JP3412778B2 - 光変調装置 - Google Patents
光変調装置Info
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- JP3412778B2 JP3412778B2 JP04735595A JP4735595A JP3412778B2 JP 3412778 B2 JP3412778 B2 JP 3412778B2 JP 04735595 A JP04735595 A JP 04735595A JP 4735595 A JP4735595 A JP 4735595A JP 3412778 B2 JP3412778 B2 JP 3412778B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信に利用する。本発
明は光通信を高速化するために利用する。特に、光信号
のみからなる光変調技術に関する。
明は光通信を高速化するために利用する。特に、光信号
のみからなる光変調技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信は、光信号を変調および復調する
装置により実現される。その従来例を図９ないし図１１
を参照して説明する。図９ないし図１１は従来例装置の
ブロック構成図とその動作を示すタイムチャートであ
る。図９（ａ）に示す従来例装置では、光入射ポート１
から入射した図９（ｂ）に示す光パルス列が、光変調器
２において信号発振器３から出力される図９（ｃ）に示
す電気信号波形にしたがって強度変調を受け、図９
（ｄ）に示すような変調波形となって光出射ポート４か
ら出力される。
装置により実現される。その従来例を図９ないし図１１
を参照して説明する。図９ないし図１１は従来例装置の
ブロック構成図とその動作を示すタイムチャートであ
る。図９（ａ）に示す従来例装置では、光入射ポート１
から入射した図９（ｂ）に示す光パルス列が、光変調器
２において信号発振器３から出力される図９（ｃ）に示
す電気信号波形にしたがって強度変調を受け、図９
（ｄ）に示すような変調波形となって光出射ポート４か
ら出力される。
【０００３】図１０（ａ）に示す従来例装置では、光入
射ポート１から入射した光パルス列は、光変調器２にお
いて時分割多重回路６からの電気信号波形にしたがって
強度変調を受け、光出射ポート４から出力される。図１
０（ｂ）〜（ｅ）は、パルス発生器５1 〜５4 からそれ
ぞれ発生する４系列の入力信号の時間波形を示してい
る。図１０（ｂ）〜（ｅ）に示した各信号の値は、それ
ぞれ“１”、“０”、“１”、“０”である。この４系
列の信号は、電気系の時分割多重回路６により、図１０
（ｆ）に示すような多重化された４倍高速の電気信号パ
ルスとなって出力される。この時分割多重回路６の出力
を用いて図１０（ｇ）に示す入力パルス光を変調すれば
図１０（ｈ）に示すような光変調出力が得られる。
射ポート１から入射した光パルス列は、光変調器２にお
いて時分割多重回路６からの電気信号波形にしたがって
強度変調を受け、光出射ポート４から出力される。図１
０（ｂ）〜（ｅ）は、パルス発生器５1 〜５4 からそれ
ぞれ発生する４系列の入力信号の時間波形を示してい
る。図１０（ｂ）〜（ｅ）に示した各信号の値は、それ
ぞれ“１”、“０”、“１”、“０”である。この４系
列の信号は、電気系の時分割多重回路６により、図１０
（ｆ）に示すような多重化された４倍高速の電気信号パ
ルスとなって出力される。この時分割多重回路６の出力
を用いて図１０（ｇ）に示す入力パルス光を変調すれば
図１０（ｈ）に示すような光変調出力が得られる。
【０００４】図１１（ａ）に示す従来例装置では、図１
１（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）に示す低ビットレー
トの電気信号パルス列により、図１１（ｂ）、（ｄ）、
（ｆ）、（ｈ）に示す短光パルス列を変調した後に、光
合波器７によってそれぞれを合波し、光出射ポート４か
ら図１１（ｊ）に示す多重化された４倍高速の出力波形
を得る。
１（ｃ）、（ｅ）、（ｇ）、（ｉ）に示す低ビットレー
トの電気信号パルス列により、図１１（ｂ）、（ｄ）、
（ｆ）、（ｈ）に示す短光パルス列を変調した後に、光
合波器７によってそれぞれを合波し、光出射ポート４か
ら図１１（ｊ）に示す多重化された４倍高速の出力波形
を得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような従来例装置
は、光信号を用いて通信を行ってはいるが、光変調器の
一部に電子回路を用いている。このため、さらに高速化
をはかる上で以下のような問題がある。まず、 図９（ａ）に示した従来例装置では、動作速度は信号
発振器３または光変調器２の電子回路の速度に依存し現
状では１０ＧＨｚ程度が上限である、 図１０（ａ）に示した従来例装置では、動作速度は時
分割多重回路６の電子回路に依存しこれも２０ＧＨｚ程
度が上限である、 図１１（ａ）に示した従来例装置では、入射する光パ
ルスのパルス幅が狭ければ、多重度を上げることが可能
であるが、光合波器７は原理上、光パワーの損失を必ず
伴うため、信号光パワーを有効に利用することができな
い。このように、電子回路による速度の制限を受けるこ
とは、光通信のより一層の大容量化、長スパン化に対応
するための障害となる。
は、光信号を用いて通信を行ってはいるが、光変調器の
一部に電子回路を用いている。このため、さらに高速化
をはかる上で以下のような問題がある。まず、 図９（ａ）に示した従来例装置では、動作速度は信号
