JP3506283B2 - 光位相共役器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、数千キロメー
トルに及ぶ大洋を横断する超長距離の光伝送システムの
中継器に用いて好適な、光位相共役器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、数千キロメートルに及ぶ大洋
を横断する超長距離伝送システムには再生中継器が適用
されているが、現在、光増幅器を鎖上に多段に接続した
中継方式に適用が検討されている。即ち、再生中継器を
光増中継器に置き換えることにより、中継器内の部品点
数を大幅に削減し、信頼性を確保するとともに大幅なコ
ストダウンが見込まれるほか、この光増幅器多中継方式
に用いる光増幅器は、伝送速度に依存することなく光増
幅の機能を持つため、将来、両側の端局装置をバーショ
ンアップを図ることによって、伝送速度を高速化するこ
とができるのである。

【０００３】このような光増幅中継伝送システムにおい
て、伝送速度のさらなる高速化を図るためには、伝送特
性の制限要因の一つとしての伝送路の非線形効果，特に
Ｋｅｒｒ効果（電場によって起こされる複屈折）を抑圧
することが要求される。これに対して、近年、従来から
用いられている光中継器及び伝送路が用いられた光増幅
中継伝送システムにおいて、信号光スペクトル反転を利
用した光位相共役を用いることが検討されている。

【０００４】即ち、光増幅中継伝送システムにこの光位
相共役を用いた場合においては、上述のＫｅｒｒ効果と
ともに、波長分散を打ち消すこともできるのである。こ
こで、入力信号光に対する位相共役光は、例えば図３１
に示すような位相共役器によりに抽出することができ
る。即ち、この位相共役器１０１は、電気光学効果を持
つ光学材料１０１と、位相共役光を抽出する光フィルタ
１０２により構成されている。

【０００５】このような構成により、持つ光学材料１０
１に、周波数ｆ_s の入力信号光及び周波数ｆ_p の励起光
が入射されると、この光学材料１０１の持つ電気光学効
果によって４光波混合が起こり、例えば図３２に示すよ
うな、入力信号光ｆ_s 及び励起光ｆ_p と周波数の異なる
光ｆ_c ，ｆ_n が発生して出射される。この入力信号光ｆ
_s 及び励起光ｆ_p と周波数の異なる光の周波数ｆ_c ，ｆ
_n は、それぞれ、以下に示す式（１），（２）に示すよ
うに表すことができる。

【０００６】 ｆ_c ＝２ｆ_p −ｆ_s …（１） ｆ_n ＝２ｆ_s −ｆ_p …（２） ここで、ｆ_c の周波数を持つ光は、信号光に対して位相
反転しているために位相共役の関係にあるが、ｆ_n の周
波数を持つ光の位相は、信号光の位相の２倍であり、位
相は反転していない。この場合においては、反転してい
ない位相を正転とする。

【０００７】また、光学材料１０１から出射された信号
は、光フィルタ１０２に入力され、この光フィルタ１０
２では、例えば図３３に示すような特性を有することに
より、上述のｆ_c の周波数を有する位相共役光を抽出す
ることができるほか、図３４に示すような特性を有する
ことにより、上述のｆ_n の周波数を有する位相共役光を
抽出するこができる。

【０００８】なお、この光フィルタ１０２によりｆ_c あ
るいはｆ_n の周波数を有する位相共役光のみを安定的に
抽出するためには、ｆ_p −ｆ_s の絶対値の値をある程度
に大きく設定する必要がある。また、図３５は上述の光
位相共役器を用いた光伝送システムの概要を示すブロッ
ク図であり、図３６は図３５に示すような光伝送システ
ムの具体例を示すブロック図である。

【０００９】ここで、図３６は光増幅中継伝送システム
に光位相共役器を適用した場合を示す図であり、この図
３６において、光送信装置１０３は第１伝送路１０６を
介して光位相共役器１０４に接続されており、光受信装
置１０５は第２伝送路１０７を介して光位相共役器１０
４に接続されている。即ち、第１伝送路１０６は光送信
装置１０３から光位相共役器１０４に対して波長λｓ１
の信号光を伝送するものであり、光ファイバ１０８及び
光増幅中継器１０９を多段に接続されて構成されてい
る。

【００１０】さらに、第２伝送路１０７は光位相共役器
１０４から光受信装置１０５に対して波長λｓ２の信号
光を伝送するものであり、光ファイバ１１０及び光増幅
中継器１１１を多段に接続されて構成されている。この
ような構成により、光送信装置１０３からの波長λｓ１
の信号光は、第１伝送路１０６を介して位相共役器１０
４に入力され、位相共役器１０４においては、波長λｓ
２の位相共役光が第２伝送路１０７を介して光受信装置
１０５に出力される。

【００１１】また、図３７は上り回線及び下り回線を合
わせた光増幅中継伝送システムに光位相共役器を適用し
た場合を示す図であり、この図３７において、１１４は
波長λＵ１の光信号を送信する光送信装置１１２及び波
長λＤ２の光信号を受信する光受信装置１１３により構
成される下流側端局装置であり、１２２は波長λＵ２の
光信号を受信する光受信装置１２０及び波長λＤ１の光
信号を送信する光送信装置１２１により構成される上流
側端局装置である。

【００１２】さらに、１２３は第１伝送路であり、この
第１伝送路１２３は、上述したように光送信装置１１２
から光位相共役器１１７に対して波長λＵ１の信号光を
伝送する一方、光位相共役器１１７から光受信装置１１
３に対して波長λＤ２の信号光を伝送するものであり、
光ファイバ１１５及びループバックパスを行なうことが
できる光増幅中継器１１６により構成されている。

【００１３】また、１２４は第２伝送路であり、この第
２伝送路１２４は、光送信装置１２１から光位相共役器
１１７に対して波長λＤ１の信号光を伝送する一方、光
位相共役器１１７から光受信装置１２０に対して波長λ
Ｕ２の信号光を伝送するものであり、光ファイバ１１９
及びループバックパスを行なうことができる光増幅中継
器１１８が接続されて構成されている。

【００１４】このような構成により、下流側端局装置１
１４と上流側端局装置１２２との間で、第１伝送路１２
３，光位相共役器１１７及び第２伝送路１２４を介する
ことにより信号光を送受することができるほか、光増幅
中継器１１６，１１８により、信号光についてループバ
ックパスを行なうことができる。また、光送信装置１１
２からの上り回線の波長λＵ１の信号光は、第１伝送路
１２３を介して位相共役器１１７に入力され、位相共役
器１１７においては、波長λＵ２の位相共役光が第２伝
送路１２４を介して光受信装置１２０に出力される一
方、光送信装置１２１からの上り回線の波長λＤ１の信
号光は、第２伝送路１２４を介して位相共役器１１７に
入力され、位相共役器１１７においては、波長λＤ２の
位相共役光が第１伝送路１２３を介して光受信装置１１
３に出力される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図３５，図３６に示す光位相共役器を用いた光伝送シス
テムでは、第１伝送路１０６，第２伝送路１０７におけ
る信号光の波長λｓ１，λｓ２は、それぞれ、式
（３），（４）に示すように表すことができる。 λｓ１＝Ｃ／ｆ_s …（３） λｓ２＝Ｃ／（２ｆ_p −ｆ_s ） …（４） 従って、λｓ１≠λｓ２となり、第１伝送路１０６及び
第２伝送路１０７に用いられる光増幅中継器１０９，１
１１に要求される波長特性が異なる必要がある。

【００１６】また、波長分散を打ち消すように伝送路の
波長分散を設計するためには、第１伝送路１０６の零分
散波長をλｆ１とし、第２伝送路１０７の零分散波長を
λｆ２とすると、以下に示す式（５）を満足する必要が
ある。 ｄＤ／ｄλ・（λｆ１−λｓ１）＝ｄＤ／ｄλ・（λｆ２−λｓ２） …（５） 従って、第１伝送路１０６の零分散波長λｆ１と第２伝
送路１０７の零分散波長λｆ２とが異なる必要がある。

【００１７】即ち、光伝送システムを構築するために、
前述の図３７に示すような、光位相共役器１１７を接続
する伝送路を、波長に関する仕様が異なる２種類の光増
幅器及び伝送路を用いたものが必要になり、光送信器及
び光受信器にも波長に関係する仕様が異なる２種類が必
要になり、システムの仕様が複雑になり、システム構築
のためのコストも高くなるという課題がある。

【００１８】 本発明はこのような課題に鑑み創案され
たもので、入力信号光の周波数あるいは波長と、出力信
号光の周波数あるいは波長とが一致する位相共役器を提
供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】第 1の手段として： 周
波数ｆ_p1の第１励起光を出力する第１励起光源及び周波
数ｆ_s の信号光と該第１励起光源からの該第１励起光と
を受けて４光波混合を発生させる第１部材からなる第１
光位相共役部と、該第１光位相共役部から出される周波
数ｆ_c1（＝２ｆ_p1−ｆ_s ）の位相共役光を抽出する第１
光フィルタとからなる第１光位相共役部・光フィルタ対
と、周波数ｆ_p2の第２励起光を出力する第２励起光源及
び該第１光位相共役部・光フィルタ対からの周波数ｆ_c1
の信号光と該第２励起光源からの該第２励起光とを受け
て４光波混合を発生させる第２部材からなる第２光位相
共役部と、該第２光位相共役部から出される周波数ｆ_c2
（＝２ｆ_p2−ｆ_c1）の位相共役光を抽出する第２光フィ
ルタとからなる第２光位相共役部・光フィルタ対と、周
波数ｆ_p3の第３励起光を出力する第３励起光源及び該第
２光位相共役部・光フィルタ対からの周波数ｆ_c2の信号
光と該第３励起光源からの該第３励起光とを受けて４光
波混合を発生させる第３部材からなる第３光位相共役部
と、該第３光位相共役部から出される周波数ｆ_c3（＝２
ｆ_p3−ｆ_c2）の位相共役光を抽出する第３光フィルタと
からなる第３光位相共役部・光フィルタ対とをそなえる
とともに、該第１光位相共役部・光フィルタ対へ入力さ
れる入力信号光の周波数あるいは波長と、該第３光位相
共役部・光フィルタ対から位相共役光として出される出
力信号光の周波数あるいは波長とが一致するように、上
記の第１励起光源，第２励起光源及び第３励起光源から
出される周波数を設定あるいは制御する周波数設定・制
御部が設けられたことを特徴とする、光位相共役器。 第２の手段として： 該周波数設定・制御部が、ｆ_s ＝
ｆ_p3−ｆ_p2＋ｆ_p1の関係を満足するように、上記の第１
励起光源，第２励起光源及び第３励起光源から出される
周波数を設定あるいは制御すべく構成されていることを
特徴とする第１の手段の光位相共役器。 第３の手段として： 該周波数設定・制御部が、該第１
励起光の周波数ｆ_p1と該第２励起光の周波数ｆ_p2との周
波数差（ｆ_p1−ｆ_p2）が一定となるように、上記の第１
励起光源，第２励起光源を制御するとともに、該第３励
起光源については安定化制御を行なうことを特徴とする
第１の手段の光位相共役器。 第４の手段として： 該周波数設定・制御部が、ファブ
リ・ペロ共振器をそなえて構成され、該ファブリ・ペロ
共振器の発振周期の倍数が該第１励起光の周波数ｆ_p1と
該第２励起光の周波数ｆ_p2との周波数差（ｆ_p1−ｆ_p2）
となるように設定されていることを特徴とする第３の手
段の光位相共役器。 第５の手段として： 上記の第１励起光源，第２励起光
源についての温度制御を同時に行なう温度制御部が設け
られていることを特徴とする第３の手段の光位相共役
器。 第６の手段として： 該周波数設定・制御部が、該第３
励起光の周波数ｆ_p3と該第２励起光の周波数ｆ_p2との周
波数差（ｆ_p3−ｆ_p2）が一定となるように、上記の第２
励起光源，第３励起光源を制御するとともに、該第１励
起光源については安定化制御を行なうことを特徴とする
第１の手段の光位相共役器。 第７の手段として： 該周波数設定・制御部が、ファブ
リ・ペロ共振器をそなえて構成され、該ファブリ・ペロ
共振器の発振周期の倍数が該第３励起光の周波数ｆ_p3と
該第２励起光の周波数ｆ_p2との周波数差（ｆ_p3−ｆ_p2）
となるように設定されていることを特徴とする第６の手
段の光位相共役器。 第８の手段として： 上記の第２励起光源，第３励起光
源についての温度制御を同時に行なう温度制御部が設け
られていることを特徴とする第６の手段の光位相共役
器。 第９の手段として： 周波数ｆ_p1の第１励起光を出力す
る第１励起光源及び周波数ｆ_s の信号光と該第１励起光
源からの該第１励起光とを受けて４光波混合を発生させ
る第１部材からなる第１光位相共役部と、該第１光位相
共役部から出される周波数ｆ_c1（＝２ｆ_p1−ｆ_s ）の位
相共役光を抽出する第１光フィルタとからなる第１光位
相共役部・光フィルタ対と、周波数ｆ_p2の第２励起光を
出力する第２励起光源及び該第１光位相共役部・光フィ
ルタ対からの周波数ｆ_c1の信号光と該第２励起光源から
の該第２励起光とを受けて４光波混合を発生させる第２
部材からなる第２光位相共役部と、該第２光位相共役部
から出される周波数ｆ_n2（＝２ｆ_c1−ｆ_p2）の非位相共
役光を抽出する第２光フィルタとからなる第２光位相共
役部・光フィルタ対とをそなえるとともに、該第１光位
相共役部・光フィルタ対へ入力される入力信号光の周波
数あるいは波長と、該第２光位相共役部・光フィルタ対
から非位相共役光として出される出力信号光の周波数あ
るいは波長とが一致するように、上記の第１励起光源及
び第２励起光源から出される周波数を設定あるいは制御
する周波数設定・制御部が設けられたことを特徴とす
る、光位相共役器。 第１０の手段として： 該周波数設定・制御部が、ｆ_s
＝（４ｆ_p1−ｆ_p2）／３の関係を満足するように、上記
の第１励起光源及び第２励起光源から出される周波数を
設定あるいは制御すべく構成されている特徴とする第９
の手段の光位相共役器。 第１１の手段として： 周波数ｆ_p1の第１励起光を出力
する第１励起光源及び周波数ｆ_s の信号光と該第１励起
光源からの該第１励起光とを受けて４光波混合を発生さ
せる第１部材からなる第１光位相共役部と、該第１光位
相共役部から出される周波数ｆ_n1（＝２ｆ_s −ｆ_p1）の
非位相共役光を抽出する第１光フィルタとからなる第１
光位相共役部・光フィルタ対と、周波数ｆ_p2の第２励起
光を出力する第２励起光源及び該第１光位相共役部・光
フィルタ対からの周波数ｆ_n1の信号光と該第２励起光源
からの該第２励起光とを受けて４光波混合を発生させる
第２部材からなる第２光位相共役部と、該第２光位相共
役部から出される周波数ｆ_c2（＝２ｆ_p2−ｆ_c1）の位相
共役光を抽出する第２光フィルタとからなる第２光位相
共役部・光フィルタ対とをそなえるとともに、該第１光
位相共役部・光フィルタ対へ入力される入力信号光の周
波数あるいは波長と、該第２光位相共役部・光フィルタ
対から位相共役光として出される出力信号光の周波数あ
るいは波長とが一致するように、上記の第１励起光源及
び第２励起光源から出される周波数を設定あるいは制御
する周波数設定・制御部が設けられたことを特徴とす
る、光位相共役器。 第１２の手段として： 該周波数設定・制御部が、ｆ_s
＝（２ｆ_p1＋ｆ_p2）／３の関係を満足するように、上記
の第１励起光源及び第２励起光源から出される周波数を
設定あるいは制御すべく構成されている特徴とする第１
１の手段の光位相共役器。 第１３の手段として： 全てあるいは一部の励起光源か
らの励起光の周波数あるいは波長を測定する光周波数・
波長測定部をそなえたことを特徴とする第１，９，１１
のいずれかの手段の光位相共役器。 第１４の手段として： 全てあるいは一部の励起光源に
ついて温度制御を施す温度制御部が設けられたことを特
徴とする第１，９，１１のいずれかの手段の光位相共役
器。 第１５の手段として： 上記の４光波混合を発生させる
部材が、光ファイバまたは光半導体で構成されているこ
とを特徴とする第１，９，１１のいずれかの手段の光位
相共役器。 第１６の手段として： 上記の光位相共役部・光フィル
タ対間に、光パワーを補正する光増幅器が介装されてい
ることを特徴とする第１，９，１１のいずれかの手段の
光位相共役器。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照することにより本発明につ
いて説明する。図１は本発明の第１関連技術の原理ブロ
ック図であり、この図１において、１は入力信号光の周
波数あるいはスペクトルを反転した信号光を出力する光
位相共役部であり、２は入力信号光の周波数あるいは波
長を別の周波数あるいは波長に変換した信号光を出力す
る周波数・波長変換部である。また、光位相共役部１，
周波数・波長変換部２を複数個あるいは組み合わせて、
入力信号光の周波数あるいは波長と、出力信号光の周波
数あるいは波長とが一致するように構成されている。さ
らに、図２は本発明の第２関連技術の原理ブロック図で
あり、この図２において、５Ａ−１〜５Ａ−ｎは複数組
の光位相共役部・光フィルタ対であり、この光位相共役
部・光フィルタ対５Ａ−１〜５Ａ−ｎは、それぞれ、光
位相共役器３と光フィルタ４とをそなえている。

