JP3476806B2 - 位相共役光学の光システムへの適用 - 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、一般的には、位相
共役光学の光通信、光計測、光情報処理その他の分野へ
の適用に関し、さらに詳しくは、第１に位相共役光発生
装置並びに該装置を備えた中継光伝送システム、双方向
中継光伝送システム、光分配システム、光スイッチング
システム、光選択システム及び光アンド回路システムに
関し、第２に位相共役光を用いた光通信システムに関
し、第３にこれらのシステムに適用可能な光変調器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】まず、本発明の第１の適用分野について
説明する。本発明の以下の実施例は、位相共役光発生装
置並びに該装置を備えた中継光伝送システム、双方向中
継光伝送システム、光分配システム、光スイッチングシ
ステム、光選択システム及び光アンド回路システムに関
する。

【０００３】非線形光学を用いることにより、従来の光
技術では得られなかった新しい機能の達成や光システム
の特性の改善が可能になる。特に、最近盛んに研究が進
められている位相共役光を用いれば、光伝送路における
位相揺らぎや波長分散の補償、高感度の情報の読み取
り、低雑音の増幅、さらにはスクイズド状態等の量子状
態の生成等への光技術の幅広い応用が可能になる。

【０００４】従来、例えば光の増幅、分岐、情報の付加
といった機能を実現するためには、各々の機能だけを持
つ光デバイス（具体的には光増幅器、光分岐器、光カプ
ラ等）を組み合わせてシステムを構成していた。また、
例えば光伝送路中で受ける位相揺らぎや波長分散等に対
しては、主に信号の送受信側、特に受信側において補償
する方法が用いられてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の適用分
野における目的は、種々の光システムに適用可能な新規
な構成を有する位相共役光発生装置を提供することであ
る。

【０００６】本発明の第１の適用分野における他の目的
は、この位相共役光発生装置を備えた有用な光システム
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の位相共役光発生
装置は、非線形光学媒質と、励起光を出力する励起光源
と、信号光入力ポートに供給された入力信号光を上記励
起光源からの上記励起光とともに上記非線形光学媒質に
供給する信号光／励起光供給手段と、上記非線形光学媒
質に供給された上記入力信号光及び上記励起光の相互作
用により発生した出力信号光及び位相共役光を抽出して
それぞれ信号光出力ポート及び位相共役光出力ポートか
ら出力する信号光／位相共役光抽出手段とを備える。

【０００８】本発明の中継光伝送システムは、送信局
と、受信局と、該送信局及び該受信局間に敷設された光
伝送路と、該光伝送路の途中に挿入された少なくとも一
つの中継局とを備え、該中継局は本発明の位相共役光発
生装置を含み、該位相共役光発生装置は、上記送信局の
側から供給された光を上記入力信号光として受け、上記
位相共役光を上記受信局の側に向けて送出する。

【０００９】本発明の双方向中継光伝送システムは、第
１の光送信機及び第１の光受信機を有する第１の送受信
局と、第２の光送信機及び第２の光受信機を有する第２
の送受信局と、該第１及び第２の送受信局間に敷設され
た上り及び下り光伝送路と、該上り及び下り光伝送路の
途中に挿入された少なくとも１つの中継局とを備え、該
中継局は本発明の位相共役光発生装置を含み、該位相共
役光発生装置の上記励起光源は第１及び第２の励起光を
それぞれ出力する第１及び第２の励起光源であり、上記
位相共役光発生装置の上記位相共役光出力ポートは第１
及び第２の位相共役光出力ポートであり、上記位相共役
光発生装置は、上記第１の送受信局の側から上記信号光
入力ポートに供給された光を第１の信号光として受け、
該第１の信号光及び上記第１の励起光に基づき第１の位
相共役光を発生させ、該第１の位相共役光を上記第１の
位相共役光出力ポートから上記第２の送受信局の側に向
けて送出するとともに、上記第２の送受信局の側から上
記信号光出力ポートに供給された光を第２の信号光とし
て受け、該第２の信号光及び上記第２の励起光に基づき
第２の位相共役光を発生させ、該第２の位相共役光を上
記第２の位相共役光出力ポートから上記第１の送受信局
の側に向けて送出する。

【００１０】本発明の光分配システムは、本発明の位相
共役光発生装置を複数備え、該複数の位相共役光発生装
置のうちの上位のものの上記信号光出力ポート及び上記
位相共役光出力ポートはそれぞれ該複数の位相共役光発
生装置のうちのすぐ下位のものの上記信号光入力ポート
に接続される。

【００１１】本発明の光スイッチングシステムは、本発
明の位相共役光発生装置と、該装置の上記励起光源をオ
ン・オフするスイッチング手段とを備え、該スイッチン
グ手段の動作により上記位相共役光が発生する状態と発
生しない状態とが択一的に切り換えられる。

【００１２】本発明の光選択システムは、本発明の位相
共役光発生装置と、該装置における上記励起光の周波数
を掃引する掃引手段とを備え、該装置の上記信号光入力
ポートには周波数分割多重された複数の信号光が供給さ
れ、上記掃引手段の動作により上記複数の信号光から択
一的に選択された信号光に対応する位相共役光が発生す
る。

【００１３】本発明の光アンド回路システムは、本発明
の一つの実施態様に係る位相共役光発生装置と、第１及
び第２の入力論理データのハイ及びローに従ってそれぞ
れ上記装置の上記第１及び第２の励起光源の発光強度を
変化させる励起光制御手段とを備え、上記第１及び第２
の入力論理データがともにハイのときにのみ上記位相共
役光が発生する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の適用分野に
おける実施例を図面に沿って詳細に説明する。

【００１５】図１は非線形光学効果による位相共役光の
発生原理の説明図である。非線形光学媒質を用いて位相
共役光を発生させる場合、パラメトリック光増幅（光パ
ラメトリックプロセス）又は４光波混合によるのが望ま
しい。パラメトリック光増幅器は２次の非線形光学効果
を用いるのに対し、４光波混合は３次の非線形光学効果
を用いる点で異なるが、物理的には全く同じ現象であ
る。

【００１６】いま、図１に示されるように、高強度の励
起光Ｅ_P（周波数ω_P）が非線形光学媒質ＮＯＭに入射し
ている状態で、周波数ω_Sの信号光Ｅ_Sと周波数ω_Iのア
イドラ光Ｅ_Iとが非線形光学媒質ＮＯＭに入射すると、
２次又は３次の非線形光学プロセスにより、周波数ω_S
の信号光Ｅ_S′と周波数ω_Iのアイドラ光Ｅ_I′とが非線
形光学媒質ＮＯＭから出力される。このとき、エネルギ
ー保存則により以下の関係が成り立つ。

【００１７】

【数１】

【００１８】特に、４光波混合における信号光、励起光
及びアイドラ光の周波数配置を図２に示す。Ωは信号光
と励起光の離調周波数である。周波数軸上において、信
号光及びアイドラ光は励起光を中心として対称の位置に
あることがわかる。

【００１９】図１の原理における非線形光学効果の相互
作用長をＬとすれば、生成方程式は以下のように与えら
れる。

【００２０】

【数２】

【００２１】となる。ｎ及びχ⁽³⁾はそれぞれ非線形媒
質ＮＯＭの屈折率及び３次の非線形光学定数を表す。ま
た、＜χ⁽³⁾＞は非線形光学定数χ⁽³⁾の非線形媒質ＮＯ
Ｍにおける偏波状態についての平均を表す。(3), (4)式
より、信号光及びアイドラ光に対する利得Ｇ_S及びＧ
_Iは、

【００２２】

【数３】

【００２３】で与えられることがわかる。通常、ω_I／
ω_S≒１であるから、非線形光学効果による位相共役光
の発生においては、信号の増幅が実現されることがわか
る。また、この場合における利得は、励起光の強度に依
存するので、本発明の位相共役光発生装置において光変
調を行って、位相共役光発生装置から出力される光に新
たな情報を載せることができる。

【００２４】図１の原理に基づいて発生する出力アイド
ラ光Ｅ_I′は入力信号光Ｅ_Sに対する位相共役光になって
いる。このことは、(3), (4)式において、入力アイドラ
光がない場合（Ｅ_I＝０）を考えてみれば明らかである
（Ｅ_I′はＥ_Sの複素共役に相当）。

【００２５】次に、この位相共役光の大きな特徴である
時間反転の性質について説明する。いま、＋ｚ方向に進
行する入力プローブ光（変調されていない入力信号光に
相当）が平面波として次の式で表されるものとする。

【００２６】

【数４】

【００２７】ここで、Ａ_S（ｒ）は電場の複素振幅、ｒ
は空間座標ベクトル、ω_Sはプローブ光の周波数、ｔは
時間、ｋ_Sは波数ベクトルを表し、ｃ．ｃ．はその直前
の項の複素共役をとることを意味する。但し、波数ベク
トルの大きさｋ_Sは、光路の屈折率をｎ、真空中の光速
をｃとすると、ｋ_S＝ω_Sｎ／ｃで与えられる。このと
き、(9) 式で表される光の位相共役光は、次の(10), (1
1)式で表される。

【００２８】

【数５】

【００２９】ここで、(10)式は＋ｚ方向の進行波である
透過型位相共役光を表し、(11)式は−ｚ方向の進行波で
ある反射型位相共役光を表す。(9),(11)式より明らかな
ように、反射型位相共役光については、

【００３０】

【数６】

【００３１】が成り立ち、位相共役光が時間反転の性質
を持つことがわかる。また、(9),(10)式から、透過型位
相共役光については、横方向の空間座標成分について時
間反転の性質を持つことがわかる。この時間反転の性質
を用いることによって、光伝送路で受ける線形の位相歪
み（例えば波長分散の影響）や偏波変動等の位相揺らぎ
を補償可能である。

【００３２】図３は本発明の位相共役光発生装置の基本
構成を示すブロック図である。１は非線形光学媒質、２
は励起光源、３は信号光入力ポート、４は信号光／励起
光供給手段、５は信号光出力ポート、６は位相共役光出
力ポート、７は信号光／位相共役光抽出手段をそれぞれ
表している。

【００３３】励起光源２は励起光を出力する。信号光／
励起光供給手段４は、信号光入力ポート３に供給された
入力信号光を励起光源２からの励起光とともに非線形光
学媒質１に供給する。信号光／位相共役光抽出手段７
は、非線形光学媒質１に供給された入力信号光と励起光
との相互作用により発生した出力信号光及び位相共役光
を抽出してそれぞれ信号光出力ポート５及び位相共役光
出力ポート６から出力する。

【００３４】この構成によると、信号光と励起光を非線
形光学媒質１に入射させて位相共役光を発生させること
ができる。また、発生した位相共役光を位相共役光出力
ポート６から取り出すことができるので、この装置を種
々の光システムに適用可能である。

【００３５】図４は本発明の第１実施例を示す位相共役
光発生装置のブロック図である。この実施例では、図３
の信号光／励起光供給手段４は、少なくとも３つのポー
トを有する光カプラ１１を含む。光カプラ１１はポート
１１Ａ，１１Ｂ及び１１Ｃを有し、ポート１１Ａ及び１
１Ｂに供給された光をポート１１Ｃから出力するように
機能する。光カプラ１１のポート１１Ａは信号光入力ポ
ート３に接続され、ポート１１Ｂは励起光源２に接続さ
れ、ポート１１Ｃは非線形光学媒質１の第１端に接続さ
れる。尚、本願明細書において「接続」という語は、動
作的な接続を意味し、光学的に直接接続される場合を含
み、さらに、光フィルタ、光アイソレータ及び光増幅器
等の光デバイスを介して接続される場合を含む。光カプ
ラ１１としては、ファイバ融着型のもの、ハーフミラ
ー、偏光ビームスプリッタ、光合波器等を使用可能であ
る。また、非線形光学媒質１としては、光ファイバ、半
導体レーザ、半導体光増幅器、その他２次又は３次の非
線形光学効果を呈する光学結晶等を採用可能である。

【００３６】この実施例のように光カプラ１１を用いて
信号光及び励起光を非線形光学媒質１に供給すると、信
号光及び励起光は非線形光学媒質１の第１端から同一光
路で非線形光学媒質１に入射するので、非線形光学媒質
１内においては信号光及び励起光が同一方向に伝搬し、
例えば非線形光学媒質１が３次の非線形光学効果を呈す
る場合に、片方向励起型の４光波混合を生じさせて、位
相共役光を非線形光学媒質１の第２端から取り出すこと
ができる。

【００３７】励起光源２から供給される励起光の強度が
十分に高い場合、前述したように、非線形光学媒質１に
おいては利得が生じ、増幅された信号光及び位相共役光
が非線形光学媒質１から出力される。これら信号光及び
位相共役光を分離して取り出すために、この実施例で
は、図３の信号光／位相共役光抽出手段７は、光デバイ
ダ１２と光フィルタ１３及び１４とを含む。光デバイダ
１２はポート１２Ａ，１２Ｂ及び１２Ｃを有し、ポート
１２Ａに供給された光を２分岐してそれぞれポート１２
Ｂ及び１２Ｃから出力するように機能する。光デバイダ
１２のポート１２Ａは非線形光学媒質１の第２端に接続
される。光デバイダ１２としては、例えば、ファイバ融
着型のもの、ハーフミラー、偏光ビームスプリッタ、光
分波器等が使用される。光フィルタ１３は光デバイダ１
２のポート１２Ｂと信号光出力ポート５の間の光路に挿
入され、その通過帯域は出力信号光の周波数を包含す
る。光フィルタ１４は光デバイダ１２のポート１２Ｃと
位相共役光出力ポート６の間の光路に挿入され、その通
過帯域は位相共役光の周波数を包含する。

【００３８】励起光の周波数と信号光の周波数を僅かに
異ならせて非線形光学媒質１において非縮退型の４光波
混合を生じさせる場合には、このようにして出力信号光
及び位相共役光を光学的に分離することができる。励起
光源２として例えばレーザダイオードが用いられている
場合、その駆動電流に情報信号を重畳して励起光の振幅
変調又は強度変調を行うことによって、非線形光学媒質
１における利得を変調して、その結果変調された出力信
号光及び位相共役光を得ることができる。

【００３９】図５は本発明の第２及び第３実施例を説明
するための位相共役光発生装置の主要部のブロック図で
ある。これらの実施例は、周波数が等しい２つの励起光
をそれぞれ非線形光学媒質１に互いに逆向きに入射さ
せ、双方向励起型の４光波混合を生じさせている点で特
徴付けられる。図３の励起光源２に対応して２つの励起
光源２１及び２２が設けられている。励起光源２１及び
２２からの励起光を非線形光学媒質１にそれぞれ互いに
逆向きで入射させるために、図３の信号光／励起光供給
手段４は、２つの光カプラ２３及び２４を含む。光カプ
ラ２３はポート２３Ａ，２３Ｂ及び２３Ｃを有し、ポー
ト２３Ａ及び２３Ｂに供給された光をポート２３Ｃから
出力し、ポート２３Ｃに供給された光をポート２３Ａか
ら出力するように機能する。光カプラ２３のポート２３
Ｂは励起光源２１に接続され、ポート２３Ｃは非線形光
学媒質１の第１端に接続される。光カプラ２４はポート
２４Ａ，２４Ｂ及び２４Ｃを有し、ポート２４Ａに供給
された光をポート２４Ｃから出力し、ポート２４Ｂに供
給された光をポート２４Ａから出力するように機能す
る。光カプラ２４のポート２４Ａは非線形光学媒質１の
第２端に接続され、ポート２４Ｂは励起光源２２に接続
される。図示された例では、独立した２つの励起光源２
１及び２２を用いているが、出力強度が高い１つの励起
光源からの励起光を２分岐してそれぞれ光カプラ２３の
ポート２３Ｂと光カプラ２４のポート２４Ｂに供給する
ようにしてもよい。この場合、２つの励起光の周波数を
一致させるための制御が不要になる。

【００４０】図６は本発明の第２実施例を示す位相共役
光発生装置のブロック図である。この実施例は、図５の
主要部の非線形光学媒質１において双方向励起型の４光
波混合により後方向に発生した位相共役光を取り出すの
に適している。非線形光学媒質１内を伝搬する信号光と
逆向きに発生した位相共役光を取り出すために、この実
施例では、図３の信号光／位相共役光抽出手段７は、光
デバイダ３１と光フィルタ３２及び３３とを含む。光デ
バイダ３１はポート３１Ａ，３１Ｂ及び３１Ｃを有し、
ポート３１Ａに供給された光をポート３１Ｃから出力
し、ポート３１Ｃに供給された光をポート３１Ｂから出
力するように機能する。光フィルタ３２は光カプラ２４
のポート２４Ｃと信号光出力ポート５の間の光路に挿入
され、その通過帯域は出力信号光の周波数を包含する。
光フィルタ３３は光デバイダ３１のポート３１Ｂと位相
共役光出力ポート６の間の光路に挿入され、その通過帯
域は位相共役光の周波数を包含する。