発振器３または光変調器２の電子回路の速度に依存し現
状では１０ＧＨｚ程度が上限である、 図１０（ａ）に示した従来例装置では、動作速度は時
分割多重回路６の電子回路に依存しこれも２０ＧＨｚ程
度が上限である、 図１１（ａ）に示した従来例装置では、入射する光パ
ルスのパルス幅が狭ければ、多重度を上げることが可能
であるが、光合波器７は原理上、光パワーの損失を必ず
伴うため、信号光パワーを有効に利用することができな
い。このように、電子回路による速度の制限を受けるこ
とは、光通信のより一層の大容量化、長スパン化に対応
するための障害となる。
【０００６】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、光変調器において電子回路を除去した光信号の
みによる高速の光変調装置を提供することを目的とす
る。本発明は、光通信の大容量化、長スパン化に対応す
ることができる光変調装置を提供することを目的とす
る。本発明は、信号光パワーを有効に利用することがで
きる光変調装置を提供することを目的とする。
であり、光変調器において電子回路を除去した光信号の
みによる高速の光変調装置を提供することを目的とす
る。本発明は、光通信の大容量化、長スパン化に対応す
ることができる光変調装置を提供することを目的とす
る。本発明は、信号光パワーを有効に利用することがで
きる光変調装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は光変調装置であ
り、その特徴とするところは、一定の繰り返し周期ｔの
入力パルス光および繰り返し周期ｔ／ｎの変調入力パル
ス光が与えられる光非線形媒質と、この光非線形媒質の
出力光から前記変調入力パルス光の波長の出力光を除去
し変調出力光を出力する光分波器とを備えた光変調器が
ｎ段縦続接続され、前記変調入力パルス光の位相が互い
に異なるように設定されるところにある。
り、その特徴とするところは、一定の繰り返し周期ｔの
入力パルス光および繰り返し周期ｔ／ｎの変調入力パル
ス光が与えられる光非線形媒質と、この光非線形媒質の
出力光から前記変調入力パルス光の波長の出力光を除去
し変調出力光を出力する光分波器とを備えた光変調器が
ｎ段縦続接続され、前記変調入力パルス光の位相が互い
に異なるように設定されるところにある。
【０００８】ｎ段縦続接続された前記光変調器間に光増
幅器が介挿された構成とすることもできる。これによ
り、電子回路を介さずに高速の多チャネル光通信を実現
することができる。
幅器が介挿された構成とすることもできる。これによ
り、電子回路を介さずに高速の多チャネル光通信を実現
することができる。
【０００９】前記光非線形媒質は、前記入力パルス光お
よび前記変調入力パルス光から４光波混合光を発生させ
る媒質であることが望ましい。
よび前記変調入力パルス光から４光波混合光を発生させ
る媒質であることが望ましい。
【００１０】この４光波混合光を発生させる媒質は、半
導体レーザ増幅器である構成とすることもできる。
導体レーザ増幅器である構成とすることもできる。
【００１１】また、この４光波混合光を発生させる媒質
は、光ファイバである構成とすることもできる。
は、光ファイバである構成とすることもできる。
【００１２】さらに、この４光波混合光を発生させる媒
質は、希土類ドープ光ファイバ増幅器である構成とする
こともできる。
質は、希土類ドープ光ファイバ増幅器である構成とする
こともできる。
【００１３】前記光非線形媒質は、前記入力パルス光の
強度を前記変調入力パルス光により変調する媒質である
構成とすることもできる。
強度を前記変調入力パルス光により変調する媒質である
構成とすることもできる。
【００１４】この変調する媒質は、半導体レーザ増幅器
である構成とすることもできる。
である構成とすることもできる。
【００１５】また、変調する媒質は、光ファイバである
構成とすることもできる。
構成とすることもできる。
【００１６】さらに、変調する媒質は、希土類ドープ光
ファイバ増幅器である構成とすることもできる。
ファイバ増幅器である構成とすることもできる。
【００１７】これにより、簡単な構成を用いて入力パル
ス光を変調入力パルス光により変調することができる。
ス光を変調入力パルス光により変調することができる。
【００１８】
【作用】一定の繰り返し周期ｔの入力パルス光は、光非
線形媒質において繰り返し周期ｔ／ｎの変調入力パルス
光が与えられ変調される。変調方法としては、例えば位
相を変化させる誘起位相シフト型や周波数を変化させる
誘起周波数シフト型がある。
線形媒質において繰り返し周期ｔ／ｎの変調入力パルス
光が与えられ変調される。変調方法としては、例えば位
相を変化させる誘起位相シフト型や周波数を変化させる
誘起周波数シフト型がある。
【００１９】この光非線形媒質の出力光から変調入力パ
ルス光の波長の出力光を除去し変調出力光を出力する。
この出力は、次段の光変調装置に入力される。このよう
にして光変調器がｎ段縦続接続され、変調入力パルス光
の位相が互いに異なるように設定されることにより、多
チャネルの光信号の変調を行うことができる。
ルス光の波長の出力光を除去し変調出力光を出力する。
この出力は、次段の光変調装置に入力される。このよう
にして光変調器がｎ段縦続接続され、変調入力パルス光
の位相が互いに異なるように設定されることにより、多
チャネルの光信号の変調を行うことができる。
【００２０】ｎ段縦続接続された前記光変調器間に光増
幅器が介挿され、各段における損失補償を行うこともで
