。第４の実施の形態に係る光信号変換装置４００は、
図２に示した第２の実施の形態に係る光信号変換装置２
００に於いて、電気スイッチ１０３を除去して常に半導
体レーザ１０５を発振し続けるようにしたものであるも
のである。半導体レーザ１０６が常に発振状態にあるの
で、相互利得変調は起こってしまうが、可変波長フィル
タ１０８の透過波長を入力光信号の入力波長に合わせる
ことが可能である。その結果、半導体レーザ１０６が発
振状態でも入力光信号光による誘導放出光のみを抽出す
ることが可能である。しかし、半導体レーザ１０５の発
振波長と入力光信号の入力波長が一致する場合には、可
変波長フィルタ１０８により、分離することができな
い。従って、第４の実施の形態に係る光信号変換装置４
００は、このように半導体レーザ１０５の発振波長と入
力光信号の入力波長とが一致しないという条件下で用い
ることが可能である。

【００５３】第４の実施の形態の効果は、第２の実施の
形態の効果の他に、電気スイッチ１０３が不要になるの
で、コストが低減するという効果がある。

【００５４】次に、図５を参照して、本発明の第５の実
施の形態に係る光信号変換装置５００について説明す
る。図５において、細線は電線を示し、太線矢印は光の
流れを示す。また、５０１は装置入力端、５０２は装置
出力端を示す。

【００５５】図示の光信号変換装置５００は、電流供給
手段１０４と、モード切替え手段５０３と、半導体レー
ザ５０７と、可変波長フィルタ５０８とを備えている。
装置入力端５０１は半導体レーザ５０７の入力端５０７
ａに接続されている。半導体レーザ５０７には電流供給
手段１０４とモード切替え手段５０３が直列に接続され
ている。半導体レーザ５０７の出力端５０７ｂは可変波
長フィルタ５０８の入力端５０８ａに接続されている。
可変波長フィルタ５０８の出力端５０８ｂは装置出力端
５０２に接続されている。

【００５６】半導体レーザ５０７はＤＦＢ（分布帰還
型）半導体レーザであって、両端面に無反射コーティン
グが施されている。可変波長フィルタ５０８には、その
透過波長を半導体レーザ５０７の発振波長と入力光信号
の入力波長とのいずれにも一致させることが可能なもの
を用いる。モード切替え手段５０３は、電流供給手段１
０４から半導体レーザ５０７に給される注入電流を変化
させることができ、半導体レーザ５０７を発振状態と非
発振状態とに切り替えることが可能である。モード切替
え手段５０３は抵抗器等を用いて構成することが可能で
ある。半導体レーザ５０７が利得を持った状態に非発振
状態を設定する。半導体レーザ５０７の場合は注入電流
を発振しきい値よりも少し小さい値にすると、発振が停
止した状態で利得を持った状態になる。

【００５７】半導体レーザ５０７を発振状態にした場
合、第１の実施の形態で説明した相互利得変調が起こ
る。即ち、入力光信号がマーク時、入力光信号の誘導放
出により、半導体レーザ５０７の発振波長をもつ発振光
信号の利得が減少し、発振が停止する。入力信号がスペ
ースの時、半導体レーザ５０７は発振し続ける。従っ
て、可変波長フィルタ５０８の透過波長を半導体レーザ
３０７の発振波長に一致させることにより、入力光信号
のビット論理が反転しており、且つ、光信号の波長が入
力光信号の入力波長から半導体レーザ５０７の発振波長
に変換される。

【００５８】半導体レーザ３０７を非発振状態にした場
合、半導体レーザ５０７は非発振状態で少し利得を持っ
ているので、装置入力端５０１に入力された入力光信号
が半導体レーザ５０７を通過する。可変波長フィルタ５
０８の透過波長を、入力光信号の入力波長に設定するこ
とすることにより、入力光信号と同じ入力波長で反転さ
れていない光信号を出力光信号として装置出力端５０２
から出力させることが可能である。

【００５９】尚、半導体レーザ５０７はＤＦＢレーザで
あるので、そのブラッグ波長をＤＦＢレーザ内に入力さ
せることが不可能である。従って、第５の実施の形態
は、装置入力端５０１への入力光信号と半導体レーザ５
０７の発振波長とを異なる波長にするという条件下で実
行する必要がある。

【００６０】次に、第５の実施の形態の効果について述
べる。第５の実施の形態は、第２の実施の形態の効果で
述べた効果の他に、半導体光アンプ１０７を用いないの
で、コストが低減し、実装体積が減少するという効果が
ある。