【００２１】ここで、光位相共役部３は、所望の周波数
の励起光を出力する励起光源７と、信号光と励起光源７
からの励起光とを受けて電気光学効果により４光波混合
を発生させる電気光学効果部材８とをそなえており、光
フィルタ４は、光位相共役部３から出される位相共役光
または非位相共役光を抽出するようになっている。ま
た、最終段の光位相共役部・光フィルタ対５−ｎからは
位相共役光または非位相共役光が出力されるようになっ
ている。

【００２２】 さらに、６は周波数設定・制御部であ
り、この周波数設定・制御部６は、初段の光位相共役部
・光フィルタ対５Ａ−１へ入力される入力信号光の周波
数あるいは波長と、最終段の光位相共役部・光フィルタ
対５Ａ−ｎから位相共役光または非位相共役光として出
される出力信号光の周波数あるいは波長とが一致するよ
うに、各励起光源７から出される周波数を設定あるいは
制御するものである。

【００２３】 また、図３は第１の発明の原理ブロック
図であり、この図３において、５−１は第１光位相共役
部・光フィルタ対であり、この第１光位相共役部・光フ
ィルタ対５−１は、第１光位相共役部３−１と第１光フ
ィルタ４−１とをそなえている。ここで、第１光位相共
役部３−１は、周波数ｆｐ１の第１励起光を出力する第
１励起光源７−１及び周波数ｆｓ の信号光と第１励起
光源７−１からの第１励起光とを受けて電気光学効果に
より４光波混合を発生させる第１電気光学効果部材８−
１により構成されている。

【００２４】また、第１光フィルタ４−１は、第１光位
相共役部３−１から出される周波数ｆ_c1（＝２ｆ_p1−ｆ
_s ）の位相共役光を抽出するものである。さらに、５−
２は第２光位相共役部・光フィルタ対であり、この第２
光位相共役部・光フィルタ対５−２は、第２光位相共役
部３−２と第２光フィルタ４−２とをそなえている。

【００２５】ここで、第２光位相共役部３−２は、周波
数ｆ_p2の第２励起光を出力する第２励起光源７−２及び
第１光位相共役部・光フィルタ対５−１からの周波数ｆ
_c1の信号光と第２励起光源７−２からの第２励起光とを
受けて電気光学効果により４光波混合を発生させる第２
電気光学効果部材８−２により構成されている。さら
に、第２光フィルタ４−２は、第２光位相共役部３−２
から出される周波数ｆ_c2（＝２ｆ_p2−ｆ_c1）の位相共役
光を抽出するものである。

【００２６】また、５−３は第３光位相共役部・光フィ
ルタ対であり、この第３光位相共役部・光フィルタ対５
−３は、第３光位相共役部３−３と第３光フィルタ４−
３とをそなえている。ここで、第３光位相共役部３−３
は、周波数ｆ_p3の第３励起光を出力する第３励起光源７
−３及び第２光位相共役部・光フィルタ対５−２からの
周波数ｆ_c2の信号光と第３励起光源７−３からの第３励
起光とを受けて電気光学効果により４光波混合を発生さ
せる第３電気光学効果部材８−３により構成されてい
る。

【００２７】 さらに、第３光フィルタ４−３は、第３
光位相共役部３−３から出される周波数ｆｃ３（＝２ｆ
ｐ３−ｆｃ２）の位相共役光を抽出するものである。ま
た、６は周波数設定・制御部であり、この周波数設定・
制御部６は、第１光位相共役部・光フィルタ対５−１へ
入力される入力信号光の周波数あるいは波長と、第３光
位相共役部・光フィルタ対５−３から位相共役光として
出される出力信号光の周波数あるいは波長とが一致する
ように、第１励起光源７−１，第２励起光源７−２及び
第３励起光源７−３から出される周波数を設定あるいは
制御するものである。

【００２８】 さらには、周波数設定・制御部６を、ｆ
ｓ ＝ｆｐ３−ｆｐ２＋ｆｐ１の関係を満足するよう
に、第１励起光源７−１，第２励起光源７−２及び第３
励起光源７−３から出される周波数を設定あるいは制御
すべく構成することができる。また、周波数設定・制御
部６を、第１励起光の周波数ｆｐ１と第２励起光の周波
数ｆｐ２との周波数差（ｆｐ１−ｆｐ２）が一定となる
ように、上記の第１励起光源７−１，第２励起光源７−
２を制御するとともに、第３励起光源７−３については
安定化制御を行なうように構成することができる。

【００２９】 この場合においては、周波数設定・制御
部６は、ファブリ・ペロ共振器をそなえて構成し、ファ
ブリ・ペロ共振器の発振周期の倍数が第１励起光の周波
数ｆｐ１と第２励起光の周波数ｆｐ２との周波数差（ｆ
ｐ１−ｆｐ２）となるように設定することができるほ
か、第１励起光源７−１，第２励起光源７−２について
の温度制御を同時に行なう温度制御部を設けてもよい。

【００３０】 また、周波数設定・制御部６を、第３励
起光の周波数ｆｐ３と第２励起光の周波数ｆｐ２との周
波数差（ｆｐ３−ｆｐ２）が一定となるように、上記の
第２励起光源７−２，第３励起光源７−３を制御すると
ともに、第１励起光源７−１については安定化制御を行
なうように構成することができる。この場合において
は、周波数設定・制御部６は、ファブリ・ペロ共振器を
そなえて構成し、ファブリ・ペロ共振器の発振周期の倍
数が第３励起光の周波数ｆｐ３と第２励起光の周波数ｆ
ｐ２との周波数差（ｆｐ３−ｆｐ２）となるように設定
することができるほか、第２励起光源７−２，第３励起
光源７−３についての温度制御を同時に行なう温度制御
部を設けることもできる。

【００３１】 さらに、図４は第２の発明の原理ブロッ
ク図であり、この図４において、５ａ−１は第１光位相
共役部・光フィルタ対であり、この第１光位相共役部・
光フィルタ対５ａ−１は、第１光位相共役部３ａ−１と
第１光フィルタ４ａ−１とをそなえている。ここで、第
１光位相共役部３ａ−１は、周波数ｆｐ１の第１励起光
を出力する第１励起光源７ａ−１及び周波数ｆｓ の信
号光と第１励起光源７ａ−１からの第１励起光とを受け
て電気光学効果により４光波混合を発生させる第１電気
光学効果部材８ａ−１により構成されている。

【００３２】また、第１光フィルタ４ａ−１は、第１光
位相共役部３ａ−１から出される周波数ｆ_c1（＝２ｆ_p1
−ｆ_s ）の位相共役光を抽出するものである。さらに、
５ａ−２は第２光位相共役部・光フィルタ対であり、こ
の第２光位相共役部・光フィルタ対５ａ−２は、第２光
位相共役部３ａ−２と第２光フィルタ４ａ−２とをそな
えている。

【００３３】ここで、第２位相共役部３ａ−２は、周波
数ｆ_p2の第２励起光を出力する第２励起光源７ａ−２及
び第１光位相共役部・光フィルタ対５ａ−１からの周波
数ｆ _c1の信号光と第２励起光源７ａ−２からの第２励起
光とを受けて電気光学効果により４光波混合を発生させ
る第２電気光学効果部材８ａ−２により構成されてい
る。

【００３４】 さらに、第２光フィルタ４ａ−２は、第
２光位相共役部３ａ−２から出される周波数ｆｎ２（＝
２ｆｃ１−ｆｐ２）の非位相共役光を抽出するものであ
る。また、６ａは周波数設定・制御部であり、この周波
数設定・制御部６ａは、第１光位相共役部・光フィルタ
対５ａ−１へ入力される入力信号光の周波数あるいは波
長と、第２光位相共役部・光フィルタ対５ａ−２から非
位相共役光として出される出力信号光の周波数あるいは
波長とが一致するように、第１励起光源７ａ−１及び第
２励起光源７ａ−２から出される周波数を設定あるいは
制御するものである。

【００３５】 この場合においては、周波数設定・制御
部６は、ｆｓ ＝（４ｆｐ１−ｆｐ２）／３の関係を満
足するように、第１励起光源７ａ−１及び第２励起光源
７ａ−２から出される周波数を設定あるいは制御すべく
構成することができる。また、図５は第３の発明の原理
ブロック図であり、この図５において、５ｂ−１は第１
光位相共役部・光フィルタ対５ｂ−１であり、この第１
光位相共役部・光フィルタ対５ｂ−１は、第１光位相共
役部３ｂ−１と第１光フィルタ４ｂ−１とをそなえてい
る。

【００３６】ここで、第１光位相共役部３ｂ−１は、周
波数ｆ_p1の第１励起光を出力する第１励起光源７ｂ−１
及び周波数ｆ_s の信号光と第１励起光源７ｂ−１からの
第１励起光とを受けて電気光学効果により４光波混合を
発生させる第１電気光学効果部材８ｂ−１により構成さ
れている。また、第１光フィルタ４ｂ−１は、第１光位
相共役部３ｂ−１から出される周波数ｆ_n1（＝２ｆ_s −
ｆ_p1）の非位相共役光を抽出するものである。

【００３７】さらに、５ｂ−２は第２光位相共役部・光
フィルタ対であり、この第２光位相共役部・光フィルタ
対５ｂ−２は、第２光位相共役部３ｂ−１と第２光フィ
ルタ４ｂ−１とをそなえている。ここで、第２光位相共
役部３ｂ−１は、周波数ｆ_p2の第２励起光を出力する第
２励起光源７ｂ−２及び第１光位相共役部・光フィルタ
対５ｂ−１からの周波数ｆ_n1の信号光と第２励起光源７
ｂ−２からの第２励起光とを受けて電気光学効果により
４光波混合を発生させる第２電気光学効果部材８ｂ−２
により構成されている。

【００３８】 さらに、第２光フィルタ４ｂ−２は、第
２光位相共役部３ｂ−２から出される周波数ｆｃ２（＝
２ｆｐ２−ｆｃ１）の位相共役光を抽出するものであ
る。また、６は制御部であり、この制御部６は、第１光
位相共役部・光フィルタ対５ｂ−１へ入力される入力信
号光の周波数あるいは波長と、第２光位相共役部・光フ
ィルタ対５ｂ−２から位相共役光として出される出力信
号光の周波数あるいは波長とが一致するように、第１励
起光源７ｂ−１及び第２励起光源７ｂ−２から出される
周波数を設定あるいは制御するものである。

【００３９】 この場合においては、周波数設定・制御
部６を、ｆｓ ＝（２ｆｐ１＋ｆｐ２）／３の関係を満
足するように、第１励起光源７ｂ−１及び第２励起光源
７ｂ−２から出される周波数を設定あるいは制御すべく
構成することができる。なお、上述の図１〜図５に示す
光位相共役器においては、全てあるいは一部の励起光源
からの励起光の周波数あるいは波長を測定する光周波数
・波長測定部や、全てあるいは一部の励起光源について
温度制御を施す温度制御部をそなえることができるほ
か、電気光学効果部材を、光ファイバまたは光半導体で
構成したり、光位相共役部・光フィルタ対間に、光パワ
ーを補正する光増幅器を介装することができる。

【００４０】 また、図６は本発明の第３関連技術の原
理ブロック図であり、この図６において、１１は光通信
システムであり、この光通信システム１１は、光位相共
役器１０を有している。ここで、光位相共役器１０は、
入力信号光の周波数あるいはスペクトルを反転した信号
光を出力する光位相共役部と、入力信号光の周波数ある
いは波長を別の周波数あるいは波長に変換した信号光を
出力する周波数・波長変換部とをそなえ、上記の光位相
共役部，周波数・波長変換部を複数個あるいは組み合わ
せて、入力信号光の周波数あるいは波長と、出力信号光
の周波数あるいは波長とが一致するように構成されてお
り、その出力側には光受信装置９が配設されている。

【００４１】 また、光受信装置９は、光位相共役器１
０からの出力信号光の周波数あるいは波長を測定する周
波数・波長測定部９Ａと、周波数・波長測定部９Ａで測
定された出力信号光の周波数あるいは波長が所定値とな
るように、光位相共役器１０へ制御信号を出力する制御
部９Ｂとが設けられている。また、図７は本発明の第４
関連技術の原理ブロック図であり、この図７において、
１１は光通信システムであり、この光通信システム１１
は、光位相共役器１０を有している。

【００４２】ここで、光位相共役器１０は、入力信号光
の周波数あるいはスペクトルを反転した信号光を出力す
る光位相共役部と、入力信号光の周波数あるいは波長を
別の周波数あるいは波長に変換した信号光を出力する周
波数・波長変換部とをそなえ、上記の光位相共役部，周
波数・波長変換部を複数個あるいは組み合わせて、入力
信号光の周波数あるいは波長と、出力信号光の周波数あ
るいは波長とが一致するように構成されており、その出
力側には光受信装置９が配設されている。

