JP3513675B2 - 光周波数変換装置 - Google Patents
光周波数変換装置Info
- Publication number
- JP3513675B2 JP3513675B2 JP34039094A JP34039094A JP3513675B2 JP 3513675 B2 JP3513675 B2 JP 3513675B2 JP 34039094 A JP34039094 A JP 34039094A JP 34039094 A JP34039094 A JP 34039094A JP 3513675 B2 JP3513675 B2 JP 3513675B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- signal light
- optical frequency
- frequency
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】光周波数多重（ＦＤＭ：Frequenc
y-Division-Multiplexing ）光通信に使われる光周波数
変換装置，または時分割多重（ＴＤＭ：Time-Division-
Multiplexing）光通信に使われる光パルスを分離する光
デマルチプレクシング（光ＤＥＭＵＸ）に用いられる光
周波数変換装置に関する。
y-Division-Multiplexing ）光通信に使われる光周波数
変換装置，または時分割多重（ＴＤＭ：Time-Division-
Multiplexing）光通信に使われる光パルスを分離する光
デマルチプレクシング（光ＤＥＭＵＸ）に用いられる光
周波数変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】大容量の光通信を実現するために，光周
波数多重や時分割多重等の各種光多重化通信方式が研究
されている。この概略は例えば，文献「光ファイバ通信
入門」（末松，伊賀共著：オーム社）p.242 にまとめら
れている。すなわち，一つの周波数の光に多くの情報を
のせようとすると帯域を広くとる必要があり，そうする
と平均受信電力レベルを高くとらないと誤り率が劣下し
てしまう。これに対し，多くの情報を多重化してのせた
光を一本の光ファイバにより伝送すれば，一つの周波数
あたりの帯域は無理に広くすることなく大容量の通信が
可能である。これが周波数多重化方式である。特に単一
モード光ファイバを用いて１０周波数程度の周波数多重
化を行えば，数十ＧＨｚ・ｋｍ〜数十ＴＨｚ・ｋｍの超
広帯域通信も可能となる。このように，光周波数多重通
信では，１，２，…，Ｎの各チャンネル毎の信号光に光
周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆN を割り当て，これらの信号
光を光合波回路で一本の光ファイバにまとめて伝送した
後，光分波回路で多重化された信号光をそれぞれのチャ
ンネルの信号光に分離する。
波数多重や時分割多重等の各種光多重化通信方式が研究
されている。この概略は例えば，文献「光ファイバ通信
入門」（末松，伊賀共著：オーム社）p.242 にまとめら
れている。すなわち，一つの周波数の光に多くの情報を
のせようとすると帯域を広くとる必要があり，そうする
と平均受信電力レベルを高くとらないと誤り率が劣下し
てしまう。これに対し，多くの情報を多重化してのせた
光を一本の光ファイバにより伝送すれば，一つの周波数
あたりの帯域は無理に広くすることなく大容量の通信が
可能である。これが周波数多重化方式である。特に単一
モード光ファイバを用いて１０周波数程度の周波数多重
化を行えば，数十ＧＨｚ・ｋｍ〜数十ＴＨｚ・ｋｍの超
広帯域通信も可能となる。このように，光周波数多重通
信では，１，２，…，Ｎの各チャンネル毎の信号光に光
周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆN を割り当て，これらの信号
光を光合波回路で一本の光ファイバにまとめて伝送した
後，光分波回路で多重化された信号光をそれぞれのチャ
ンネルの信号光に分離する。
【０００３】また，時分割多重光通信では，複数チャン
ネルのデジタル信号となった信号光を，お互いのパルス
が重ならないように時間的に少しずつずらし，規則的に
配列して伝送する。伝送されてきた光パルスの多重化信
号を分離するには，この信号との同期をとりながら多重
化時の逆手順で分離することが必要であり，この動作を
光デマルチプレクシング（光ＤＥＭＵＸ）と呼ぶ。
ネルのデジタル信号となった信号光を，お互いのパルス
が重ならないように時間的に少しずつずらし，規則的に
配列して伝送する。伝送されてきた光パルスの多重化信
号を分離するには，この信号との同期をとりながら多重
化時の逆手順で分離することが必要であり，この動作を
光デマルチプレクシング（光ＤＥＭＵＸ）と呼ぶ。
【０００４】光周波数多重通信においては，ネットワー
クの高度化に伴い，多重化された信号光を伝送する途中
で，あるチャンネルの光周波数を他のチャンネルの光周
波数に変換するような場面があると考えられており，こ
のための光周波数変換装置が検討されている。これら光
周波数変換装置の中には四光波混合の発生という現象を
用いるものがあり，この現象について説明する。この現
象は，光ファイバ，半導体光増幅器，光学結晶などの非
線形光学媒質中へ非線形光学効果が発生するような高強
度の信号光を入射するときに発生する現象であり，半導
体光増幅器での発生については文献「菊池，他“半導体
光増幅器における非縮退四光波混合”，信学技報ＯＱＥ
９０−８６」等に示されている。具体的には図５に示す
ように，一定周波数の信号光（ｆs ）とその信号光から
Δｆだけ周波数のずれた高強度のポンプ光（ｆS ＋Δ
ｆ）とを半導体光増幅器に入射すると，ｆs ＋２Δｆ及
びｆs −Δｆの光が発生する。
クの高度化に伴い，多重化された信号光を伝送する途中
で，あるチャンネルの光周波数を他のチャンネルの光周
波数に変換するような場面があると考えられており，こ
のための光周波数変換装置が検討されている。これら光
周波数変換装置の中には四光波混合の発生という現象を