きる。
幅器が介挿され、各段における損失補償を行うこともで
きる。
【００２１】光非線形媒質は、例えば、入力パルス光お
よび変調入力パルス光から４光波混合光を発生させる媒
質であったり、入力パルス光の強度を変調入力パルス光
により変調する媒質である。強度変調を光非線形媒質に
より行う場合には、例えば光カー効果または相互位相変
調を用いる。
よび変調入力パルス光から４光波混合光を発生させる媒
質であったり、入力パルス光の強度を変調入力パルス光
により変調する媒質である。強度変調を光非線形媒質に
より行う場合には、例えば光カー効果または相互位相変
調を用いる。
【００２２】この媒質は、例えば、半導体レーザ増幅器
であったり、光ファイバであったり、あるいは、希土類
ドープ光ファイバ増幅器である。半導体レーザ増幅器や
希土類ドープ光ファイバ増幅器を用いれば、非線形媒質
としての作用と併せて増幅作用も有用に用いることがで
きる。
であったり、光ファイバであったり、あるいは、希土類
ドープ光ファイバ増幅器である。半導体レーザ増幅器や
希土類ドープ光ファイバ増幅器を用いれば、非線形媒質
としての作用と併せて増幅作用も有用に用いることがで
きる。
【００２３】
【実施例】本発明実施例の構成を図１を参照して説明す
る。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。
る。図１は本発明実施例装置のブロック構成図である。
【００２４】本発明は光変調装置であり、その特徴とす
るところは、一定の繰り返し周期ｔの入力パルス光およ
び繰り返し周期ｔ／ｎの変調入力パルス光が与えられる
光非線形媒質と、この光非線形媒質の出力光から前記変
調入力パルス光の波長の出力光を除去し変調出力光を出
力する光分波器とを備えた光変調器１０1 〜１０4 が４
段縦続接続され、前記変調入力パルス光の位相が互いに
異なるように設定されるところにある。
るところは、一定の繰り返し周期ｔの入力パルス光およ
び繰り返し周期ｔ／ｎの変調入力パルス光が与えられる
光非線形媒質と、この光非線形媒質の出力光から前記変
調入力パルス光の波長の出力光を除去し変調出力光を出
力する光分波器とを備えた光変調器１０1 〜１０4 が４
段縦続接続され、前記変調入力パルス光の位相が互いに
異なるように設定されるところにある。
【００２５】本発明実施例では、前記光非線形媒質は、
前記入力パルス光および前記変調入力パルス光から４光
波混合光を発生させる媒質である。
前記入力パルス光および前記変調入力パルス光から４光
波混合光を発生させる媒質である。
【００２６】次に、図２を参照して本発明実施例の動作
を説明する。図２は各部の波形を示す図である。図２
（ａ）は、図１に示す光入射ポート１1 から入射する光
パルス列であり、入射時点では変調を受けていない光パ
ルス列である。図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）
は、それぞれ変調用光パルス発生器１１1 〜１１4 から
発生する変調入力パルス光である。
を説明する。図２は各部の波形を示す図である。図２
（ａ）は、図１に示す光入射ポート１1 から入射する光
パルス列であり、入射時点では変調を受けていない光パ
ルス列である。図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）
は、それぞれ変調用光パルス発生器１１1 〜１１4 から
発生する変調入力パルス光である。
【００２７】ここでは、４多重の回路について示してい
るため、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の光パル
ス間隔は、図２（ａ）に示した光パルスの間隔の４倍と
なっている。ただし、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）の光パルス自体の幅については、図２（ａ）の光
パルスを変調するとき光パルス１つのみを変調して隣の
光パルスには影響しないように図２（ａ）の光パルス間
隔以下であることが必要である。同時に、図２（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の光パルス幅が図２（ａ）の光
パルス幅よりも細かくなると変調後の光パルス幅が図２
（ａ）の光パルス幅よりも細くなる可能性があるため、
もし図２（ａ）の光パルス幅を変調後も変えずにおくた
めには、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す変
調入力パルス光の光パルス幅は図２（ａ）の光パルス幅
よりも同等以上にする必要がある。
るため、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の光パル
ス間隔は、図２（ａ）に示した光パルスの間隔の４倍と
なっている。ただし、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）の光パルス自体の幅については、図２（ａ）の光
パルスを変調するとき光パルス１つのみを変調して隣の
光パルスには影響しないように図２（ａ）の光パルス間
隔以下であることが必要である。同時に、図２（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の光パルス幅が図２（ａ）の光
パルス幅よりも細かくなると変調後の光パルス幅が図２
（ａ）の光パルス幅よりも細くなる可能性があるため、