【００４３】 また、光受信装置９は、光位相共役器１
０からの出力信号光の周波数あるいは波長を測定する周
波数・波長測定部９Ａと、周波数・波長測定部９Ａで測
定された出力信号光の周波数あるいは波長に基づき、入
力信号光の周波数あるいは波長が所定値となるように、
光位相共役器の入力側に配設される光送信装置１２へ制
御信号を出力する制御部９Ｃとが設けられている。

【００４４】 図８は本発明の第５関連技術の原理ブロ
ック図であり、この図８において、光通信システムは、
光位相共役器１０を有している。ここで、光位相共役器
１０は、入力信号光の周波数あるいはスペクトルを反転
した信号光を出力する光位相共役部と、入力信号光の周
波数あるいは波長を別の周波数あるいは波長に変換した
信号光を出力する周波数・波長変換部とをそなえ、上記
の光位相共役部，周波数・波長変換部を複数個あるいは
組み合わせて、入力信号光の周波数あるいは波長と、出
力信号光の周波数あるいは波長とが一致するように構成
されており、その入力側には光送信装置１２が配設され
ている。

【００４５】 また、光送信装置１２は、光位相共役器
１０の出力側に配設される光受信装置９側で測定された
出力信号光の周波数あるいは波長に基づき、入力信号光
の周波数あるいは波長が所定値となるように制御する制
御部１２Ａが設けられている。また、図９は本発明の第
６関連技術の原理ブロック図であり、この図９におい
て、光通信システムは、光位相共役器１０を有してい
る。

【００４６】ここで、光位相共役器１０は、入力信号光
の周波数あるいはスペクトルを反転した信号光を出力す
る光位相共役部と、入力信号光の周波数あるいは波長を
別の周波数あるいは波長に変換した信号光を出力する周
波数・波長変換部とをそなえ、上記の光位相共役部，周
波数・波長変換部を複数個あるいは組み合わせて、入力
信号光の周波数あるいは波長と、出力信号光の周波数あ
るいは波長とが一致するように構成されており、その入
力側には光送信装置１２が配設されている。

【００４７】 また、光送信装置１２は、光位相共役器
１０からの出力信号光の周波数あるいは波長を測定する
周波数・波長測定部１２Ｂと、周波数・波長測定部１２
Ｂで測定された出力信号光の周波数あるいは波長に基づ
き、入力信号光の周波数あるいは波長が所定値となるよ
うに制御する制御部１２Ｃとが設けられている。

【００４８】 図１０は本発明の第７関連技術の原理ブ
ロック図であり、この図１０において、光通信システム
は、光位相共役器１０を有している。ここで、光位相共
役器１０は、入力信号光の周波数あるいはスペクトルを
反転した信号光を出力する光位相共役部と、入力信号光
の周波数あるいは波長を別の周波数あるいは波長に変換
した信号光を出力する周波数・波長変換部とをそなえ、
上記の光位相共役部，周波数・波長変換部を複数個ある
いは組み合わせて、入力信号光の周波数あるいは波長
と、出力信号光の周波数あるいは波長とが一致するよう
に構成されており、その入力側には光送信装置１２が配
設されている。

【００４９】 また、光送信装置１２は、光位相共役器
１０からの出力信号光の周波数あるいは波長を測定する
周波数・波長測定部１２Ｂと、周波数・波長測定部１２
Ｂで測定された出力信号光の周波数あるいは波長に基づ
き、出力信号光の周波数あるいは波長が所定値となるよ
うに制御する制御部１２Ｄとが設けられている。

【００５０】 上述の第１関連技術の光位相共役器で
は、図１に示すように、入力信号光の周波数あるいはス
ペクトルを反転した信号光を出力する光位相共役部１，
入力信号光の周波数あるいは波長を別の周波数あるいは
波長に変換した信号光を出力する周波数・波長変換部２
を複数個あるいは組み合わせることにより、入力信号光
の周波数あるいは波長と、出力信号光の周波数あるいは
波長とを一致させている。

【００５１】 また、上述の第２関連技術の光位相共役
器では、図２に示すように、複数組の光位相共役部・光
フィルタ対５Ａ−１〜５Ａ−ｎの光位相共役部３で、第
１電気光学効果部材８により、信号光と励起光源７から
の所望の励起光とを受けて電気光学効果により４光波混
合を発生させる。光フィルタ４では、光位相共役部３か
ら出される位相共役光または非位相共役光を抽出する。

【００５２】 さらに、最終段の光位相共役部・光フィ
ルタ対５Ａ−ｎからは、位相共役光または非位相共役光
を出力する。周波数設定・制御部６では、初段の光位相
共役部・光フィルタ対５Ａ−１へ入力される入力信号光
の周波数あるいは波長と、最終段の光位相共役部・光フ
ィルタ対５Ａ−ｎから位相共役光または非位相共役光と
して出される出力信号光の周波数あるいは波長とが一致
するように、各励起光源７から出される周波数を設定あ
るいは制御する。

【００５３】 また、第１の発明の光位相共役器では、
図３に示すように、第１光位相共役部・光フィルタ対５
−１における第１光位相共役部３−１では、第１電気光
学効果部材８−１により、周波数ｆｓ の信号光と第１
励起光源７−１からの周波数ｆｐ１の第１励起光とを受
けて電気光学効果により４光波混合を発生させる。第１
光フィルタ４−１では、第１光位相共役部３−１から出
される周波数ｆｃ１（＝２ｆｐ１−ｆｓ ）の位相共役
光を抽出する。

【００５４】さらに、第２光位相共役部・光フィルタ対
５−２における第２光位相共役部３−２では、第２電気
光学効果部材８−２により、第１光位相共役部・光フィ
ルタ対５−１からの周波数ｆ_c1の信号光と第２励起光源
７−２からの周波数ｆ_p2の第２励起光とを受けて電気光
学効果により４光波混合を発生させる。第２光フィルタ
４−２では、第２光位相共役部３−２から出される周波
数ｆ_c2（＝２ｆ_p2−ｆ _c1）の位相共役光を抽出する。

【００５５】また、第３光位相共役部・光フィルタ対５
−３における第３光位相共役部３−３の第３電気光学効
果部材８−３では、第２光位相共役部・光フィルタ対５
−２からの周波数ｆ_c2の信号光と第３励起光源７−３か
らの第３励起光とを受けて電気光学効果により４光波混
合を発生させる。第３光フィルタ４−３では、第３光位
相共役部３−３から出される周波数ｆ_c3（＝２ｆ_p3−ｆ
_c2）の位相共役光を抽出する。

【００５６】 さらに、周波数設定・制御部６では、第
１励起光源７−１，第２励起光源７−２及び第３励起光
源７−３から出される周波数を設定あるいは制御するこ
とにより、第１光位相共役部・光フィルタ対５−１へ入
力される入力信号光の周波数あるいは波長と、第３光位
相共役部・光フィルタ対５−３から位相共役光として出
される出力信号光の周波数あるいは波長とを一致させて
いる。

【００５７】 また、周波数設定・制御部６では、ｆｓ
＝ｆｐ３−ｆｐ２＋ｆｐ１の関係を満足するように、
第１励起光源７−１，第２励起光源７−２及び第３励起
光源７−３から出される周波数を設定あるいは制御する
ことにより、入力信号光の周波数あるいは波長と、出力
信号光の周波数あるいは波長とを一致させることができ
る。

【００５８】 さらに、周波数設定・制御部６では、第
１励起光の周波数ｆｐ１と第２励起光の周波数ｆｐ２と
の周波数差（ｆｐ１−ｆｐ２）が一定となるように、上
記の第１励起光源７−１，第２励起光源７−２を制御す
るとともに、第３励起光源７−３については安定化制御
を行なうことにより、入力信号光の周波数あるいは波長
と、出力信号光の周波数あるいは波長とを一致させるこ
とができる。

【００５９】 この場合においては、周波数設定・制御
部６におけるファブリ・ペロ共振器の発振周期の倍数が
第１励起光の周波数ｆｐ１と第２励起光の周波数ｆｐ２
との周波数差（ｆｐ１−ｆｐ２）となるように設定した
り、温度制御部により、第１励起光源７−１，第２励起
光源７−２についての温度制御を同時に行なうことによ
り、入力信号光の周波数あるいは波長と出力信号光の周
波数あるいは波長とを一致させることができる。

【００６０】 また、周波数設定・制御部６では、第３
励起光の周波数ｆｐ３と第２励起光の周波数ｆｐ２との
周波数差（ｆｐ３−ｆｐ２）が一定となるように、第２
励起光源７−２，第３励起光源７−３を制御するととも
に、第１励起光源７−１については安定化制御を行なう
ことにより、入力信号光の周波数あるいは波長と、出力
信号光の周波数あるいは波長とを一致させることができ
る。

【００６１】 この場合においては、周波数設定・制御
部６におけるファブリ・ペロ共振器の発振周期の倍数が
第３励起光の周波数ｆｐ３と第２励起光の周波数ｆｐ２
との周波数差（ｆｐ３−ｆｐ２）となるように設定した
り、温度制御部により、第２励起光源７−２，第３励起
光源７−３についての温度制御を同時に行なうことによ
り、入力信号光の周波数あるいは波長と出力信号光の周
波数あるいは波長とを一致させることができる。

【００６２】 さらに、第２の発明の光位相共役器で
は、第１光位相共役部・光フィルタ対５ａ−１における
第１光位相共役部３ａ−１では、第１電気光学効果部材
８ａ−１により、周波数ｆｓ の信号光と第１励起光源
７ａ−１からの周波数ｆｐ１の第１励起光とを受けて電
気光学効果により４光波混合を発生させる。第１光フィ
ルタ４ａ−１では、第１光位相共役部３ａ−１から出さ
れる周波数ｆｃ１（＝２ｆｐ１−ｆｓ ）の位相共役光
を抽出する。

【００６３】また、第２光位相共役部・光フィルタ対５
ａ−２における第２光位相共役部３ａ−２では、第２電
気光学効果部材８ａ−２により、第１光位相共役部・光
フィルタ対５ａ−１からの周波数ｆ_c1の信号光と第２励
起光源７ａ−２からの周波数ｆ_p2の第２励起光とを受け
て電気光学効果により４光波混合を発生させる。第２光
フィルタ４ａ−２では、第２光位相共役部３ａ−２から
出される周波数ｆ_n2（＝２ｆ_c1−ｆ_p2）の非位相共役光
を抽出するものである。

【００６４】 さらに、周波数設定・制御部６ａでは、
第１励起光源７ａ−１及び第２励起光源７ａ−２から出
される周波数を設定あるいは制御することにより、第１
光位相共役部・光フィルタ対５ａ−１へ入力される入力
信号光の周波数あるいは波長と、第２光位相共役部・光
フィルタ対５ａ−２から非位相共役光として出される出
力信号光の周波数あるいは波長とを一致させている。

【００６５】 この場合においては、周波数設定・制御
部６では、ｆｓ ＝（４ｆｐ１−ｆｐ２）／３の関係を
満足するように、第１励起光源７ａ−１及び第２励起光
源７ａ−２から出される周波数を設定あるいは制御すべ
く構成することにより、入力信号光の周波数あるいは波
長と出力信号光の周波数あるいは波長とを一致させるこ
とができる。

【００６６】 また、第３の発明の光位相共役器では、
図５に示すように、第１光位相共役部・光フィルタ対５
ｂ−１における第１光位相共役部３ｂ−１では、第１電
気光学効果部材８ｂ−１により、周波数ｆｓ の信号光
と第１励起光源７ｂ−１からの周波数ｆｐ１の第１励起
光とを受けて電気光学効果により４光波混合を発生させ
る。第１光フィルタ４ｂ−１では、第１光位相共役部３
ｂ−１から出される周波数ｆｎ１（＝２ｆｓ −ｆｐ
１）の非位相共役光を抽出する。

【００６７】さらに、第２光位相共役部・光フィルタ対
５ｂ−２における第２光位相共役部３ｂ−１では、第２
電気光学効果部材８ｂ−２により、第１光位相共役部・
光フィルタ対５ｂ−１からの周波数ｆ_n1の信号光と第２
励起光源７ｂ−２からの周波数ｆ_p2の第２励起光とを受
けて電気光学効果により４光波混合を発生させる。第２
光フィルタ４ｂ−２では、第２光位相共役部３ｂ−２か
ら出される周波数ｆ_c2（＝２ｆ_p2−ｆ_c1）の位相共役光
を抽出する。

【００６８】 また、制御部６では、第１励起光源７ｂ
−１及び第２励起光源７ｂ−２から出される周波数を設
定あるいは制御することにより、第１光位相共役部・光
フィルタ対５ｂ−１へ入力される入力信号光の周波数あ
るいは波長と、第２光位相共役部・光フィルタ対５ｂ−
２から位相共役光として出される出力信号光の周波数あ
るいは波長とを一致させている。

【００６９】 この場合においては、周波数設定・制御
部６を、ｆｓ ＝（２ｆｐ１＋ｆｐ２）／３の関係を満
足するように、第１励起光源７ｂ−１及び第２励起光源
７ｂ−２から出される周波数を設定あるいは制御すべく
構成することにより、入力信号光の周波数あるいは波長
と出力信号光の周波数あるいは波長とを一致させること
ができる。

【００７０】 なお、上述の図１〜図５に示す光位相共
役器においては、光周波数・波長測定部により、全てあ
るいは一部の励起光源からの励起光の周波数あるいは波
長を測定したり、温度制御部において、全てあるいは一
部の励起光源について温度制御を施すことができる。ま
た、電気光学効果部材を、光ファイバまたは光半導体で
構成したり、光位相共役部・光フィルタ対間に、光パワ
ーを補正する光増幅器を介装して、入力信号光の周波数
あるいは波長と出力信号光の周波数あるいは波長とを一
致させることもできる。

【００７１】 また、第３関連技術の光受信装置では、
図６に示すように、周波数・波長測定部９Ａにより光位
相共役器１０からの出力信号光の周波数あるいは波長を
測定し、制御部９Ｂでは、周波数・波長測定部９Ａで測
定された出力信号光の周波数あるいは波長が所定値とな
るように、光位相共役器１０へ制御信号を出力する。

【００７２】 また、第４関連技術の光受信装置では、
図７に示すように、周波数・波長測定部９Ａにより、光
位相共役器１０からの出力信号光の周波数あるいは波長
を測定する。制御部９Ｃでは、周波数・波長測定部９Ａ
で測定された出力信号光の周波数あるいは波長に基づ
き、入力信号光の周波数あるいは波長が所定値となるよ
うに、光位相共役器の入力側に配設される光送信装置１
２へ制御信号を出力する。

【００７３】 また、第５関連技術の光送信装置では、
図８に示すように、制御部１２Ａにより、光位相共役器
１０の出力側に配設される光受信装置９側で測定された
出力信号光の周波数あるいは波長に基づき、入力信号光
の周波数あるいは波長が所定値となるように制御する。
また、第６関連技術の光送信装置では、図９に示すよう
に、周波数・波長測定部１２Ｂにより、光位相共役器１
０からの出力信号光の周波数あるいは波長を測定する。
制御部１２Ｃでは、周波数・波長測定部１２Ｂで測定さ
れた出力信号光の周波数あるいは波長に基づき、入力信
号光の周波数あるいは波長が所定値となるように制御す
る。