用いるものがあり，この現象について説明する。この現
象は，光ファイバ，半導体光増幅器，光学結晶などの非
線形光学媒質中へ非線形光学効果が発生するような高強
度の信号光を入射するときに発生する現象であり，半導
体光増幅器での発生については文献「菊池，他“半導体
光増幅器における非縮退四光波混合”，信学技報ＯＱＥ
９０−８６」等に示されている。具体的には図５に示す
ように，一定周波数の信号光（ｆs ）とその信号光から
Δｆだけ周波数のずれた高強度のポンプ光（ｆS ＋Δ
ｆ）とを半導体光増幅器に入射すると，ｆs ＋２Δｆ及
びｆs −Δｆの光が発生する。
【０００５】この半導体光増幅器で発生する四光波混合
を用いた光周波数変換装置の例は，例えば文献「Electr
onics Letters Vol.29 No.9 （1993）PP.821〜822 」な
どに開示されており，構成を図７に示す。この実験例に
おいて１５６５ｎｍの波長（＝光速度／光周波数）で発
振するモードロックレーザ２０（図中，ＭＬＬと表記す
る）は多重化されて伝送されてくる信号光に相当する。
この信号光と異なる波長（１５５０ｎｍ）で発振する分
布帰還形レーザ２１（図中，ＤＦＢレーザと表記する）
によるポンプ光と，先の信号光とをカプラ２２で合波
し，この異なった波長，すなわち異なった光周波数を有
する二つの光を半導体光増幅器２３（図中，ＳＬＡと表
記する）に入力する。半導体光増幅器２３の内部で四光
波混合により，１５３５ｎｍ付近に信号光と同じデータ
列を持った光が現れるので，この光のみを光フィルタ２
４で取り出す。この光は電力レベルが低いので第２の光
増幅器２５で増幅し，第２の光フィルタ２６で第２の光
増幅器２５による自然放出光成分を除去した後，受光素
子２７で電気信号に変換する。変換された電気信号をオ
シロスコープ２８で観測する。以上の例では１５６５ｎ
ｍの信号光を１５３５ｎｍに変換した。
を用いた光周波数変換装置の例は，例えば文献「Electr
onics Letters Vol.29 No.9 （1993）PP.821〜822 」な
どに開示されており，構成を図７に示す。この実験例に
おいて１５６５ｎｍの波長（＝光速度／光周波数）で発
振するモードロックレーザ２０（図中，ＭＬＬと表記す
る）は多重化されて伝送されてくる信号光に相当する。
この信号光と異なる波長（１５５０ｎｍ）で発振する分
布帰還形レーザ２１（図中，ＤＦＢレーザと表記する）
によるポンプ光と，先の信号光とをカプラ２２で合波
し，この異なった波長，すなわち異なった光周波数を有
する二つの光を半導体光増幅器２３（図中，ＳＬＡと表
記する）に入力する。半導体光増幅器２３の内部で四光
波混合により，１５３５ｎｍ付近に信号光と同じデータ
列を持った光が現れるので，この光のみを光フィルタ２
４で取り出す。この光は電力レベルが低いので第２の光
増幅器２５で増幅し，第２の光フィルタ２６で第２の光
増幅器２５による自然放出光成分を除去した後，受光素
子２７で電気信号に変換する。変換された電気信号をオ
シロスコープ２８で観測する。以上の例では１５６５ｎ
ｍの信号光を１５３５ｎｍに変換した。
【０００６】一方，時分割多重光通信において，伝送さ
れてきた光パルスの多重化信号を分離する（すなわち，
光デマルチプレクシングを行う）には，この多重化され
た信号光と多重化される前のクロック周波数と等しい光
パルス列との同期をとり，両者の論理積を実行する必要
がある。この光における論理積の方法にはいくつかある
が，四光波混合は異なる光周波数の二つの光が同時に入
射したときにだけ発生するので，この発生した光のみを
光フィルタ２４で取り出せば光における論理積となる。
半導体光増幅器２３で発生する四光波混合を用いた光デ
マルチプレクシング装置の例が文献「Electronics Lett
ers Vol.29 No.23（1993） PP.2047〜2048」に開示され
ており，構成を図８に示す。この実験例においてモード
ロックレーザ２０（１５５５ｎｍの波長で発振。）は外
部から伝送されてくる信号光（データ）に相当し，ポン
プ光用光源である分布帰還形レーザ２１（１５４９ｎｍ
の波長で発振。）は元のクロック周波数と等しい光パル
ス列に相当する。この異なった光周波数の二つの光をカ
プラ２２により合波し半導体光増幅器２３に入力する。
その結果，四光波混合により，二つの光周波数とは異な
る周波数の光が，これらの光の論理積として発生する。
この光のみを光フィルタ２４で取り出す。この光も電力
レベルが低いので第２の光増幅器２５で増幅し，第２の
光フィルタ２６で第２の光増幅器２５による自然放出光
成分を除去した後，受光素子２７で電気信号に変換す
る。変換された電気信号をオシロスコープ２８で観測す
る。この装置において半導体光増幅器２３に入射するパ
ルス光によって半導体光増幅器２３から発生する自然放
出光が変調されてしまい，結果的に受光素子２７で受光
した後の符号誤り率に影響を及ぼす。このため，第三の
光源（連続光を発生する分布帰還形レーザ，図中，ＣＷ
−ＤＦＢレーザと表記する）２９によって半導体光増幅
器２３を飽和させ，自然放出光の影響を少なくする。こ
の装置では純光学的に処理するため，今までの一旦電気
信号に変換する方法に比べ高速である。
れてきた光パルスの多重化信号を分離する（すなわち，
光デマルチプレクシングを行う）には，この多重化され
た信号光と多重化される前のクロック周波数と等しい光
パルス列との同期をとり，両者の論理積を実行する必要
がある。この光における論理積の方法にはいくつかある
が，四光波混合は異なる光周波数の二つの光が同時に入
射したときにだけ発生するので，この発生した光のみを
光フィルタ２４で取り出せば光における論理積となる。
半導体光増幅器２３で発生する四光波混合を用いた光デ
マルチプレクシング装置の例が文献「Electronics Lett
ers Vol.29 No.23（1993） PP.2047〜2048」に開示され
ており，構成を図８に示す。この実験例においてモード
ロックレーザ２０（１５５５ｎｍの波長で発振。）は外
部から伝送されてくる信号光（データ）に相当し，ポン
プ光用光源である分布帰還形レーザ２１（１５４９ｎｍ
の波長で発振。）は元のクロック周波数と等しい光パル