【００６１】次に、図６を参照して、本発明が適用され
る光通信ネットワーク・ノード６００について説明す
る。図示の光通信ネットワーク・ノード６００では、光
信号が反転されているか反転されていないかがわかるよ
うに、以下の手順を用いている。

【００６２】光通信ネットワークの主光信号の監視、制
御に関する情報の伝送手段として、主光信号とは異なる
波長の光信号を用いる。以下、主光信号と異なる波長を
もつ監視・制御用の光信号を「監視・制御光信号」と呼
ぶ。光信号に伝送されている光信号のビット論理が反転
されているかされていないかの情報を、監視・制御光信
号に乗せ、ノード毎に転送していく。光信号は最後に電
気信号に変換されるが、その時に光受信器で反転を行う
べきか、行わないべきかが判断出来る。それを実現する
ためには、図６のような構成を用いれば良い。

【００６３】図６に示すように、光通信ネットワーク・
ノード６００は、ＷＤＭカップラ６０１と、光スイッチ
６０２と、光信号変換装置６０３と、ＷＤＭカップラ６
０４と、光信号受信装置６０５と、情報処理装置６０６
と、光送信器６０７と、光受信器６０８とを備えてい
る。光スイッチ４０２ととしては、機械式光スイッチ
や、電気光学効果による光スイッチ、音響光学効果によ
る光スイッチ等を用いることが可能である。光信号変換
装置４０２としては、図２に示した第２の実施の形態、
図４に示した第４の実施の形態、図５に示した第５の実
施の形態の構成を用いることが可能である。光信号受信
装置６０５としては、図１に示した第１の実施の形態、
図３に示した第２の実施の形態の構成を用いることが可
能である。情報処理装置６０６としては、パーソナル・
コンピュータやワークステーション等を用いることが可
能である。光送信器６０７は情報送信手段であり、光受
信器６０８は情報受信手段である。情報処理装置６０６
からの情報は光送信器６０７により、監視・制御光信号
に変換され、ＷＤＭカップラ６０４に入力される。ＷＤ
Ｍカップラ６０４で、主光信号と監視・制御光信号との
波長多重を行い、隣接ノードへ伝送する。

【００６４】隣接ノードでは、このＷＤＭカップラ６０
１で主光信号と監視・制御光信号とに分離される。監視
・制御光信号は光受信器６０８に入力され、ここで電気
信号に変換されて情報処理装置６０６に入力される。監
視・制御光信号には、主光信号の反転・非反転の情報が
のっているので、情報処理装置６０６は、それを解釈
し、光信号受信装置６０５中の反転・非反転の切り替え
を適切に行うことが可能である。又、光信号変換装置６
０３で反転・非反転の動作を主光信号に施した場合で
も、情報処理装置６０６が監視・制御光信号に情報を書
き込むことにより、隣接ノードに反転・非反転の情報を
伝達させることができる。

【００６５】このように監視制御情報の転送を繰り返し
ていくことにより、最後に主光信号を電気信号に変換す
るノードに於いても、その主光信号が反転されているか
反転されていないかを認識することができる。

【００６６】図６に示す光通信ネットワーク・ノード６
００では、監視・制御光信号を主光信号と波長多重する
ことにより伝送したが、主光信号と別線を用いる等他の
伝送手段を用いても良いことは自明である。また、図６
に示し光通信ネットワーク・ノード６００では、１ノー
ド中に光信号受信装置６０５と光信号変換装置６０３を
有していたが、どちらか一方のみをノード中に有するよ
うにしても良い。さらに、図６に示す光通信ネットワー
ク・ノード６００では、光スイッチ６０２として空間分
割光スイッチを用いたが、波長分割スイッチを用いても
良いことは、明らかである。

【００６７】本発明の第１〜第４の実施の形態では、光
増幅器として、半導体光アンプ１０７を用いたが、利得
の応答速度の早い光増幅器であれば、半導体光アンプ１
０７に限定するものではない。本発明の第１〜第５の実
施の形態に於いては、光発振器として、半導体レーザ１
０６を用いたが、連続光を発振するものであれば、半導
体レーザ１０６に限定するものではない。

【００６８】第１、第３の実施の形態では、半導体光ア
ンプ１０７の相互利得変調の効果を用いたが、半導体光
アンプ１０７の相互位相変調を用いても実施可能であ
る。半導体光アンプ１０７の相互位相変調の効果を用い
た波長変換器は、入力光信号の他に連続発振光信号を注
入することにより波長変換を行い、光信号のビット論理
を反転させる波長変換を行うことができるからである。