【００４１】図７は本発明の第３実施例を示す位相共役
光発生装置のブロック図である。この実施例は、図５の
主要部の非線形光学媒質１において双方向励起型の４光
波混合により前方向及び後方向にそれぞれ発生した位相
共役光を取り出すのに適している。前方向及び後方向に
それぞれ発生した位相共役光を取り出すために、この実
施例では、図３の位相共役光出力ポート６に対応して位
相共役光出力ポート６Ａ及び６Ｂが設けられており、信
号光／位相共役光抽出手段７は、光デバイダ３１及び４
１と光フィルタ３３，４２及び４３とを含む。光デバイ
ダ３１及び光フィルタ３３は、図６の第２実施例におけ
るのと同じように後方向に発生した位相共役光を抽出す
るためのもので、光フィルタ３３には位相共役光出力ポ
ート６Ｂが接続される。光デバイダ４１と光フィルタ４
２及び４３は前方向に発生した位相共役光を取り出すた
めのものである。光デバイダ４１はポート４１Ａ，４１
Ｂ及び４１Ｃを有し、ポート４１Ａに供給された光を２
分岐してそれぞれポート４１Ｂ及び４１Ｃから出力す
る。光デバイダ４１のポート４１Ａは光カプラ２４のポ
ート２４Ｃに接続される。光フィルタ４２は光デバイダ
４１のポート４１Ｂと信号光出力ポート５の間の光路に
挿入され、その通過帯域は出力信号光の周波数を包含す
る。光フィルタ４３は光デバイダ４１のポート４１Ｃと
位相共役光出力ポート６Ａの間の光路に挿入され、その
通過帯域は位相共役光の周波数を包含する。

【００４２】図８は本発明の第４実施例を示す位相共役
光発生装置のブロック図である。この実施例は、図３の
基本構成に対比して、入力データに基づき励起光を変調
する変調手段５１をさらに備えている点で特徴付けられ
る。変調手段５１が励起光の強度又は振幅を変調する場
合、それに伴って非線形光学媒質１における利得が変化
するので、信号光出力ポート５から出力される信号光と
位相共役光出力ポート６から出力される位相共役光の双
方について変調を行うことができる。また、変調手段５
１が励起光の周波数を変調する場合には、信号光の周波
数と励起光の周波数の差が励起光の周波数と位相共役光
の周波数の差に等しいという関係から、位相共役光につ
いての周波数変調が可能になる。尚、変調手段５１が励
起光の強度を変調する場合には、変調度を小さくして変
調成分を出力信号光及び／又は位相共役光に重畳するよ
うにしても良いし、変調度を大きくして、位相共役光を
オン・オフ変調するようにしてもよい。変調手段５１を
図６の第２実施例又は図７の第３実施例に適用して励起
光源の強度変調を行う場合には、変調手段５１により励
起光源２１及び２２のいずれか一方から出力される励起
光が変調されるようにすればよい。尚、以上の位相共役
光発生装置の実施例では、必要に応じて励起光、出力信
号光、位相共役光について光増幅を行うようにしても良
い。

【００４３】図９Ａ，図９Ｂ及び図９Ｃは本発明の第５
実施例を示す中継光伝送システムのブロック図である。
これらのシステムは、それぞれ、送信局６１と、受信局
６２と、送信局６１及び受信局６２間に敷設された光伝
送路６３と、光伝送路６３の途中に挿入された中継局６
４とを備えている。

【００４４】図９Ａに示された例では、中継局６４は位
相共役光発生装置６５を含み、この位相共役光発生装置
６５は、送信局６１から光伝送路６３を介して信号光入
力ポート３に供給された光を入力信号光として受け、こ
の入力信号光に基づいて発生した位相共役光を、位相共
役光出力ポート６から光伝送路６３を介して受信局６２
に向けて送出する。位相共役光発生装置６５は例えば図
３に示された基本構成を有する。この構成によると、光
伝送路６３の途中に位相共役光発生装置６５を設けてい
るので、光伝送路６３において生じた波長分散等を補償
することができ、長距離の光伝送が可能になる。また、
位相共役光発生装置６５で位相共役光に対する利得が生
じるようにしておくことによって、光伝送路６３で減衰
した信号光強度を補償することができる。

【００４５】図９Ｂに示された例では、中継局６４は、
位相共役光発生装置６５に加えて、入力データに基づき
励起光を変調する変調手段６６をさらに含む。この入力
データは例えば中継局６４の監視データを含む。この構
成によると、監視データ等の中継局６４に固有の情報を
受信局６２に伝送することができる。尚、位相共役光発
生装置６５の信号光出力ポート５からの出力信号光が受
信局６２に伝送されるようにし、位相共役光出力ポート
６から出力された変調された位相共役光が送信局６１に
伝送されるように構成を変更しても良い。

【００４６】図９Ｃに示された例では、送信局６１が送
出する光は伝送データにより変調されており、中継局６
４は、位相共役光発生装置６５に加えて、復調手段６７
を含む。復調手段６７は、位相共役光発生装置６５の信
号光出力ポート５から出力される出力信号光を受け、送
信局６１における伝送データに対応した復調データを再
生する。送信局６１における変調方式は、例えば、コヒ
ーレントな光若しくはコヒーレントでない光に対する強
度変調又はコヒーレントな光に対する振幅変調若しくは
角度変調である。受信局６２における検波方式として
は、送信局６１における変調方式が強度変調である場合
には、フォトダイオード等の受光器を用いた直接検波が
適しており、送信局６１における変調方式がコヒーレン
ト光に対する振幅変調又は角度変調である場合には、フ
ォトダイオード等の受光器の受光面上に受信光とローカ
ル光とを同一光路で入射させるようにしたヘテロダイン
検波又はホモダイン検波が適している。この構成による
と、送信局６１から受信局６２に伝送される伝送データ
を中継局６４でモニタすることができる。

【００４７】図９Ａ，図９Ｂ及び図９Ｃのシステムは周
波数分割多重伝送にも適用可能である。この場合、中継
局６４は各周波数毎の励起光源を有していることが望ま
しいが、周波数分割多重間隔が密である場合には、１つ
の励起光源を用いて全てのチャネルの位相共役光を発生
させることもできる。

【００４８】図１０は本発明の第６実施例を示す中継光
伝送システムのブロック図である。この実施例は、図９
Ａ，図９Ｂ又は図９Ｃに示されたシステムと対比して、
送信局６１と受信局６２の間にＮ台（Ｎは１より大きい
自然数）の中継局６４（＃１〜＃Ｎ）が挿入されている
点で特徴付けられる。送信局６１の側から数えて１番目
の中継局６４（＃１）が有する位相共役光発生装置６５
の信号光入力ポート３は送信局６１に接続される。ま
た、中継局６４（＃１〜＃Ｎ）のうち送信局６１の側か
ら数えてｎ番目（ｎは１よりも大きく且つ（Ｎ＋１）よ
りも小さい自然数）の中継局が有する位相共役光発生装
置６５の信号光入力ポート３は、（ｎ−１）番目の中継
局が有する位相共役光発生装置６５の位相共役光出力ポ
ート６に接続される。さらに、受信局６２の側から数え
て１番目の中継局６４（＃Ｎ）が有する位相共役光発生
装置６５の位相共役光出力ポート６は受信局６２に接続
される。この実施例によると、図９Ａ，図９Ｂ及び図９
Ｃのいずれかの実施例に比べてさらに長距離の光伝送が
可能になる。

【００４９】図１１は本発明の第７実施例を示す双方向
中継光伝送システムのブロック図である。このシステム
は、光送信機７１及び光受信機７２を有する送受信局７
３と、光送信機７４及び光受信機７５を有するもう一つ
の送受信局７６と、送受信局７３及び７６間に敷設され
た上り光伝送路７７及び下り光伝送路７８と、上り及び
下り光伝送路７７及び７８の途中に挿入された中継局７
９とを備えている。中継局７９は、双方向伝送に適用す
るように変更を加えられた位相共役光発生装置６５′を
含む。位相共役光発生装置６５′は、第１及び第２の励
起光をそれぞれ出力する図示しない第１及び第２の励起
光源を有しており、発生した位相共役光は位相共役光出
力ポート６Ａ及び６Ｂから出力する。

【００５０】図１２は図１１のシステムにおける各光の
周波数配置の説明図である。ω_P1は第１の励起光、ω_S1
は光送信機７１から上り光伝送路７７を介して位相共役
光発生装置６５′の信号光入力ポート３に供給される第
１の信号光、ω_I1は第１の励起光と第１の信号光に基づ
き位相共役光発生装置６５′において発生する第１の位
相共役光、ω_P2は第２の励起光、ω_S2は光送信機７４か
ら下り光伝送路７８を介して位相共役光発生装置６５′
の信号光出力ポート５に供給される第２の信号光、ω_I2
は第２の励起光と第２の信号光に基づき位相共役光発生
装置６５′において発生する第２の位相共役光の周波数
をそれぞれ表している。第１の励起光と第２の励起光は
例えば互いに異なる周波数を有しており、第１及び第２
の信号光の周波数はそれぞれ第１及び第２の励起光の周
波数と僅かに異なるように設定される。第１及び第２の
位相共役光は、それぞれ、第１及び第２の励起光を中心
として第１及び第２の信号光に対して対称の周波数軸上
の位置に出現する。尚、第１及び第２の信号光が、これ
らが混信しない程度にわずかに異なる周波数を有してい
る場合には、第１及び第２の信号光が利得帯域に入るよ
うな単一周波数（帯域）の第１及び第２の励起光を用い
てもよい。

【００５１】位相共役光発生装置６５′は、信号光入力
ポート３に供給された第１の信号光と第１の励起光に基
づき第１の位相共役光を発生し、この第１の位相共役光
は、位相共役光出力ポート６Ａから上り光伝送路７７を
介して光受信機７５に伝送される。また、位相共役光発
生装置６５′は、光送信機７４から信号光出力ポート５
に供給された第２の信号光と第２の励起光に基づいて第
２の位相共役光を発生させ、この第２の位相共役光は位
相共役光出力ポート６Ｂから下り光伝送路７８を介して
光受信機７２に伝送される。尚、位相共役光発生装置６
５′は、図７の第３実施例に準じて構成することができ
る。図７の第３実施例では、信号光出力ポート５は出力
信号光を送出するためのものであるが、図１１の第７実
施例では、この信号光出力ポート５を下り方向のための
入力ポートとして用いている。また、図９Ａ〜図９Ｃの
第５実施例に周波数分割多重を適用可能であるのと同様
に、図１１の第７実施例にも周波数分割多重を適用可能
である。

【００５２】図１３は本発明の第８実施例を示す双方向
中継光伝送システムのブロック図である。この実施例
は、図１１の第７実施例と対比して、送受信局７３及び
７６間にＮ台（Ｎは１より大きい自然数）の中継局７９
（＃１〜＃Ｎ）を設けている点で特徴付けられる。各中
継局７９（＃１〜＃Ｎ）はそれぞれ図１１の位相共役光
発生装置６５′を有している。送受信局７３の側から数
えて１番目の中継局７９（＃１）が有する位相共役光発
生装置６５′の信号光入力ポート３及び位相共役光出力
ポート６Ｂは、それぞれ光送信機７１及び光受信機７２
に接続される。また、中継局７９（＃１〜＃Ｎ）のうち
送受信局７３の側から数えてｎ番目（ｎは１より大きく
且つ（Ｎ＋１）より小さい自然数）の中継局が有する位
相共役光発生装置６５′の信号光入力ポート３及び位相
共役光出力ポート６Ｂは、（ｎ−１）番目の中継局が有
する位相共役光発生装置６５′のそれぞれ位相共役光出
力ポート６Ａ及び信号光出力ポート５に接続される。さ
らに、送受信局７６の側から数えて１番目の中継局７９
（＃Ｎ）が有する位相共役光発生装置６５′の信号光出
力ポート５及び位相共役光出力ポート６Ａはそれぞれ光
送信機７４及び光受信機７５に接続される。この実施例
において、各位相共役光発生装置６５′における第１の
励起光を同一周波数にし、各位相共役光発生装置６５′
における第２の励起光を同一周波数にするためには、信
号光と位相共役光の周波数配置関係を交互に逆転させれ
ば良い。例えば、中継局７９（＃１）が有する位相共役
光発生装置６５′における周波数配置が図２のように設
定されている場合には、中継局７９（＃２）が有する位
相共役光発生装置６５′における周波数配置が、ω _S＝
ω_P−Ω，ω_I＝ω_P＋Ωとなるようにすれば良い。

【００５３】図１４は本発明の第９実施例を示す光分配
システムのブロック図である。このシステムは位相共役
光発生装置６５を複数備えており、これら複数の位相共
役光発生装置６５のうちの上位のものの信号光出力ポー
ト５及び位相共役光出力ポート６はそれぞれすぐ下位の
ものの信号光入力ポート３に接続される。この実施例に
おいては、位相共役光発生装置６５を１台通過する毎の
ＳＮ比の劣化は最小で３ｄＢ（量子雑音の付加）で済
む。一方、従来の光分配システムにおいては、一つの光
分配部が少なくとも１台の１：１光カプラと光増幅器と
を有しているので、分配による損失を０ｄＢに抑えるた
めには、一つの光分配部で最小でも６ｄＢのＳＮ比の劣
化があった。従って、この実施例によると、極めて低雑
音で且つ分配による損失のない光分配が可能になる。
尚、位相共役光発生装置６５のポート５及び６からそれ
ぞれ出力される信号光及び位相共役光に対する利得は、
(7), (8)式に示されたように互いに異なるが、Ｇ≫１，
ω_I／ω_S≒１の条件の下で位相共役光発生装置６５を動
作させることによって、この利得差を無視することがで
きる。

【００５４】図１５は本発明の第１０実施例を示す光ス
イッチングシステムのブロック図である。この実施例
は、図３の基本構成に対比して、励起光源２をオン・オ
フするスイッチング手段８１をさらに備えている点で特
徴付けられる。励起光源２のオン状態においては、非線
形光学媒質１において位相共役光が発生するように励起
光の強度が制御され、励起光源２のオフ状態において
は、非線形光学媒質１で位相共役光が発生しないように
励起光の強度が制御される。この実施例によると、スイ
ッチング手段８１の動作により位相共役光が発生する状
態と発生しない状態とを択一的に切り換えることが可能
になる。

【００５５】図１６は本発明の第１１実施例を示す光選
択システムのブロック図である。この実施例は、図３の
基本構成に対比して、励起光源２から出力される励起光
の周波数を掃引する掃引手段９１をさらに備えている点
と、信号光入力ポート３に周波数分割多重された複数の
信号光が供給される点とで特徴付けられる。周波数分割
多重された複数の信号光を供給するために、この実施例
では、周波数が互いに異なる信号光を出力する複数の光
源９２（＃１，＃２，…）が用いられており、これらの
光源９２（＃１，＃２，…）からの信号光はマルチプレ
クサ等の多重化手段９３で多重化されて信号光入力ポー
ト３に供給される。この実施例において、励起光の周波
数を掃引手段９１により変化させると、それに伴って、
位相共役光を発生する利得帯域も周波数軸上で掃引され
る。従って、複数の信号光のうち利得帯域にある信号光
を択一的に選択して、その信号光に対応する位相共役光
を発生させることができるので、周波数分割多重システ
ムにおけるチャネル選択を容易に行うことができる。

【００５６】図１７は本発明の第１２実施例を示す光ア
ンド回路システムのブロック図である。この実施例で
は、図６の第２実施例における励起光源２１及び２２と
光カプラ２３及び２４と光デバイダ３１と光フィルタ３
３とが用いられ、さらに励起光制御手段１０１が設けら
れている。励起光制御手段１０１は、励起光源２１から
光カプラ２３のポート２３Ｂに供給される励起光の強度
を入力論理データＱ₁のハイ及びローに従って変化させ
る駆動回路１０２と、励起光源２２から光カプラ２４の
ポート２４Ｂに供給される励起光の強度を入力論理デー
タＱ₂のハイ及びローに従って変化させる駆動回路１０
３とを含む。信号光入力ポート３には光源１０４からの
例えば変調されていない信号光が供給される。そして、
入力論理データＱ₁及びＱ₂がともにハイのときにのみ位
相共役光出力ポート６から位相共役光が出力されるよう
に信号光及び励起光の強度を調整しておく。このときの
入力論理データＱ₁及びＱ₂とこれらに対する位相共役光
の論理レベルＸ₁との関係を表に示す。