ス列に相当する。この異なった光周波数の二つの光をカ
プラ２２により合波し半導体光増幅器２３に入力する。
その結果，四光波混合により，二つの光周波数とは異な
る周波数の光が，これらの光の論理積として発生する。
この光のみを光フィルタ２４で取り出す。この光も電力
レベルが低いので第２の光増幅器２５で増幅し，第２の
光フィルタ２６で第２の光増幅器２５による自然放出光
成分を除去した後，受光素子２７で電気信号に変換す
る。変換された電気信号をオシロスコープ２８で観測す
る。この装置において半導体光増幅器２３に入射するパ
ルス光によって半導体光増幅器２３から発生する自然放
出光が変調されてしまい，結果的に受光素子２７で受光
した後の符号誤り率に影響を及ぼす。このため，第三の
光源（連続光を発生する分布帰還形レーザ，図中，ＣＷ
−ＤＦＢレーザと表記する）２９によって半導体光増幅
器２３を飽和させ，自然放出光の影響を少なくする。こ
の装置では純光学的に処理するため，今までの一旦電気
信号に変換する方法に比べ高速である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし，上記のように
分布帰還形レーザ２１をポンプ光用光源として四光波混
合を行う方法では，周波数変換装置及び光デマルチプレ
クシングを行う周波数変換装置（以下，単に光デマルチ
プレクシング装置という。）ともにポンプ用の光源が別
個に必要となるため，構造が大型で複雑になり，高価に
なるなどの問題があった。
分布帰還形レーザ２１をポンプ光用光源として四光波混
合を行う方法では，周波数変換装置及び光デマルチプレ
クシングを行う周波数変換装置（以下，単に光デマルチ
プレクシング装置という。）ともにポンプ用の光源が別
個に必要となるため，構造が大型で複雑になり，高価に
なるなどの問題があった。
【０００８】また，光周波数変換装置において，分布帰
還形レーザ２１の発振周波数は，固定であるため，ある
一点の光周波数にしか変換できず，任意の光周波数には
変換できない。仮に，分布帰還形レーザ２１の替わりに
波長可変レーザを用いれば，任意の光周波数に変換でき
るが，波長可変レーザは大型で高価であるため，光周波
数変換装置全体としても大型で高価になってしまう。
還形レーザ２１の発振周波数は，固定であるため，ある
一点の光周波数にしか変換できず，任意の光周波数には
変換できない。仮に，分布帰還形レーザ２１の替わりに
波長可変レーザを用いれば，任意の光周波数に変換でき
るが，波長可変レーザは大型で高価であるため，光周波
数変換装置全体としても大型で高価になってしまう。
【０００９】さらに，光デマルチプレクシング装置にお
いて，伝送されてくる信号光の光周波数が変動した場合
に，分布帰還形レーザ２１の発振周波数は，固定である
ため，四光波混合の光周波数も同様に変動し，分離用の
光フィルタ２４の透過域の中心光周波数からずれてしま
う。分布帰還形レーザ２１の替わりに波長可変レーザを
用いれば，信号光の光周波数の変動に応じてポンプ光の
光周波数を調整できるが，波長可変レーザは大型で高価
であるため，光デマルチプレクシング装置全体としても
大型で高価になってしまう。
いて，伝送されてくる信号光の光周波数が変動した場合
に，分布帰還形レーザ２１の発振周波数は，固定である
ため，四光波混合の光周波数も同様に変動し，分離用の
光フィルタ２４の透過域の中心光周波数からずれてしま
う。分布帰還形レーザ２１の替わりに波長可変レーザを
用いれば，信号光の光周波数の変動に応じてポンプ光の
光周波数を調整できるが，波長可変レーザは大型で高価
であるため，光デマルチプレクシング装置全体としても
大型で高価になってしまう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで，本発明では，四
光波混合を行うのに必須とされるポンプ用光源を有しな
い光周波数変換装置および光デマルチプレクシング装置
を開発した。
光波混合を行うのに必須とされるポンプ用光源を有しな
い光周波数変換装置および光デマルチプレクシング装置
を開発した。
【００１１】まず，光周波数変換装置について説明す
る。光増幅器１と第１の光周波数（ｆ1 ）を選択する光
周波数選択手段２とを光伝送路３によりリング状に結合
して第１の信号光を発振するリングレーザ４を形成す
る。ここで，本発明では，光周波数選択手段２の透過域
の中心光周波数を可変にしたため，ポンプ光である第１
の信号光の光周波数（ｆ1 ）を変えることができる。次
に，変調された第２の光周波数（ｆ2 ）を有する第２の
信号光をリングレーザ４に入力する入力手段５によって
第２の信号光を光増幅器１に供給する。この第１の信号
光と第２の信号光とが光増幅器１に入射され，この光増
幅器での四光波混合により第３の光周波数（ｆ3 ）を有
する第３の信号光が発生する。この第３の信号光を出力
手段６によってリングレーザ４から取り出す。ここで上
記の第１の信号光の光周波数（ｆ1 ）は図５のｆs ＋Δ
ｆ，上記の第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）は図５のｆ
s ，第３の信号光の光周波数（ｆ3 ）は図５のｆs ＋２
Δｆまたはｆs −Δｆに相当する。なお，第１の信号光
の光周波数（ｆ1 ）と第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）
との間に大小関係の指定はなく，例えば第１の信号光の
光周波数（ｆ1 ）をｆs，第２の信号光の光周波数（ｆ
2 ）をｆs ＋Δｆと入れ替えても良い。
る。光増幅器１と第１の光周波数（ｆ1 ）を選択する光
周波数選択手段２とを光伝送路３によりリング状に結合
して第１の信号光を発振するリングレーザ４を形成す
る。ここで，本発明では，光周波数選択手段２の透過域
の中心光周波数を可変にしたため，ポンプ光である第１
の信号光の光周波数（ｆ1 ）を変えることができる。次
に，変調された第２の光周波数（ｆ2 ）を有する第２の
信号光をリングレーザ４に入力する入力手段５によって
第２の信号光を光増幅器１に供給する。この第１の信号
光と第２の信号光とが光増幅器１に入射され，この光増