【００６９】第１、第４の実施の形態では、半導体光ア
ンプの相互利得変調を用いたが、半導体光アンプの相互
位相変調を用いる方法、四光波混合を用いる方法を用い
ても、発明が支障なく行えることは明らかである。但
し、四光波混合を用いる方法では、ビットの反転が起き
ないので、波長変換を行うか行わないかの切り替えのみ
可能である。

【００７０】第１〜第４の実施の形態では、相互利得変
調を用いた波長変換方法を用いたが、その他の連続発振
光信号を注入することによる波長変換方法を用いても、
光増幅媒質中で入力光と注入光の相互作用によって、波
長変換やビット論理の反転が起こる方法であれば、注入
光の光源にオン／オフ機能を付加することにより、本発
明は支障なく実施可能であることは明らかである。

【００７１】第１〜第４の実施の形態では、注入光源で
ある半導体レーザの注入電流のオン／オフにより、反
転、非反転を切り替えたが、注入光源である半導体レー
ザの出力端に光スイッチを配置して、半導体光アンプへ
の注入光のオン／オフを切り替える構成によっても、本
発明は支障なく実施できる。

【００７２】第１〜第４の実施の形態で用いた注入光源
としての半導体レーザは、固定発振波長の半導体レーザ
であったが、発振波長が可変である半導体レーザを用い
ても、本発明が実施できることは自明である。

【００７３】本発明の実施の形態では、サーキュレータ
を用いない構成であるが、サーキュレータを用いた構成
でも適用可能である。例えば、図１の構成に於いて、半
導体光アンプの片端面に全反射コーティングを施し、も
う一方に無反射コーティングを施す。入力光信号及び、
半導体レーザの連続発振光信号を無反射コーティングさ
れた端面から入射し、サーキュレータを用いて入力光信
号と全反射端面から反射してきた光を分離する構成を用
い、半導体レーザの注入電流をオン／オフする方法を用
いても本発明は支障なく実施できる。

【００７４】

【発明の効果】本発明を適用するならば、光信号の反転
・非反転、又は、波長変換・非変換を切り替えるのに、
従来構成では必要であった光分岐器、光スイッチが不要
になり、光損失が少なくなるので、光受信器に入力され
る光パワーが大きくなり、光受信器として感度の良いも
のを用いる必要が無く、システムの低コスト化が可能で
ある。又、光分岐器、光スイッチが不要になる分、実装
体積が減少するという効果がある。又、光スイッチ、光
分岐器が電気スイッチよりも高価であることを考える
と、低コストとなる。又、光アンプが光受信器の前に配
置してあるので、光受信器の前置増幅器の役割を光アン
プに担わせることが可能であり、後段の光受信器中の前
置増幅器の要求性能を小さくすることができる、という
効果もある。又、波長変換器の中の可変波長フィルタに
より、光信号のノイズが遮断されるので光受信器に要求
されるノイズカットのための光フィルタ機能が不要にな
るか、又は低減され、低コスト化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光信号受信装
置を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る光信号変換装
置を示すブロック図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る光信号受信装
置を示すブロック図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係る光信号変換装
置を示すブロック図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態に係る光信号変換装
置を示すブロック図である。

【図６】本発明が適用される光通信ネットワーク・ノー
ドを示すブロック図である。

【図７】従来の光信号受信装置を示すブロック図であ
る。

【図８】従来の光信号変換装置を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１００ 光信号受信装置 １０３ 電気スイッチ １０４ 電流供給手段 １０５ 半導体レーザ １０７ 半導体光アンプ １０８ 可変波長フィルタ ２００ 光信号変換装置 ３００ 光変換受信装置 ４００ 光信号変換装置 ５００ 光信号変換装置 ５０３ モード切替え手段 ５０７ 半導体レーザ ５０８ 可変波長フィルタ ６００ 光通信ネットワーク・ノード ６０１ ＷＤＭカップラ ６０２ 光スイッチ ６０３ 光信号変換装置 ６０４ ＷＤＭカップラ ６０５ 光信号受信装置 ６０６ 情報処理装置 ６０７ 光送信器 ６０８ 光受信器