【００５７】

【表１】

【００５８】表から明らかなように、この実施例による
と、２つの入力論理データに対する位相共役光の強度レ
ベルがアンド回路の出力として得られていることがわか
る。尚、２つの論理データは電気信号であっても良いし
光信号であっても良い。また、この実施例においては、
非線形光学媒質１における非線形光学効果自体の応答時
間はピコ秒程度であるので、極めて高速な演算の実現が
可能になる。

【００５９】ところで、光の波動性を積極的に利用した
光計測や光通信に用いられる光を振動電場と考えると、
この振動電場の振幅や位相は種々の原因で揺らいでい
る。取り分け、場の量子論的揺らぎは避けることができ
ないものである。従って、このような揺らぎが光計測に
おける精度や光通信における受信感度を究極的に律する
ことになる。場のある量の揺らぎはその量と特定の関係
にあるもう１つの量との間の不確定性関係で律せられて
いる。即ち、これら２つの量の揺らぎの大きさの積は所
定値以下にはならない。しかし、一方の量の揺らぎが大
きくなることを許容すれば、他方の量の揺らぎを小さく
することができる可能性は残されている。このような考
えに基づいて、揺らぎの少ない場を作ろうという試みが
なされている。こうして作られた場はスクイズド状態と
称され、この状態における光はスクイズド光と称され
る。

【００６０】本発明の位相共役光発生装置を用いてスク
イズド状態を生成することができる。即ち、励起光の強
度が高い場合、出力信号光と位相共役光についての量子
論的取り扱いが可能になり、出力信号光及び位相共役光
が互いにパラメトリックな量子相関を有することを用い
てスクイズド状態の生成が可能になり、光計測における
測定精度や光通信における感度を高めることができる。

【００６１】以上説明したように、本発明の第１の適用
態様によると、種々の光システムに適用可能な新規な構
成を有する位相共役光発生装置の提供が可能になるとい
う効果が生じる。また、この位相共役光発生装置を備え
た種々の有用な光システムを提供することができるよう
になるという効果が生じる。

【００６２】次に本発明の第２の適用分野について説明
する。本発明の以下の実施例は、位相共役光を用いた光
通信システムに関する。

【００６３】本発明の第２の適用分野における目的は、
多機能性を有する位相共役光発生手段を用い、これを光
通信システムに適用することである。

【００６４】具体的には、本発明の以下の実施例の目的
は、光伝送路での位相揺らぎを補償した光通信システム
を提供することにある。

【００６５】本発明によると、主局と従局の間に光伝送
路を設けてなる光通信システムであって、上記主局は位
相共役光発生手段及び第１の変調手段を有し、上記従局
はプローブ光発生手段及び第１の復調手段を有し、上記
プローブ光発生手段はプローブ光を上記光伝送路の第１
端に供給し、上記位相共役光発生手段は上記光伝送路の
第２端から出力した上記プローブ光に対する位相共役光
を発生して該位相共役光を上記光伝送路の第２端に供給
し、上記第１の変調手段は第１の入力データに従って上
記位相共役光を変調し、上記第１の復調手段は上記光伝
送路の第１端から出力した上記位相共役光に基づいて上
記第１の入力データを復調するシステムが提供される。

【００６６】このシステムにおいては、光伝送路を介し
て従局から伝送されたプローブ光に対する位相共役光を
主局で発生させ、この位相共役光を例えばデータ信号に
より変調して光伝送路を介して従局に伝送するようにし
ているので、位相共役光における時間反転の性質によ
り、光伝送路での位相揺らぎが補償される。

【００６７】以下、本発明の第２の適用分野における実
施例を添付図面に従って詳細に説明する。

【００６８】図１８は本発明の光通信システムの基本構
成を示すブロック図である。このシステムは、主局２０
１と従局２０２を光伝送路２０３により接続して構成さ
れる。主局２０１は位相共役光発生手段２０４及び（第
１の）変調手段２０５を有する。従局２０２はプローブ
光発生手段２０６及び（第１の）復調手段２０７を有す
る。プローブ光発生手段２０６は、変調された或いは変
調されていないプローブ光を光伝送路２０３の第１端に
供給する。位相共役光発生手段２０４は、光伝送路２０
３の第２端から出力したプローブ光を受け、そのプロー
ブ光に対する位相共役光を発生して、この位相共役光を
光伝送路２０３の第２端に供給する。変調手段２０５
は、入力データに従って位相共役光を変調する。復調手
段２０７は、光伝送路２０３の第１端から出力した位相
共役光に基づいて入力データを復調する。変調手段２０
５は、位相共役光発生手段２０４に動作的に接続されて
位相共役光を内部変調するように構成されていても良い
し、位相共役光発生手段２０４とは独立して位相共役光
発生手段２０４から光伝送路２０３の第２端に供給され
る位相共役光を外部変調するように構成されていても良
い。

【００６９】図１９は図１８の主局２０１の具体的構成
例を示すブロック図である。位相共役光発生手段２０４
は、非線形光学媒質２１１と、励起光を発生する励起光
発生手段２１２と、プローブ光／励起光供給手段２１３
とを含む。プローブ光／励起光供給手段２１３は、励起
光発生手段２１２から供給された励起光を、図１８の従
局２０２から光伝送路２０３を介して供給されたプロー
ブ光とともに非線形光学媒質２１１に供給する。非線形
光学媒質２１１内で発生した位相共役光は、プローブ光
の供給経路と同じ経路を逆向きに経て或いはプローブ光
の供給経路とは異なる経路を経て図１８の光伝送路２０
３に供給される。

【００７０】図１９のように構成された位相共役光発生
手段２０４が用いられている場合、位相共役光を変調す
る変調手段２０５は、入力データに従って励起光を変調
する励起光変調手段２１４を含むことができる。励起光
変調手段２１４は、励起光発生手段２１２の光源を直接
変調し、或いは励起光発生手段２１２からプローブ光／
励起光供給手段２１３を介して非線形光学媒質２１１に
供給される励起光を間接変調する。非線形光学媒質２１
１を用いて位相共役光を発生させる場合、パラメトリッ
ク光増幅（光パラメトリックプロセス）又は４光波混合
によるのが望ましい。パラメトリック光増幅は２次の非
線形光学効果を用いるのに対し、４光波混合は３次の非
線形光学効果を用いる。４光波混合により位相共役光を
発生させる場合、励起光として同一周波数の第１及び第
２の励起光を用い、これら第１及び第２の励起光を非線
形光学媒質に互いに逆向きに供給するのが望ましい。こ
のような双方向励起型の４光波混合による場合には、効
率的に位相共役光を発生させることができる。勿論一つ
の励起光源を用いて４光波混合を発生させても良い。

【００７１】図２０は、同一周波数の第１及び第２の励
起光を３次の非線形光学効果を呈する非線形光学媒質に
互いに逆向きに供給して４光波混合を生じさせる場合に
おける位相共役光の発生原理の説明図である。３次の非
線形光学効果を呈する非線形光学媒質ＮＯＭに第１及び
第２の励起光Ｅ_P1及びＥ_P2を互いに反対の向きで入射さ
せている状態で、非線形光学媒質ＮＯＭに入力信号光
（プローブ光に相当）を供給すると、３次の非線形光学
プロセス（具体的には第１及び第２の励起光のいずれか
一方と入力信号光とにより形成される空間回折格子によ
る第１及び第２の励起光のいずれか他方の回折）によ
り、周波数ω_S、波数ｋ_Sの入力信号光Ｅ_Sから、周波数
ω_S、波数ｋ_Sの出力信号光Ｅ_S′と周波数ω_I、波数ｋ_I
の出力アイドラ光Ｅ_I′とが生成される。出力アイドラ
光Ｅ_I′が入力信号光Ｅ_Sの位相共役光に相当するもので
あることは後述する。特に、互いに反対の向きで供給さ
れた第１及び第２の励起光が同じ周波数（ω_P）である
場合には、波数についてｋ_I＝−ｋ_Sとなるから、アイド
ラ光は入力信号光の入射方向と反対方向に出力され、こ
れにより反射型の位相共役光発生装置（位相共役ミラ
ー）が実現される。このとき、エネルギー保存則により
次の関係が成り立つ。

【００７２】

【数７】

【００７３】図２１は、４光波混合における信号光、励
起光及びアイドラ光の周波数配置を説明するための図で
ある。Ωは信号光と励起光の離調周波数を表す。周波数
軸上において、信号光及びアイドラ光は励起光を中心と
して対称の位置にあることが分かる。

【００７４】図２０の原理における非線形光学効果の相
互作用長をＬとすれば、生成方程式は以下のように与え
られる。

【００７５】

【数８】

【００７６】となる。ｎ及びχ⁽³⁾はそれぞれ非線形媒
質ＮＯＭの屈折率及び３次の非線形光学定数を表す。ま
た、＜χ⁽³⁾＞は非線形光学定数χ⁽³⁾の全ての偏波状態
についての平均を表す。

【００７７】(14),(15) 式より、信号光及びアイドラ光
に対するそれぞれの利得Ｇ_S及びＧ_Iは、

【００７８】

【数９】

【００７９】で与えられることがわかる。通常、ω_I／
ω_S≒１であるから、非線形光学効果による位相共役光
の発生においては、信号の増幅が実現されることがわか
る。また、この場合における利得は、励起光の強度に依
存するので、励起光の強度を変調することで、アイドラ
光について強度変調を行うことができる。図２０の原理
に基づいて発生する出力アイドラ光Ｅ_I′は入力信号光
Ｅ_Sに対する位相共役光になっている。このことは、(1
4),(15) 式において、入力アイドラ光がない場合（Ｅ _I
＝０）を考えてみれば明らかである（Ｅ_I′はＥ_Sの複素
共役に相当）。

【００８０】次に、この位相共役光の大きな特徴である
時間反転の性質について説明する。いま、＋ｚ方向に進
行する入力信号光（変調されていない入力プローブ光に
相当）が平面波として次の式で表されるものとする。

【００８１】

【数１０】

【００８２】ここで、Ａ_S（ｒ）は電場の複素振幅、ｒ
は空間座標ベクトル、ω_Sはプローブ光の周波数、ｔは
時間、ｋ_Sは波数ベクトルを表し、ｃ．ｃ．はその直前
の項の複素共役をとることを意味する。但し、波数ベク
トルの大きさｋ_Sは、光路の屈折率をｎ、真空中の光速
をｃとすると、ｋ_S＝ω_Sｎ／ｃで与えられる。このと
き、(20)式で表される光の位相共役光は、次の(21)式で
表される。

【００８３】

【数１１】

【００８４】(21)式は−ｚ方向の進行波である反射型の
位相共役光を表している。(21)式より明らかなように、
反射型の位相共役光については、

【００８５】

【数１２】

【００８６】が成り立ち、位相共役光が時間反転の性質
を持つことがわかる。この時間反転の性質を用いること
によって、光伝送路で受ける定常的な位相歪み（例えば
波長分散の影響）や偏波変動等の位相揺らぎを補償可能
である。

【００８７】図２２は図１８及び図１９の主局２０４の
実施例を示すブロック図である。この実施例では、図１
９の非線形光学媒質２１１として光ファイバ２２１が用
いられている。光ファイバ２２１は望ましくは石英系の
シングルモードファイバである。また、図１９の励起光
発生手段２１２に対応して２つのレーザダイオード２２
２及び２２３が用いられている。レーザダイオード２２
２及び２２３はそれぞれ第１及び第２の励起光を出力
し、これらの周波数は等しい。非線形光学媒質２１１と
しては、光ファイバ２２１の他にＢａＴｉＯ₃等の光誘
起屈折率（フォトリフラクティブ）効果媒質、各種の有
機化合物、各種半導体、特に進行波型の半導体光増幅器
やファブリペロ型の半導体光増幅器を用いることもでき
る。また、ＬｉＮｂＯ₃等による光導波構造も採用可能
である。いずれにしても、これらの媒質の主にＦＷＭを
用いることにより位相共役光の発生が可能であり、位相
共役光の発生効率が高い非線形光学媒質を用いてその光
路長を短くすることが、位相整合を容易にして広帯域化
を図る上で有効である。レーザダイオード２２２及び２
２３からの第１及び第２の励起光を非線形光学媒質とし
ての光ファイバ２２１にそれぞれ互いに逆向きで入射さ
せるために、図１９のプローブ光／励起光供給手段２１
３は、２つの光カプラ２２４及び２２５を含む。光カプ
ラ２２４はポート２２４Ａ，２２４Ｂ及び２２４Ｃを有
し、少なくとも、ポート２２４Ａに供給された光をポー
ト２２４Ｂから出力しポート２２４Ｂに供給された光を
ポート２２４Ｃから出力するように機能する。光カプラ
２２４のポート２２４Ａはレーザダイオード２２２に接
続され、ポート２２４Ｂは光ファイバ２２１の第１端に
接続され、ポート２２４Ｃは信号光出力用のポート２２
６に接続される。光カプラ２２５はポート２２５Ａ，２
２５Ｂ及び２２５Ｃを有し、少なくとも、ポート２２５
Ａに供給された光をポート２２５Ｂから出力しポート２
２５Ｂに供給された光をポート２２５Ｃから出力しポー
ト２２５Ｃに供給された光をポート２２５Ｂから出力す
るように機能する。光カプラ２２５のポート２２５Ａは
レーザダイオード２２３に接続され、ポート２２５Ｂは
光ファイバ２２１の第２端に接続され、ポート２２５Ｃ
はプローブ光入力及び位相共役光出力のためのポート２
２７に接続される。光カプラ２２４及び２２５として
は、例えば、ファイバ融着型のもの、ハーフミラー、光
合波器、偏光ビームスプリッタ等が使用される。

【００８８】この実施例では、図１９の励起光変調手段
２１４は、レーザダイオード２２２及び２２３の駆動制
御回路２２８を含む。駆動制御回路２２８は、光ファイ
バ２２１に供給される第１及び第２の励起光によって入
力プローブ光に対する位相共役光が発生するようにレー
ザダイオード２２２及び２２３に駆動電流を供給し、ま
た、レーザダイオード２２２及び／又は２２３に供給す
る駆動電流を入力データに従って変化させる。位相共役
光について強度変調又は振幅変調を行う場合には、駆動
制御回路２２８は、入力データに従って第１及び第２の
励起光の少なくともいずれか一方の強度又は振幅が変調
されるように、レーザダイオード２２２及び２２３に与
える駆動電流を制御する。また、位相共役光について周
波数変調を行う場合には、駆動制御回路２２８は、入力
データに従って第１及び第２の励起光の周波数が変調さ
れるように、レーザダイオード２２２及び２２３に与え
る駆動電流を制御する。レーザダイオード２２２及び２
２３から光ファイバ２２１にそれぞれ供給される第１及
び第２の励起光が周波数変調されると、信号光の周波数
と励起光の周波数の差が励起光の周波数と位相共役光の
周波数の差に等しいという関係（図２１参照）から、位
相共役光が周波数変調される。

【００８９】この実施例によると、レーザダイオード２
２２及び２２３からの第１及び第２の励起光を非線形光
学媒質としての光ファイバ２２１にそれぞれ互いに逆向
きに供給することができるので、双方向励起型の４光波
混合を生じさせて、入力プローブ光に対する位相共役光
を効率的に発生させることができる。また、ポート２２
７から入力プローブ光の供給経路と同一の経路で位相共
役光を取り出すことができるので、ポート２２７を図１
８の光伝送路２０３に接続することによって、図１８の
システムを容易に実現することができる。尚、図２２の
ポート２２６は、ポート２２７に供給されるプローブ光
が後述のように変調されている場合に、復調のために用
いることができる。

【００９０】図２３Ａ及び２３Ｂは、図２２の駆動制御
回路２２８が位相共役光を強度変調すべくレーザダイオ
ード２３に与える駆動電流を変化させて第２の励起光を
強度変調する場合についての位相共役光及び第２の励起
光の波形を説明するための図である。図２３Ａにおい
て、下段は第２の励起光Ｅ_P2の波形を表し、上段は位相
共役光Ｅ_I′の波形を表している。第２の励起光Ｅ_P2は
アナログ信号（この例では正弦波信号）により強度変調
されており、第２の励起光Ｅ_P2が信号利得Ｇ＝１を満足
する値Ｅ_P2 ⁽⁰⁾よりも高い値のときにのみ位相共役光が
出力される。従って、位相共役光Ｅ_I′の波形は、正弦
波信号を半波整流した波形と等価になる。図２３Ｂは第
２の励起光がデジタル信号により強度変調されている場
合についてを図２３Ａに準じて表示した位相共役光及び
第２の励起光の波形図である。この例においても、第２
の励起光Ｅ_P2がしきい値Ｅ_P2 ⁽⁰⁾よりも高い値のときに
のみ位相共役光が出力される。尚、第２の励起光の強度
又は振幅を常にしきい値Ｅ_P2 ⁽⁰⁾よりも高い領域で変化
させる場合にも、本発明を実施可能である。