【００７４】 また、第７関連技術の光送信装置では、
図１０に示すように、周波数・波長測定部１２Ｂによ
り、光位相共役器１０からの出力信号光の周波数あるい
は波長を測定する。制御部１２Ｄでは、周波数・波長測
定部１２Ｂで測定された出力信号光の周波数あるいは波
長に基づき、出力信号光の周波数あるいは波長が所定値
となるように制御する。

【００７５】 （ａ）第１実施形態の説明 図１２は本発明の第１実施例にかかる光位相共役器を示
すブロック図であり、この図１２に示す光位相共役器４
０は、例えば図１１に示すような光通信システムに適用
できるものである。

【００７６】即ち、この図１１に示す光通信システムに
おいては、光送信装置２０及び光受信装置６０は、伝送
路１３，光位相共役器４０及び伝送路１４を介して接続
されて、光送信装置２０から送信された信号光を光受信
装置６０において受信するようになっている。また、伝
送路１３，１４は、例えば数千キロメートルに及ぶ大洋
を横断する光ファイバ等により構成され、波長に関する
仕様，伝送路長が同一のものであり、これにより、この
光伝送システムは、超長距離伝送システムとして構成す
ることができる。

【００７７】光位相共役器４０は、伝送路１３と伝送路
１４との間に接続されて、光送信装置２０からの入力信
号光の周波数（あるいは波長）と、光受信装置６０に対
する出力信号光の周波数（あるいは波長）とを一致させ
て信号光を出力するものである。さらに、光位相共役器
４０は、詳細には図１２に示すように、第１光位相共役
部・光フィルタ対４１−１，第２光位相共役部・光フィ
ルタ対４１−２及び第３光位相共役部・光フィルタ対４
１−３の３つの光位相共役部・光フィルタ対がタンデム
接続されている。

【００７８】また、第１光位相共役部・光フィルタ対４
１−１は、第１光位相共役部４３−１と第１光フィルタ
４７−１とをそなえている。即ち、第１光位相共役部４
３−１は、周波数ｆ_p1の第１励起光を出力する第１励起
光源４４−１と、周波数ｆ_s の入力信号光（信号光）と
第１励起光源４４−１からの第１励起光とを合波する第
１合波器４５−１と、合波器４５−１からの合波された
信号光を受けて電気光学効果により４光波混合を発生さ
せる第１光ファイバ（第１電気光学効果材料）４６−１
とにより構成されている。

【００７９】また、第１光フィルタ４７−１は、第１光
位相共役部４３−１から出力される信号光のうち、周波
数ｆ_c1（＝２ｆ_p1−ｆ_s ）の位相共役光を抽出し、第１
光位相共役部・光フィルタ対４１−１からの出力信号と
して第２光位相共役部・光フィルタ対４１−２に出力す
るものであり、例えば前述の図３３に示すようなフィル
タ特性を有するものを用いることができる。

【００８０】さらに、第２光位相共役部・光フィルタ対
４１−２は、第２光位相共役部４３−２と第２光フィル
タ４７−２とをそなえている。即ち、第２光位相共役部
４３−２は、周波数ｆ_p2の第２励起光を出力する第２励
起光源４４−２と、第１光位相共役部・光フィルタ対４
１−１からの周波数ｆ _c1の信号光と第２励起光源４４−
２からの第２励起光とを合波する第２合波器４５−２
と、第２合波器４５−２からの合波された信号光を受け
て電気光学効果により４光波混合を発生させる第２光フ
ァイバ（第２電気光学効果材料）４６−２とにより構成
されている。

【００８１】また、第２光フィルタ４７−２は、第２光
位相共役部４３−２から出力される信号光のうち、周波
数ｆ_c2（＝２ｆ_p2−ｆ_c1）の位相共役光を抽出し、第２
光位相共役部・光フィルタ対４１−２からの出力信号と
して第３光位相共役部・光フィルタ対４１−３に出力す
るものであり、前述の第１光フィルタ４７−１と同様
に、例えば図３３に示すようなフィルタ特性を有するも
のを用いることができる。

【００８２】さらに、第３光位相共役部・光フィルタ対
４１−３は、第３光位相共役部４３−３と第３光フィル
タ４７−３とをそなえている。ここで、第３光位相共役
部４３−３は、周波数ｆ_p3の第３励起光を出力する第３
励起光源４４−３と、第２光位相共役部・光フィルタ対
４１−２からの周波数ｆ_c2の信号光と第３励起光源４４
−３からの第３励起光とを合波する第３合波器４５−３
と、合波器４５−３からの合波された信号光を受けて電
気光学効果により４光波混合を発生させる第３光ファイ
バ（第３電気光学効果材料）４６−３とにより構成され
ている。

【００８３】さらに、第３光フィルタ４７−３は、第３
光位相共役部４３−３から出力される信号光のうち、周
波数ｆ_c3（＝２ｆ_p3−ｆ_c2）の位相共役光を抽出して出
力信号光として出力するものであり、前述の第１，第２
光フィルタ４７−１，４７−２と同様に、例えば図３３
に示すようなフィルタ特性を有するものを用いることが
できる。

【００８４】また、４２は周波数設定・制御部であり、
この周波数設定・制御部４２は、第１光位相共役部・光
フィルタ対４１−１へ入力される入力信号光の周波数あ
るいは波長と、第３光位相共役部・光フィルタ対４１−
３から位相共役光として出される出力信号光の周波数あ
るいは波長とが一致するように、第１励起光源４４−
１，第２励起光源４４−２及び第３励起光源４４−３か
ら出される励起光の周波数を設定あるいは制御するもの
である。

【００８５】具体的には、この周波数設定・制御部４２
は、第１励起光源４４−１，第２励起光源４４−２及び
第３励起光源４４−３に対して、周囲の温度制御か又は
励起電力の供給制御を行なうことを通じて、第１〜第３
励起光源４４−１〜４４−３から出される励起光の周波
数を設定あるいは制御を行なうようになっている。な
お、周波数設定・制御部４２が、第１〜第３励起光源４
４−１〜４４−３における周囲の温度制御により励起光
の周波数の設定・制御を行なう場合、周波数設定・制御
部４２は、それぞれの励起光源４４−１〜４４−３の周
囲の温度を制御するための例えば周囲温度を検出する温
度センサや周囲温度を可変するヒータ等をそなえること
ができる。

【００８６】上述の構成により、本発明の第１実施例に
おける光位相共役器の動作について、図１３（ａ）〜図
１３（ｆ）を用いて以下に説明する。まず、図１１に示
す超長距離伝送システムとしての光通信システムにおい
ては、光送信装置２０と、数千キロメートル程度に及ぶ
大洋を横断する光ファイバ等により構成された伝送路１
３，１４を介して接続された光受信装置６０との間で、
信号光の送受を行なうが、伝送路１３及び伝送路１４を
接続する光位相共役器４０においては、以下に示すよう
に、伝送路１３からの送信信号光ｆ_s に一致した信号光
ｆ_c3を伝送路１４に出力している。

【００８７】即ち、第１光位相共役部・光フィルタ対４
１−１に信号光ｆ_s が入力されると、第１合波器４５−
１において、この信号光ｆ_s 第１励起光源４４−１から
の励起光ｆ_p1とが合波されて、第１光ファイバ４６−１
に入力される。そして、第１光ファイバ４６−１におい
て電気光学効果により４光波混合を発生させ、第１光フ
ィルタ４７−１により、第１光ファイバ４６−１からの
信号光（図１３（ａ）の信号スペクトル参照）のうち、
周波数ｆ_c1（＝２ｆ_p1−ｆ_s ）の位相共役光（図１３
（ｂ）の信号スペクトル参照）を抽出して出力する。

【００８８】同様に、第２光位相共役部・光フィルタ対
４１−２に第１光位相共役部・光フィルタ対４１−１か
らの信号光ｆ_c1が入力されると、第２合波器４５−２に
おいて、この信号光ｆ_c1と第２励起光源４４−２からの
励起光ｆ_p2とが合波されて、第２光ファイバ４６−２に
入力される。そして、第２光ファイバ４６−２において
電気光学効果により４光波混合を発生させ、第２光フィ
ルタ４７−２により、第２光ファイバ４６−２からの信
号光（図１３（ｃ）の信号スペクトル参照）のうち、周
波数ｆ_c2（＝２ｆ_p2−ｆ_c1）の位相共役光（図１３
（ｄ）の信号スペクトル参照）を抽出して出力する。

【００８９】また、第３光位相共役部・光フィルタ対４
１−３に第２光位相共役部・光フィルタ対４１−２から
の信号光ｆ_c2が入力されると、第３合波器４５−３にお
いて、この信号光ｆ_c2と第３励起光源４４−３からの励
起光ｆ_p3とが合波されて、第３光ファイバ４６−３に入
力される。そして、第３光ファイバ４６−３において電
気光学効果により４光波混合を発生させ、第３光フィル
タ４７−３により、第３光ファイバ４６−３からの信号
光（図１３（ｅ）の信号スペクトル参照）のうち、周波
数ｆ_c3（＝２ｆ_p3−ｆ_c2）の位相共役光（図１３（ｆ）
の信号スペクトル参照）を抽出して出力する。

【００９０】従って、出力信号光の周波数ｆ_c3は、以下
に示す式（６）に示すように表すことができる。即ち、
第３光位相共役部・光フィルタ対４１−３から出される
出力信号光ｆ_c3は、入力信号光ｆ_s に対して位相共役光
となる。 ｆ_c3＝２ｆ_p3−ｆ_c2 ＝２ｆ_p3−（２ｆ_p2−ｆ_c1） ＝２ｆ_p3−２ｆ_p2＋（２ｆ_p1−ｆ_s ） ＝２ｆ_p3−２ｆ_p2＋２ｆ_p1−ｆ_s …（６） また、周波数設定・制御部４２では、第１光位相共役部
・光フィルタ対４１−１へ入力される入力信号光の周波
数ｆ_s （又は波長）と、第３光位相共役部・光フィルタ
対４１−３から位相共役光として出される出力信号光の
周波数ｆ_c3（又は波長）とが一致するように、第１励起
光源４４−１，第２励起光源４４−２及び第３励起光源
４４−３から出される励起光の周波数を設定あるいは制
御する。

【００９１】即ち、入力信号光ｆ_s と出力信号光ｆ_c3と
は一致するので、第１〜第３励起光源４４−１〜４４−
３から出される励起光の周波数は、周波数設定・制御部
４２により、以下に示すような式（７），（８）を満た
すように設定あるいは制御されるのである。 ｆ_s ＝ｆ_c3＝２ｆ_p3−２ｆ_p2＋２ｆ_p1−ｆ_s …（７） ｆ_s ＝ｆ_p3−ｆ_p2＋ｆ_p1 …（８） このように、本発明の第１実施例にかかる光位相共役器
によれば、周波数設定・制御部４２により、第１〜第３
励起光源４４−１〜４４−３から出される励起光の周波
数を設定あるいは制御することにより、第１光位相共役
部・光フィルタ対４１−１へ入力される入力信号光の周
波数あるいは波長と、第３光位相共役部・光フィルタ対
４１−３から位相共役光として出される出力信号光の周
波数あるいは波長とを一致させることができるので、光
位相共役器の前後には、波長に関して仕様が同じ光増幅
器及び伝送路を接続することができ（前述の式（５）参
照）、例えば、既存の１種類の伝送路，光増幅器，光送
信装置及び光受信装置を用いて、２０〜４０Ｇｂ／ｓ程
度の伝送速度を有しつつ、１００００ｋｍ程度の超長距
離高速光伝送を実現することができる利点がある。

【００９２】さらには、光送信器及び光受信器について
も波長に関して仕様が同じものを用いることができ、シ
ステムの仕様が簡素になり、システム構築のためのコス
トも抑制することができる利点がある。 （ａ１）第１実施例の第１の変形例の説明 図１４は本発明の第１実施例の第１の変形例を示すブロ
ック図であり、この図１４に示す位相共役器において
は、前述の第１実施例におけるものに比して、周波数設
定・制御部４２が、ファブリ・ペロ共振器４２ａをそな
えて構成されている点が異なり、その他の構成について
は、基本的に前述の第１実施例の場合と同様である。

【００９３】即ち、本変形例にかかる位相共役器におい
ても、前述の第１実施例におけるものと同様の機能を有
する第１光位相共役部・光フィルタ対４１−１，第２光
位相共役部・光フィルタ対４１−２及び第３光位相共役
部・光フィルタ対４１−３の３つの光位相共役部・光フ
ィルタ対がタンデム接続されている。さらに、本変形例
における周波数設定・制御部４２は、ファブリ・ペロ共
振器４２ａの発振周期の倍数が、第１励起光の周波数ｆ
_p1と第２励起光の周波数ｆ_p2との周波数差（ｆ_p1−
ｆ_p2）が一定となるように、第１励起光源４４−１，第
２励起光源４４−２を制御するとともに、第３励起光源
４４−３については、安定化制御を行なうようになって
おり、これにより、入力信号光の周波数ｆ_s と、出力信
号光の周波数ｆ_c3とを一致させている。

【００９４】即ち、前述した入力信号光の周波数ｆ_s と
出力信号光の周波数ｆ_c3とが一致するための条件として
の式（８）を変形すると、式（９）を得ることができ
る。これにより、第１励起光の周波数ｆ_p1と第２励起光
の周波数ｆ_p2との周波数差（ｆ _p1−ｆ_p2）を一定に制御
するとともに、第３励起光を安定化制御すれば、入力信
号光と入力信号光の周波数ｆ_s と、出力信号光の周波数
ｆ_c3とを一致させることができるのである。 ｆ_s ＝（ｆ_p1−ｆ_p2）＋ｆ_p3 …（９） なお、周波数設定・制御部４２が、第１〜第３励起光源
４４−１〜４４−３における周囲の温度制御により励起
光の周波数の設定・制御を行なう場合、第１励起光源４
４−１及び第２励起光源４４−２に対しては同時に制御
を行なうようになっている。

【００９５】上述の構成により、本変形例における位相
共役器における動作を図１５（ａ）〜図１５（ｆ）を用
いて以下に説明する。即ち、第１位相共役部・光フィル
タ対４１−１の第１光ファイバ４６−１から出力される
信号光は、図１５（ａ）に示すように、第１励起光の周
波数ｆ_p1がｆ _p1′に変動すると、位相共役光の周波数も
ｆ_c1からｆ_c1′（＝２ｆ_p1′−ｆ_s ）に変動する。第１
光フィルタ４７−１では、この第１光ファイバ４６−１
からの信号光（図１５（ａ）の信号スペクトル参照）の
うち、周波数ｆ_c1′位相共役光（図１５（ｂ）の信号ス
ペクトル参照）を抽出して出力する。