もし図２（ａ）の光パルス幅を変調後も変えずにおくた
めには、図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す変
調入力パルス光の光パルス幅は図２（ａ）の光パルス幅
よりも同等以上にする必要がある。
【００２８】次に、光変調器１０1 〜１０4 の動作につ
いて説明する。光変調器１０1 〜１０4 としては、信号
光の位相を変化させる誘起位相シフト型、信号光の光周
波数を変化させる誘起周波数シフト型の大きく２種類が
あり、誘起位相シフト型としては光カースイッチ、サニ
ャック干渉計などがあり、誘起周波数シフト型のスイッ
チとしては４光波混合スイッチや相互位相変調スイッチ
などがある（盛岡敏夫、猿渡正俊：「超高速の光パルス
を多重分離する全光ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ」、Oplus E,N
o.152,pp.101-110,1992/7 参照）。
いて説明する。光変調器１０1 〜１０4 としては、信号
光の位相を変化させる誘起位相シフト型、信号光の光周
波数を変化させる誘起周波数シフト型の大きく２種類が
あり、誘起位相シフト型としては光カースイッチ、サニ
ャック干渉計などがあり、誘起周波数シフト型のスイッ
チとしては４光波混合スイッチや相互位相変調スイッチ
などがある（盛岡敏夫、猿渡正俊：「超高速の光パルス
を多重分離する全光ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ」、Oplus E,N
o.152,pp.101-110,1992/7 参照）。
【００２９】本発明実施例では、光変調器１０1 〜１０
4 として誘起位相シフト型スイッチまたは誘起周波数シ
フト型スイッチを用いることができる。まず、誘起位相
シフト型スイッチを用いた場合について説明する。変調
用光パルス発生器１１1 から光変調器１０1 に図２
（ｂ）に示す変調入力パルス光が入射されると、図２
（ａ）および図２（ｂ）の光パルスが時間的に重なる位
置にある図２（ａ）の光パルス列は、変調光パルス光に
よってスイッチされて出力されるため、出力波形は図２
（Ａ）のようになる。なお、誘起位相シフト型のスイッ
チを用いた場合、変調後の光パルスの“１”、“０”は
変調入力パルス光の“１”、“０”と逆になる場合が多
いため、図２（ｂ）〜（ｅ）に載っている情報Ｉ1 〜Ｉ
4 と区別するために、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）には、情
報Ｉ1 〜Ｉ4 の上にそれぞれバー（−）を付しておい
た。この出力波形は、光出射ポート４1 から出力された
のち、二段目の光変調器１０2 に光入射ポート１2 から
入射される。本発明実施例装置では、図１に示すよう
に、光出射ポート４1 と光入射ポート１2 との間に損失
補償のための光増幅器８1 を挿入している。二段目の光
変調器１０2 において図２（ｃ）に示す信号が、一段目
で変調された位置とは異なる位置にある光パルスを変調
する。この動作は、一段目と全く同様にして行われ、光
出射ポート４2 から図２（Ｂ）に示す出力を得る。ここ
では、図２（ｃ）によって変調する光パルスの位置が図
２（ｂ）による変調位置のとなりのビットを変調してい
るが、この位置は、ここに限定されるものではなく、図
２（ｂ）によって変調するビットと異なっていればどこ
でもよい。以上のようにして同様の動作を他の２系列の
信号に対しても同様に行うことによって全ての光パルス
の変調を行うことができ、結局４系統すべてについて変
調することが可能で、図２（Ｄ）のような変調出力が得
られる。
4 として誘起位相シフト型スイッチまたは誘起周波数シ
フト型スイッチを用いることができる。まず、誘起位相
シフト型スイッチを用いた場合について説明する。変調
用光パルス発生器１１1 から光変調器１０1 に図２
（ｂ）に示す変調入力パルス光が入射されると、図２
（ａ）および図２（ｂ）の光パルスが時間的に重なる位
置にある図２（ａ）の光パルス列は、変調光パルス光に
よってスイッチされて出力されるため、出力波形は図２
（Ａ）のようになる。なお、誘起位相シフト型のスイッ
チを用いた場合、変調後の光パルスの“１”、“０”は
変調入力パルス光の“１”、“０”と逆になる場合が多
いため、図２（ｂ）〜（ｅ）に載っている情報Ｉ1 〜Ｉ
4 と区別するために、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）には、情
報Ｉ1 〜Ｉ4 の上にそれぞれバー（−）を付しておい
た。この出力波形は、光出射ポート４1 から出力された
のち、二段目の光変調器１０2 に光入射ポート１2 から
入射される。本発明実施例装置では、図１に示すよう
に、光出射ポート４1 と光入射ポート１2 との間に損失
補償のための光増幅器８1 を挿入している。二段目の光
変調器１０2 において図２（ｃ）に示す信号が、一段目
で変調された位置とは異なる位置にある光パルスを変調
する。この動作は、一段目と全く同様にして行われ、光
出射ポート４2 から図２（Ｂ）に示す出力を得る。ここ
では、図２（ｃ）によって変調する光パルスの位置が図
２（ｂ）による変調位置のとなりのビットを変調してい
るが、この位置は、ここに限定されるものではなく、図
２（ｂ）によって変調するビットと異なっていればどこ
でもよい。以上のようにして同様の動作を他の２系列の
信号に対しても同様に行うことによって全ての光パルス
の変調を行うことができ、結局４系統すべてについて変