【００９１】図２４は本発明の光通信システムの他の基
本構成を示すブロック図である。この基本構成は、図１
８の基本構成と対比して、主局２０１の第１の変調手段
２０５が第１の入力データに従って位相共役光を変調し
ている点と、従局２０２が第２の入力データに従ってプ
ローブ光を変調する第２の変調手段２３１をさらに有し
ている点と、主局２０１が位相共役光発生手段２０４の
出力光に基づいて第２の入力データを復調する第２の復
調手段３２をさらに有する点とで特徴付けられる。この
構成によると、従局２０２から主局２０１に向かう方向
にはプローブ光に伝送データをのせ、主局２０１から従
局２０２に向かう方向については位相共役光に伝送デー
タをのせることができるので、双方向伝送が可能になる
とともに、主局２０１から従局２０２に向かう方向につ
いて光伝送路での位相揺らぎを補償することができる。

【００９２】第２の変調手段２３１がプローブ光の周波
数又は位相を変調する場合には、第１の変調手段２０５
における位相共役光に対する変調方式としては、強度変
調又は振幅変調を採用可能である。こうすることで、第
１及び第２の復調手段２０７及び２３２がそれぞれ容易
に第１及び第２の入力データを復調することができる。
また、第２の変調手段２３１がプローブ光の強度又は振
幅を比較的低い変調度で変調し、第１の変調手段２０５
が位相共役光の強度又は振幅を比較的高い変調度で変調
するようにしても、或いはその逆でも良好に復調を行う
ことができる。尚、図２４の第２の復調手段２３２は、
例えば図２２のポート２２６に接続され、図２２の光フ
ァイバ２２１内で増幅された信号光（増幅された変調プ
ローブ光に相当）に基づいて、第２の入力データを復調
する。

【００９３】図２５は図１８又は図２４のシステムに適
用可能な従局の第１実施例を示すブロック図である。こ
の実施例では、位相共役光が強度変調されている場合
に、直接検波により伝送データを復調する。光カプラ２
４１はポート２４１Ａ，２４１Ｂ及び２４１Ｃを有し、
ポート２４１Ａに供給された光をポート２４１Ｂから出
力しポート２４１Ｃに供給された光をポート２４１Ａか
ら出力するように機能する。光カプラ２４１としては例
えば光サーキュレータを用いることができる。光カプラ
２４１のポート２４１Ａは図１８又は図２４の光伝送路
２０３に接続され、ポート２４１Ｂはフォトダイオード
等の受光器２４２に接続され、ポート２４１Ｃはプロー
ブ光の光源としてのレーザダイオード２４４に接続され
る。

【００９４】強度変調された位相共役光が光カプラ２４
１のポート２４１Ａ及び２４１Ｂをこの順に経て受光器
２４２に供給されると、受光器２４２の出力電気信号は
伝送されてきた位相共役光の強度変化に対応して変化す
る。従って、識別器等を用いて通常通り構成される復調
回路２４３により受光器２４２の出力電気信号を処理す
ることで、伝送データを再生することができる。プロー
ブ光の光源としてのレーザダイオード２４４は駆動回路
２４５により駆動される。この実施例の従局を図１８の
システムに適用する場合には、駆動回路２４５はレーザ
ダイオード２４４を定常駆動し、レーザダイオード２４
４からは一定のプローブ光が出力され、このプローブ光
は光カプラ２４１のポート２４１Ｃ及び２４１Ａをこの
順に経て図１８の光伝送路２０３に送出される。一方、
この実施例の従局が図２４のシステムに適用される場合
には、レーザダイオード２４４から変調されたプローブ
光が出力されるように、駆動回路２４５がレーザダイオ
ード２４４を駆動する。コヒーレントな位相共役光に対
して振幅変調、位相変調又は周波数変調が行われている
場合には、従局では、ローカル光を用いてヘテロダイン
検波により伝送データを再生することができる。この場
合、従局に伝送された位相共役光をローカル光と共に受
光器の受光面に入射させて、ヘテロダイン検波を行うこ
とができる。

【００９５】図２６は図１８又は図２４のシステムに適
用可能な従局の第２実施例を示すブロック図である。こ
の実施例は、従局でヘテロダイン検波を行う場合に、一
つの光源からのプローブ光を２分岐し、その一方をロー
カル光として用いている点で特徴付けられる。図１８又
は図２４の光伝送路２０３により伝送された位相共役光
は、光カプラ２４１のポート２４１Ａ及び２４１Ｂをこ
の順に経てさらにハーフミラー２５１を透過してフォト
ダイオード等の受光器２５２に入射する。レーザダイオ
ード２５３から出力されたプローブ光は、ハーフミラー
２５４で分岐され、分岐プローブ光の一方は光カプラ２
４１のポート２４１Ｃ及び２４１Ａをこの順に経て光伝
送路に送出される。分岐プローブ光の他方は、ハーフミ
ラー２５４で反射してローカル光としてさらにハーフミ
ラー２５１で反射し、位相共役光と同一光路で受光器２
５２の受光面に入射する。

【００９６】この場合、ローカル光源と信号光源を共通
化できる上、ローカル光源は受信機の近傍に設置される
ので、高い光パワーレベルでのローカル光の受光が可能
であり、従って、高い受信感度の確保も容易である。位
相共役光及びローカル光が受光器２５２の受光面に同一
光路で入射すると、位相共役光の周波数とローカル光の
周波数の差に相当する周波数を有する中間周波信号が、
受光器２５２の出力として得られる。従って、フィルタ
検波方式或いは同期検波方式により通常通り構成される
復調回路２５６を用いて、受光器２５２から供給される
中間周波信号に基づいて伝送データを復調することがで
きる。尚、図２６において、符号２５５はレーザダイオ
ード２５３の駆動回路を表しており、この駆動回路２５
５は図２５の駆動回路２４５に対応している。

【００９７】図２７は図２６の受光器２５２から出力さ
れる中間周波信号のスペクトルの説明図である。図２１
で説明したように、非線形光学媒質を用いて４光波混合
により位相共役光を発生させる場合、プローブ光と励起
光の離調周波数をΩとすると、励起光と位相共役光の離
調周波数もΩとなり、その結果、プローブ光の周波数と
位相共役光の周波数の差は２Ωとなる。従って、図２６
の実施例において、分岐プローブ光をローカル光として
用いた場合には、中間周波信号の中心周波数は２Ωとな
る。

【００９８】ところで、図２６の実施例のように、ヘテ
ロダイン検波を行う場合には、受光器２５２に入射する
位相共役光及びローカル光の偏光面を一致させておくこ
とが、中間周波信号の出力レベルを安定化する上で要求
される。レーザダイオード２５３の出力光は通常直線偏
光に近い偏光状態を有しているので、レーザダイオード
２５３からハーフミラー２５４及び２５１を介して受光
器２５２に供給されるローカル光は一定の偏光面を有す
る直線偏光と見なすことができる。一方、光伝送路とし
てよく用いられるシングルモードファイバの伝搬モード
には、偏光面が互いに直交する２つの偏光モードが存在
し、これら２つの偏光モードは各種の外乱の影響により
結合して、結果として、シングルモードファイバの第１
端に供給される光の偏光状態はそのファイバの第２端か
ら出力される光の偏光状態に一致しない。従って、図２
６の光カプラ２４１のポート２４１Ａに接続される光伝
送路としてシングルモードファイバが用いられている場
合には、光カプラ２４１のポート２４１Ｂからハーフミ
ラー２５１を介して受光器２５２に供給される位相共役
光の偏光状態は、環境変化等によって時間とともに変動
する。このような偏光状態の変動があると、受光器２５
２から出力される中間周波信号のレベルが変動し、最悪
の場合位相共役光とローカル光が干渉せずに受信不能状
態となる。

【００９９】このような問題に対処するために、従来の
コヒーレント光通信システムでは、受光器に供給される
信号光（図２６の実施例における位相共役光に相当）及
び／又はローカル光について、これらの偏光状態が一致
するような偏光制御を行っていた。偏光制御に代えて、
光伝送路としての偏波保持ファイバの使用或いは偏波ダ
イバーシティ方式の適用によっても上述の問題に対処す
ることができるが、いずれにしても、システムの構成が
複雑になるという欠点がある。

【０１００】図２８は偏光制御その他の対策を行うこと
なしに中間周波信号の高いレベルを維持することができ
る実施例を示す光通信システムのブロック図である。従
局２０２としては例えば図２６に示されたものが用いら
れる。主局２０１と従局２０２を接続する光伝送路２０
３は、この実施例ではシングルモードファイバ２６１で
ある。主局２０１は２つの位相共役光発生装置２６２及
び２６３と偏光ビームスプリッタ２６４とを有してい
る。位相共役光発生装置２６２及び２６３は、供給され
た直線偏光のプローブ光に対して同じ偏光面を有する直
線偏光の位相共役光を発生してこの位相共役光をプロー
ブ光供給経路と逆向きに送出する。偏光ビームスプリッ
タ２６４はポート２６４Ａ，２６４Ｂ及び２６４Ｃを有
し、ポート２６４Ａに供給された光を直交２偏光成分に
分離してそれぞれポート２６４Ｂ及び２６４Ｃから出力
しポート２６４Ｂ及び２６４Ｃにそれぞれ供給された直
交２偏光成分をポート２６４Ａから出力するように機能
する。偏光ビームスプリッタ２６４のポート２６４Ａは
シングルモードファイバ２６１に接続され、ポート２６
４Ｂ及び２６４Ｃは、定偏波ファイバ等の偏光状態保持
機能を有する伝送路を介してそれぞれ位相共役光発生装
置２６２及び２６３に接続される。

【０１０１】シングルモードファイバ２６１により従局
２０２から主局２０１に送られたプローブ光は、偏光ビ
ームスプリッタ２６４で偏光面が互いに直交する２つの
偏光成分に偏光分離される。プローブ光のこれら２偏光
成分はその偏光状態を保ったままそれぞれ位相共役光発
生装置２６２及び２６３に供給され、ここでそれぞれ対
応した偏光面を有する位相共役光が発生する。位相共役
光発生装置２６２及び２６３から出力した位相共役光
は、偏光ビームスプリッタ２６４で偏光合成され、シン
グルモードファイバ２６１により従局２０２に伝送され
る。位相共役光発生装置２６２及び２６３から送出され
る位相共役光の２偏光成分は、プローブ光の偏光状態の
変動を正確にさかのぼって従局２０２に伝送されるの
で、シングルモードファイバ２６１における偏光状態の
変動の周期が主局２０１及び従局２０２間の光の往復時
間に比べて十分に大きい場合には、シングルモードファ
イバ２６１の出力端における位相共役光の偏光状態は、
プローブ光としてシングルモードファイバ２６１に供給
された状態に戻り、従って、常に最適な偏光状態でのヘ
テロダイン検波が可能になる。このように本実施例によ
ると、偏光制御や偏波ダイバーシティ方式の適用が不要
になるので、簡単且つ高性能なシステムの提供が可能に
なる。尚、位相共役光発生装置２６２及び偏光ビームス
プリッタ２６４間の光路長と位相共役光発生装置２６３
及び偏光ビームスプリッタ２６４間の光路長の差は、光
源のコヒーレント長よりも短く設定されることが望まし
い。

【０１０２】主局２０１は、一つの位相共役光発生装置
２６２のみを有するように構成されても良い。この場
合、図２８の主局２０１の構成要素のうち位相共役光発
生装置２６３及び偏光ビームスプリッタ２６４が省略さ
れ、位相共役光発生装置２６２は偏波能動制御器を介し
てシングルモード光ファイバ２６１に接続される。そし
て、シングルモードファイバ２６１から主局２０１に入
力する任意の偏波状態の光を偏波能動制御器により位相
共役光発生装置２６２で発生させる位相共役光の偏波状
態（通常は直線偏波）と同じ状態に変換して位相共役光
発生装置２６２に入力する。こうすると、発生した位相
共役光は偏波能動制御器で再びシングルモードファイバ
２６１から出力された際の偏波状態に変換される。従っ
て、この位相共役光がシングルモードファイバ２６１を
逆方向に伝搬して従局２０２に戻った際には、最初の偏
波状態と等しくなるのである。

【０１０３】図１８又は図２４のシステムにおいて、プ
ローブ光発生手段２０６から光伝送路２０３に供給され
るプローブ光が周波数分割多重された複数のプローブ光
である場合には、周波数分割多重数と同数の位相共役光
発生手段２０４を用いるか、或いは、周波数分割多重さ
れた複数のプローブ光に対して位相共役光をそれぞれ発
生し得る広帯域の位相共役光発生手段２０４を用いるこ
とで、周波数分割多重光伝送が可能になる。

【０１０４】図２９は本発明を光分配系に適用した実施
例を示す光通信システムのブロック図である。この系で
の第１の実施例は、それぞれが主局２０１に対応する複
数の加入者２７１と、従局２０２に対応する分配局２７
２とを光マルチ／デマルチプレクサ２７３を介して接続
している場合である。分配局２７２からの単一周波数の
或いは周波数分割多重されたプローブ光は、光マルチ／
デマルチプレクサ２７３で分配されて、各加入者２７１
に供給される。各加入者２７１では、各分配プローブ光
に基づき伝送データが再生され、一方、各加入者２７１
からのリクエスト信号等の伝送データは位相共役光によ
り分配局７２に伝送される。この実施例では、各加入者
２７１では出力信号光及び位相共役光についての増幅を
行わせることができるので、光マルチ／デマルチプレク
サ２７３における分配損失を補償することができ、簡単
な構成の光加入者システムを実現することができる。各
加入者２７１は例えば図１９の主局の具体的構成例を有
しており、この場合、各励起光発生手段２１２が発生す
る各励起光の周波数を異ならせておくことによって、分
配局２７２の側で例えばいずれの加入者からのリクエス
ト信号であるかを検出することが容易になる。

【０１０５】この系での第２の実施例は、主局に対応す
る分配局２７２と従局に対応する複数の加入者２７１を
光マルチ／デマルチプレクサ２７３を介して接続してい
る場合である。各加入者２７１の各々に割り当てられた
周波数のプローブ光或いは共通の光源から分配されたプ
ローブ光は、光マルチ／デマルチプレクサ２７３で合成
されて、分配局２７２に供給される。分配局２７２は、
プローブ光を位相共役光に変換し、この位相共役光に伝
送データを載せた後、再び各加入者２７１に伝送する。
位相共役光の生成においては、各加入者の各々に別々の
周波数のプローブ光が割り当てられている場合には、加
入者の数と同数の位相共役光発生手段を用いるか、或い
は、複数のプローブ光に対して位相共役光を発生し得る
広帯域の位相共役光発生手段が用いられる。また、各加
入者からのプローブ光には各加入者からのリクエスト信
号を載せておくことも可能である。

【０１０６】以上説明したように、本発明の第２の適用
態様によると、多機能性を有する位相共役光発生手段を
用いてこれを光通信システムに適用することができるの
で、所定の機能を簡単な構成で実現することができるよ
うになるという効果が生じる。また、本発明によると、
光伝送路での位相揺らぎを補償した光通信システムの提
供が可能になるという効果が生じる。

【０１０７】続いて、本発明の第３の適用分野について
説明する。本発明の以下の実施例は、種々の光システム
に適用可能な光変調器に関する。

【０１０８】従来、光変調器としては、電気信号により
光デバイスを変調するものが知られている。例えば、レ
ーザダイオードの注入電流の変調による振幅変調や周波
数（位相）変調、ＬｉＮｂＯ₃光導波路のバイアス電圧
の変調による強度変調や位相変調等が盛んに行われてい
る。光システムの高速化に際し、従来の光変調器の性能
は限界に近づきつつある。その一方で、光システムのさ
らなる高速化への期待もある。また、光増幅中継が盛ん
になるにつれ、伝送速度に依存しない光中継器が求めら
れるようになってきている。こうした要求に応えるため
には、電気的な処理を介さない光による光変調器（所謂
全光変調器）の開発が要求される。