【００９６】第２光位相共役部・光フィルタ対４１−２
の第２光ファイバ４６−２では、第１光位相共役部・光
フィルタ対４１−１からの変動した信号光ｆ_c1′と第２
励起光源４４−２からの励起光ｆ_p2′とにより、電気光
学効果により４光波混合を発生させることにより、図１
５（ｃ）に示すような信号光を発生する。第２光フィル
タ４７−２では、この第２光ファイバ４６−２からの信
号光（図１５（ａ）の信号スペクトル参照）のうち、周
波数ｆ_c2（＝２ｆ_p2′−ｆ_c1′）の位相共役光（図１５
（ｄ）の信号スペクトル参照）を抽出して出力する。

【００９７】即ち、ファブリ・ペロ共振器４２ａによ
り、第１，第２励起光源４４−１，４４−２からの励起
光の周波数の差は一定に設定・制御されているので、第
２光フィルタ４７−２から抽出される信号光の周波数
は、式（１０）に示すように、前述の第１実施例の場合
と同様にｆ_c2となるのである。 ２ｆ_p2′−ｆ_c1′＝２ｆ_p2′−（２ｆ_p1′−ｆ_s ） ＝２（ｆ_p2′−ｆ_p1′）＋ｆ_s ＝２（ｆ_p2−ｆ_p1）＋ｆ_s ＝２ｆ_p2−（２ｆ_p1−ｆ_s ） ＝２ｆ_p2−ｆ_c1 ＝ｆ_c2 …（１０） また、第３光位相共役部・光フィルタ対４１−３の第３
光ファイバ４６−３では、第２光位相共役部・光フィル
タ対４１−２からの信号光ｆ_c2と第３励起光源４４−３
からの安定化された励起光ｆ_p3とにより、電気光学効果
により４光波混合を発生させることにより、図１５
（ｅ）に示すような信号光を発生する。

【００９８】そして、第３光フィルタ４７−３により、
第３光ファイバ４６−３から入力された信号光（図１５
（ｅ）の信号スペクトル参照）のうち、周波数ｆ_c3（＝
２ｆ _p3−ｆ_c2）の位相共役光（図１５（ｆ）の信号スペ
クトル参照）を抽出することにより、入力信号光に対し
て位相共役光となる出力信号光（式（６）参照）ｆ_c3を
出力する。

【００９９】これにより、第１光位相共役部・光フィル
タ対４１−１へ入力される入力信号光の周波数（波長）
と、第３光位相共役部・光フィルタ対４１−３から位相
共役光として出される出力信号光の周波数（波長）とを
一致させている。このように、本発明の第１実施例の第
１の変形例にかかる光位相共役器によれば、ファブリ・
ペロ共振器４２ａをそなえて構成された周波数設定・制
御部４２により、ファブリ・ペロ共振器４２ａの発振周
期の倍数が第１励起光の周波数ｆ _p1と第２励起光の周波
数ｆ_p2との周波数差（ｆ_p1−ｆ_p2）となるように設定す
るとともに、第３励起光源４４−３については安定化制
御することにより、第１光位相共役部・光フィルタ対４
１−１へ入力される入力信号光の周波数あるいは波長
と、第３光位相共役部・光フィルタ対４１−３から位相
共役光として出される出力信号光の周波数あるいは波長
とが一致させることができるので、前述の第１実施例の
場合と同様の利点が得られる。

【０１００】（ａ２）第１実施例の第２の変形例の説明 本実施例にかかる第２の変形例にかかる位相共役器は、
前述の第１の変形例におけるものに比して、周波数設定
・制御部４２が、ファブリ・ペロ共振器４２ａの発振周
期の倍数が第２励起光の周波数ｆ_p2と第３励起光の周波
数ｆ_p3との周波数差（ｆ_p3−ｆ_p2）となるように設定す
るとともに、第３励起光源４４−３については安定化制
御している点が異なり、それ以外の構成については、前
述の図１４と同様である。

【０１０１】即ち、前述した入力信号光の周波数ｆ_s と
出力信号光の周波数ｆ_c3とが一致するための条件として
の式（８）を変形すると、式（１１）を得ることができ
る。従って、周波数設定・制御部４２において、第２励
起光の周波数ｆ_p2と第３励起光の周波数ｆ_p3との周波数
差（ｆ_p3−ｆ_p2）を一定に制御するとともに、第１励起
光を安定化制御すれば、入力信号光と入力信号光の周波
数ｆ_s と、出力信号光の周波数ｆ_c3とを一致させること
ができるのである。 ｆ_s ＝（ｆ_p3−ｆ_p2）＋ｆ_p1 …（１１） なお、周波数設定・制御部４２が、第１〜第３励起光源
４４−１〜４４−３における周囲の温度制御により励起
光の周波数の設定・制御を行なう場合、第２励起光源４
４−２及び第３励起光源４４−３に対しては同時に制御
を行なうようになっている。

【０１０２】このような構成により、本変形例にかかる
光位相共役器では、以下に示すように入力信号光に対し
て位相共役光となる出力信号光ｆ_c3を出力している。即
ち、第１光位相共役部・光フィルタ対４１−１の第１光
ファイバ４６−１では、入力信号光ｆ_s と第１励起光源
４４−１からの安定化された励起光ｆ_p1とにより、電気
光学効果により４光波混合を発生させることにより、図
１６（ａ）に示すような信号光を発生する。

【０１０３】そして、第１光フィルタ４７−１により、
第１光ファイバ４６−１から入力された信号光（図１３
（ａ）の信号スペクトル参照）のうち、周波数ｆ_c1（＝
２ｆ _p1−ｆ_s ）の位相共役光（図１６（ｂ）の信号スペ
クトル参照）を抽出して出力する。また、第２位相共役
部・光フィルタ対４１−２の第２光ファイバ４６−２か
ら出力される信号光は、図１６（ｃ）に示すように、第
２励起光の周波数ｆ_p2がｆ _p2′に変動すると、位相共役
光の周波数もｆ_c2からｆ_c2′（＝２ｆ_p2′−ｆ_c1）に変
動する。第２光フィルタ４７−２では、この第２光ファ
イバ４６−２からの信号光（図１６（ｃ）の信号スペク
トル参照）のうち、周波数ｆ_c2′位相共役光（図１６
（ｄ）の信号スペクトル参照）を抽出して出力する。

【０１０４】第３光位相共役部・光フィルタ対４１−３
の第３光ファイバ４６−３では、第２光位相共役部・光
フィルタ対４１−２からの変動した信号光ｆ_c2′と第３
励起光源４４−３からの励起光ｆ_p3′とにより、電気光
学効果により４光波混合を発生させることにより、図１
６（ｅ）に示すような信号光を発生する。第３フィルタ
４７−３では、この第３光ファイバ４６−３からの信号
光（図１６（ｅ）の信号スペクトル参照）のうち、周波
数ｆ_c3（＝２ｆ_p3′−ｆ_c2′）の位相共役光（図１６
（ｆ）の信号スペクトル参照）を抽出して出力する。

【０１０５】即ち、ファブリ・ペロ共振器４２ａによ
り、第２，第３励起光源４４−２，４４−３からの励起
光の周波数の差は一定に設定・制御されているので、第
３光フィルタ４７−３から抽出される信号光の周波数
は、式（１２）に示すように、前述の第１実施例の場合
と同様にｆ_c3となるのである。 ２ｆ_p3′−ｆ_c2′＝２ｆ_p3′−（２ｆ_p2′−ｆ_c1） ＝２（ｆ_p3′−ｆ_p2′）＋ｆ_c1 ＝２（ｆ_p3−ｆ_p2）＋ｆ_c1 ＝２ｆ_p3−（２ｆ_p2−ｆ_c1） ＝２ｆ_p3−ｆ_c2 ＝ｆ_c3 …（１２） （ａ３）第１実施例の第３の変形例の説明 図１７は本実施例にかかる第３の変形例を示すブロック
図であるが、この図１７に示す位相共役器においては、
前述の第１実施例におけるもの（図１２参照）に比し
て、第１〜第３光分岐部４８−１〜４８−３及び第１〜
第３光波長測定回路４９−１〜４９−３をそなえている
点が異なり、それ以外の構成については同様である。

【０１０６】ここで、光分岐部４８−１〜４８−３は、
それぞれ、第１〜第３励起光源４４−１〜４４−３から
の第１〜第３励起光ｆ_p1〜ｆ_p3を分岐するものであり、
例えば光カプラ等により構成されている。また、光波長
測定回路（光周波数・波長測定部）４９−１〜４９−３
は、それぞれ、光分岐部４８−１〜４８−３からの第１
〜第３励起光ｆ_p1〜ｆ_p3を入力されて、それぞれの励起
光ｆ_p1〜ｆ_p3の波長を測定するものである。

【０１０７】これにより、周波数設定・制御部４２は、
光波長測定回路４９−１〜４９−３からの第１〜第３励
起光ｆ_p1〜ｆ_p3の波長に基づいて、第１〜第３励起光源
４４−１〜４４−３に対してフィードバック制御を行な
うことにより、それぞれの励起光が安定的に出力される
ように制御するようになっている。なお、上述の光波長
測定回路４９−１〜４９−３からの出力信号をモニタ信
号として出力することにより、第１〜第３励起光源４４
−１〜４４−３に対するフィードバック制御以外の制御
パラメータとして用いることもできる。

【０１０８】従って、第１〜第３励起光源４４−１〜４
４−３からの励起光の波長を測定する光波長測定回路４
９−１〜４９−３をそなえたことにより、それぞれの励
起光を安定的に出力することができるので、安定的な出
力信号光を出力することができる利点がある。 （ａ４）第１実施例の第４の変形例の説明 図１８は本実施例にかかる第４の変形例を示すブロック
図であるが、この図１８に示す位相共役器においては、
前述の第１実施例におけるもの（図１２参照）に比し
て、温度制御回路５０−１〜５０−３をそなえている点
が異なり、それ以外の構成については同様である。

【０１０９】ここで、温度制御回路５０−１〜５０−３
は、それぞれ、第１〜第３励起光源４４−１〜４４−３
について温度制御を施す、具体的には、周囲の温度の安
定化制御を行なうものであり、例えば温度センサやヒー
タ等をそなえることができる。このような構成により、
本変形例にかかる光位相共役器においては、温度制御回
路５０−１〜５０−３において、それぞれ、第１〜第３
励起光源５０−１〜５０−３の周囲の温度を安定化制御
しながら、周波数設定・制御部４２で、前述の第１実施
例の場合と同様に、第１〜第３励起光源４４−１〜４４
−３を制御することにより、第１光位相共役部・光フィ
ルタ対４１−１へ入力される入力信号光の周波数ｆ
_s （又は波長）と、第３光位相共役部・光フィルタ対４
１−３から位相共役光として出される出力信号光の周波
数ｆ_c3（又は波長）とを一致させている。

【０１１０】従って、第１〜第３励起光源４４−１〜４
４−３について温度制御を施す温度制御回路５０−１〜
５０−３をそなえたことにより、第１〜第３励起光源４
４−１〜４４−３の周囲の温度を安定化制御することに
より、第１〜第３励起光を安定的に出力することができ
るので、安定的な出力信号光を出力することができる利
点がある。

【０１１１】（ａ５）第１実施例の第５の変形例の説明 図１９は本実施例にかかる第５の変形例を示すブロック
図であるが、この図１９に示す位相共役器においては、
前述の第１実施例におけるもの（図１２参照）に比し
て、光増幅器５１−１，５１−２をそなえている点が異
なり、それ以外の構成については同様である。

【０１１２】ここで、光増幅器５１−１は、第１光位相
共役部・光フィルタ対４１−１と第２光位相共役部・光
フィルタ対４１−２との間に介装され、第１光位相共役
部・光フィルタ対４１−１から出力される信号光のパワ
ーを補正するものである。また、光増幅器５１−２は、
第２光位相共役部・光フィルタ対４１−２と第３光位相
共役部・光フィルタ対４１−３との間に介装され、第２
光位相共役部・光フィルタ対４１−２から出力される信
号光のパワーを補正するものである。

【０１１３】このような構成により、本変形例にかかる
光位相共役器においては、光増幅器５１−１，５１−２
において、それぞれ、第１光位相共役部・光フィルタ対
４１−１から出力される信号光，第２光位相共役部・光
フィルタ対４１−２から出力される信号光のパワーを補
正することにより、第３光位相共役部・光フィルタ対４
１−２から出力される出力信号光を安定化させている。

【０１１４】また、周波数設定・制御部４２で、前述の
第１実施例の場合と同様に、第１〜第３励起光源４４−
１〜４４−３を制御することにより、第１光位相共役部
・光フィルタ対４１−１へ入力される入力信号光の周波
数ｆ_s （又は波長）と、第３光位相共役部・光フィルタ
対４１−３から位相共役光として出される出力信号光の
周波数ｆ_c3（又は波長）とを一致させている。

【０１１５】従って、第１光位相共役部・光フィルタ対
４１−１と第２光位相共役部・光フィルタ対４１−２と
の間，第２光位相共役部・光フィルタ対４１−２と第３
光位相共役部・光フィルタ対４１−３との間に、それぞ
れ、光パワーを補正する光増幅器５１−１，５１−２を
そなえたことにより、第３光位相共役部・光フィルタ対
４１−２から出力される出力信号光を安定化させること
ができる利点がある。

【０１１６】（ａ６）その他 上述の第１実施例及び第１実施例の各変形例において
は、３つの光位相共役部・光フィルタ対４１−１〜４１
−３をタンデムに接続されて構成しているが、これに限
定されず、任意の複数個の光位相共役部・光フィルタ対
をタンデムに接続し、周波数設定・制御部４２において
励起光源を制御することにより、初段の光位相共役部・
光フィルタ対へ入力される入力信号光の周波数あるいは
波長と、最終段の光位相共役部・光フィルタ対から位相
共役光として出される出力信号光の周波数あるいは波長
とを一致させることもでき、このようにしても、上述の
第１実施例と同様の利点を得ることができる。

【０１１７】また、上述の第３〜第５の変形例にかかる
実現態様（図１７，図１８，図１９）を、第１実施例，
第１の変形例又は第２の変形例（図１２〜図１６）に対
して、任意の組み合わせにより適用してもよく、このよ
うにしても、それぞれの実現態様により得られる利点を
得ることができる。なお、第１の変形例に第４の変形例
の実現態様を適用する場合は、温度制御回路５０−１及
び温度制御回路５０−２による制御を同時に行なうこと
が好ましく、第２の変形例に第４の変形例の実現態様を
適用する場合についても、温度制御回路５０−２及び温
度制御回路５０−３による制御を同時に行なうことが好
ましい。

【０１１８】（ｂ）第２実施例の説明 図２０は本発明の第２実施例にかかる光位相共役器を示
すブロック図であるが、この図２０に示す光位相共役器
についても、前述の図１１に示すような光通信システム
に適用できるものである（符号４０参照）。また、本実
施例にかかる光位相共役器は、前述の第１実施例におけ
るものが３つの光位相共役部・光フィルタ対をタンデム
接続して構成されているのに対し、第１光位相共役部・
光フィルタ対４１−１及び第２光位相共役部・光フィル
タ対５２−２の２組の光位相共役部・光フィルタ対をタ
ンデム接続して構成されている。