調することが可能で、図２（Ｄ）のような変調出力が得
られる。
【００３０】次に、光変調器１０1 〜１０4 として誘起
周波数シフト型スイッチを用いた場合の動作について説
明する。変調用光パルス発生器１１1 から変調入力パル
ス光が光変調器１０1 に入射されると、図２（ａ）と図
２（ｂ）のパルスが時間的に重なる位置にある図２
（ａ）の光パルスは、変調入力パルス光によって変調さ
れて出力されるため、出力波形は図２（ｆ）のようにな
る。このとき、図２（ａ）のパルスのうち、図２（ｂ）
の変調入力パルス光によって変調されない光パルスはそ
のまま光出射ポート４1 から出力される。ここで、先に
説明した誘起位相シフト型のスイッチの場合と異なる点
は、この図２（ｆ）の波長は図２（ａ）の波長と異なっ
ていることと、光パルスの“０”、“１”の反転がない
ことの二点である。この出力波形は、光出射ポート４1
から出力されたのち、二段目の光変調器１０2 に光入射
ポート１2 から入射される。本発明実施例装置では、図
１に示すように、光出射ポート４1 と光入射ポート１2
の間に損失補償のための光増幅器８1 を挿入している。
二段目の光変調器１０2 において図２（ｃ）の信号が、
一段目で変調された位置とは異なる位置にある光パルス
を変調する。この動作は、一段目と全く同様にして行わ
れ、光出射ポート４2 からの出力である図２（ｇ）の信
号を得る。なお、図２においては、図２（ｃ）によって
変調する光パルスの位置が、図２（ｂ）による変調の位
置のとなりのビットを変調しているが、この位置は、こ
こに限定されるものではなく、図２（ｂ）によって変調
するビットと異なっていればどこでもよい。以上のよう
にして同様の動作を他の２系列の信号に対して同様に行
うことによって全ての光パルスの変調を行うことがで
き、結局４系列すべてについて変調することが可能で、
図２（ｉ）のような変調出力が得られる。
周波数シフト型スイッチを用いた場合の動作について説
明する。変調用光パルス発生器１１1 から変調入力パル
ス光が光変調器１０1 に入射されると、図２（ａ）と図
２（ｂ）のパルスが時間的に重なる位置にある図２
（ａ）の光パルスは、変調入力パルス光によって変調さ
れて出力されるため、出力波形は図２（ｆ）のようにな
る。このとき、図２（ａ）のパルスのうち、図２（ｂ）
の変調入力パルス光によって変調されない光パルスはそ
のまま光出射ポート４1 から出力される。ここで、先に
説明した誘起位相シフト型のスイッチの場合と異なる点
は、この図２（ｆ）の波長は図２（ａ）の波長と異なっ
ていることと、光パルスの“０”、“１”の反転がない
ことの二点である。この出力波形は、光出射ポート４1
から出力されたのち、二段目の光変調器１０2 に光入射
ポート１2 から入射される。本発明実施例装置では、図
１に示すように、光出射ポート４1 と光入射ポート１2
の間に損失補償のための光増幅器８1 を挿入している。
二段目の光変調器１０2 において図２（ｃ）の信号が、
一段目で変調された位置とは異なる位置にある光パルス
を変調する。この動作は、一段目と全く同様にして行わ
れ、光出射ポート４2 からの出力である図２（ｇ）の信
号を得る。なお、図２においては、図２（ｃ）によって
変調する光パルスの位置が、図２（ｂ）による変調の位
置のとなりのビットを変調しているが、この位置は、こ
こに限定されるものではなく、図２（ｂ）によって変調
するビットと異なっていればどこでもよい。以上のよう
にして同様の動作を他の２系列の信号に対して同様に行
うことによって全ての光パルスの変調を行うことがで
き、結局４系列すべてについて変調することが可能で、
図２（ｉ）のような変調出力が得られる。
【００３１】次に、図３を参照して本発明実施例をさら
に詳細に説明する。図３は光変調器１０1 の内部構成を
示すブロック構成と各部の波形を示す図である。光変調
器１０1 の内部構成は他の光変調器１０2 〜１０4 につ
いても同様である。光非線形媒質２１としては光ファイ
バを用いた。この他にも半導体レーザまたは進行波型半
導体レーザを用いることもできる。変調されていない図
２（ａ）の光パルス列が光入射ポート１1 から入射す
る。また、一方、図２（ｂ）に示す変調入力パルス光
は、変調用光パルス入射ポート３０1 から入射する。本
発明実施例において重要になるのは、図２（ａ）に示す
入力パルス光と図２（ｂ）に示す変調入力パルス光との
波長の関係である。図３（ｂ）は、光入射ポート１1 お
よび変調用光パルス入射ポート３０1 から入射する両光
の波長を示した図である。光非線形媒質２１として光フ
ァイバを用いた場合、入力パルス光の波長λｓｉｇおよ
び変調入力パルス光の波長λｍｏｄの波長差を２０ｎｍ
程度以内に設定すると光ファイバ内で位相整合条件が満
足されて４光波混合(Four-Wave-Mixing)光λＦＷＭの発
生が可能となる。一例として、１．５５μｍ零分散ファ
イバを用いた場合に、λｓｉｇまたはλｍｏｄどちらか
の波長を光ファイバの零分散波長に設定することで、高
効率（５０％以上）のＦＷＭの発生が可能である( 盛
岡、川西、内山、高良、猿渡: 「４光波混合を用いた偏
波無依存１００Gbit/s光多重分離回路」、1994年電子情
報通信学会春季大会予稿Ｎo.B-1072参照) 。
に詳細に説明する。図３は光変調器１０1 の内部構成を
示すブロック構成と各部の波形を示す図である。光変調
器１０1 の内部構成は他の光変調器１０2 〜１０4 につ
いても同様である。光非線形媒質２１としては光ファイ
バを用いた。この他にも半導体レーザまたは進行波型半