幅器での四光波混合により第３の光周波数（ｆ3 ）を有
する第３の信号光が発生する。この第３の信号光を出力
手段６によってリングレーザ４から取り出す。ここで上
記の第１の信号光の光周波数（ｆ1 ）は図５のｆs ＋Δ
ｆ，上記の第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）は図５のｆ
s ，第３の信号光の光周波数（ｆ3 ）は図５のｆs ＋２
Δｆまたはｆs −Δｆに相当する。なお，第１の信号光
の光周波数（ｆ1 ）と第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）
との間に大小関係の指定はなく，例えば第１の信号光の
光周波数（ｆ1 ）をｆs，第２の信号光の光周波数（ｆ
2 ）をｆs ＋Δｆと入れ替えても良い。
【００１２】次に，光デマルチプレクシング装置ついて
説明する。時分割多重信号の光パルスを分離する場合
は，以下の手段を採用した。すなわち，光増幅器１と第
１の光周波数ｆ1 を選択する光周波数選択手段２と所定
のタイミングで光変調する光変調器７とを光伝送路３に
よりリング状に結合して第１の信号光をパルス発振する
リングレーザ４を形成する。ここで，本発明では，光周
波数選択手段２の透過域の中心光周波数を可変にしたた
め，ポンプ光である第１の信号光の光周波数（ｆ1 ）を
変えることができる。次に，変調された第２の光周波数
（ｆ2 ）を有する第２の信号光をリングレーザ４に入力
する入力手段５によって第２の信号光を光増幅器１に供
給する。ここで，この第１の信号光と第２の信号光とが
同時に光増幅器１に入射するように光変調器７への駆動
電気信号の位相を調整する。この結果，光増幅器１での
四光波混合により第３の光周波数（ｆ3 ）を有する第３
の信号光が発生する。この第３の信号光を出力手段６に
よってリングレーザ４から取り出す。ここで上記の第１
の信号光の光周波数（ｆ1 ）は図５のｆs ＋Δｆ，上記
の第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）は図５のｆs ，第３
の信号光の光周波数（ｆ3 ）は図５のｆs ＋２Δｆまた
はｆs −Δｆに相当する。なお，第１の信号光の光周波
数（ｆ1 ）と第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）との間に
大小関係の指定はなく，例えば第１の信号光の光周波数
（ｆ1 ）をｆs ，第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）をｆ
s ＋Δｆと入れ替えても良い。
説明する。時分割多重信号の光パルスを分離する場合
は，以下の手段を採用した。すなわち，光増幅器１と第
１の光周波数ｆ1 を選択する光周波数選択手段２と所定
のタイミングで光変調する光変調器７とを光伝送路３に
よりリング状に結合して第１の信号光をパルス発振する
リングレーザ４を形成する。ここで，本発明では，光周
波数選択手段２の透過域の中心光周波数を可変にしたた
め，ポンプ光である第１の信号光の光周波数（ｆ1 ）を
変えることができる。次に，変調された第２の光周波数
（ｆ2 ）を有する第２の信号光をリングレーザ４に入力
する入力手段５によって第２の信号光を光増幅器１に供
給する。ここで，この第１の信号光と第２の信号光とが
同時に光増幅器１に入射するように光変調器７への駆動
電気信号の位相を調整する。この結果，光増幅器１での
四光波混合により第３の光周波数（ｆ3 ）を有する第３
の信号光が発生する。この第３の信号光を出力手段６に
よってリングレーザ４から取り出す。ここで上記の第１
の信号光の光周波数（ｆ1 ）は図５のｆs ＋Δｆ，上記
の第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）は図５のｆs ，第３
の信号光の光周波数（ｆ3 ）は図５のｆs ＋２Δｆまた
はｆs −Δｆに相当する。なお，第１の信号光の光周波
数（ｆ1 ）と第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）との間に
大小関係の指定はなく，例えば第１の信号光の光周波数
（ｆ1 ）をｆs ，第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）をｆ
s ＋Δｆと入れ替えても良い。
【００１３】
【作用】本発明の装置の動作を説明する。請求項１の作
用を図１に基づいて説明を行う。まず，最初は入力信号
光がないものとする。光増幅器１である半導体光増幅器
１ａ，出力手段６である第２のカプラ６ａ，光周波数選
択手段２である第１の光フィルタ２ａ，入力手段５であ
る第１のカプラ５ａとでリングレーザ４を形成する。こ
こで半導体光増幅器１ａの利得を第２のカプラ６ａ，第
１の光フィルタ２ａ，第１のカプラ５ａの損失の合計よ
り大きく設定することにより，光は上記の順番に周回
し，第１の光フィルタ２ａで選択された光周波数
（ｆ1 ）で第１の信号光が定常的に発振する。次に入力
信号光（以下，第２の信号光ともいう。）が入力端１０
を経由して入射されると，第１の光周波数（ｆ1 ）を有
する第１の信号光と第２の光周波数（ｆ2 ）を有する第
２の信号光とが，半導体光増幅器１ａ内部で四光波混合
を起こし，第３の光周波数（ｆ3 ）を有する第３の信号
光が生成される。半導体光増幅器１ａからの出力は第２
のカプラ６ａによりリングレーザ４から取り出される。
ここでの光は第３の信号光以外の周波数成分（ｆ1 ，ｆ
2 ）を含んでいるため，第２の光フィルタ８で第３の光
周波数（ｆ3 ）の成分のみを選択して通過させ，出力端
１１を経由して出射される。
用を図１に基づいて説明を行う。まず，最初は入力信号
光がないものとする。光増幅器１である半導体光増幅器
１ａ，出力手段６である第２のカプラ６ａ，光周波数選
択手段２である第１の光フィルタ２ａ，入力手段５であ
る第１のカプラ５ａとでリングレーザ４を形成する。こ
こで半導体光増幅器１ａの利得を第２のカプラ６ａ，第
１の光フィルタ２ａ，第１のカプラ５ａの損失の合計よ
り大きく設定することにより，光は上記の順番に周回
し，第１の光フィルタ２ａで選択された光周波数