【０１１９】また、第１光位相共役部・光フィルタ対４
１−１は、前述の第１実施例におけるものと同様のもの
であり、周波数ｆ_c1（＝２ｆ_p1−ｆ_s ）の位相共役光を
出力するようになっている。さらに、第２光位相共役部
・光フィルタ対５２−２は、前述の第１実施例における
ものと同様の機能を有する第２光位相共役部４３−２を
そなえているほか、前述の第１実施例におけるもの（符
号４７−２参照）と機能の異なる第２光フィルタ５３−
２をそなえている。

【０１２０】即ち、第２光フィルタ５３−２は、第２光
位相共役部４３−２から出力される信号光のうち、入力
信号光に対して、周波数ｆ_n2（＝２ｆ_c1−ｆ_p2）の非位
相共役光を抽出し、これを出力信号光として出力するも
のであり、例えば図３４に示すようなフィルタ特性を有
するものを用いることができる。４２Ａは周波数設定・
制御部であり、この周波数設定・制御部４２Ａは、第１
光位相共役部・光フィルタ対４１−１へ入力される入力
信号光の周波数ｆ_s （又は波長）と、第２光位相共役部
・光フィルタ対５２−２から非位相共役光として出され
る出力信号光の周波数ｆ_n2（又は波長）とが一致するよ
うに、第１励起光源４４−１及び第２励起光源４４−２
から出される周波数を設定あるいは制御するものであ
る。

【０１２１】また、本実施例にかかる周波数設定・制御
部４２Ａにおいても、第１励起光源４４−１及び第２励
起光源４４−２に対して、周囲の温度制御か又は励起電
力の供給制御を行なうことを通じて、第１〜第２励起光
源４４−１〜４４−２から出される励起光の周波数を設
定あるいは制御を行なうようになっている。なお、周波
数設定・制御部４２Ａが、第１，第２励起光源４４−
１，４４−２における周囲の温度制御により励起光の周
波数の設定・制御を行なう場合、周波数設定・制御部４
２Ａは、それぞれの励起光源４４−１，４４−２の周囲
の温度を制御するための例えば温度センサやヒータ等を
そなえることができる。

【０１２２】上述の構成により、本発明の第２実施例に
おける光位相共役器の動作について、図２１（ａ）〜図
２１（ｄ）を用いて以下に説明する。本実施例における
光位相共役器においても、例えば図１１に示す超長距離
伝送システムとしての光通信システムに適用された場合
は、光送信装置２０と、数千キロメートル程度に及ぶ大
洋を横断する光ファイバ等により構成された伝送路１
３，１４を介して接続された光受信装置６０との間で、
信号光の送受を行なうが、伝送路１３及び伝送路１４を
接続する光位相共役器４０においては、以下に示すよう
に、伝送路１３からの送信信号光ｆ_s に一致した信号光
ｆ_n2を伝送路１４に出力している。

【０１２３】即ち、第１光位相共役部・光フィルタ対４
１−１に信号光ｆ_s が入力されると、前述の第１実施例
の場合と同様に、第１光ファイバ４６−１において電気
光学効果により４光波混合を発生させて第１光フィルタ
４７−１に出力する（図２１（ａ）の信号スペクトル参
照）。また、第１光フィルタ４７−１では、第１光ファ
イバ４６−１からの信号光（図２１（ａ）の信号スペク
トル参照）のうち、周波数ｆ_c1（＝２ｆ_p1−ｆ_s ）の位
相共役光（図２１（ｂ）の信号スペクトル参照）を抽出
して出力する。

【０１２４】さらに、第２光位相共役部・光フィルタ対
５２−２に第１光位相共役部・光フィルタ対４１−１か
らの信号光ｆ_c1が入力されると、第２合波器４５−２に
おいて、この信号光ｆ_c1と第２励起光源４４−２からの
励起光ｆ_p2とが合波されて、第２光ファイバ４６−２に
入力される。第２光ファイバ４６−２においては、電気
光学効果により４光波混合を発生させて第２光フィルタ
５３−２に出力する（図２１（ｃ）の信号スペクトル参
照）。

【０１２５】第２光フィルタ５３−２では、第２光ファ
イバ４６−２からの信号光（図２１（ｃ）の信号スペク
トル参照）のうち、周波数ｆ_n2（＝２ｆ_c1−ｆ_p2）の位
相共役光（図２１（ｄ）の信号スペクトル参照）を抽出
し、出力信号光として出力する。従って、出力信号光の
周波数ｆ_n2は、以下に示す式（１３）に示すように表す
ことができる。即ち、第２光位相共役部・光フィルタ対
５２−２から出される出力信号光ｆ_n2は、入力信号光ｆ
_s に対して非位相共役光となる。

【０１２６】 ｆ_n2＝２ｆ_c1−ｆ_p2 ＝２（２ｆ_p1−ｆ_s ）−ｆ_p2 ＝４ｆ_p1−ｆ_p2−２ｆ_s …（１３） また、周波数設定・制御部４２Ａでは、第１光位相共役
部・光フィルタ対４１−１へ入力される入力信号光の周
波数ｆ_s （又は波長）と、第２光位相共役部・光フィル
タ対５２−２から非位相共役光として出される出力信号
光の周波数ｆ_n2（又は波長）とが一致するように、第１
励起光源４４−１及び第２励起光源４４−２から出され
る励起光の周波数を設定あるいは制御する。

【０１２７】即ち、入力信号光ｆ_s と出力信号光ｆ_n2と
は一致するので、第１〜第３励起光源４４−１〜４４−
３から出される励起光の周波数は、周波数設定・制御部
４２により、以下に示すような式（１４），（１５）を
満たすように設定あるいは安定的に制御されるのであ
る。 ｆ_s ＝ｆ_n2＝４ｆ_p1−ｆ_p2−２ｆ_s …（１４） ｆ_s ＝（４ｆ_p1−ｆ_p2）／３ …（１５） このように、本発明の第２実施例にかかる光位相共役器
によれば、周波数設定・制御部４２Ａにより、第１，第
２励起光源４４−１〜４４−２から出される励起光の周
波数を設定あるいは制御することにより、第１光位相共
役部・光フィルタ対４１−１へ入力される入力信号光の
周波数あるいは波長と、第２光位相共役部・光フィルタ
対５２−２から非位相共役光として出される出力信号光
の周波数あるいは波長とを一致させることができるの
で、前述の第１実施例の場合と同様に、光位相共役器の
前後には、波長に関して仕様が同じ光増幅器及び伝送路
を接続することができ、例えば、既存の１種類の伝送
路，光増幅器，光送信装置及び光受信装置を用いて、２
０〜４０Ｇｂ／ｓ程度の伝送速度を有しつつ、１０００
０ｋｍ程度の超長距離高速光伝送を実現することができ
る利点がある。

【０１２８】さらには、光送信器及び光受信器について
も波長に関して仕様が同じものを用いることができ、シ
ステムの仕様が簡素になり、システム構築のためのコス
トも抑制することができる利点がある。また、第１実施
例におけるものに比して、光位相共役部・光ファイバ対
の接続数を少なくして構成することができるので、部品
点数を減少させることができ、装置を構成するためのコ
ストを低減させることができる。

【０１２９】なお、上述の本実施例においては、２組の
光位相共役部・光フィルタ対４１−１，５２−２を接続
した場合について詳述したが、これに限定されず、光位
相共役部・光フィルタ対を任意の複数組そなえ、最終段
の光位相共役部・光フィルタ対から出される出力信号光
が位相共役光となるように構成して、初段の位相共役部
・光フィルタ対への入力信号光の周波数あるいは波長
と、最終段の位相共役部・光フィルタ対からの出力信号
光の周波数あるいは波長とが一致するように制御しても
よい。

【０１３０】（ｃ）第３実施例の説明 図２２は本発明の第３実施例にかかる光位相共役器を示
すブロック図であるが、この図２２に示す光位相共役器
についても、前述の図１１に示すような光通信システム
に適用できるものである（符号４０参照）。また、本実
施例にかかる光位相共役器は、前述の第１実施例におけ
るものが３つの光位相共役部・光フィルタ対をタンデム
接続して構成されているのに対し、第１光位相共役部・
光フィルタ対５５−１及び第２光位相共役部・光フィル
タ対４１−２の２組の光位相共役部・光フィルタ対をタ
ンデム接続して構成されている。

【０１３１】また、第１光位相共役部・光フィルタ対５
５−１は、前述の第１実施例におけるものと同様の機能
を有する第１光位相共役部４３−１をそなえているほ
か、前述の第１実施例におけるもの（符号４７−１参
照）と機能の異なる第２光フィルタ５４−１をそなえて
いる。即ち、第１光フィルタ５４−１は、第１光位相共
役部４３−１から出力される信号光のうち、入力信号光
に対して、周波数ｆ_n1（＝２ｆ_s −ｆ_p1）の非位相共役
光を抽出し、これを出力信号光として出力するものであ
り、例えば図３４に示すようなフィルタ特性を有するも
のを用いることができる。

【０１３２】さらに、第２光位相共役部・光フィルタ対
４１−２は、前述の第１実施例におけるものと同様のも
のであり、周波数ｆ_c2（＝２ｆ_p2−ｆ_c1）の位相共役光
を出力するようになっている。４２Ｂは周波数設定・制
御部であり、この周波数設定・制御部４２Ｂは、第１光
位相共役部・光フィルタ対５５−１へ入力される入力信
号光の周波数ｆ_s （又は波長）と、第２光位相共役部・
光フィルタ対４１−２から位相共役光として出される出
力信号光の周波数ｆ_c2（又は波長）とが一致するよう
に、第１励起光源４４−１及び第２励起光源４４−２か
ら出される周波数を設定あるいは制御するものである。

【０１３３】また、本実施例にかかる周波数設定・制御
部４２Ｂにおいても、第１励起光源４４−１及び第２励
起光源４４−２に対して、周囲の温度制御か又は励起電
力の供給制御を行なうことを通じて、第１〜第２励起光
源４４−１〜４４−２から出される励起光の周波数を設
定あるいは制御を行なうようになっている。なお、周波
数設定・制御部４２Ａが、第１，第２励起光源４４−
１，４４−２における周囲の温度制御により励起光の周
波数の設定・制御を行なう場合、周波数設定・制御部４
２Ａは、それぞれの励起光源４４−１，４４−２の周囲
の温度を制御するための例えば温度センサやヒータ等を
そなえることができる。

【０１３４】上述の構成により、本発明の第３実施例に
おける光位相共役器の動作について、図２３（ａ）〜図
２３（ｄ）を用いて以下に説明する。本実施例における
光位相共役器においても、例えば図１１に示す超長距離
伝送システムとしての光通信システムに適用された場合
は、光送信装置２０と、数千キロメートル程度に及ぶ大
洋を横断する光ファイバ等により構成された伝送路１
３，１４を介して接続された光受信装置６０との間で、
信号光の送受を行なうが、伝送路１３及び伝送路１４を
接続する光位相共役器４０においては、以下に示すよう
に、伝送路１３からの送信信号光ｆ_s に一致した信号光
ｆ_n2を伝送路１４に出力している。

【０１３５】即ち、第１光位相共役部・光フィルタ対５
５−１に信号光ｆ_s が入力されると第１光ファイバ４６
−１において電気光学効果により４光波混合を発生させ
て第１光フィルタ５４−１に出力する（図２３（ａ）の
信号スペクトル参照）。また、第１光フィルタ５４−１
では、第１光ファイバ４６−１からの信号光（図２３
（ａ）の信号スペクトル参照）のうち、周波数ｆ_n1（＝
２ｆ_s −ｆ_p1）の非位相共役光（図２３（ｂ）の信号ス
ペクトル参照）を抽出して出力する。

【０１３６】さらに、第２光位相共役部・光フィルタ対
４１−２に第１光位相共役部・光フィルタ対５５−１か
らの信号光ｆ_n1が入力されると、第２合波器４５−２に
おいて、この信号光ｆ_n1と第２励起光源４４−２からの
励起光ｆ_p2とが合波されて、第２光ファイバ４６−２に
入力される。第２光ファイバ４６−２においては、電気
光学効果により４光波混合を発生させて第２光フィルタ
４７−２に出力する（図２３（ｃ）の信号スペクトル参
照）。

【０１３７】第２光フィルタ４７−２では、第２光ファ
イバ４６−２からの信号光（図２３（ｃ）の信号スペク
トル参照）のうち、周波数ｆ_c2（＝２ｆ_p2−ｆ_c1）の位
相共役光（図２３（ｄ）の信号スペクトル参照）を抽出
し、出力信号光として出力する。従って、出力信号光の
周波数ｆ_c2は、以下に示す式（１６）に示すように表す
ことができる。即ち、第２光位相共役部・光フィルタ対
４１−２から出される出力信号光ｆ_c2は、入力信号光ｆ
_s に対して非位相共役光となる。

【０１３８】 ｆ_c2＝２ｆ_p2−ｆ_n1 ＝２ｆ_p2−（２ｆ_s −ｆ_p1） ＝２ｆ_p2＋ｆ_p1−２ｆ_s …（１６） また、周波数設定・制御部４２Ａでは、第１光位相共役
部・光フィルタ対５５−１へ入力される入力信号光の周
波数ｆ_s （又は波長）と、第２光位相共役部・光フィル
タ対４１−２から非位相共役光として出される出力信号
光の周波数ｆ_n2（又は波長）とが一致するように、第１
励起光源４４−１及び第２励起光源４４−２から出され
る励起光の周波数を設定あるいは制御する。

【０１３９】即ち、入力信号光ｆ_s と出力信号光ｆ_n2と
は一致するので、第１〜第３励起光源４４−１〜４４−
３から出される励起光の周波数は、周波数設定・制御部
４２により、以下に示すような式（１４），（１５）を
満たすように設定あるいは安定的に制御されるのであ
る。 ｆ_s ＝ｆ_n2＝４ｆ_p1−ｆ_p2−２ｆ_s …（１４） ｆ_s ＝（４ｆ_p1−ｆ_p2）／３ …（１５） このように、本発明の第３実施例にかかる光位相共役器
によれば、周波数設定・制御部４２Ｂにより、第１，第
２励起光源４４−１〜４４−２から出される励起光の周
波数を設定あるいは制御することにより、第１光位相共
役部・光フィルタ対５５−１へ入力される入力信号光の
周波数あるいは波長と、第２光位相共役部・光フィルタ
対４１−２から非位相共役光として出される出力信号光
の周波数あるいは波長とを一致させることができるの
で、前述の第１実施例の場合と同様に、光位相共役器の
前後には、波長に関して仕様が同じ光増幅器及び伝送路
を接続することができ、例えば、既存の１種類の伝送
路，光増幅器，光送信装置及び光受信装置を用いて、２
０〜４０Ｇｂ／ｓ程度の伝送速度を有しつつ、１０００
０ｋｍ程度の超長距離高速光伝送を実現することができ
る利点がある。

【０１４０】さらには、光送信器及び光受信器について
も波長に関して仕様が同じものを用いることができ、シ
ステムの仕様が簡素になり、システム構築のためのコス
トも抑制することができる利点がある。また、第１実施
例におけるものに比して、光位相共役部・光ファイバ対
の接続数を少なくして構成することができるので、部品
点数を減少させることができ、装置を構成するためのコ
ストを低減させることができる。