【０１０９】本発明の第３の適用分野における目的は、
このような光変調器を提供することにある。

【０１１０】図３０は本発明の光変調器の基本構成を示
すブロック図である。この光変調器は、プローブ光源３
０１と、励起光源３０２と、非線形光学媒質３０３と、
プローブ光源３０１からのプローブ光を励起光源３０２
からの励起光とともに非線形光学媒質３０３に供給する
プローブ光／励起光供給手段３０４と、励起光源３０２
に動作的に接続されて励起光を情報信号により変調する
変調手段３０５とを備える。そして、非線形光学媒質３
０３から変調された位相共役光が出力される。

【０１１１】非線形光学媒質を用いた４光波混合（ＦＷ
Ｍ）による位相共役光の発生及びその性質については、
例えば第２の適用分野において(13)式乃至(22)式により
説明したので、ここでは出力アイドラ光（位相共役光）
がどのように変調されるかについて、振幅（強度）変
調、周波数変調、位相変調を例にとり説明する。いま、
ＦＷＭにおける入力信号光（プローブ光）Ｅ_S（ω_S，
ｔ）、励起光Ｅ_P（ω_P，ｔ）及び出力アイドラ光Ｅ_I′
（ω_P，ｔ）がそれぞれ次のように表されるものとす
る。Ａ_S（ω_S，ｔ），Ａ_P（ω_P，ｔ）及びＡ_I（ω_I，
ｔ）はそれぞれプローブ光、励起光及び出力アイドラ光
の振幅、ω_S，ω_P及びω_Iはそれぞれプローブ光、励起
光及び出力アイドラ光の周波数、ｔは時間、φ
_S（ｔ），φ_P（ｔ）及びφ_I（ｔ）はそれぞれプローブ
光、励起光及び出力アイドラ光の位相を表している。

【０１１２】

【数１３】

【０１１３】ここで、入力アイドラ光がない場合（Ｅ_I
＝０）を考えると、(13)式乃至(16)式より以下の関係が
得られる。

【０１１４】

【数１４】

【０１１５】（１）振幅（強度）変調 (26)式より、励起光の振幅Ａ_P（ω_P，ｔ）を変化させる
と、その絶対値の二乗に比例して出力アイドラ光（位相
共役光）の振幅Ａ_I（ω_I，ｔ）が変化することがわか
る。即ち、(29)式及び(30)式で表されるように励起光に
振幅（強度）変調をかけると、(31)式で与えられるよう
に出力アイドラ光が振幅（強度）変調されるものであ
る。

【０１１６】

【数１５】

【０１１７】このとき、励起光Ｅ_P（ω_P，ｔ）の消光比
をγとすると、得られるアイドラ光Ｅ_I′（ω_P，ｔ）の
消光比はγ²となる。例えば、γ＝−１５ｄＢとする
と、γ²＝−３０ｄＢとなるから、大幅な消光比の改善
が可能になる。

【０１１８】アイドラ光Ｅ_I′（ω_P，ｔ）は、励起光Ｅ
_P（ω_P，ｔ）が信号利得Ｇ＝１を満足する値Ｅ_P ⁽⁰⁾より
も高い値のときにのみ出力される。この様子を図３１Ａ
に示す。ここでは、励起光を正弦波で変調している。励
起光をデジタル信号によりオン−オフ変調する場合に
は、図３１Ｂに示すような波形になる。ところで、特に
デジタル変調の場合に励起光のパルス形状は実際には図
３１Ｃに示すように矩形からなまった形状であり、アイ
ドラ光の振幅が励起光の振幅の二乗に比例することを考
慮すると、アイドラ光のパルス幅は励起光のパルス幅に
比べて狭くなることがわかる。この様子を図３１Ｃに示
す。従って、このような性質を用いて、任意のデューテ
ィ比及び形状を有するＲＺパルスを生成することが可能
になる。（２）周波数変調 励起光に(32)式で表されるような周波数変調をかけると
すると、出力アイドラ光は(33)式で与えられるように周
波数変調される。

【０１１９】

【数１６】

【０１２０】この場合、出力アイドラ光に対する変調度
が励起光に対するそれの二倍になるため、出力アイドラ
光に変調度ｍの周波数変調を与えるために必要な励起光
の変調度はその半分のｍ／２でよいことになる。（３）位相変調 励起光に(34)式で示されるように位相変調をかけるとす
ると、出力アイドラ光は(35)式で与えられるように位相
変調される。

【０１２１】

【数１７】

【０１２２】この場合にも、周波数変調の場合と同様
に、アイドラ光に対する変調度は励起光に対するそれの
二倍になるため、アイドラ光に変調度ｍの周波数変調を
与えるための励起光の変調度はその半分のｍ／２でよい
ことになる。(33)式及び(34)式より、出力アイドラ光の
位相雑音は励起光の位相雑音の二倍と信号光の位相雑音
との和になる。従って、光周波数変調或いは光位相変調
を行う場合には、用いる光源の位相雑音が極力小さいこ
とが望ましい。即ち、プローブ光源及び励起光源として
はコヒーレント光源を用いるのが望ましい。

【０１２３】図３０において、ＦＷＭによりアイドラ光
を生成するための非線形媒質３０３の具体例としては、
ＴｉＢａＯ₃やＬｉＮｂＯ₃等の結晶媒質、各種の有機媒
質、各種の半導体（例えば半導体光増幅器）、さらには
光ファイバ等があげられる。いずれの場合にも、対向励
起配置にすれば位相共役鏡（ＰＣＭ）型光変調器を構成
することができ、前方励起配置にすれば透過型の位相共
役器型光変調器を構成することができる。本発明を光フ
ァイバ通信に適用する場合には、光伝送路との整合性か
ら、非線形光学媒質としては光ファイバが適している。
以下、非線形光学媒質として光ファイバを用いたいくつ
かの例を説明する。

【０１２４】図３２は本発明の光変調器の第１実施例を
示すブロック図である。図３０の非線形光学媒質３０
３、励起光源３０２、プローブ光／励起光供給手段３０
４、プローブ光源３０１及び変調手段３０５にそれぞれ
対応する光ファイバ３２１、励起ＬＤ（レーザダイオー
ド）３２２、光カプラ３２３、プローブＬＤ３２４及び
変調回路３２５が用いられる。非線形光学媒質としての
光ファイバ３２１は望ましくはシングルモードファイバ
である。この場合において、プローブ光の波長と励起光
の波長をわずかに異ならせて非縮退型のＦＷＭを生じさ
せるときには、光ファイバ３２１の零分散を与える波長
が励起光の波長（励起ＬＤ３２２の発振波長）に一致す
るようにしておく。光カプラ３２３は４つのポート３２
３Ａ，３２３Ｂ，３２３Ｃ及び３２３Ｄを有している。
ポート３２３ＡにはプローブＬＤ３２４が接続され、ポ
ート３２３Ｂには励起ＬＤ３２２が接続され、ポート３
２３Ｃには光ファイバ３２１の第１端が接続され、ポー
ト３２３Ｄはデッドエンドにされる。光カプラ３２３
は、少なくとも、ポート３２３Ａ及び３２３Ｂに供給さ
れた光をポート３２３Ｃから出力するように機能し、こ
の光カプラ３２３としては、例えば、ファイバ融着型の
もの、ハーフミラー、光合波器、偏光ビームスプリッタ
等が使用される。

【０１２５】この構成によると、光カプラ３２３のポー
ト３２３Ａに供給されたプローブ光とポート３２３Ｂに
供給された励起光とを共に非線形光学媒質である光ファ
イバ３２１に導波させることができるので、ＦＷＭによ
り透過型の位相共役光（アイドラ光）を発生することが
できる。そして、励起ＬＤ３２２に接続されている変調
回路３２５によって励起光が変調されているので、前述
した原理に従って光ファイバ３２１の第２端からは変調
されたアイドラ光を出力させることができる。この変調
されたアイドラ光は例えば図示しない光ファイバからな
る光伝送路に送出される。

【０１２６】非線形光学媒質として光ファイバを用いる
場合、光ファイバ内でＦＷＭを効率よく生じさせるため
には、プローブ光とアイドラ光の位相整合をとることが
望ましい。そのための有効な方法としては、励起光とプ
ローブ光の波長を一致させた縮退ＦＷＭを用いる方法
や、励起光の波長を光ファイバの零分散波長に一致させ
る方法等がある。特に、後者の方法を採用する場合に
は、プローブ光とアイドラ光が互いに複素共役の関係を
保ちつつこれらの位相速度を等しくすることができ（２
次分散までの近似において）、結果として理想的な位相
整合が可能になる。

【０１２７】ところで、光ファイバ内のＦＷＭにより光
変調を行う場合には、変調効率を大きくするために励起
光の強度を大きくすると誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）
により励起光が光ファイバ内で反射されてしまい、それ
により変換効率が飽和してしまう。特に、振幅（強度）
変調や変調をかけない場合（ＣＷ）には、シングルモー
ドファイバにおいては約＋７〜８ｄＢｍ程度の入力パワ
ーでＳＢＳがおきる。このようなＳＢＳの影響を排除し
た実施例を次に説明する。

【０１２８】図３３は本発明の光変調器の第２実施例を
示すブロック図である。この実施例では、比較的低い周
波数ω′の発振器３２７により周波数変調されている励
起ＬＤ３２２からの励起光を光変調器３２６を介して光
カプラ３２３のポート３２３Ｂに入力している。光変調
器３２６は、情報信号が入力する変調回路３２５により
駆動されて、通過する励起光を振幅（強度）変調する。
こうすると、光ファイバ３２１内における励起光の単位
周波数当たりのパワー密度を低下させてＳＢＳを抑圧す
ることができる。光変調器３２６により励起光を間接変
調することに代えて、励起光を直接変調する場合には、
周波数ω′の低周波信号を情報信号に重畳して励起ＬＤ
３２２に供給すれば良い。尚、発振器３２６の周波数
ω′は変調回路３２５に供給される情報信号に影響を及
ぼさないために十分に低速であることが望ましい。この
実施例では、変調された位相共役光を得るに際して励起
光の低速な周波数変調を行っているが、前述した実施例
のように変調されていない位相共役光を得る場合におい
ても、励起光を周波数変調することによりＳＢＳを抑圧
することができる。

【０１２９】図３４は本発明の光変調器の第３実施例を
示すブロック図である。この実施例は、図３２の第１実
施例と対比して、光ファイバ３２１内で発生した位相共
役光（出力アイドラ光）を、光バンドパスフィルタ３３
１及び光増幅器３３２をこの順に介して図示しない光伝
送路に送出している点で特徴付けられる。光増幅器３３
２は例えば線形光増幅器である。光増幅器３３２の一つ
の構成例は、Ｅｒ（エルビウム）等の希土類元素がドー
プされたドープファイバと、ポンプ光を出力するポンプ
光源と、このポンプ光を増幅すべき光（ここでは出力ア
イドラ光）とともにドープファイバに供給する手段とを
含む。光バンドパスフィルタ３３１は、プローブＬＤ３
２４及び励起ＬＤ３２２からの光や雑音光等の不所望な
光を除去するためのものであり、これにより変調された
出力アイドラ光のみをこの光変調器から出力することが
できる。また、このような不要な光を除去することによ
って、例えば、励起ＬＤ３２２からの励起光によって光
増幅器３３２の動作が飽和することが回避され、光ファ
イバ３２１内で生じた出力アイドラ光を十分に増幅する
ことができる。また、一般に励起ＬＤ３２２からの励起
光の強度はプローブ光及び出力アイドラ光の強度に比べ
て極めて高いので、光バンドパスフィルタ３３１を用い
て励起光等の不要な光を除去することによって、高強度
な励起光が後段の光伝送路内でさらに非線形光学効果を
生じさせる恐れがない。さらに、光バンドパスフィルタ
３３１で不要な光を除去することによって、変調された
出力アイドラ光に基づき受信側で復調信号を再生するに
際して、励起光の存在による復調の困難を排除すること
ができる。尚、励起ＬＤ３２２から供給される励起光の
強度が十分に高い場合には、光ファイバ３２１に供給さ
れたプローブ光の強度よりも光ファイバ３２１内で発生
する出力アイドラ光の強度が高くなることがあるので、
このような増幅作用が生じている場合には、光増幅器３
２２は用いなくてもよい。

【０１３０】図３５は本発明の光変調器の第４実施例を
示すブロック図である。この実施例は、図３２の第１実
施例に対比して、励起ＬＤ３２２と光カプラ３２３のポ
ート３２３Ｂとの間に偏光スクランブラ３４１を設けて
いる点で特徴付けられる。一般にシングルモードファイ
バの伝搬モードには、偏光面が互いに直交する２つの偏
光モードが存在し、各種の外乱の影響によりこれら２つ
の偏光モードが結合して、結果としてシングルモードフ
ァイバの第１端に供給される光の偏光状態はこのシング
ルモードファイバの第２端から出力される光の偏光状態
に一致しない。従って、本発明の光変調器を光中継器に
内蔵させる場合等のように、プローブＬＤ３２４からの
プローブ光が比較的長いシングルモードファイバを介し
て光カプラ３２３に供給されているような場合には、非
線形光学媒質としての光ファイバ３２１に供給されるプ
ローブ光の偏光状態は、環境変化等によって時間ととも
に変動する。一方、前述した出力アイドラ光（位相共役
光）の発生原理から明らかなように、プローブ光から位
相共役光への変換効率は、非線形光学媒質に供給される
プローブ光の偏光状態と励起光の偏光状態との関係に依
存する。図３５の第４実施例によると、励起ＬＤ３２２
からの励起光を偏光スクランブラ３４１を介してプロー
ブ光と合流させるようにしているので、供給されるプロ
ーブ光の偏光状態が時間とともに変動する場合でも、プ
ローブ光から位相共役光への変換効率を一定にして光変
調器の動作を安定にすることができる。

【０１３１】偏光スクランブラ３４１は、１／２波長板
及び１／４波長板等を用いて通常通り構成され、例え
ば、励起ＬＤ３２２から供給される励起光がほぼ直線偏
光である場合にその偏光面を回転するように機能する。
供給されるプローブ光の偏光状態の環境条件の変化等に
起因する変動は比較的ゆっくりであるので、偏光スクラ
ンブラ３４１の動作周波数（例えば偏光面の回転周期の
逆数）を１〜１００ＫＨｚ程度に設定しておくことによ
って、十分に偏光依存性を排除することができる。この
例では、励起ＬＤ３２２から供給される励起光に対して
偏光スクランブラ３４１を作用させているが、偏光スク
ランブラをプローブ光に対して作用させるようにしても
よい。

【０１３２】図３６は本発明の光変調器の第５実施例を
示すブロック図である。この実施例では、プローブＬＤ
３２４から供給されたプローブ光を偏光面が互いに直交
する第１及び第２偏光成分に分離する偏光ビームスプリ
ッタ３５１と、偏光ビームスプリッタ３５１からの第１
及び第２偏光成分に基づいてそれぞれ位相共役光（出力
アイドラ光）を発生させる位相共役光発生器３５２及び
３５３と、位相共役光発生器３５２及び３５３からの各
位相共役光を合流させる偏光合成器３５４とが用いられ
る。偏光合成器３５４は例えば偏光ビームスプリッタで
あり、偏光合成器３５４で合成された位相共役光は図示
しない光伝送路に送出される。位相共役光発生器３５２
及び３５３としては、例えば、図３２の第１実施例の構
成からプローブＬＤ３２４及び変調回路３２５を除いた
ものを用いることができる。位相共役光発生器３５２及
び３５３における励起光を変調するために、変調回路３
２５′が設けられている。

【０１３３】この実施例によると、各位相共役光発生器
３５２及び３５３に供給されるプローブ光の第１及び第
２偏光成分はともに直線偏光であるから、位相共役光発
生器３５２及び３５３において、供給されたプローブ光
（第１又は第２偏光成分）の偏光状態を励起光の偏光状
態に一致させるのが容易であり、偏光依存性を排除する
ことができる。つまり、プローブＬＤ３２４から供給さ
れるプローブ光の偏光状態の変動にかかわらず、位相共
役光の発生効率を一定にすることができるのである。こ
の実施例では、偏光ビームスプリッタ３５１から位相共
役光発生器３５２を経て偏光合成器３５４に至る光路の
光路長と偏光ビームスプリッタ３５１から位相共役光発
生器３５３を経て偏光合成器３５４に至る光路の光路長
との差を信号の１タイムスロットＴにおける光の進行距
離に比べて十分小さくすることが望ましい。例えば、変
調回路３２５′に供給される情報信号が１０Ｇｂ／ｓの
ＮＲＺ信号である場合には、その１タイムスロットＴに
おける光の進行距離は約２mmとなるから、光路長差はそ
の１／１０に相当する０．２mm程度以下に抑えることが
望ましい。