（ｆ1 ）で第１の信号光が定常的に発振する。次に入力
信号光（以下，第２の信号光ともいう。）が入力端１０
を経由して入射されると，第１の光周波数（ｆ1 ）を有
する第１の信号光と第２の光周波数（ｆ2 ）を有する第
２の信号光とが，半導体光増幅器１ａ内部で四光波混合
を起こし，第３の光周波数（ｆ3 ）を有する第３の信号
光が生成される。半導体光増幅器１ａからの出力は第２
のカプラ６ａによりリングレーザ４から取り出される。
ここでの光は第３の信号光以外の周波数成分（ｆ1 ，ｆ
2 ）を含んでいるため，第２の光フィルタ８で第３の光
周波数（ｆ3 ）の成分のみを選択して通過させ，出力端
１１を経由して出射される。
【００１４】請求項２の作用について説明する。図３の
構成と図６のタイミングチャートにより説明する。ま
ず，最初は入力信号光がないものとする。リングレーザ
４内部で第１の光周波数（ｆ1 ）を有する第１の信号光
（光パルス列）を，駆動電気信号の位相を位相器９で調
整して第２の信号光の所望のチャンネルに同期するよう
発生させる。例えば，入力した第２の信号光からch.1の
信号を分離する場合にはこのch.1に同期させるようにす
る。これら，第１の光周波数（ｆ1 ）を有する信号光と
第２の光周波数（ｆ2 ）を有する信号光とが，半導体光
増幅器１ａに入射されると四光波混合を起こし，第３の
光周波数（ｆ3 ）を有する第３の信号光が生成される。
さらに，位相器９を微調して第３の信号光が効率よく発
生するよう調整する。第２の光フィルタ８でよってこの
第３の光周波数（ｆ3 ）の成分のみを取り出せば第２の
信号光より分離したch.1成分が得られる。
構成と図６のタイミングチャートにより説明する。ま
ず，最初は入力信号光がないものとする。リングレーザ
４内部で第１の光周波数（ｆ1 ）を有する第１の信号光
（光パルス列）を，駆動電気信号の位相を位相器９で調
整して第２の信号光の所望のチャンネルに同期するよう
発生させる。例えば，入力した第２の信号光からch.1の
信号を分離する場合にはこのch.1に同期させるようにす
る。これら，第１の光周波数（ｆ1 ）を有する信号光と
第２の光周波数（ｆ2 ）を有する信号光とが，半導体光
増幅器１ａに入射されると四光波混合を起こし，第３の
光周波数（ｆ3 ）を有する第３の信号光が生成される。
さらに，位相器９を微調して第３の信号光が効率よく発
生するよう調整する。第２の光フィルタ８でよってこの
第３の光周波数（ｆ3 ）の成分のみを取り出せば第２の
信号光より分離したch.1成分が得られる。
【００１５】
【実施例】本発明の装置の実施例について説明する。請
求項１記載の光周波数変換装置について，図１を用いて
説明する。半導体光増幅器１ａは，半導体レーザの両端
面に無反射処理を施し，さらに光アイソレータを配置し
た構成となっている半導体光増幅器であるこの半導体光
増幅器１ａの動作は文献「半導体光増幅器 （アンリツ
テクニカル，Vol.67（1994）pp.22 〜27」に述べられて
いる。ここで述べられている半導体光増幅器の偏波依存
性は活性領域に歪量子井戸構造を採用することにより解
消され，一方，素子端面での反射率はＡＲコートと端面
窓構造により低く抑えられている。光周波数選択手段２
は，本実施例では，誘電体多層膜を蒸着した光学板を光
路に対して傾けて配置した第１の光フィルタ２ａであ
る。この傾きの角度により，所望の光周波数のみを透過
させる。光伝送路３は，光ファイバ３ａである。これら
半導体光増幅器１ａと光周波数選択手段２と光伝送路３
とからリングレーザ４は構成されている。入力手段５及
び出力手段６は，光カプラから構成される第１及び第２
のカプラ５ａ，６ａからなる。
求項１記載の光周波数変換装置について，図１を用いて
説明する。半導体光増幅器１ａは，半導体レーザの両端
面に無反射処理を施し，さらに光アイソレータを配置し
た構成となっている半導体光増幅器であるこの半導体光
増幅器１ａの動作は文献「半導体光増幅器 （アンリツ
テクニカル，Vol.67（1994）pp.22 〜27」に述べられて
いる。ここで述べられている半導体光増幅器の偏波依存
性は活性領域に歪量子井戸構造を採用することにより解
消され，一方，素子端面での反射率はＡＲコートと端面
窓構造により低く抑えられている。光周波数選択手段２
は，本実施例では，誘電体多層膜を蒸着した光学板を光
路に対して傾けて配置した第１の光フィルタ２ａであ
る。この傾きの角度により，所望の光周波数のみを透過
させる。光伝送路３は，光ファイバ３ａである。これら
半導体光増幅器１ａと光周波数選択手段２と光伝送路３
とからリングレーザ４は構成されている。入力手段５及
び出力手段６は，光カプラから構成される第１及び第２
のカプラ５ａ，６ａからなる。
【００１６】動作を説明する。まず，最初は入力信号光
がないものとする。リングレーザ４を第１の信号光は時
計回りに周回し，ここで半導体光増幅器１ａの利得を第
２のカプラ６ａ，第１の光フィルタ２ａ，第１のカプラ
５ａの損失の合計より大きく設定することにより，第１
の光フィルタ２ａで選択された光周波数（ｆ1 ）で定常
的に発振する。次に第２の信号光（入力信号光）が入射
すると，第１の信号光と第２の信号光とが，半導体光増
幅器１ａ内部で四光波混合を起こし，第３の光周波数
（ｆ3 ）を有する第３の信号光が生成される。ここで，
第２の信号光の偏波面は入力端１０と第１のカプラ５ａ
との間に設けられた偏波面制御器（図示せず）により第
１の信号光の偏波面と一致するように設定されている。
かかる偏波面の制御については以下に実施例すべてに共
通する。半導体光増幅器１ａからの出力光は第２のカプ
ラ６ａによりリングレーザ４から取り出される。ここで
の光は第３の信号光以外の周波数成分（例えばｆ1 ，ｆ
2 ）を含んでいるため，第２の光フィルタ８で第３の光
周波数（ｆ3 ）の成分のみを抽出して通過させる。
がないものとする。リングレーザ４を第１の信号光は時
計回りに周回し，ここで半導体光増幅器１ａの利得を第
２のカプラ６ａ，第１の光フィルタ２ａ，第１のカプラ
５ａの損失の合計より大きく設定することにより，第１
の光フィルタ２ａで選択された光周波数（ｆ1 ）で定常