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力波長をもつ入力光信号を受信する光
   信号受信装置において、 発振波長をもつ発振光信号を発振する光発振器と、 前記入力光信号と前記発振光信号とを結合して、結合し
   て光信号を出力する光結合器と、 前記結合した光信号のうち、前記入力波長の光信号に対
   してはそのまま増幅し、前記発振波長の光信号に対して
   は前記入力波長の光信号のビット論理を反転した状態で
   増幅して、増幅した光信号を出力する光増幅器と、 前記増幅した光信号のうち設定された透過波長の光信号
   のみを透過して、透過した光信号を出力する光フィルタ
   と、 前記透過した光信号を受信する光受信器と、 前記光発振器からの前記発振光信号を、外部に供給する
   モードと供給しないモードとのいずれか一方に切り替え
   る手段とを有し、 前記光フィルタの透過波長を、前記入力光信号の入力波
   長と前記光発振器の発振波長のいずれにも一致させるこ
   とが可能であることを特徴とする光信号受信装置。
2. 【請求項２】 入力波長をもつ入力光信号を出力波長を
   もつ出力光信号に変換する光信号変換装置において、 発振波長をもつ発振光信号を発振する光発振器と、 前記入力光信号と前記発振光信号とを結合して、結合し
   て光信号を出力する光結合器と、 前記結合した光信号のうち、前記入力波長の光信号に対
   してはそのまま増幅し、前記発振波長の光信号に対して
   は前記入力波長の光信号のビット論理を反転した状態で
   増幅して、増幅した光信号を出力する光増幅器と、 前記増幅した光信号のうち設定された透過波長の光信号
   のみを透過して、透過した光信号を出力する光フィルタ
   と、 前記光発振器からの前記発振光信号を、外部に供給する
   モードと供給しないモードとのいずれか一方に切り替え
   る手段とを有し、 前記光フィルタの透過波長を、前記入力光信号の入力波
   長と前記光発振器の発振波長のいずれにも一致させるこ
   とが可能であり、前記出力波長として前記透過波長をも
   つ透過した光信号を前記出力光信号として出力すること
   を特徴とする光信号変換装置。
3. 【請求項３】 入力波長をもつ入力光信号を受信する光
   信号受信装置において、 発振波長をもつ発振光信号を発振する光発振器と、 前記入力光信号と前記発振光信号とを結合して、結合し
   て光信号を出力する光結合器と、 前記結合した光信号のうち、前記入力波長の光信号に対
   してはそのまま増幅し、前記発振波長の光信号に対して
   は前記入力波長の光信号のビット論理を反転した状態で
   増幅して、増幅した光信号を出力する光増幅器と、 前記増幅した光信号のうち設定された透過波長の光信号
   のみを透過して、透過した光信号を出力する光フィルタ
   と、 前記透過した光信号を受信する光受信器とを有し、 前記光フィルタの透過波長を、前記入力光信号の入力波
   長と前記光発振器の発振波長のいずれにも一致させるこ
   とが可能であることを特徴とする光信号受信装置。
4. 【請求項４】 入力波長をもつ入力光信号を出力波長を
   もつ出力光信号に変換する光信号変換装置において、 発振波長をもつ発振光信号を発振する光発振器と、 前記入力光信号と前記発振光信号とを結合して、結合し
   て光信号を出力する光結合器と、 前記結合した光信号のうち、前記入力波長の光信号に対
   してはそのまま増幅し、前記発振波長の光信号に対して
   は前記入力波長の光信号のビット論理を反転した状態で
   増幅して、増幅した光信号を出力する光増幅器と、 前記増幅した光信号のうち設定された透過波長の光信号
   のみを透過して、透過した光信号を出力する光フィルタ
   とを有し、 前記光フィルタの透過波長を、前記入力光信号の入力波
   長と前記光発振器の発振波長のいずれにも一致させるこ
   とが可能であり、前記出力波長として前記透過波長をも
   つ透過した光信号を前記出力光信号として出力すること
   を特徴とする光信号変換装置。
5. 【請求項５】 入力波長をもつ入力光信号を出力波長を
   もつ出力光信号に変換する光信号変換装置において、 発振波長をもつ発振光信号を発振すると共に、前記入力
   光信号を受けて該入力光信号をそのまま増幅し、前記発
   振光信号を前記入力光信号のビット論理を反転した状態
   で増幅して、増幅した光信号を出力する光発振器と、 前記増幅した光信号のうち設定された透過波長の光信号
   のみを透過して、透過した光信号を出力する光フィルタ
   と、 前記光発振器からの前記発振光信号を、外部に供給する
   モードと供給しないモードとのいずれか一方に切り替え
   る手段とを有し、 前記光フィルタの透過波長を、前記入力光信号の入力波
   長と前記光発振器の発振波長のいずれにも一致させるこ
   とが可能であり、前記出力波長として前記透過波長をも
   つ透過した光信号を前記出力光信号として出力すること
   を特徴とする光信号変換装置。