【０１３４】図３７は本発明の光変調器の第６実施例を
示す図である。プローブ光／励起光供給手段としては光
カプラ３２３が用いられ、非線形光学媒質としては偏波
保持ファイバ３５５が用いられている。プローブＬＤ３
２４からのプローブ光と励起ＬＤ３２２からの励起光
は、光カプラ３２３で合流されて偏波保持ファイバ３５
５に入力する。励起光は予め定められた偏波面を有する
実質的な直線偏光であり、この予め定められた偏波面が
偏波保持ファイバ３５５の主軸に対してほぼ４５°傾斜
するように励起ＬＤ３２２の配置等が設定される。こう
しておくと、励起光パワーの偏波保持ファイバ内での直
交２偏波成分を等しく一定に保つことができるので、任
意の偏光状態のプローブ光に対して出力アイドラ光の生
成効率を安定に保つことができる。

【０１３５】図３７の実施例では、非線形光学媒質とし
て使用される偏波保持ファイバ３５５の長さが長くなる
のに従って、偏波保持ファイバ３５５の２つの主軸方向
の偏波に対する屈折率のわずかな違いによる位相ずれが
生じる可能性があるので、励起光パワーを高くするか或
いは偏波保持ファイバ３５５の非線形定数を大きくする
ことによって、短い偏波保持ファイバ３５５で足りるよ
うにすることが望ましい。この直交２偏波成分間の位相
ずれの程度は、偏波保持ファイバ３５５の材料や構造に
より決定される。標準的なファイバにおいては、１０ｍ
の長さに対して１７ｐｓのずれが発生する。従って、ビ
ットレートが６０Ｇｂ／ｓ程度の信号に対して１ビット
の偏波分散となって現れる。この場合、実際に伝送可能
な信号の伝送速度は１０Ｇｂ／ｓ程度になる。偏波保持
ファイバ３５５の長さが長くなればさらに伝送可能な信
号の伝送速度は低下する。次に、非線形光学媒質として
の偏波保持ファイバの長さを短くすることなしに高ビッ
トレートの信号に対応可能な実施例を説明する。

【０１３６】図３８は本発明の光変調器の第７実施例を
示すブロック図である。この実施例は、図３７の実施例
と対比して、非線形光学媒質がほぼ同じ長さの２本の偏
波保持ファイバ３５５Ａ及び３５５Ｂからなる点で特徴
付けられる。偏波保持ファイバ３５５Ａ及び３５５Ｂは
これらの主軸同士が互いに直交するように接続される。
励起光は予め定められた偏波面を有する実質的な直線偏
光である。光カプラ３２３で合流したプローブ光と励起
光は、偏波保持ファイバ３５５Ａの第１端に供給され
る。ここで、励起光の偏波面が偏波保持ファイバ３５５
Ａの主軸に対してほぼ４５°傾斜するように、励起ＬＤ
３２２の配置等が設定される。偏波保持ファイバ３５５
Ａの第２端は偏波保持ファイバ３５５Ｂの第１端に接続
されている。偏波保持ファイバ３５５Ｂの第２端から
は、偏波保持ファイバ３５５Ａ及び３５５Ｂ内で生じた
変調された位相共役光が出力する。この実施例では、ほ
ぼ同じ特性を有する偏波保持ファイバ３５５Ａ及び３５
５Ｂの長さを等しく設定しているので、偏波保持ファイ
バ３５５Ａで生じた直交２偏波成分間の位相ずれは偏波
保持ファイバ３５５Ｂにおいて生じる直交２偏波成分間
の位相ずれと相殺され、偏波保持ファイバ３５５Ａ及び
３５５Ｂの総長が長い場合でも、これによって信号の伝
送速度が制限されることがない。

【０１３７】図３９は本発明の光変調器の第８実施例を
示すブロック図である。励起光源として励起ＬＤ３２２
が用いられ、非線形光学媒質として光ファイバ３２１が
用いられている点は前述の図３２乃至図３５の実施例と
同じである。この実施例では、プローブ光及び励起光を
光ファイバ３２１に双方向に導波させるために、プロー
ブ光／励起光供給手段は、光カプラ３６１と偏光ビーム
スプリッタ３６２とを含む。光カプラ３６１はポート３
６１Ａ，３６１Ｂ及び３６１Ｃを有し、ポート３６１Ａ
及び３６１Ｂに供給された光をポート３６１Ｃから出力
する。ポート３６１ＡにはプローブＬＤ３２４が接続さ
れ、ポート３６１Ｂには励起ＬＤ３２２が接続される。
偏光ビームスプリッタ３６２はポート３６２Ａ，３６２
Ｂ，３６２Ｃ及び３６２Ｄを有し、ポート３６２Ａ及び
３６２Ｂに供給された光を直交２偏光成分に偏光分離
し、これらの２偏光成分をそれぞれポート３６２Ｃ及び
３６２Ｄから出力する。また、偏光ビームスプリッタ３
６２は、ポート３６２Ｃ及び３６２Ｄに供給された光を
直交２偏光成分に偏光分離し、これらの２偏光成分をそ
れぞれポート３６２Ａ及び３６２Ｂから出力する。ポー
ト３６２Ａには光カプラ３６１のポート３６１Ｃが接続
され、ポート３６２Ｂには図示しない光伝送路が接続さ
れ、ポート３６２Ｃ及び３６２Ｄ間には光ファイバ３２
１が接続される。光ファイバ３２１の途中には、１／４
波長板及び１／２波長板等を用いて通常通り構成される
偏光制御器３６３が設けられており、この偏光制御器３
６３は光ファイバ３２１に供給された光の偏光状態と光
ファイバ３２１から出力する光の偏光状態とが一致する
ような制御を行う。

【０１３８】光カプラ３６１に供給されたプローブ光は
励起ＬＤ３２２からの励起光と合流され、これらプロー
ブ光及び励起光は、偏光ビームスプリッタ３６２で第１
偏光成分とこの第１偏光成分の偏光面に直交する偏光面
を有する第２偏光成分とに分離される。第１及び第２偏
光成分は、それぞれ光ファイバ３２１を互いに逆方向に
伝搬して、さらにもう一度偏光ビームスプリッタ３６２
を通過するときに偏光合成されてポート３６２Ｂから出
力される。励起ＬＤ３２２から出力される励起光の偏光
面は、偏光ビームスプリッタ３６２で分離される第１及
び第２偏光成分への、励起ＬＤ３２２からの励起光の分
配比が１：１になるように、設定される。即ち、偏光ビ
ームスプリッタ３６２のポート３６２Ａに供給される励
起光の偏光面は、第１及び第２偏光成分の偏光面に対し
てそれぞれほぼ４５°傾斜するように、励起ＬＤ３２２
が設定される。こうしておくと、光ファイバ３２１に互
いに逆方向に導波されるプローブ光の直交２偏光成分に
対して、励起光の直交２偏光成分がそれぞれ一致した偏
光面でもって作用するので、光ファイバ３２１内で互い
に逆方向に発生した位相共役光を偏光ビームスプリッタ
３６２で合成してポート３６２Ｂから出力したときに、
供給されたプローブ光の偏光状態の変動にかかわらず一
定の変換効率で位相共役光を得ることができる。

【０１３９】図４０は本発明の光変調器の第９実施例を
示すブロック図である。この実施例は、図３９の実施例
と対比して、非線形光学媒質として偏波保持ファイバ３
２１′を用いている点で特徴付けられる。偏波保持ファ
イバ３２１′は、偏波保持ファイバ３２１′に供給され
た光の偏光状態が偏波保持ファイバ３２１′から出力さ
れる光の偏光状態に一致するように、偏光ビームスプリ
ッタ３６２に接続される。この場合、偏波保持ファイバ
３２１′の主軸は、偏光ビームスプリッタ３６２で偏光
分離される直線偏光の偏光面に平行である。この実施例
によると、図３９の偏波制御器３６３が不要になるの
で、装置の構成を簡単にすることができる。

【０１４０】図４１は本発明の光変調器の第１０実施例
を示すブロック図である。非線形光学媒質としての光フ
ァイバ３２１と、励起ＬＤ３２２と、プローブＬＤ３２
４と、偏光ビームスプリッタ３６２と、偏光制御器３６
３とが用いられている点は、図３９の実施例と同じであ
る。この実施例では、位相共役光の発生に際して消費さ
れずに残った励起光を発生した位相共役光と分離するた
めに、プローブ光／励起光供給手段は、光カプラ３７１
と１／２波長板３７３と偏光ビームスプリッタ３６２と
を含む。また、励起光を供給するポートと位相共役光を
取り出すポートとを分離するために、プローブ光／励起
光供給手段はさらに光サーキュレータ３７２を含む。光
サーキュレータ３７２は３つのポート３７２Ａ，３７２
Ｂ及び３７２Ｃを有し、ポート３７２Ａに供給された光
をポート３７２Ｂから出力し、ポート３７２Ｂに供給さ
れた光をポート３７２Ｃから出力し、ポート３７２Ｃに
供給された光をポート３７２Ａから出力するように機能
する。ポート３７２ＡにはプローブＬＤ３２４が接続さ
れ、ポート３７２Ｃは図示しない光伝送路に接続され
る。光カプラ３７１は４つのポート３７１Ａ，３７１
Ｂ，３７１Ｃ及び３７１Ｄを有し、ポート３７１Ａ及び
３７１Ｂに供給された光を等分配してポート３７１Ｃ及
び３７１Ｄから出力し、ポート３７１Ｃ及び３７１Ｄに
供給された光を等分配してポート３７１Ａ及び３７１Ｂ
から出力する。光カプラ３７１としては、例えばハーフ
ミラーやファイバ融着型のものが用いられる。ポート３
７１Ａには励起ＬＤ３２２が接続され、ポート３７１Ｂ
にはサーキュレータ３７２のポート３７２Ｂが接続さ
れ、ポート３７１Ｄは偏光ビームスプリッタ３６２のポ
ート３６２Ｂに接続される。１／２波長板３７３は光カ
プラ３７１のポート３７１Ｃと偏光ビームスプリッタ３
６２のポート３６２Ａの間の光路に挿入され、この１／
２波長板３７３は供給された光の偏光面を９０°回転さ
せる。この実施例では、光カプラ３７１のポート３７１
Ａに供給される励起光の偏光状態と、プローブＬＤ３２
４から光サーキュレータ３７２を介して光カプラ３７１
のポート３７１Ｂに供給されるプローブ光の偏光状態と
が一致するようにされている。

【０１４１】いま、これらの励起光及びプローブ光がそ
れぞれ紙面に垂直な偏光面を有する直線偏光であるとし
てこの実施例における動作を説明する。光カプラ３７１
のポート３７１Ａ及び３７１Ｂにそれぞれ供給された励
起光及びプローブ光は、等分配されてポート３７１Ｃ及
び３７１Ｄから出力する。ポート３７１Ｃから出力され
たプローブ光及び励起光は、１／２波長板３７３で偏光
面を９０°回転させられ、紙面に平行な偏光面を有する
直線偏光として偏光ビームスプリッタ３６２のポート３
６２Ａに供給される。ポート３６２Ａに供給されたプロ
ーブ光及び励起光は、ポート３６２Ｄから光ファイバ３
２１に供給され、光ファイバ３２１内で図の反時計回り
に伝搬するときに同方向に位相共役光が発生する。この
位相共役光と残留した励起光は、ポート３６２Ｃから偏
光ビームスプリッタ３６２に供給されポート３６２Ｂか
ら出力する。一方、光カプラ３７１のポート３７１Ｄか
ら偏光ビームスプリッタ３６２のポート３６２Ｂに供給
されたプローブ光及び励起光は、紙面に垂直な偏光面を
有しているので、これらプローブ光及び励起光は、ポー
ト３６２Ｄから光ファイバ３２１に供給され、光ファイ
バ３２１内で図中の反時計回りに伝搬するときに位相共
役光が発生する。この位相共役光と残留した励起光は、
ポート３６２Ｃから偏光ビームスプリッタ３６２に供給
され、ポート３６２Ａから出力される。ポート３６２Ａ
から１／２波長板３７３に供給された位相共役光及び励
起光は、偏光面を９０°回転させられて紙面に平行な直
線偏光として光カプラ３７１のポート３７１Ｃに供給さ
れる。１／２波長板３７３からポート３７１Ｃに供給さ
れる励起光及び位相共役光と偏光ビームスプリッタ３６
２のポート３６２Ｂから光カプラ３７１のポート３７１
Ｄに供給される励起光及び位相共役光とは、ともに紙面
に平行な偏光面を有しており、且つ、これらが経てきた
光路の長さは完全に一致する。従って、光カプラ３７１
においてポート３７１Ｃ及び３７１Ｄに供給された励起
光及び位相共役光のうち、励起光は主としてポート３７
１Ａから出力され、位相共役光は主としてポート３７１
Ｂから出力される。光カプラ３７１のポート３７１Ｂか
ら出力された光は、光サーキュレータ３７２を介して図
示しない光伝送路に送出される。

【０１４２】本実施例によると、非線形光学媒質として
の光ファイバ３２１内での位相共役光の発生に際して残
留した励起光と発生した位相共役光とを、光フィルタ
（例えば図３４の光バンドパスフィルタ３３１）を用い
ることなしに分離することができる。位相共役光の発生
に際して用いられる励起光の強度はプローブ光及び発生
した位相共役光の強度に比べて極めて高いので、このよ
うな高強度の励起光を位相共役光と分離する上で、図４
１の実施例は有用である。

【０１４３】以上説明した実施例では、プローブ光は１
つであるが、周波数分割多重された複数のプローブ光に
対しても本発明を適用可能である。

【０１４４】図４２は本発明の光変調器の第１１実施例
を示すブロック図である。シングルモードファイバＳＭ
Ｆ−１からのプローブ光は、光カプラ３８２の第１ポー
トに入力する。光ファイバ３８２の第２ポートには、情
報信号源３８４により変調される励起光源３８６からの
励起光が、偏波制御器３８８を介して供給される。光カ
プラ３８２で加え合わされたプローブ光及び励起光が非
線形光学媒質３９０に入力すると、ここで位相共役光が
発生し、この位相共役光は光カプラ３９２で２分岐され
る。分岐された一方の位相共役光は、シングルモードフ
ァイバＳＭＦ−２に送出され、分岐された他方の位相共
役光は光フィルタ３９４を通って受光器３９６で電気信
号に変換される。比較器３９８は、受光器３９６の出力
レベルが最大になるように、励起光の偏波状態と励起光
源３８６の発振波長とを制御する。励起光の波長は、励
起光源３８６として使用されるレーザダイオードの温度
やバイアス電流により制御される。

【０１４５】この実施例によると、励起光の偏光状態を
プローブ光の偏光状態に合わせて能動的に制御するよう
にしているので、プローブ光の偏光状態にかかわらず安
定した変換効率で位相共役光を発生させることができ
る。

【０１４６】以上説明した本発明の光変調器の実施例で
は、プローブ光源を非線形光学媒質の比較的近くに設置
してこの光変調器を送信局に適用しているが、この光変
調器は中継局にも適用可能である。即ち、送信局から送
られてきたプローブ光を中継局で励起光（変調されてい
る）とともに非線形光学媒質に入力することで、非線形
光学媒質において生じる位相共役光に情報の書き込みを
行うことができるのである。

【０１４７】本発明は以下の付記を含むものである。

【０１４８】（付記１） 非線形光学媒質(1) と、励起
光を出力する励起光源(2) と、信号光入力ポート(3) に
供給された入力信号光を上記励起光源(2) からの上記励
起光とともに上記非線形光学媒質(1) に供給する信号光
／励起光供給手段(4)と、上記非線形光学媒質(1) に供
給された上記入力信号光及び上記励起光の相互作用によ
り発生した出力信号光及び位相共役光を抽出してそれぞ
れ信号光出力ポート(5) 及び位相共役光出力ポート(6)
から出力する信号光／位相共役光抽出手段(7) とを備え
た位相共役光発生装置。

【０１４９】（付記２） 上記非線形光学媒質(1) にお
いては２次の非線形光学効果に基づく光パラメトリック
プロセス又は３次の非線形光学効果に基づく４光波混合
プロセスにより上記位相共役光が発生する付記１に記載
の位相共役光発生装置。

【０１５０】（付記３） 上記信号光／励起光供給手段
(4) は、上記信号光入力ポート(3)と上記励起光源(2)
と上記非線形光学媒質(1) の第１端とにそれぞれ接続さ
れた第１乃至第３ポート(11A,11B,11C) を有し該第１及
び第２ポート(11A,11B) に供給された光を該第３ポート
(11C) から出力する光カプラ(11)を含む付記１に記載の
位相共役光発生装置。