的に発振する。次に第２の信号光（入力信号光）が入射
すると，第１の信号光と第２の信号光とが，半導体光増
幅器１ａ内部で四光波混合を起こし，第３の光周波数
（ｆ3 ）を有する第３の信号光が生成される。ここで，
第２の信号光の偏波面は入力端１０と第１のカプラ５ａ
との間に設けられた偏波面制御器（図示せず）により第
１の信号光の偏波面と一致するように設定されている。
かかる偏波面の制御については以下に実施例すべてに共
通する。半導体光増幅器１ａからの出力光は第２のカプ
ラ６ａによりリングレーザ４から取り出される。ここで
の光は第３の信号光以外の周波数成分（例えばｆ1 ，ｆ
2 ）を含んでいるため，第２の光フィルタ８で第３の光
周波数（ｆ3 ）の成分のみを抽出して通過させる。
【００１７】請求項１の光周波数変換装置のその他の実
施例を第２の実施例として，図２を用いて説明する。本
実施例では，入出力手段として，同一デバイスで同時に
相互の干渉がなく，それぞれ反対方向に光を送信できる
第１及び第２の光デュプレクサ５ｂ，６ｂを用いてい
る。また，半導体光増幅器１ａには双方向から入力可能
な双方向半導体光増幅器１ｂを用いている。これは第１
の実施例で用いる半導体光増幅器の両端の光アイソレー
タを省略したものである。その他の構成は第１の実施例
と同じである。第２の実施例では，第１の信号光（ポン
プ光）は反時計回りにリングレーザ４を周回する。よっ
て，第２の信号光（入力信号光）に対して第１の信号光
（ポンプ光）の進行方向が逆向きとなり，四光波混合を
起こさせた場合，出力手段６である第２の光デュプレク
サ６ｂに現れる第１の信号光（ポンプ光）の強度が非常
に低くなる。したがって第２の光フィルタ８による第３
の信号光の光周波数（ｆ3 ）の成分の抽出が容易になる
という利点がある。その他の動作は第一の実施例と同じ
である。
施例を第２の実施例として，図２を用いて説明する。本
実施例では，入出力手段として，同一デバイスで同時に
相互の干渉がなく，それぞれ反対方向に光を送信できる
第１及び第２の光デュプレクサ５ｂ，６ｂを用いてい
る。また，半導体光増幅器１ａには双方向から入力可能
な双方向半導体光増幅器１ｂを用いている。これは第１
の実施例で用いる半導体光増幅器の両端の光アイソレー
タを省略したものである。その他の構成は第１の実施例
と同じである。第２の実施例では，第１の信号光（ポン
プ光）は反時計回りにリングレーザ４を周回する。よっ
て，第２の信号光（入力信号光）に対して第１の信号光
（ポンプ光）の進行方向が逆向きとなり，四光波混合を
起こさせた場合，出力手段６である第２の光デュプレク
サ６ｂに現れる第１の信号光（ポンプ光）の強度が非常
に低くなる。したがって第２の光フィルタ８による第３
の信号光の光周波数（ｆ3 ）の成分の抽出が容易になる
という利点がある。その他の動作は第一の実施例と同じ
である。
【００１８】請求項２の光周波数変換装置の実施例を第
３の実施例として，図３を用いて説明する。リングレー
ザ４を構成する半導体光増幅器１ａ，光周波数選択手段
２および光伝送路３は，請求項１のものと同様である。
光変調器７は，LiNbO3光変調器７ａからなる。請求項２
の実施例では，第１の信号光が多重化される前のクロッ
ク周波数の光パルス列となるよう光変調器７が必要であ
る。光パルス列がリングレーザ４を周回する時間をこの
クロック周波数の周期の整数倍の関係になるよう，リン
グレーザ４の共振器長すなわち光路長を設定する。この
ことにより高調波モードロック動作が可能となり，短パ
ルスが発生する。このレーザの動作についてはすでに文
献「Mode-locked Ring Lasers using MQW-Semiconducto
r Optical Amplifiers", IEEE LEOS'93 MSFL2.3 」で述
べられている。この生成された光パルス列が入力された
信号の所望のチャンネルに同期するよう，位相器９を調
整する。第１の信号光と第２の信号光は時計回りでリン
グレーザ４を周回し，半導体光増幅器１ａに同時に入射
することにより，両者の論理積として四光波混合が起こ
り，第３の信号光が発生する。半導体光増幅器１ａから
の光を第２のカプラ６ａでリングレーザ４から取り出
し，第２の光フィルタ８で第３の信号光の光周波数（ｆ
3 ）の成分のみを抽出して取り出す。以上の動作により
所望のチャンネルに対する光デマルチプレクシング動作
を光周波数が変換された状態で行うことが可能となる。
３の実施例として，図３を用いて説明する。リングレー
ザ４を構成する半導体光増幅器１ａ，光周波数選択手段
２および光伝送路３は，請求項１のものと同様である。
光変調器７は，LiNbO3光変調器７ａからなる。請求項２
の実施例では，第１の信号光が多重化される前のクロッ
ク周波数の光パルス列となるよう光変調器７が必要であ
る。光パルス列がリングレーザ４を周回する時間をこの
クロック周波数の周期の整数倍の関係になるよう，リン
グレーザ４の共振器長すなわち光路長を設定する。この
ことにより高調波モードロック動作が可能となり，短パ
ルスが発生する。このレーザの動作についてはすでに文
献「Mode-locked Ring Lasers using MQW-Semiconducto
r Optical Amplifiers", IEEE LEOS'93 MSFL2.3 」で述
べられている。この生成された光パルス列が入力された
信号の所望のチャンネルに同期するよう，位相器９を調
整する。第１の信号光と第２の信号光は時計回りでリン
グレーザ４を周回し，半導体光増幅器１ａに同時に入射
することにより，両者の論理積として四光波混合が起こ
り，第３の信号光が発生する。半導体光増幅器１ａから
の光を第２のカプラ６ａでリングレーザ４から取り出
し，第２の光フィルタ８で第３の信号光の光周波数（ｆ
3 ）の成分のみを抽出して取り出す。以上の動作により
所望のチャンネルに対する光デマルチプレクシング動作
を光周波数が変換された状態で行うことが可能となる。
【００１９】請求項２の光周波数変換装置のその他の実
施例を第４の実施例として，図４を用いて説明する。リ
ングレーザ４を構成する半導体光増幅器１ａ，光周波数
選択手段２，光伝送路３および光変調器７は，第３の実