【０１４１】なお、上述の本実施例においては、２組の
光位相共役部・光フィルタ対５５−１，４１−２を接続
した場合について詳述したが、これに限定されず、光位
相共役部・光フィルタ対を任意の複数組そなえ、最終段
の光位相共役部・光フィルタ対から出される出力信号光
が非位相共役光となるように構成して、初段の位相共役
部・光フィルタ対への入力信号光の周波数あるいは波長
と、最終段の位相共役部・光フィルタ対からの出力信号
光の周波数あるいは波長とが一致するように制御しても
よい。

【０１４２】（ｄ）第４実施例の説明 図２４，図２５は本発明の第４実施例を示すブロック図
であり、この図２４，図２５に示す光受信装置６０は、
光送信装置２０と、例えば数千キロメートルに及ぶ大洋
を横断する光ファイバ等により構成された伝送路１３，
１４を介して接続されて、信号光を送受を行なう超長距
離伝送システムに適用されることができるものである。

【０１４３】また、この伝送路１３及び伝送路１４は、
光位相共役器４０を介して接続されているが、この光位
相共役器４０は、図２５に示すように、例えば前述の第
１実施例におけるものと同様の、３組の第１〜第３光位
相共役部・光フィルタ対４１−１〜４１−３を、タンデ
ムに接続されて構成されている。さらに、光受信装置６
０は、光位相共役器４０からの出力信号光の周波数ある
いは波長を測定する周波数・波長測定部６１と、周波数
・波長測定部６１で測定された出力信号光の周波数ある
いは波長が所定値となるように、光位相共役器４０へ監
視制御信号（制御信号）７０を出力する制御部６２とを
そなえている。

【０１４４】なお、前述の第１実施例と同様に、監視制
御信号７０により、第１〜第３励起光源４４−１〜４４
−３の周囲の温度又は励起電力が制御されている。この
ような構成により、本発明の第４実施例にかかる光受信
装置では、光送信装置２０と、数千キロメートル程度に
及ぶ大洋を横断する光ファイバ等により構成された伝送
路１３，１４を介して接続された光受信装置６０との間
で、信号光の送受を行なう。

【０１４５】また、光受信装置６０の周波数・波長測定
部６１では、出力信号光の周波数あるいは波長を測定
し、制御部６２では、周波数・波長測定部６１で測定さ
れた出力信号光の周波数あるいは波長が所定値（例えば
入力信号光の周波数あるいは波長と同一）となるよう
に、光位相共役器４０へ監視制御信号（制御信号）７０
を出力する。

【０１４６】これにより、光位相共役器４０では、伝送
路１３からの送信信号光ｆ_s を入力されて、所定値（例
えば入力信号光の周波数あるいは波長と同一）の周波数
あるいは波長の出力信号光ｆ_c3を伝送路１４に出力する
ことができる。このように、本発明の第４実施例によれ
ば、光受信装置６０の制御部６２から監視制御信号７０
を出力することにより、所定値の周波数あるいは波長の
出力信号光ｆ_c3を伝送路１４に出力することができるの
で、光位相共役器４０への入力信号光と出力信号光とを
一致させることができ、前述の第１実施例の場合と同様
に、光位相共役器の前後には、波長に関して仕様が同じ
光増幅器及び伝送路を接続することができ、例えば、既
存の１種類の伝送路，光増幅器，光送信装置及び光受信
装置を用いて、２０〜４０Ｇｂ／ｓ程度の伝送速度を有
しつつ、１００００ｋｍ程度の超長距離高速光伝送を実
現することができる利点がある。

【０１４７】さらに、伝送路１３，１４上の信号光の周
波数あるいは波長の制御を光受信装置６０側で行なうこ
とができるので、伝送路１３と伝送路１４とを接続する
光位相共役器を簡易な構成とすることができるほか、光
位相共役器の制御系のメンテナンスも容易になる利点も
ある。 （ｅ）第５実施例の説明 図２６，図２７は本発明の第５実施例を示すブロック図
であり、この図２６，図２７に示す光送信装置２０光受
信装置６０においても、前述の第４実施例におけるもの
と同様に、例えば数千キロメートルに及ぶ大洋を横断す
る光ファイバ等により構成された伝送路１３，１４を介
することにより、信号光を送受を行なう超長距離伝送シ
ステムに適用されることができるものである。

【０１４８】また、この伝送路１３及び伝送路１４は、
光位相共役器４０を介して接続されているが、この光位
相共役器４０は、図２７に示すように、例えば前述の第
１実施例におけるものと同様の、３組の第１〜第３光位
相共役部・光フィルタ対４１−１〜４１−３を、タンデ
ムに接続されて構成されている。さらに、光受信装置６
０は、光位相共役器４０からの出力信号光の周波数ある
いは波長を測定する周波数・波長測定部６１と、周波数
・波長測定部６１で測定された出力信号光の周波数ある
いは波長に基づき、光位相共役器４０への入力信号光の
周波数あるいは波長が所定値となるように、光位相共役
器４０の入力側に配設される光送信装置２０へ監視制御
信号（制御信号）７１を出力する制御部６３とをそなえ
ている。

【０１４９】また、光送信装置２０は、光位相共役器４
０の出力側に配設される光受信装置６０側で測定された
出力信号光の周波数あるいは波長に基づき、入力信号光
の周波数あるいは波長が所定値（例えば出力信号光の周
波数ｆ_c3あるいは波長と同一）となるように制御する制
御部２１が設けられている。即ち、光送信装置２０の制
御部２１は、光受信装置６０の制御部６３からの監視制
御信号７１を入力され、この監視制御信号７１に含まれ
る出力信号光の周波数あるいは波長情報に基づいて、入
力信号光の周波数あるいは波長が所定値となるように制
御するようになっている。

【０１５０】このような構成により、本発明の第５実施
例にかかる光受信装置においても、光送信装置２０と、
数千キロメートル程度に及ぶ大洋を横断する光ファイバ
等により構成された伝送路１３，１４を介して接続され
た光受信装置６０との間で、信号光の送受を行なう。ま
た、光受信装置６０の周波数・波長測定部６１では、出
力信号光の周波数あるいは波長を測定し、制御部６３で
は、周波数・波長測定部６１で測定された出力信号光の
周波数あるいは波長に基づいて、光位相共役器４０への
入力信号光が所定値となるように、光位相共役器４０へ
監視制御信号（制御信号）７１を出力する。

【０１５１】さらに、光送信装置２０の制御部２１で
は、制御部６３からの監視制御信号７１を入力され、こ
の監視制御信号７１に含まれる出力信号光の周波数ある
いは波長情報に基づいて、入力信号光の周波数あるいは
波長が所定値となるように制御する。これにより、光位
相共役器４０から出力される出力信号光に基づいて、入
力信号光を所定値（例えば出力信号光の周波数ｆ_c3ある
いは波長と同一）の周波数あるいは波長とすることがで
きる。

【０１５２】このように、本発明の第５実施例によれ
ば、光受信装置６０の制御部６２から監視制御信号７１
を出力することにより、所定値の周波数あるいは波長の
入力信号光を伝送路１３に出力することができるので、
光位相共役器４０への入力信号光と出力信号光とを一致
させることができ、前述の第１実施例の場合と同様に、
光位相共役器の前後には、波長に関して仕様が同じ光増
幅器及び伝送路を接続することができ、例えば、既存の
１種類の伝送路，光増幅器，光送信装置及び光受信装置
を用いて、２０〜４０Ｇｂ／ｓ程度の伝送速度を有しつ
つ、１００００ｋｍ程度の超長距離高速光伝送を実現す
ることができる利点がある。

【０１５３】さらに、前述の第４実施例と同様に、伝送
路１３，１４上の信号光の周波数あるいは波長の制御を
光受信装置６０側で行なうことができるので、伝送路１
３と伝送路１４とを接続する光位相共役器を簡易な構成
とすることができるほか、光位相共役器の制御系のメン
テナンスも容易になる利点もある。 （ｆ）第６実施例の説明 図２８，図２９は本発明の第６実施例を示すブロック図
であり、この図２８，図２９に示す光送信装置２０にお
いても、光受信装置６０と、例えば数千キロメートルに
及ぶ大洋を横断する光ファイバ等により構成された伝送
路１３，１４を介して接続されて、信号光を送受を行な
う超長距離伝送システムに適用されることができるもの
である。

【０１５４】また、この伝送路１３及び伝送路１４は、
光位相共役器４０を介して接続されているが、この光位
相共役器４０は、図２９に示すように、例えば前述の第
１実施例におけるものと同様の、３組の第１〜第３光位
相共役部・光フィルタ対４１−１〜４１−３を、タンデ
ムに接続されて構成されている。また、光位相共役器４
０は、出力信号光を分岐する例えば光カプラ等により構
成される分岐部５６をそなえ、この分岐部５６にて分岐
された出力信号光ｆ_c3は、光送信装置２０に入力される
ようになっている。

【０１５５】さらに、光送信装置２０は、信号光を送信
する信号光送信部２２と、光位相共役器４０からの出力
信号光の周波数あるいは波長を測定する周波数・波長測
定部２４と、周波数・波長測定部２４で測定された出力
信号光ｆ_c3の周波数あるいは波長に基づき、入力信号光
の周波数あるいは波長が所定値（例えば出力信号光の周
波数ｆ_c3あるいは波長と同一）となるように、信号光送
信部２２を制御する制御部２３とをそなえている。

【０１５６】上述の構成により、本発明の第６実施例に
かかる光受信装置においても、光送信装置２０と、数千
キロメートル程度に及ぶ大洋を横断する光ファイバ等に
より構成された伝送路１３，１４を介して接続された光
受信装置６０との間で、信号光の送受を行なう。即ち、
光送信装置２０の信号光送信部２２では、伝送路１３，
光位相共役器４０及び伝送路１４を介し、光受信装置６
０に対して入力信号光を送信しているが、位相共役器４
０の光分岐部５６では、出力信号光を光受信装置６０と
ともに光送信装置２０の周波数・波長測定部２４にも出
力する。

【０１５７】光送信装置２０の周波数・波長測定部２４
では、出力信号光の周波数あるいは波長を測定するが、
制御部２３では、周波数・波長測定部２４で測定された
出力信号光の周波数あるいは波長に基づいて、入力信号
光が所定値となるように、信号光送信部２２を制御す
る。これにより、光位相共役器４０から出力される出力
信号光に基づいて、入力信号光を所定値（例えば出力信
号光の周波数ｆ_c3あるいは波長と同一）の周波数あるい
は波長とすることができる。

【０１５８】このように、本発明の第６実施例によれ
ば、光送信装置２０の制御部２３により、所定値の周波
数あるいは波長の入力信号光を伝送路１３に出力するこ
とができるので、光位相共役器４０への入力信号光と出
力信号光とを一致させることができ、前述の第１実施例
の場合と同様に、光位相共役器の前後には、波長に関し
て仕様が同じ光増幅器及び伝送路を接続することがで
き、例えば、既存の１種類の伝送路，光増幅器，光送信
装置及び光受信装置を用いて、２０〜４０Ｇｂ／ｓ程度
の伝送速度を有しつつ、１００００ｋｍ程度の超長距離
高速光伝送を実現することができる利点がある。

【０１５９】さらに、伝送路１３，１４上の信号光の周
波数あるいは波長の制御を光送信装置２０側で行なうこ
とができるので、伝送路１３と伝送路１４とを接続する
光位相共役器を簡易な構成とすることができるほか、光
位相共役器の制御系のメンテナンスも容易になる利点も
ある。なお、上述の本実施例においては、光送信装置２
０の制御部２３では、周波数・波長測定部２４で測定さ
れた出力信号光ｆ_c3の周波数あるいは波長に基づき、入
力信号光の周波数あるいは波長が所定値となるように、
信号光送信部２２を制御しているが、これに限定され
ず、図３０に示すように、制御部２３により、周波数・
波長測定部２４で測定された出力信号光の周波数あるい
は波長に基づき、出力信号光の周波数あるいは波長が所
定値となるように監視制御信号７３を出力することによ
り、入力信号光の周波数あるいは波長が所定値となるよ
うに制御することもできる。

【０１６０】この場合においては、前述の第１実施例と
同様に、監視制御信号７３により、第１〜第３励起光源
４４−１〜４４−３の周囲の温度又は励起電力が制御さ
れている。 （ｇ）その他 なお、上述の第２〜第６実施例においては、光位相共役
器の周波数設定・制御部について、図１７〜図１９にて
示した、第１実施例の第３〜第５の変形例と同様の態様
を適用することができ、このようにしても、各実施例に
おいて得られるものと同様の利点がある。

【０１６１】また、上述の第１〜第３実施例の光位相共
役器においては、複数の光位相共役部・光フィルタ対に
より、入力信号光の周波数あるいは波長と、出力信号光
の周波数あるいは波長とを一致させるように励起光を制
御しているが、これに限定されず、光位相共役部及び光
フィルタを任意に組み合わせて、入力信号光の周波数あ
るいは波長と、出力信号光の周波数あるいは波長とを一
致させるように構成してもよい。

【０１６２】さらに、上述の第４〜第６実施例にかかる
光受信装置，光送信装置を配設する、光通信システム
は、前述の第１実施例におけるものと同様の３組の光位
相共役部・光フィルタ対により構成された光位相共役器
を有しているが、これに限定されず、本発明の光受信装
置，光送信装置は、少なくとも入力信号光の周波数ある
いはスペクトルを反転した信号光を出力する光位相共役
部と、入力信号光の周波数あるいは波長を別の周波数あ
るいは波長に変換した信号光を出力する周波数・波長変
換部とをそなえ、光位相共役部，周波数・波長変換部を
複数個あるいは組み合わせて、入力信号光の周波数ある
いは波長と、出力信号光の周波数あるいは波長とが一致
するように構成された光位相共役器を有した光通信シス
テムに使用され、且つ配設されてもよい。

【０１６３】また、上述の第１〜６実施例において適用
されている光位相共役器において、電気光学効果により
４光波混合を発生させるために、光ファイバを用いてい
るが、本発明によればこれに限定されず、例えば光半導
体を用いてもよく、このようにしても上述の各実施例の
場合と同様の利点を得ることができる。また、上述の第
１〜６実施例において適用されている光位相共役器は、
伝送路１３と伝送路１４との間に接続されているが、こ
れに限定されず、例えば、光送信装置２０，光受信装置
６０間の伝送路上の任意の箇所に設けてもよく、さら
に、光送信装置２０又は光受信装置６０に設けてもよ
い。

【０１６４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
入力信号光の周波数あるいは波長と出力信号光の周波数
あるいは波長とを一致させることができるので、この光
位相共役器を光送信装置，伝送路及び光受信装置により
構成される光伝送システムの伝送路上に介装することに
より適用する場合は、光位相共役器の前後には、波長に
関して仕様が同じ光増幅器及び伝送路を接続することが
でき、例えば、既存の１種類の伝送路，光増幅器，光送
信装置及び光受信装置を用いて、２０〜４０Ｇｂ／ｓ程
度の伝送速度を有しつつ、１００００ｋｍ程度の超長距
離高速光伝送を実現することができる利点がある。