導体レーザを用いることもできる。変調されていない図
２（ａ）の光パルス列が光入射ポート１1 から入射す
る。また、一方、図２（ｂ）に示す変調入力パルス光
は、変調用光パルス入射ポート３０1 から入射する。本
発明実施例において重要になるのは、図２（ａ）に示す
入力パルス光と図２（ｂ）に示す変調入力パルス光との
波長の関係である。図３（ｂ）は、光入射ポート１1 お
よび変調用光パルス入射ポート３０1 から入射する両光
の波長を示した図である。光非線形媒質２１として光フ
ァイバを用いた場合、入力パルス光の波長λｓｉｇおよ
び変調入力パルス光の波長λｍｏｄの波長差を２０ｎｍ
程度以内に設定すると光ファイバ内で位相整合条件が満
足されて４光波混合(Four-Wave-Mixing)光λＦＷＭの発
生が可能となる。一例として、１．５５μｍ零分散ファ
イバを用いた場合に、λｓｉｇまたはλｍｏｄどちらか
の波長を光ファイバの零分散波長に設定することで、高
効率（５０％以上）のＦＷＭの発生が可能である( 盛
岡、川西、内山、高良、猿渡: 「４光波混合を用いた偏
波無依存１００Gbit/s光多重分離回路」、1994年電子情
報通信学会春季大会予稿Ｎo.B-1072参照) 。
【００３２】また、光非線形媒質２１として半導体レー
ザまたは進行波型半導体レーザ増幅器を用いた場合は、
半導体の利得波長範囲内であれば、両者の波長差を３０
ｎｍ以内に保っておくという条件が満たされていれば比
較的自由に波長を設定することができる。以上のような
条件を満たした入力パルス光および変調入力パルス光が
光合波器２０に入射されて合波される。光合波器２０と
しては、通常の３ｄＢカップラも使用することができる
が、波長多重カップラを使用すれば光パワーの損失のな
い合波を行うことができる。光合波器２０によって合波
された両光は、光非線形媒質２１に入射され、この媒質
中で、４光波混合光を発生させる。図４（ａ）〜（ｃ）
は、光非線形媒質２１の出力における各光パルスの関係
を示す図である。この新たに発生した４光波混合光の波
長λＦＷＭは、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、エネ
ルギー保存則 （１／λｓｉｇ）−（１／λＦＷＭ）＝（１／λｓｉ
ｇ）−（１／λｍｏｄ） を満たしている。図４（ｃ）に示すように光非線形媒質
２１で発生した４光波混合光および図４（ａ）の入力パ
ルス光は光分波器２２を通して光出射ポート４1から出
射され、また図４（ｂ）の変調入力パルス光は分波され
て変調用光パルス出射ポート３１1 から出力される。光
分波器２２としては、光非線形媒質２１で発生した図４
（ｃ）の４光波混合光および図４（ａ）の入力パルス光
を一方のポートから出射し、図４（ｂ）の変調入力パル
ス光は他のポートから出射するような特性を有するもの
が用いられる。本発明実施例では波長多重カップラを使
用してこの特性を実現することができた。
ザまたは進行波型半導体レーザ増幅器を用いた場合は、
半導体の利得波長範囲内であれば、両者の波長差を３０
ｎｍ以内に保っておくという条件が満たされていれば比
較的自由に波長を設定することができる。以上のような
条件を満たした入力パルス光および変調入力パルス光が
光合波器２０に入射されて合波される。光合波器２０と
しては、通常の３ｄＢカップラも使用することができる
が、波長多重カップラを使用すれば光パワーの損失のな
い合波を行うことができる。光合波器２０によって合波
された両光は、光非線形媒質２１に入射され、この媒質
中で、４光波混合光を発生させる。図４（ａ）〜（ｃ）
は、光非線形媒質２１の出力における各光パルスの関係
を示す図である。この新たに発生した４光波混合光の波
長λＦＷＭは、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、エネ
ルギー保存則 （１／λｓｉｇ）−（１／λＦＷＭ）＝（１／λｓｉ
ｇ）−（１／λｍｏｄ） を満たしている。図４（ｃ）に示すように光非線形媒質
２１で発生した４光波混合光および図４（ａ）の入力パ
ルス光は光分波器２２を通して光出射ポート４1から出
射され、また図４（ｂ）の変調入力パルス光は分波され
て変調用光パルス出射ポート３１1 から出力される。光
分波器２２としては、光非線形媒質２１で発生した図４
（ｃ）の４光波混合光および図４（ａ）の入力パルス光
を一方のポートから出射し、図４（ｂ）の変調入力パル
ス光は他のポートから出射するような特性を有するもの
が用いられる。本発明実施例では波長多重カップラを使
用してこの特性を実現することができた。
【００３３】図５は光分波器２２の波長透過特性を示す
図である。光分波器２２は図５（ａ）および（ｂ）の特
性のものを用いた。両者の場合とも、入力パルス光の波
長λｓｉｇおよび発生した４光波混合光λＦＷＭの波長
は透過して光出射ポート４1に出力すると同時に変調入
力パルス光の波長は分波して変調用光パルス出射ポート
３１1 から出力するかまたは吸収する特性を有してい
る。特に、図５（ｂ）については、入力パルス光の波長
λｓｉｇおよび発生した４光波混合光λＦＷＭの波長の
付近のみを透過してλｓｉｇとλＦＷＭの間の光を透過
しない特性を有しており、必要な波長以外の雑音光成分
（自然放出光その他）の除去に有効である。図５（ｂ）
のような特性を有した光フィルタを構成するには、図５
（ｃ）および（ｄ）に示すように、二種類のフィルタを
縦属に接続することよって実現することができる。以上
に示した動作によって、光出射ポート４1 からは入力パ
ルス光および新たに発生した変調された信号、すなわち
４光波混合光が出力される。この４光波混合光が図２
（ｆ）に相当する。多重化された信号に対しても光変調
器１０1 〜１０4 を縦続に接続することによって多チャ
ネルの信号の変調を行うことができる。
図である。光分波器２２は図５（ａ）および（ｂ）の特
性のものを用いた。両者の場合とも、入力パルス光の波
長λｓｉｇおよび発生した４光波混合光λＦＷＭの波長
は透過して光出射ポート４1に出力すると同時に変調入
力パルス光の波長は分波して変調用光パルス出射ポート
３１1 から出力するかまたは吸収する特性を有してい
る。特に、図５（ｂ）については、入力パルス光の波長
λｓｉｇおよび発生した４光波混合光λＦＷＭの波長の
付近のみを透過してλｓｉｇとλＦＷＭの間の光を透過
しない特性を有しており、必要な波長以外の雑音光成分
（自然放出光その他）の除去に有効である。図５（ｂ）
のような特性を有した光フィルタを構成するには、図５
（ｃ）および（ｄ）に示すように、二種類のフィルタを
縦属に接続することよって実現することができる。以上
に示した動作によって、光出射ポート４1 からは入力パ
ルス光および新たに発生した変調された信号、すなわち
４光波混合光が出力される。この４光波混合光が図２
（ｆ）に相当する。多重化された信号に対しても光変調
器１０1 〜１０4 を縦続に接続することによって多チャ
ネルの信号の変調を行うことができる。
【００３４】本発明実施例に用いる光非線形媒質２１と
して光カー効果または相互位相変調を用いることもでき
る。この効果を用いた光変調器の例は盛岡敏夫、猿渡正
俊：「超高速の光パルスを多重分離する全光ＭＵＸ／Ｄ
ＥＭＵＸ」、O plus E,No.152,pp.101-110,1992/7 に詳
しく紹介されている。
して光カー効果または相互位相変調を用いることもでき
る。この効果を用いた光変調器の例は盛岡敏夫、猿渡正
俊：「超高速の光パルスを多重分離する全光ＭＵＸ／Ｄ
ＥＭＵＸ」、O plus E,No.152,pp.101-110,1992/7 に詳
しく紹介されている。
【００３５】動作は本発明実施例で説明したものと同様
である。光カー効果を用いる場合には、入射する光パル
スの波長に特別な制限はないため、光カー効果を起こす
ことのできる光ならばどの波長の光を用いてもよい。ま
た、光カー効果を用いる場合には、入射する入力パルス
光自身が変調され、新たな波長の光を発生することはな
いため、光合波器および光分波器は、基本的に入力パル
ス光と変調入力パルス光とを分離する特性を有していれ
ばよい。
である。光カー効果を用いる場合には、入射する光パル
スの波長に特別な制限はないため、光カー効果を起こす
ことのできる光ならばどの波長の光を用いてもよい。ま
た、光カー効果を用いる場合には、入射する入力パルス
光自身が変調され、新たな波長の光を発生することはな
いため、光合波器および光分波器は、基本的に入力パル
ス光と変調入力パルス光とを分離する特性を有していれ
ばよい。
【００３６】次に、本発明実施例で用いることができる
非線形媒質２１の具体例を図６ないし図８に示す。図６
は半導体レーザ増幅器を示す図である。図７は光ファイ
バを示す図である。図８は希土類ドープ光ファイバ増幅
器を示す図である。図８（ａ）は後方励起方式を示す。
図８（ｂ）は前方励起方式を示す。図８（ｃ）は双方向
励起方式を示す。
非線形媒質２１の具体例を図６ないし図８に示す。図６
は半導体レーザ増幅器を示す図である。図７は光ファイ
バを示す図である。図８は希土類ドープ光ファイバ増幅
器を示す図である。図８（ａ）は後方励起方式を示す。
図８（ｂ）は前方励起方式を示す。図８（ｃ）は双方向
励起方式を示す。
【００３７】図６ないし図８のいずれの媒質を非線形媒
質２１として用いても、４光波混合、光カー効果、相互
位相変調による本発明実施例の所望の動作を実現するこ
とができる。
質２１として用いても、４光波混合、光カー効果、相互
位相変調による本発明実施例の所望の動作を実現するこ
とができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光変調において電子回路を除去した光信号のみによる高
速の光変調装置を実現することができる。これにより、
光通信の一層の大容量化、長スパン化に対応することが
できる。
光変調において電子回路を除去した光信号のみによる高
速の光変調装置を実現することができる。これにより、
光通信の一層の大容量化、長スパン化に対応することが
できる。
【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図２】各部の波形を示す図。
【図３】光変調器の内部構成を示すブロック構成と各部
の波形を示す図。
の波形を示す図。
【図４】光非線形媒質の出力における各光パルスの関係
を示す図。
を示す図。
【図５】光分波器の波長透過特性を示す図。
【図６】半導体レーザ増幅器を示す図。
【図７】光ファイバを示す図。
【図８】希土類ドープ光ファイバ増幅器を示す図。
【図９】従来例装置のブロック構成図とその動作を示す
タイムチャート。
タイムチャート。
【図１０】従来例装置のブロック構成図とその動作を示
すタイムチャート。
すタイムチャート。
【図１１】従来例装置のブロック構成図とその動作を示
すタイムチャート。
すタイムチャート。
１、１1 〜１4 光入射ポート
２、２1 〜２4 、１０1 〜１０4 光変調器
３、３1 〜３4 信号発振器
４、４1 〜４4 光出射ポート
５1 〜５4 パルス発生器
６ 時分割多重回路
７、２０ 光合波器
８1 〜８3 光増幅器
１１1 〜１１4 変調用光パルス発生器
２１ 光非線形媒質
２２ 光分波器
３０1 〜３０4 変調用光パルス入射ポート
３１1 〜３１4 変調用光パルス出射ポート
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０４Ｂ 10/06
10/142
10/152
(56)参考文献 特開 昭58−212234（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−21918（ＪＰ，Ａ)
国際公開94／009403（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/35 - 1/39
H04B 10/04 - 1/06
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】 入力パルス光および変調入力パルス光と
が与えられる光非線形媒質と光分波器とを備えた光変調
器がｎ段縦続に接続された光変調装置であって、 前記入力パルス光は、一定の繰り返し周期ｔで連続する
パルス光であり、 変調入力パルス光はｎ系列であって、ｎ系列の一つが一
つの前記光変調器に与えられ、 前記変調入力パルス光は、そのパルス間隔が前記入力パ
ルス光の間隔のｎ倍であってパルス幅が前記入力パルス
幅と同等もしくは広く、 前記光非線形媒質は、前記変調入力パルス光と前記入力
パルス光に含まれる連続するｎ個の光パルスのうちの一
つとの間で４光波混合を生じさせる光非線形媒質であ
り、 前記光分波器は、前記光非線形媒質の出力光から前記変
調入力パルス光の波長を除去し４光波混合によって発生
した光と前記入力パルス光を出力する光分波器であり、 前記変調入力パルス光の位相は互いに異なるように設定
されたことを特徴とする光変調装置。 - 【請求項２】 ｎ段縦続接続された前記光変調器間に光
増幅器が介挿された請求項１記載の光変調装置。 - 【請求項３】 前記光非線形媒質は、半導体レーザ増幅
器である請求項１または２記載の光変調装置。 - 【請求項４】 前記光非線形媒質は、光ファイバである
請求項１または２記載の光変調装置。 - 【請求項５】 前記光非線形媒質は、希土類ドープ光フ
ァイバ増幅器である請求項１または２記載の光変調装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04735595A JP3412778B2 (ja) | 1994-05-13 | 1995-03-07 | 光変調装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-100134 | 1994-05-13 | ||
| JP10013494 | 1994-05-13 | ||
| JP04735595A JP3412778B2 (ja) | 1994-05-13 | 1995-03-07 | 光変調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0829817A JPH0829817A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3412778B2 true JP3412778B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=26387517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04735595A Expired - Fee Related JP3412778B2 (ja) | 1994-05-13 | 1995-03-07 | 光変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3412778B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009177641A (ja) | 2008-01-25 | 2009-08-06 | Fujitsu Ltd | 光信号処理装置、光受信装置および光中継装置 |
| EP2495612B1 (en) | 2009-10-30 | 2019-11-27 | Fujitsu Limited | Optical signal processing device, receiver, and optical network system |
| JP5830872B2 (ja) * | 2010-03-19 | 2015-12-09 | 富士通株式会社 | 光信号処理装置、光通信方法、受信機、および光ネットワークシステム |
| JP5598168B2 (ja) * | 2010-08-30 | 2014-10-01 | 富士通株式会社 | 光ネットワークシステムおよび光多重装置 |
| CN103682964B (zh) * | 2013-12-24 | 2016-05-04 | 北京航天时代光电科技有限公司 | 一种无水冷却热容高功率光纤激光器 |
-
1995
- 1995-03-07 JP JP04735595A patent/JP3412778B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0829817A (ja) | 1996-02-02 |
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