施例と同様である。第４の実施例では，入力手段５及び
出力手段６として，第１及び第２の光デュプレクサ５
ｂ，６ｂを用いている。これは第２の実施例で述べた光
デュプレクサ５ｂ，６ｂと全く同じである。半導体光増
幅器には，双方向から入力可能な双方向半導体光増幅器
１ｂを用いている。これも第２の実施例で述べた双方向
半導体光増幅器１ｂと同様である。その他の構成は第３
の実施例と同じである。動作において第３の実施例と違
うところは，リングレーザ４内で第１の信号光の周回す
る方向が反時計回りであるため，第２の光デュプレクサ
６ｂの出力端１１には現れず，第３の信号光の光周波数
（ｆ3 ）の成分の分離が容易になることである。他の動
作は第３の実施例と同じである。
施例を第４の実施例として，図４を用いて説明する。リ
ングレーザ４を構成する半導体光増幅器１ａ，光周波数
選択手段２，光伝送路３および光変調器７は，第３の実
施例と同様である。第４の実施例では，入力手段５及び
出力手段６として，第１及び第２の光デュプレクサ５
ｂ，６ｂを用いている。これは第２の実施例で述べた光
デュプレクサ５ｂ，６ｂと全く同じである。半導体光増
幅器には，双方向から入力可能な双方向半導体光増幅器
１ｂを用いている。これも第２の実施例で述べた双方向
半導体光増幅器１ｂと同様である。その他の構成は第３
の実施例と同じである。動作において第３の実施例と違
うところは，リングレーザ４内で第１の信号光の周回す
る方向が反時計回りであるため，第２の光デュプレクサ
６ｂの出力端１１には現れず，第３の信号光の光周波数
（ｆ3 ）の成分の分離が容易になることである。他の動
作は第３の実施例と同じである。
【００２０】
【発明の効果】本発明の構成を採用したので，ポンプ用
光源を必要とせず，簡単な構成により光周波数分割多重
通信における光周波数変換や，時分割多重光通信におけ
る光デマルチプレクシングが可能となる。この結果，装
置の小型化，簡素化を実現することが出来た。
光源を必要とせず，簡単な構成により光周波数分割多重
通信における光周波数変換や，時分割多重光通信におけ
る光デマルチプレクシングが可能となる。この結果，装
置の小型化，簡素化を実現することが出来た。
【００２１】第２の効果として，光周波数変換装置にお
いてポンプ光の光周波数を容易に可変できるため任意の
光周波数に変換できるようになった。
いてポンプ光の光周波数を容易に可変できるため任意の
光周波数に変換できるようになった。
【００２２】第３の効果として，光デマルチプレクシン
グ装置において，信号光の光周波数が変動した場合にお
いてもポンプ光の光周波数を容易に可変できるため，分
離した信号光の光周波数を分離用光フィルタの透過域の
中心光周波数に容易に一致させることができる。
グ装置において，信号光の光周波数が変動した場合にお
いてもポンプ光の光周波数を容易に可変できるため，分
離した信号光の光周波数を分離用光フィルタの透過域の
中心光周波数に容易に一致させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示した図であ
る。
る。
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示した図であ
る。
る。
【図３】本発明の第３の実施例の構成を示した図であ
る。
る。
【図４】本発明の第４の実施例の構成を示した図であ
る。
る。
【図５】四光波混合の概要を示した図である。
【図６】本発明の第３の実施例の動作のタイミングを示
した図である。
した図である。
【図７】従来の光周波数変換装置の構成を示した図であ
る。
る。
【図８】従来の時分割多重装置の構成を示した図であ
る。
る。
１ 光増幅器。
１ａ 半導体光増幅器。
１ｂ 双方向半導体光増幅器。
２ 光周波数選択手段。
２ａ 第１の光フィルタ。
３ 光伝送路。
３ａ 光ファイバ。
４ リングレーザ。
５ 入力手段。
５ａ 第１のカプラ。
５ｂ 第１の光デュプレクサ。
６ 出力手段。
６ａ 第２のカプラ。
６ｂ 第２の光デュプレクサ。
７ 光変調器。
７ａ LiNbO3光変調器。
８ 第２の光フィルタ。
９ 位相器。
１０ 入力端。
１１ 出力端。
２０ モードロックレーザ。
２１ 分布帰還形レーザ。
２２ カプラ。
２３ 半導体光増幅器。
２４ 光フィルタ。
２５ 第２の光増幅器。
２６ 第２の光フィルタ。
２７ 受光素子。
２８ オシロスコープ。
２９ 第３の光源。
Claims (2)
- 【請求項１】光増幅器（１）と第１の光周波数ｆ1 を選
択する光周波数選択手段（２）とを光伝送路によりリン
グ状に結合して該第１の光周波数ｆ1 を有する第１の信
号光を発振するリングレーザ（４）と，変調された第２
の光周波数ｆ2 を有する第２の信号光を前記光増幅器に
供給するために該第２の信号光を前記リングレーザに入
力する入力手段（５）と，第１の信号光と第２の信号光
との四光波混合により前記光増幅器で生成された第３の
光周波数ｆ3 を有する第３の信号光を前記リングレーザ
から取り出す出力手段（６）を備えた光周波数変換装
置。 - 【請求項２】光増幅器（１）と第１の光周波数ｆ1 を選
択する光周波数選択手段（２）と所定のタイミングで光
変調する光変調器（７）とを光伝送路によりリング状に
結合して該第１の光周波数ｆ1 を有する第１の信号光を
前記所定のタイミングにより発振するリングレーザ
（４）と，前記所定のタイミングに同期関係にある第２
の光周波数ｆ2 を有する第２の信号光を前記光増幅器に
供給するために該第２の信号光を前記リングレーザに入
力する入力手段（５）と，第１の信号光と第２の信号光
との四光波混合により前記光増幅器で生成された第３の
光周波数ｆ3 を有する第３の信号光を前記リングレーザ
から取り出す出力手段（６）を備えた光周波数変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34039094A JP3513675B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 光周波数変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34039094A JP3513675B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 光周波数変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08186540A JPH08186540A (ja) | 1996-07-16 |