【０１６５】

【０１６６】 さらには、光送信器及び光受信器につい
ても波長に関して仕様が同じものを用いることができ、
システムの仕様が簡素になり、システム構築のためのコ
ストも抑制することができる利点がある。また、本発明
によれば、位相共役器を、２組の光位相共役部・光ファ
イバ対と周波数設定・制御部とにより構成することがで
きるので、光位相共役部・光ファイバ対の接続数を少な
くすることができ、部品点数を減少させることができ、
装置を構成するためのコストを低減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１関連技術の原理ブロック図である。

【図２】第２関連技術の原理ブロック図である。

【図３】第１の発明の原理ブロック図である。

【図４】第２の発明の原理ブロック図である。

【図５】第３の発明の原理ブロック図である。

【図６】第３関連技術の原理ブロック図である。

【図７】第４関連技術の原理ブロック図である。

【図８】第５関連技術の原理ブロック図である。

【図９】第６関連技術の原理ブロック図である。

【図１０】第７関連技術の原理ブロック図である。

【図１１】本発明の第１実施例にかかる光位相共役器が
適用される光通信システムを示す図である。

【図１２】本発明の第１実施例にかかる光位相共役器を
示すブロック図である。

【図１３】本発明の第１実施例の動作を説明するための
信号スペクトルを示す図である。

【図１４】本発明の第１実施例の第１の変形例を示すブ
ロック図である。

【図１５】本発明の第１実施例の第１の変形例の動作を
説明するための信号スペクトルを示す図である。

【図１６】本発明の第１実施例の第２の変形例の動作を
説明するための信号スペクトルを示す図である。

【図１７】本発明の第１実施例の第３の変形例を示すブ
ロック図である。

【図１８】本発明の第１実施例の第４の変形例を示すブ
ロック図である。

【図１９】本発明の第１実施例の第５の変形例を示すブ
ロック図である。

【図２０】本発明の第２実施例にかかる光位相共役器を
示すブロック図である。

【図２１】本発明の第２実施例の動作を説明するための
信号スペクトルを示す図である。

【図２２】本発明の第３実施例にかかる光位相共役器を
示すブロック図である。

【図２３】本発明の第３実施例の動作を説明するための
信号スペクトルを示す図である。

【図２４】本発明の第４実施例を示すブロック図であ
る。

【図２５】本発明の第４実施例を示すブロック図であ
る。

【図２６】本発明の第５実施例を示すブロック図であ
る。

【図２７】本発明の第５実施例を示すブロック図であ
る。

【図２８】本発明の第６実施例を示すブロック図であ
る。

【図２９】本発明の第６実施例を示すブロック図であ
る。

【図３０】本発明の第６実施例の変形例を示すブロック
図である。

【図３１】一般的な光位相共役器を示すブロック図であ
る。

【図３２】電気光学効果により発生される４光波混合を
説明する図である。

【図３３】光フィルタの周波数特性を示す図である。

【図３４】光フィルタの周波数特性を示す図である。

【図３５】光位相共役器を用いた光伝送システムを示す
図である。

【図３６】光位相共役器を用いた光伝送システムを示す
図である。

【図３７】光位相共役器を用いた光伝送システムを示す
図である。

【符号の説明】

１ 光位相共役部 ２ 周波数・波長変換部 ３ 光位相共役部 ３−１，３ａ−１ 第１光位相共役部 ３−２，３ａ−２ 第２光位相共役部 ３−３ 第３光位相共役部 ４ 光フィルタ ４−１，４ａ−１，４ｂ−１ 第１光フィルタ ４−２，４ａ−２，４ｂ−２ 第２光フィルタ ４−３ 第３光フィルタ ５Ａ−１〜５Ａ−ｎ 光位相共役部・光フィルタ対 ５−１，５ａ−１，５ｂ−１ 第１光位相共役部・光フ
ィルタ対 ５−２，５ａ−２，５ｂ−２ 第２光位相共役部・光フ
ィルタ対 ５−３ 第３光位相共役部・光フィルタ対 ６，６ａ，６ｂ 周波数設定・制御部 ７ 励起光源 ７−１，７ａ−１，７ｂ−１ 第１励起光源 ７−２，７ａ−２，７ｂ−２ 第２励起光源 ７−３ 第３励起光源 ８ 電気光学効果部材 ８−１，８ａ−１，８ｂ−１ 第１電気光学効果部材 ８−２，８ａ−２，８ｂ−２ 第２電気光学効果部材 ８−３ 第３電気光学効果部材 ９ 光受信装置 ９Ａ 周波数波長測定部 ９Ｂ 制御部 ９Ｃ 制御部 １０ 光位相共役器 １１ 光通信システム １２ 光送信装置 １２Ａ 制御部 １２Ｂ 周波数・波長測定部 １２Ｃ，１２Ｄ 制御部 １３，１４ 伝送路 ２０ 光送信装置 ２１，２３ 制御部 ２２ 信号光送信部 ２４ 周波数・波長測定部 ４０ 光位相共役器 ４１−１〜４１−３，５２−２，５５−１ 光位相共役
部・光フィルタ対 ４２，４２Ａ，４２Ｂ 周波数設定・制御部 ４２ａ ファブリ・ペロ共振器 ４３−１〜４３−３ 光位相共役部 ４４−１〜４４−３ 励起光源 ４５−１〜４５−３ 合波器 ４６−１〜４６−３ 光ファイバ（電気光学効果部材） ４７−１〜４７−３，５３−２，５４−１ 光フィルタ ４８−１〜４８−３ 光分岐部 ４９−１〜４９−３ 光波長測定回路（光周波数・波長
測定部） ５０−１〜５０−３ 温度制御回路 ５１−１，５１−２ 光増幅器 ５６ 分岐部 ６０ 光受信装置 ６１ 周波数・波長測定部 ６２，６３ 制御部 ７０〜７３ 監視制御信号 １０１ 光学材料 １０２ 光フィルタ １０３ 光送信装置 １０４ 光位相共役器 １０５ 光受信装置 １０６ 第１伝送路 １０７ 第２伝送路 １０８ 光ファイバ １０９ 光増幅中継器 １１０ 光ファイバ １１１ 光増幅中継器 １１２ 光送信装置 １１３ 光受信装置 １１４ 下流側端局装置 １１５ 光ファイバ １１６ 光増幅中継器 １１７ 光位相共役器 １１８ 光増幅中継器 １１９ 光ファイバ １２０ 光受信装置 １２１ 光送信装置 １２２ 上流側端局装置 １２３ 第１伝送路 １２４ 第２伝送路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/18 10/26 10/28 (56)参考文献 特開 平５−2197（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−257431（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−299754（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/35 - 1/383 H04B 10/02 - 10/28 ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＯＩＳ)

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数ｆ_p1の第１励起光を出力する第１
   励起光源及び周波数ｆ_s の信号光と該第１励起光源から
   の該第１励起光とを受けて４光波混合を発生させる第１
   部材からなる第１光位相共役部と、該第１光位相共役部
   から出される周波数ｆ_c1（＝２ｆ_p1−ｆ_s ）の位相共役
   光を抽出する第１光フィルタとからなる第１光位相共役
   部・光フィルタ対と、 周波数ｆ_p2の第２励起光を出力する第２励起光源及び該
   第１光位相共役部・光フィルタ対からの周波数ｆ_c1の信
   号光と該第２励起光源からの該第２励起光とを受けて４
   光波混合を発生させる第２部材からなる第２光位相共役
   部と、該第２光位相共役部から出される周波数ｆ_c2（＝
   ２ｆ_p2−ｆ_c1）の位相共役光を抽出する第２光フィルタ
   とからなる第２光位相共役部・光フィルタ対と、 周波数ｆ_p3の第３励起光を出力する第３励起光源及び該
   第２光位相共役部・光フィルタ対からの周波数ｆ_c2の信
   号光と該第３励起光源からの該第３励起光とを受けて４
   光波混合を発生させる第３部材からなる第３光位相共役
   部と、該第３光位相共役部から出される周波数ｆ_c3（＝
   ２ｆ_p3−ｆ_c2）の位相共役光を抽出する第３光フィルタ
   とからなる第３光位相共役部・光フィルタ対とをそなえ
   るとともに、 該第１光位相共役部・光フィルタ対へ入力される入力信
   号光の周波数あるいは波長と、該第３光位相共役部・光
   フィルタ対から位相共役光として出される出力信号光の
   周波数あるいは波長とが一致するように、上記の第１励
   起光源，第２励起光源及び第３励起光源から出される周
   波数を設定あるいは制御する周波数設定・制御部が設け
   られたことを特徴とする、光位相共役器。
2. 【請求項２】 該周波数設定・制御部が、ｆ_s ＝ｆ_p3−
   ｆ_p2＋ｆ_p1の関係を満足するように、上記の第１励起光
   源，第２励起光源及び第３励起光源から出される周波数
   を設定あるいは制御すべく構成されていることを特徴と
   する請求項１記載の光位相共役器。
3. 【請求項３】 該周波数設定・制御部が、該第１励起光
   の周波数ｆ_p1と該第２励起光の周波数ｆ_p2との周波数差
   （ｆ_p1−ｆ_p2）が一定となるように、上記の第１励起光
   源，第２励起光源を制御するとともに、該第３励起光源
   については安定化制御を行なうことを特徴とする請求項
   １記載の光位相共役器。
4. 【請求項４】 該周波数設定・制御部が、ファブリ・ペ
   ロ共振器をそなえて構成され、該ファブリ・ペロ共振器
   の発振周期の倍数が該第１励起光の周波数ｆ_p1と該第２
   励起光の周波数ｆ_p2との周波数差（ｆ_p1−ｆ_p2）となる
   ように設定されていることを特徴とする請求項３記載の
   光位相共役器。
5. 【請求項５】 上記の第１励起光源，第２励起光源につ
   いての温度制御を同時に行なう温度制御部が設けられて
   いることを特徴とする請求項３記載の光位相共役器。
6. 【請求項６】 該周波数設定・制御部が、該第３励起光
   の周波数ｆ_p3と該第２励起光の周波数ｆ_p2との周波数差
   （ｆ_p3−ｆ_p2）が一定となるように、上記の第２励起光
   源，第３励起光源を制御するとともに、該第１励起光源
   については安定化制御を行なうことを特徴とする請求項
   １記載の光位相共役器。
7. 【請求項７】 該周波数設定・制御部が、ファブリ・ペ
   ロ共振器をそなえて構成され、該ファブリ・ペロ共振器
   の発振周期の倍数が該第３励起光の周波数ｆ_p3と該第２
   励起光の周波数ｆ_p2との周波数差（ｆ_p3−ｆ_p2）となる
   ように設定されていることを特徴とする請求項６記載の
   光位相共役器。
8. 【請求項８】 上記の第２励起光源，第３励起光源につ
   いての温度制御を同時に行なう温度制御部が設けられて
   いることを特徴とする請求項６記載の光位相共役器。
9. 【請求項９】 周波数ｆ_p1の第１励起光を出力する第１
   励起光源及び周波数ｆ_s の信号光と該第１励起光源から
   の該第１励起光とを受けて４光波混合を発生させる第１
   部材からなる第１光位相共役部と、該第１光位相共役部
   から出される周波数ｆ_c1（＝２ｆ_p1−ｆ_s ）の位相共役
   光を抽出する第１光フィルタとからなる第１光位相共役
   部・光フィルタ対と、 周波数ｆ_p2の第２励起光を出力する第２励起光源及び該
   第１光位相共役部・光フィルタ対からの周波数ｆ_c1の信
   号光と該第２励起光源からの該第２励起光とを受けて４
   光波混合を発生させる第２部材からなる第２光位相共役
   部と、該第２光位相共役部から出される周波数ｆ_n2（＝
   ２ｆ_c1−ｆ_p2）の非位相共役光を抽出する第２光フィル
   タとからなる第２光位相共役部・光フィルタ対とをそな
   えるとともに、 該第１光位相共役部・光フィルタ対へ入力される入力信
   号光の周波数あるいは波長と、該第２光位相共役部・光
   フィルタ対から非位相共役光として出される出力信号光
   の周波数あるいは波長とが一致するように、上記の第１
   励起光源及び第２励起光源から出される周波数を設定あ
   るいは制御する周波数設定・制御部が設けられたことを
   特徴とする、光位相共役器。
10. 【請求項１０】 該周波数設定・制御部が、ｆ_s ＝（４
    ｆ_p1−ｆ_p2）／３の関係を満足するように、上記の第１
    励起光源及び第２励起光源から出される周波数を設定あ
    るいは制御すべく構成されている特徴とする請求項９記
    載の光位相共役器。
11. 【請求項１１】 周波数ｆ_p1の第１励起光を出力する第
    １励起光源及び周波数ｆ_s の信号光と該第１励起光源か
    らの該第１励起光とを受けて４光波混合を発生させる第
    １部材からなる第１光位相共役部と、該第１光位相共役
    部から出される周波数ｆ_n1（＝２ｆ_s −ｆ_p1）の非位相
    共役光を抽出する第１光フィルタとからなる第１光位相
    共役部・光フィルタ対と、 周波数ｆ_p2の第２励起光を出力する第２励起光源及び該
    第１光位相共役部・光フィルタ対からの周波数ｆ_n1の信
    号光と該第２励起光源からの該第２励起光とを受けて４
    光波混合を発生させる第２部材からなる第２光位相共役
    部と、該第２光位相共役部から出される周波数ｆ_c2（＝
    ２ｆ_p2−ｆ_c1）の位相共役光を抽出する第２光フィルタ
    とからなる第２光位相共役部・光フィルタ対とをそなえ
    るとともに、 該第１光位相共役部・光フィルタ対へ入力される入力信
    号光の周波数あるいは波長と、該第２光位相共役部・光
    フィルタ対から位相共役光として出される出力信号光の
    周波数あるいは波長とが一致するように、上記の第１励
    起光源及び第２励起光源から出される周波数を設定ある
    いは制御する周波数設定・制御部が設けられたことを特
    徴とする、光位相共役器。
12. 【請求項１２】 該周波数設定・制御部が、ｆ_s ＝（２
    ｆ_p1＋ｆ_p2）／３の関係を満足するように、上記の第１
    励起光源及び第２励起光源から出される周波数を設定あ
    るいは制御すべく構成されている特徴とする請求項１１
    記載の光位相共役器。
13. 【請求項１３】 全てあるいは一部の励起光源からの励
    起光の周波数あるいは波長を測定する光周波数・波長測
    定部をそなえたことを特徴とする請求項１，９，１１の
    いずれかに記載の光位相共役器。
14. 【請求項１４】 全てあるいは一部の励起光源について
    温度制御を施す温度制御部が設けられたことを特徴とす
    る請求項１，９，１１のいずれかに記載の光位相共役
    器。
15. 【請求項１５】 上記の４光波混合を発生させる部材
    が、光ファイバまたは光半導体で構成されていることを
    特徴とする請求項１，９，１１のいずれかに記載の光位
    相共役器。
16. 【請求項１６】 上記の光位相共役部・光フィルタ対間
    に、光パワーを補正する光増幅器が介装されていること
    を特徴とする請求項１，９，１１のいずれかに記載の光
    位相共役器。