【０１５１】（付記４） 上記非線形光学媒質(1) にお
いては片方向励起型の４光波混合により上記位相共役光
が発生し、上記信号光／位相共役光抽出手段(7) は、第
１乃至第３ポート(12A,12B,12C) を有し、該第１ポート
(12A) は上記非線形光学媒質(1) の第２端に接続され、
該第１ポート(12A) に供給された光を２分岐してそれぞ
れ該第２及び第３ポート(12B,12C) から出力する光デバ
イダ(12)と、該光デバイダ(12)の第２ポート(12B) と上
記信号光出力ポート(5) の間の光路に挿入されその通過
帯域は上記出力信号光の周波数を包含する第１の光フィ
ルタ(13)と、上記光デバイダ(12)の第３ポート(12C) と
上記位相共役光出力ポート(6) の間の光路に挿入されそ
の通過帯域は上記位相共役光の周波数を包含する第２の
光フィルタ(14)とを含む付記３に記載の位相共役光発生
装置。

【０１５２】（付記５） 上記励起光源(2) は周波数が
等しい励起光をそれぞれ出力する第１及び第２の励起光
源(21,22) であり、上記信号光／励起光供給手段(4)
は、第１乃至第３ポート(23A,23B,23C) を有し、該第２
ポート(23B) は上記第１の励起光源(21)に接続され、該
第３ポート(23C) は上記非線形光学媒質(1) の第１端に
接続され、該第１及び第２ポート(23A,23B) に供給され
た光を該第３ポート(23C) から出力し、該第３ポート(2
3C) に供給された光を該第１ポート(23A) から出力する
第１の光カプラ(23)と、第１乃至第３ポート(24A,24B,2
4C) を有し、該第１ポート(24A) は上記非線形光学媒質
(1) の第２端に接続され、該第２ポート(24B) は上記第
２の励起光源(22)に接続され、該第１ポート(24A) に供
給された光を該第３ポート(24C) から出力し、該第２ポ
ート(24B) に供給された光を該第１ポート(24A) から出
力する第２の光カプラ(24)とを含む付記１に記載の位相
共役光発生装置。

【０１５３】（付記６） 上記非線形光学媒質(1) にお
いては双方向励起型の４光波混合により上記位相共役光
が発生し、上記信号光／位相共役光抽出手段(7) は、第
１乃至第３ポート(31A,31B,31C) を有し、該第１ポート
(31A) は上記信号光入力ポート(3) に接続され、該第３
ポート(31C) は上記第１の光カプラ(23)の第１ポート(2
3A) に接続され、その第１ポート(31A) に供給された光
を該第３ポート(31C) から出力し、該第３ポート(31C)
に供給された光を該第２ポート(31B)から出力する光デ
バイダ(31)と、上記第２の光カプラ(24)の第３ポート(2
4C) と上記信号光出力ポート(5) の間の光路に挿入され
その通過帯域は上記出力信号光の周波数を包含する第１
の光フィルタ(32)と、上記光デバイダ(31)の第２ポート
(31B) と上記位相共役光出力ポート(6) の間の光路に挿
入されその通過帯域は上記位相共役光の周波数を包含す
る第２の光フィルタ(33)とを含む付記５に記載の位相共
役光発生装置。

【０１５４】（付記７） 上記非線形光学媒質(1) にお
いては双方向励起型の４光波混合により上記位相共役光
が発生し、上記位相共役光出力ポート(6) は第１及び第
２の位相共役光出力ポート(6A,6B) であり、上記信号光
／位相共役光抽出手段(7) は、第１乃至第３ポート(41
A,41B,41C) を有し、該第１ポート(41A) は上記第２の
光カプラ(24)の第３ポート(24C) に接続され、該第１ポ
ート(41A) に供給された光を２分岐してそれぞれ該第２
及び第３ポート(41B,41C) から出力する第１の光デバイ
ダ(41)と、該第１の光デバイダ(41)の第２ポート(41B)
と上記信号光出力ポート(5) の間の光路に挿入されその
通過帯域は上記出力信号光の周波数を包含する第１の光
フィルタ(42)と、上記第１の光デバイダ(41)の第３ポー
ト(41C) と上記第１の位相共役光出力ポート(6A)の間の
光路に挿入されその通過帯域は上記位相共役光の周波数
を包含する第２の光フィルタ(43)と、第１乃至第３ポー
ト(31A,31B,31C) を有し、該第１ポート(31A) は上記信
号光入力ポート(3) に接続され、該第３ポート(31C) は
上記第１の光カプラ(23)の第１ポート(23A) に接続さ
れ、その第１ポート(31A) に供給された光を該第３ポー
ト(31C) から出力し、該第３ポート(31C) に供給された
光を該第２ポート(31B)から出力する第２の光デバイダ
(31)と、該第２の光デバイダ(31)の第２ポート(31B) と
上記第２の位相共役光出力ポート(6B)の間の光路に挿入
されその通過帯域は上記位相共役光の周波数を包含する
第３の光フィルタ(33)とを含む付記５に記載の位相共役
光発生装置。

【０１５５】（付記８） 入力データに基づき上記励起
光を変調する変調手段(51)をさらに備えた付記１に記載
の位相共役光発生装置。

【０１５６】（付記９） 上記変調手段(51)は上記励起
光の強度又は振幅を変調する付記８に記載の位相共役光
発生装置。

【０１５７】（付記１０） 上記変調手段(51)は上記励
起光の周波数を変調する付記８に記載の位相共役光発生
装置。

【０１５８】（付記１１） 送信局(61)と、受信局(62)
と、該送信局(61)及び該受信局(62)間に敷設された光伝
送路(63)と、該光伝送路(63)の途中に挿入された少なく
とも一つの中継局(64)とを備え、該中継局(64)は請求項
１に記載の位相共役光発生装置(65)を含み、該位相共役
光発生装置(65)は、上記送信局(61)の側から供給された
光を上記入力信号光として受け、上記位相共役光を上記
受信局(62)の側に向けて送出する中継光伝送システム。

【０１５９】（付記１２） 上記中継局(64)は入力デー
タに基づき上記励起光を変調する変調手段(66)をさらに
含み、上記入力データは当該中継局(64)の監視データを
含む付記１１に記載の中継光伝送システム。

【０１６０】（付記１３） 上記送信局(61)が送出する
光は伝送データにより変調されており、上記中継局(64)
は、上記位相共役光発生装置(65)から出力される上記出
力信号光を受け上記伝送データに対応した復調データを
再生する復調手段(67)をさらに含む付記１１に記載の中
継光伝送システム。

【０１６１】（付記１４） 上記中継局(64)は複数あ
り、該複数の中継局(64)のうち上記送信局(61)の側から
数えて１番目の中継局が有する上記位相共役光発生装置
(65)の上記信号光入力ポート(3) は上記送信局(61)に接
続され、該複数の中継局(64)のうち上記送信局の側から
数えてｎ（ｎは１より大きい自然数）番目の中継局が有
する上記位相共役光発生装置(65)の上記信号光入力ポー
ト(3) は（ｎ−１）番目の中継局が有する上記位相共役
光発生装置(65)の上記位相共役光出力ポート(6) に接続
され、該複数の中継局(64)のうち上記受信局(62)の側か
ら数えて１番目の中継局が有する上記位相共役光発生装
置(65)の上記位相共役光出力ポート(6) は上記受信局(6
2)に接続される付記１１に記載の中継光伝送システム。

【０１６２】（付記１５） 第１の光送信機(71)及び第
１の光受信機(72)を有する第１の送受信局(73)と、第２
の光送信機(74)及び第２の光受信機(75)を有する第２の
送受信局(76)と、該第１及び第２の送受信局(73,76) 間
に敷設された上り及び下り光伝送路(77,78) と、該上り
及び下り光伝送路(77,78) の途中に挿入された少なくと
も１つの中継局(79)とを備え、該中継局(79)は付記１に
記載の位相共役光発生装置 (65′) を含み、該位相共役
光発生装置 (65′) の上記励起光源(2) は第１及び第２
の励起光をそれぞれ出力する第１及び第２の励起光源で
あり、上記位相共役光発生装置 (65′) の上記位相共役
光出力ポート(6) は第１及び第２の位相共役光出力ポー
ト(6A,6B) であり、上記位相共役光発生装置 (65′)
は、上記第１の送受信局(73)の側から上記信号光入力ポ
ート(3) に供給された光を第１の信号光として受け、該
第１の信号光及び上記第１の励起光に基づき第１の位相
共役光を発生させ、該第１の位相共役光を上記第１の位
相共役光出力ポート(6A)から上記第２の送受信局(76)の
側に向けて送出するとともに、上記第２の送受信局(76)
の側から上記信号光出力ポート(5) に供給された光を第
２の信号光として受け、該第２の信号光及び上記第２の
励起光に基づき第２の位相共役光を発生させ、該第２の
位相共役光を上記第２の位相共役光出力ポート(6B)から
上記第１の送受信局(73)の側に向けて送出する双方向中
継光伝送システム。

【０１６３】（付記１６） 上記中継局(79)は複数あ
り、該複数の中継局(79)のうち上記第１の送受信局(73)
の側から数えて１番目の中継局が有する上記位相共役光
発生装置 (65′) の上記信号光入力ポート(3) 及び上記
第２の位相共役光出力ポート(6B)はそれぞれ上記第１の
光送信機(71)及び上記第１の光受信機(72)に接続され、
該複数の中継局(79)のうち上記第１の送受信局(73)の側
から数えてｎ（ｎは１より大きい自然数）番目の中継局
が有する上記位相共役光発生装置 (65′) の上記信号光
入力ポート(3) 及び上記第２の位相共役光出力ポート(6
B)は（ｎ−１）番目の中継局が有する上記位相共役光発
生装置 (65′) のそれぞれ上記第１の位相共役光出力ポ
ート(6A)及び上記信号光出力ポート(5) に接続され、該
複数の中継局(79)のうち上記第２の送受信局(76)の側か
ら数えて１番目の中継局が有する上記位相共役光発生装
置 (65′) の上記信号光出力ポート(5) 及び上記第１の
位相共役光出力ポート(6A)はそれぞれ上記第２の光送信
機(74)及び上記第２の光受信機(75)に接続される付記１
５に記載の双方向中継光伝送システム。

【０１６４】（付記１７） 付記１に記載の位相共役光
発生装置(65)を複数備え、該複数の位相共役光発生装置
(65)のうちの上位のものの上記信号光出力ポート(5) 及
び上記位相共役光出力ポート(6) はそれぞれ該複数の位
相共役光発生装置(65)のうちのすぐ下位のものの上記信
号光入力ポート(3) に接続される光分配システム。

【０１６５】（付記１８） 付記１に記載の位相共役光
発生装置と、該装置の上記励起光源(2) をオン・オフす
るスイッチング手段(81)とを備え、該スイッチング手段
(81)の動作により上記位相共役光が発生する状態と発生
しない状態とを択一的に切り換える光スイッチングシス
テム。

【０１６６】（付記１９） 付記１に記載の位相共役光
発生装置と、該装置における上記励起光の周波数を掃引
する掃引手段(91)とを備え、該装置の上記信号光入力ポ
ート(3) には周波数分割多重された複数の信号光が供給
され、上記掃引手段(91)の動作により上記複数の信号光
から択一的に選択された信号光に対応する位相共役光が
発生する光選択システム。

【０１６７】（付記２０） 付記５に記載の位相共役光
発生装置と、第１及び第２の入力論理データのハイ及び
ローに従ってそれぞれ上記装置の上記第１及び第２の励
起光源の発光強度を変化させる励起光制御手段(101) と
を備え、上記第１及び第２の入力論理データがともにハ
イのときにのみ上記位相共役光が発生する光アンド回路
システム。

【０１６８】（付記２１） 主局(201) と従局(202) の
間に光伝送路(203) を設けてなる光通信システムであっ
て、上記主局(201) は位相共役光発生手段(204) 及び第
１の変調手段(205) を有し、上記従局(202) はプローブ
光発生手段(206) 及び第１の復調手段(207) を有し、上
記プローブ光発生手段(206) はプローブ光を上記光伝送
路(203) の第１端に供給し、上記位相共役光発生手段(2
04) は上記光伝送路(203) の第２端から出力した上記プ
ローブ光に対する位相共役光を発生して該位相共役光を
上記光伝送路(203)の第２端に供給し、上記第１の変調
手段(205) は第１の入力データに従って上記位相共役光
を変調し、上記第１の復調手段(207) は上記光伝送路(2
03) の第１端から出力した上記位相共役光に基づいて上
記第１の入力データを復調する光通信システム。

【０１６９】（付記２２） 上記位相共役光発生手段(2
04) は、非線形光学媒質(211) と、励起光を出力する励
起光発生手段(212) と、該励起光発生手段(212) から供
給された上記励起光を上記プローブ光とともに上記非線
形光学媒質(211) に供給するプローブ光／励起光供給手
段(213) とを含む付記２１に記載の光通信システム。

【０１７０】（付記２３） 上記非線形光学媒質(211)
は３次の非線形光学効果を呈し、該非線形光学媒質(21
1) においては４光波混合により上記位相共役光が発生
する付記２２に記載の光通信システム。

【０１７１】（付記２４） 上記第１の変調手段(205)
は、上記第１の入力データに従って上記励起光を変調す
る励起光変調手段(214) を含む付記２２に記載の光通信
システム。

【０１７２】（付記２５） 上記励起光は上記非線形光
学媒質(211) に互いに逆向きに供給される同一周波数の
第１及び第２の励起光である付記２４に記載の光通信シ
ステム。

【０１７３】（付記２６） 上記励起光変調手段(214)
は上記第１及び第２の励起光の少なくともいずれか一方
の強度又は振幅を変調する付記２５に記載の光通信シス
テム。

【０１７４】（付記２７） 上記励起光変調手段(214)
は上記第１及び第２の励起光の周波数を変調する付記２
５に記載の光通信システム。

【０１７５】（付記２８） 上記従局(202) は、第２の
入力データに従って上記プローブ光を変調する第２の変
調手段(231) をさらに有し、上記主局(201) は、上記位
相共役光発生手段(204) の出力光に基づいて上記第２の
入力データを復調する第２の復調手段(232) をさらに有
する付記２１に記載の光通信システム。

【０１７６】（付記２９） 上記第２の変調手段(231)
は上記プローブ光の周波数又は位相を変調し、上記第１
の変調手段(205) は上記位相共役光の強度又は振幅を変
調する付記２８に記載の光通信システム。

【０１７７】（付記３０） 上記第２の変調手段(231)
は上記プローブ光の強度又は振幅を比較的低い変調度で
変調し、上記第１の変調手段(205) は上記位相共役光の
強度又は振幅を比較的高い変調度で変調する付記２８に
記載の光通信システム。

【０１７８】（付記３１） 上記第１の変調手段(205)
は上記位相共役光の強度を変調し、上記第１の復調手段
(207) は、上記光伝送路(203) の上記第１端から出力し
た上記位相共役光を電気信号に変換する受光器(242) を
含み、上記第１の復調手段(207) においては直接検波が
行われる付記２１に記載の光通信システム。

【０１７９】（付記３２） 上記第１の変調手段(205)
は上記位相共役光の振幅、位相又は周波数を変調し、上
記第１の復調手段(207) は、上記光伝送路(203) の上記
第１端から出力した上記位相共役光をローカル光ととも
に同一受光面で受けて電気信号に変換する受光器(252)
を含み、上記第１の復調手段(207) においてはヘテロダ
イン検波が行われる付記２１に記載の光通信システム。

【０１８０】（付記３３） 上記従局(202) は、上記プ
ローブ光発生手段(206) からの上記プローブ光を第１及
び第２のプローブ光に分岐する光分岐手段(254) をさら
に有し、該第１のプローブ光は上記光伝送路(203) の上
記第１端に供給され、該第２のプローブ光は上記ローカ
ル光として上記受光器(252) に供給される付記３２に記
載の光通信システム。

【０１８１】（付記３４） 上記光伝送路(203) はシン
グルモードファイバ(261) であり、上記位相共役光発生
手段(204) は第１及び第２の位相共役光発生装置(262,2
63) であり、上記主局(201) は、第１乃至第３ポート(2
64A,264B,264C)を有し該第１ポート(264A)は上記シング
ルモードファイバ(261) に接続され該第２及び第３ポー
ト(264B,264C) はそれぞれ上記第１及び第２の位相共役
光発生装置(262,263) に接続され該第１ポート(264A)に
供給された光を直交２偏光成分に分離してそれぞれ該第
２及び第３ポート(264B,264C) から出力し該第２及び第
３ポート(264B,264C)にそれぞれ供給された直交２偏光
成分を該第１ポート(264A)から出力する偏光ビームスプ
リッタ(264) をさらに有する付記３３に記載の光通信シ
ステム。

【０１８２】（付記３５） 上記光伝送路(203) の上記
第１端に供給される上記プローブ光は周波数分割多重さ
れた複数のプローブ光である付記２１に記載の光通信シ
ステム。

【０１８３】（付記３６） 上記従局(202) は、第２の
入力データに従って上記プローブ光を変調する第２の変
調手段(231) をさらに有し、上記主局(201) は複数あ
り、該複数の主局(201) は、それぞれ、上記位相共役光
発生手段(204) の出力光に基づいて上記第２の入力デー
タを復調する第２の復調手段(232) をさらに有する付記
２１に記載の光通信システム。

【０１８４】（付記３７） 上記複数の主局(201) の各
上記位相共役光発生手段(204) は、それぞれ、非線形光
学媒質(211) と、励起光を発生する励起光発生手段(21
2) と、該励起光発生手段(212) から供給された上記励
起光を上記プローブ光とともに上記非線形光学媒質(21
1) に供給するプローブ光／励起光供給手段(213) とを
含み、各上記励起光発生手段(212) が発生する各上記励
起光の周波数は異なる付記３６に記載の光通信システ
ム。

【０１８５】（付記３８） 上記従局(202) は複数ある
付記２１に記載の光通信システム。

【０１８６】（付記３９） プローブ光源(301) と、励
起光源(302) と、非線形光学媒質(303) と、上記プロー
ブ光源(301) からのプローブ光を上記励起光源(302) か
らの励起光とともに上記非線形光学媒質(303) に供給す
るプローブ光／励起光供給手段(304) と、上記励起光源
(302) に動作的に接続されて上記励起光を情報信号によ
り変調する変調手段(305) とを備え、上記非線形光学媒
質(303) から変調された位相共役光が出力される光変調
器。

【０１８７】（付記４０） 上記非線形光学媒質(303)
は３次の非線形光学効果を呈し、該非線形光学媒質(30
3) においては４光波混合により上記位相共役光が発生
する付記３９に記載の光変調器。

【０１８８】（付記４１） 上記変調手段(305) は上記
励起光の振幅又は強度を変調する付記３９に記載の光変
調器。

【０１８９】（付記４２） 上記変調手段(305) は上記
励起光の周波数を変調する付記３９に記載の光変調器。

【０１９０】（付記４３） 上記変調手段(305) は上記
励起光の位相を変調する付記３９に記載の光変調器。

【０１９１】（付記４４） 上記非線形光学媒質(303)
に動作的に接続され、その通過帯域は上記位相共役光の
波長を包含する光バンドパスフィルタ(331) をさらに備
えた付記３９に記載の光変調器。

【０１９２】（付記４５） 上記光バンドパスフィルタ
(331) に動作的に接続され、上記位相共役光を増幅する
光増幅器(332) をさらに備えた付記４４に記載の光変調
器。

【０１９３】（付記４６） 上記非線形光学媒質(303)
は光ファイバ(321) である付記３９に記載の光変調器。

【０１９４】（付記４７） 上記プローブ光の波長と上
記励起光の波長はわずかに異なり、上記光ファイバ(32
1) の零分散を与える波長は上記励起光の波長にほぼ一
致する付記４６に記載の光変調器。

【０１９５】（付記４８） 上記励起光は上記情報信号
よりも十分に低速な信号により周波数変調される付記３
９に記載の光変調器。

【０１９６】（付記４９） 上記プローブ光を偏光面が
互いに直交する第１及び第２偏光成分に分離する偏光分
離手段(351) と、偏光合成手段(354) とをさらに備え、
上記非線形光学媒質は、上記プローブ光の上記第１及び
第２偏光成分を受けて該第１及び第２偏光成分に対する
位相共役光をそれぞれ出力し、該各位相共役光が上記偏
光合成手段(354) で合成される付記３９に記載の光変調
器。

【０１９７】（付記５０） 上記非線形光学媒質は偏波
保持ファイバ(355) であり、上記励起光は予め定められ
た偏波面を有する実質的な直線偏波であり、上記予め定
められた偏波面が上記偏波保持ファイバ(355) の主軸に
対してほぼ４５°傾斜するように上記励起光源が設定さ
れる付記３９に記載の光変調器。

【０１９８】（付記５１） 上記非線形光学媒質はほぼ
同じ長さの第１及び第２の偏波保持ファイバ(355A,355
B) であり、該第１及び第２の偏波保持ファイバ(355A,3
55B)はこれらの主軸同士が互いに直交するように接続さ
れ、上記励起光は予め定められた偏波面を有する実質的
な直線偏波であり、上記励起光は上記第１の偏波保持フ
ァイバ(355A)に供給され、上記予め定められた偏波面が
上記第１の偏波保持ファイバ(355A)の主軸に対してほぼ
４５°傾斜するように上記励起光源が設定される付記３
９に記載の光変調器。

【０１９９】（付記５２） 上記プローブ光／励起光供
給手段は、第１乃至第３ポート(361A,361B,361C)を有
し、該第１及び第２ポート(361A,361B) にはそれぞれ上
記プローブ光源及び上記励起光源が接続され、該第１及
び第２ポート(361A,361B) に供給された光を該第３ポー
ト(361C)から出力する光カプラ(361) と、第４乃至第７
ポート(362A,362B,362C,362D) を有し、該第４ポート(3
62A)は上記第３ポート(361C)に接続され、該第５ポート
(362B)から上記変調された位相共役光が出力され、該第
６及び第７ポート(362C,362D) は上記光ファイバ(321)
の第１端及び第２端にそれぞれ接続され、該第４及び第
５ポート(362A,362B) に供給された光の直交２偏光成分
をそれぞれ該第６及び第７ポート(362C,362D) から出力
し、該第６及び第７ポート(362C,362D) に供給された光
の直交２偏光成分をそれぞれ該第４及び第５ポート(362
A,362B) から出力する偏光ビームスプリッタ(362) とを
含み、該第４ポート(362A)に供給される上記励起光の偏
光面が上記直交２偏光成分の偏光面に対してそれぞれほ
ぼ４５°傾斜するように上記励起光源が設定される付記
４６に記載の光変調器。

【０２００】（付記５３） 上記光ファイバ(321) に供
給される光の偏光状態と上記光ファイバ(321) から出力
される光の偏光状態とが一致するように制御する偏光制
御器(363) をさらに備えた付記５２に記載の光変調器。

【０２０１】（付記５４） 上記光ファイバ(321) は偏
波保持ファイバ(321′) である付記５２に記載の光変調
器。

【０２０２】（付記５５） 上記プローブ光／励起光供
給手段は、第１乃至第４ポート(371A,371B,371C,371D)
を有し、該第１ポート(371A)には上記励起光が供給さ
れ、該第２ポート(371B)には上記プローブ光が供給さ
れ、該第１及び第２ポート(371A,371B) に供給された光
を等分配して該第３及び第４ポート(371C,371D) から出
力し、該第３及び第４ポート(371C,371D) に供給された
光を等分配して該第１及び第２ポート(371A,371B) から
出力する光カプラ(371)と、第５乃至第８ポート(362A,3
62B,362C,362D) を有し、該第６ポート(362B)は該第４
ポート(371D)に接続され、該第７及び第８ポート(362C,
362D) は上記光ファイバ(321) の第１端及び第２端にそ
れぞれ接続され、該第５及び第６ポート(362A,362B) に
供給された光の直交２偏光成分を該第７及び第８ポート
(362C,362D)から出力し、該第７及び第８ポート(362C,3
62D) に供給された光の直交２偏光成分を該第５及び第
６ポート(362A,362B) から出力する偏光ビームスプリッ
タ(362) と、該第３ポート(371C)及び該第５ポート(362
A)間の光路に挿入される１／２波長板(373) とを含み、
該第１及び第２ポート(371A,371B) にそれぞれ供給され
る上記励起光及び上記プローブ光の偏光状態は一致する
付記４６に記載の光変調器。

【０２０３】（付記５６） 上記プローブ光源に接続さ
れた第９ポート(372A)と上記第２ポート(371B)に接続さ
れた第１０ポート(372B)と上記変調された位相共役光が
出力する第１１ポート(372C)とを有し、該第９ポート(3
72A)に供給された光を該第１０ポート(372B)から出力し
該第１０ポート(372B)に供給された光を該第１１ポート
(372C)から出力する光サーキュレータ(372) をさらに備
えた付記５５に記載の光変調器。

【０２０４】（付記５７） 上記プローブ光／励起光供
給手段は、上記プローブ光が供給される第１ポート(323
A)と上記励起光が供給される第２ポート(323B)と上記光
ファイバ(321) の第１端に接続される第３ポート(323C)
とを有し該第１及び第２ポート(323A,323B) にそれぞれ
供給された上記プローブ光及び上記励起光を該第３ポー
ト(323C)から出力する光カプラ(323) を含み、上記光フ
ァイバ(321) の第２端から上記変調された位相共役光が
出力される付記４６に記載の光変調器。

【０２０５】（付記５８） 上記プローブ光源と上記第
１ポート(323A)間の光路に挿入され上記プローブ光の偏
光状態を攪乱する偏光スクランブラをさらに備えた付記
５７に記載の光変調器。

【０２０６】（付記５９） 上記励起光源と上記第２ポ
ート(323B)間の光路に挿入され上記励起光の偏光状態を
攪乱する偏光スクランブラ(341) をさらに備えた付記５
７に記載の光変調器。

【０２０７】

【発明の効果】以上のように、本発明により位相共役光
学を光システムに適用することによって、従来の光技術
では得られなかった新しい機能の達成や光システムの特
性の改善が可能になる。本発明により得られる他の効果
については以上説明したとおりであるのでその説明を省
略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は位相共役光の発生原理の説明図である。

【図２】図２は信号光、励起光及びアイドラ光の周波数
配置の説明図である。

【図３】図３は本発明の基本構成を示す位相共役光発生
装置のブロック図である。

【図４】図４は本発明の第１実施例を示す位相共役光発
生装置のブロック図である。

【図５】図５は本発明の第２及び第３実施例を説明する
ための位相共役光発生装置の主要部のブロック図であ
る。

【図６】図６は本発明の第２実施例を示す位相共役光発
生装置のブロック図である。

【図７】図７は本発明の第３実施例を示す位相共役光発
生装置のブロック図である。

【図８】図８は本発明の第４実施例を示す位相共役光発
生装置のブロック図である。

【図９】図９Ａ，図９Ｂ及び図９Ｃは本発明の第５実施
例を示す中継光伝送システムのブロック図である。

【図１０】図１０は本発明の第６実施例を示す中継光伝
送システムのブロック図である。

【図１１】図１１は本発明の第７実施例を示す双方向中
継光伝送システムのブロック図である。

【図１２】図１２は図１１のシステムにおける周波数配
置の説明図である。

【図１３】図１３は本発明の第８実施例を示す双方向中
継光伝送システムのブロック図である。

【図１４】図１４は本発明の第９実施例を示す光分配シ
ステムのブロック図である。

【図１５】図１５は本発明の第１０実施例を示す光スイ
ッチングシステムのブロック図である。

【図１６】図１６は本発明の第１１実施例を示す光選択
システムのブロック図である。

【図１７】図１７は本発明の第１２実施例を示す光アン
ド回路システムのブロック図である。

【図１８】図１８は本発明の光通信システムの基本構成
を示すブロック図である。

【図１９】図１９は本発明における主局の具体的構成を
示すブロック図である。

【図２０】図２０は位相共役光の発生原理の説明図であ
る。

【図２１】図２１は信号光、励起光及びアイドラ光（位
相共役光）の周波数配置の説明図である。

【図２２】図２２は本発明における主局の実施例を示す
ブロック図である。

【図２３】図２３Ａ及び図２３Ｂは位相共役光の強度変
調の説明図である。

【図２４】図２４は本発明の光通信システムの他の基本
構成を示すブロック図である。

【図２５】図２５は本発明における従局の第１実施例を
示すブロック図である。

【図２６】図２６は本発明における従局の第２実施例を
示すブロック図である。

【図２７】図２７は図２６の実施例における中間周波信
号のスペクトルの説明図である。

【図２８】図２８は偏光制御を不要にした実施例を示す
光通信システムのブロック図である。

【図２９】図２９は本発明を光分配系に適用した実施例
を示す光通信システムのブロック図である。

【図３０】図３０は本発明の光変調器の基本構成を示す
ブロック図である。

【図３１】図３１Ａ，図３１Ｂ及び図３１Ｃは励起光の
変調による出力アイドラ光の変調の説明図である。

【図３２】図３２は本発明の光変調器の第１実施例を示
すブロック図である。

【図３３】図３３は本発明の光変調器の第２実施例を示
すブロック図である。

【図３４】図３４は本発明の光変調器の第３実施例を示
すブロック図である。

【図３５】図３５は本発明の光変調器の第４実施例を示
すブロック図である。

【図３６】図３６は本発明の光変調器の第５実施例を示
すブロック図である。

【図３７】図３７は本発明の光変調器の第６実施例を示
すブロック図である。

【図３８】図３８は本発明の光変調器の第７実施例を示
すブロック図である。

【図３９】図３９は本発明の光変調器の第８実施例を示
すブロック図である。

【図４０】図４０は本発明の光変調器の第９実施例を示
すブロック図である。

【図４１】図４１は本発明の光変調器の第１０実施例を
示すブロック図である。

【図４２】図４２は本発明の光変調器の第１１実施例を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 非線形光学媒質 ２ 励起光源 ３ 信号光入力ポート ４ 信号光／励起光供給手段 ５ 信号光出力ポート ６ 位相共役光出力ポート ７ 信号光／位相共役光抽出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−192222（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−149526（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−18031（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−19631（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−113036（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−61078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−107603（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−229842（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ, 1992年，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ，１，69−72 ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ, 1993年，Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．１，92−95 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，1993年，Ｖｏｌ．29，Ｎｏ．７, 576−578 電子情報通信学会春季大会講演論文 集，1993年，第４分冊，Ｂ−971 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/35 H04B 10/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光送信機及び第１の光受信機を有
   する第１の送受信局と、 第２の光送信機及び第２の光受信機を有する第２の送受
   信局と、 該第１及び第２の送受信局間に敷設された上り及び下り
   光伝送路と、 該上り及び下り光伝送路の途中に挿入され位相共役光発
   生装置を有した少なくとも１つの中継局とを備え、 該位相共役光発生装置は、双方向励起型の非線形光学媒
   質と、互いに逆向きに該非線形光学媒質に入射させる第
   １の励起光と第２の励起光とを供給する励起光供給手段
   を備え、該第１の励起光及び該第２の励起光と入力され
   る信号光とにより発生する第１の位相共役光及び第２の
   位相共役光を発生するものであって、 さらに、該位相共役光発生装置は該第１及び第２の位相
   共役光をそれぞれ抽出する通過帯域を有する第１及び第
   ２の光フィルタを備え、 該第１の光送信機からの信号光と該第１の励起光とを該
   非線形光学媒質に供給し、発生した第１の位相共役光を
   該第２の光受信機に出力し、 該第２の光送信機からの信号光と該第２の励起光とを該
   非線形光学媒質に供給し、発生した第２の位相共役光を
   該第１の光受信機に出力することを特徴とする双方向中
   継光伝送システム。
2. 【請求項２】 前記中継局は複数あり、 各中継局のうち前記第１の送受信局の側から数えて１番
   目の中継局が有する位相共役光発生装置の信号光の入力
   ポート及び第２の位相共役光の出力ポートはそれぞれ前
   記第１の光送信機及び第１の光受信機に接続され、 各中継局のうち第１の送受信局の側から数えてｎ（ｎは
   １より大きい自然数）番目の中継局が有する位相共役光
   発生装置の信号光の入力ポート及び第２の位相共役光の
   出力ポートは（ｎ−１）番目の中継局が有する位相共役
   光発生装置のそれぞれ第１の位相共役光の出力ポート及
   び信号光の出力ポートに接続され、 各中継局のうち前記第２の送受信局から数えて１番目の
   中継局が有する位相共役光発生装置の信号光の出力ポー
   ト及び第１の位相共役光の出力ポートはそれぞれ前記第
   ２の光送信機及び第２の光受信機に接続される請求項１
   に記載の双方向中継伝送システム。
3. 【請求項３】 該第１及び第２の光フィルタは互いに異
   なる通過帯域を有するものである請求項１又は請求項２
   に記載のシステム。