| JP3513675B2 true JP3513675B2 (ja) | 2004-03-31 |
Family
ID=18336497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34039094A Expired - Fee Related JP3513675B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 光周波数変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3513675B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3747241B2 (ja) * | 2002-01-17 | 2006-02-22 | 独立行政法人情報通信研究機構 | 可変光遅延装置 |
| US7042630B2 (en) * | 2003-07-16 | 2006-05-09 | Binoptics Corp. | Wavelength converter/inverter |
| EP1820060B1 (en) * | 2004-12-01 | 2009-02-11 | Binoptics Corporation | Wavelength converter/inverter |
| KR100921861B1 (ko) * | 2007-05-29 | 2009-10-13 | 광주과학기술원 | 광파이버 무선 시스템에서의 전광 주파수 상향 변환기 및전광 주파수 상향 변환 방법 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP34039094A patent/JP3513675B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08186540A (ja) | 1996-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6014237A (en) | Multiwavelength mode-locked dense wavelength division multiplexed optical communication systems | |
| US6081355A (en) | Multi-wavelength light source | |
| US5264960A (en) | Optical wavelength shifter | |
| KR100600935B1 (ko) | 파장 로크 루프 서보 제어 회로 및 전자기 신호의 중심파장과 파장 선택 디바이스의 중심 파장의 상호 정렬 방법 | |
| US7623792B2 (en) | Clock extracting method and apparatus thereof | |
| US4991975A (en) | Division multiplexing and demultiplexing means lightwave communication system comprising optical time | |
| JP2000310800A (ja) | ２光信号発生器 | |
| JP3000551B2 (ja) | 光電式周波数分割器回路及びその操作方法 | |
| KR100373761B1 (ko) | 전광 동기 신호의 추출이 동시에 가능한 초고속 광파장변환장치 | |
| US5761228A (en) | Optical clock regenerator | |
| US20080253768A1 (en) | High Bit Rate Packet Generation with High Spectral Efficiency in an Optical Network | |
| US6701049B1 (en) | Optical clock recovery device using non-linear optical waveguides | |
| JP3513675B2 (ja) | 光周波数変換装置 | |
| US7024056B2 (en) | Electro-optic gating arrangement with improved duty cycle | |
| JP3573334B2 (ja) | 光発生方法及び光源 | |
| JP2000101181A (ja) | 波長多重用光源 | |
| JP2003143073A (ja) | 超高速クロック抽出回路 | |
| JP2004294543A (ja) | 周期的多波長光発生装置 | |
| JP2001133818A (ja) | 分布光増幅システムおよび分布光増幅方法 | |
| JP2004023383A (ja) | 光送信装置および光伝送システム | |
| US11909512B1 (en) | Methods of injection locking for multiple optical source generation | |
| JP3450668B2 (ja) | 波長多重光信号送信装置 | |
| JPH04163532A (ja) | 光クロック抽出回路 | |
| KR19990087351A (ko) | 광 네트워크 및 그 운영 방법 | |
| JPH08160481A (ja) | 帰還型光周波数変換装置および関連装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031224 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |