JP3903235B2 - 可変波長四光波混合器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号光の波長を変換する可変波長四光波混合器に関する。
複数の異なった波長の信号光を多重化して１本の光ファイバにより伝送する光波長多重伝送方式が実用化されようとしている。この波長多重伝送方式に於いては、異なった波長間で情報交換を行うことが要望され、且つ光電変換を伴わないで、光信号のまま波長変換することが要望されている。
【０００２】
又光増幅器の帯域増大に伴い、波長帯域の異なるネットワークの出現が考えられ、その場合に、光電変換を伴わずに波長変換を行うことが要望される。更に、光信号の長距離伝送に於いては、光ファイバの波長分散や非線形光学効果によって発生する波形歪みの問題がある。この波形歪みが発生した光信号を位相共役光に変換し、同じ量の分散と非線形とを有する伝送路を伝搬させることにより、元の波形の光信号に復元することができる。
【０００３】
【従来の技術】
四光波混合器としては、光ファイバを用いる構成や、半導体光増幅器，分布帰還レーザダイオード等を用いる構成が知られている。光ファイバを用いる従来例として、図１０に示す構成が知られている。同図に於いて、１０１は零分散波長λo の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）、１０２は波長λp のポンプ光を発生するポンプ光源（ＬＤ）、１０３は波長λc を通過帯域波長とする帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、１０４は信号光を入力する光ファイバ、１０５は波長λs の信号光と波長λp のポンプ光とを合波して分散シフト光ファイバ１０１に入射する合波部、１０６は変換光を出力する光ファイバを示す。
【０００４】
この場合、分散シフト光ファイバ１０１の零分散波長λo とポンプ光源１０２からのポンプ光の波長λp とを同一とすることにより、この分散シフト光ファイバ１０１に、波長λs の信号光と、波長λp のポンプ光とを合波部１０５を介して入射すると、ポンプ光の波長λp を中心として信号光の波長λs と対称の位置の波長λc （≒２λp −λs ）の変換光を含む波長λs ，λp の光が出力され、帯域通過光フィルタ１０３により、波長λc の変換光を出力することができる。この四光波混合で得られた変換光は、強度が入射した信号光に比例し、且つ位相が信号光の複素共役に比例したものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバを用いて四光波混合の効率を良くする為には、ポンプ光の波長を光ファイバの零分散波長に一致させて、位相整合条件を満たす必要がある。そこで、光ファイバの零分散波長の長さ方向に沿ったばらつきを補償する為に、所定長の光ファイバを分断し、各分断光ファイバの長さと、その平均零分散波長と基準の零分散波長との差分とにより、全体として基準の零分散波長となるように、分断光ファイバを組み合わせて接続する構成が知られている（例えば、特開平７−８４２８９号公報参照）。
【０００６】
しかし、零分散波長は光ファイバに固有のものであるから、信号光波長が決まると、変換光の波長は必然的に決まることになり、変換光の波長の自由度はないことになる。そこで、ポンプ光の波長を変更することが考えられる。その場合、ポンプ光の波長が零分散波長からずれることになり、分散特性によってポンプ光と信号光との伝搬速度が異なるから位相整合条件を満たすことができなくなる。従って、変換効率が低下するから、極めて僅かな範囲の波長の変化が可能となるに過ぎないものである。
本発明は、変換光の波長の自由度を大きくすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の可変波長四光波混合器は、（１）分散シフト光ファイバに、信号光と、分散シフト光ファイバの零分散波長と同一の波長のポンプ光とを入射して、信号光の波長を変換した変換光を出力する可変波長四光波混合器であって、分散シフト光ファイバを、複数のそれぞれ異なる零分散波長λo1，λo2の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２を順次接続して構成し、それぞれ異なる零分散波長の何れか一つと同一の波長λp のポンプ光を、波長λs の信号光と共に入射するポンプ光源１２を設けたものである。それにより、帯域通過光フィルタ１３から 出力される変換光の波長をλc1又はλc2として出力することができる。
【０００８】
（２）又複数のそれぞれ異なる零分散波長の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２に対応した波長λp1，λp2のポンプ光を出力する複数のポンプ光源又は波長λp1，λp2のポンプ光を選択的に出力できるポンプ光源を設けることができる。
【０００９】
（３）又複数のそれぞれ異なる零分散波長の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２の各区間の零分散波長と同一の波長のポンプ光の入力パワーを同一とするように、可変減衰器，光増幅器，出力パワー制御のポンプ光源等を設けることができる。
【００１０】
（４）又ポンプ光を周波数変調又は位相変調して誘導ブリルアン散乱によるポンプ光入力パワーの制約を回避する為の発振器を設けることができる。
【００１１】
（５）又コア径を小さくした高非線形光ファイバを、分散シフト光ファイバとして用いることができる。
【００１２】
（６）又変換光の出力パワーを同一とするように、検出手段によって変換光を検出して、ポンプ光源の出力パワー，分散シフト光ファイバに対するポンプ光の入力パワー，可変帯域通過光フィルタの通過帯域の中心波長を制御する制御部を設けることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の原理説明図であり、１１−１，１１−２は、零分散波長λo1, λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、１２はポンプ光源、１３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、１４は入力光ファイバ、１５は合波部、１６は出力光ファイバを示す。それぞれ異なる零分散波長λo1, λo2の複数の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２を順次接続し、その一端に、合波部１５を介してポンプ光と信号光とを入射し、他端に接続した帯域通過光フィルタ１３を介して波長λc （＝λc1，λc2）の変換光を出力するものである。
【００１４】
ポンプ光源１２は、波長λp1（＝λo1）のポンプ光又は波長λp2（＝λo2）のポンプ光を出力し、入力光ファイバ１４からの波長λs の信号光と合波部１５に於いて合波し、縦続接続した複数の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２の一端、図示の場合、分散シフト光ファイバ１１−１の一端に入射する構成を有するものである。
【００１５】
従って、図１の下方の（ａ）に示すように、波長λs の信号光と、分散シフト光ファイバ１１−１の零分散波長λo1と同一の波長λp1のポンプ光とを混合して入射した場合、分散シフト光ファイバ１１−１に於いては四光波混合により波長λc1の変換光が発生する。即ち、波長λp1を中心とした波長λs と対称位置の波長λc1の変換光を帯域通過光フィルタ１３を介して出力することができる。しかし、分散シフト光ファイバ１１−２に於いては位相整合条件が満足されないことにより、四光波混合は生じない。
【００１６】
又ポンプ光の波長を、分散シフト光ファイバ１１−２の零分散波長λo2と同一の波長λp2（＝λp1＋Δλ）とすると、（ｂ）に示すように、この波長λp2を中心とした波長λs と対称位置の波長λc2（＝λc1＋２Δλ）の変換光を帯域通過光フィルタ１３を介して出力することができる。この場合、分散シフト光ファイバ１１−１に於いては位相整合条件を満足しないので、四光波混合は生じない。しかし、分散シフト光ファイバ１１−２に於いては位相整合条件を満足するから、四光波混合による波長λc2の変換光が発生する。従って、波長λs の信号光を、波長λc1又はλc2の変換光として、帯域通過光フィルタ１３を介して出力光ファイバ１６に出力することかできる。
【００１７】
この場合の帯域通過光フィルタ１３は、波長λc1，λc2を通過帯域とするか、又はポンプ光の波長切替えに対応して、通過帯域を切替える可変帯域通過光フィルタの構成とすることができる。この場合の零分散波長が異なる分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２の種類を更に多くし、且つそれぞれの零分散波長に対応した波長のポンプ光を入力できる構成とすることにより、波長λs の信号光を任意の波長の変換光とすることができる。
【００１８】
図２は本発明の第１の実施の形態の説明図であり、２１−１，２１−２は、零分散波長λo1, λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、２２−１，２２−２はポンプ光源、２３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、２４は入力光ファイバ、２５は合波部、２６は出力光ファイバ、２７はセレクタを示す。
【００１９】
それぞれ異なる零分散波長λo1, λo2の複数の分散シフト光ファイバ２１−１，２１−２を順次接続し、その一端に、合波部２５を介してポンプ光と信号光とを入射し、他端に接続した帯域通過光フィルタ２３を介して波長λc （＝λc1，λc2）の変換光を出力する基本構成は図１に示す構成と同一である。
【００２０】
この実施の形態は、縦続接続した分散シフト光ファイバ２１−１，２１−２の零分散波長λo1, λo2とそれぞれ等しい波長のポンプ光源２２−１，２２−２を設け、セレクタ２７によって、波長λp1，λp2のポンプ光源２２−１，２２−２を選択して、合波部２５に於いて入力光ファイバ２４からの波長λs の信号光と合波し、分散シフト光ファイバ２１−１，２１−２に入力するものである。
【００２１】
例えば、波長λp1のポンプ光をセレクタ２７によって選択して、信号光と合波部２５により合波して分散シフト光ファイバ２１−１に入力すると、波長λs の信号光を、分散シフト光ファイバ２１−１に於ける四光波混合により発生した波長λc1の変換光を、帯域通過光フィルタ２３を介して出力光ファイバ２６から出力することができる。この場合、ポンプ光は分散シフト光ファイバ２１−１を介して次の区間の分散シフト光ファイバ２１−２に入力されるが、前述のように、零分散波長λo2とポンプ光の波長λp1とが異なり、位相整合条件を満足しないので、四光波混合は生じない。
【００２２】
又波長λp2のポンプ光をセレクタ２７によって選択して、信号光と合波部２５により合波して分散シフト光ファイバ２１−１に入力すると、前述のように、この分散シフト光ファイバ２１−１に於いては、その零分散波長λo1とポンプ光の波長λp2とが異なるから、四光波混合は生じないが、次の区間の分散光ファイバ２１−２の零分散波長λo2とポンプ光の波長λp2とが同一であるから、四光波混合に発生した波長λc2の変換光を帯域通過光フィルタ２３を介して出力光ファイバ２６から出力することができる。即ち、セレクタ２７の制御によってポンプ光を選択切替えすることにより、波長λs の信号光を、波長λc1又は波長λc2に変換して出力することができる。
【００２３】
又セレクタ２７は、既に知られている各種の光スイッチの構成とし、図示を省略した制御部からの制御信号に従って、ポンプ光源２２−１，２２−２の選択切替えを行う構成とすることができる。又異なる波長のポンプ光の切替えとして、例えば、セレクタ２７を合波器の構成とし、ポンプ光源２２−１，２２−２を何れか一方を選択的に動作させる構成とすることも可能である。
【００２４】
図３は本発明の第２の実施の形態の説明図であり、３１−１，３１−２は、零分散波長λo1, λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、３２はポンプ光源、３３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、３４は入力光ファイバ、３５は合波部、３６は出力光ファイバを示し、波長λs の信号光を波長λc （＝λc1，λc2）の変換光として出力するものである。
【００２５】
この実施の形態は、ポンプ光源３２として、制御信号に従って波長λp1，λp2のポンプ光を選択的に出力できる可変波長光源とするものである。このような可変波長光源は、既に知られている各種構成の半導体レーザ等を用いることができる。或いは、一定波長のポンプ光を発生し、そのポンプ光の波長を変換する波長変換素子を設けた構成とすることも可能である。
【００２６】
例えば、制御信号によってポンプ光源３２から波長λp1のポンプ光を発生させて、波長λs の信号光と共に分散シフト光ファイバ３１−１，３１−２に入力すると、ポンプ光の波長λp1と同一の零分散波長λo1の分散シフト光ファイバ３１−１に於いて四光波混合が発生し、波長λc1の変換光を得ることができる。この時、分散シフト光ファイバ３１−２に於いては位相整合条件を満足しないので、四光波混合は発生しない。又制御信号によってポンプ光源３２から波長λp2のポンプ光を発生させると、この波長λp2と同一の零分散波長λc2の分散シフト光ファイバ３１−２に於いて四光波混合が発生し、波長λc2の変換光を得ることができる。この時、分散シフト光ファイバ３１−１に於いては位相整合条件を満足しないので、四光波混合は発生しない。
【００２７】
従って、制御信号によりポンプ光源３２からのポンプ光の波長をλp1又はλp2に選択切替制御することにより、波長λs の信号光を、波長λc1又は波長λc2に変換した変換光として、帯域通過光フィルタ３３を介して出力光ファイバ３６から出力することができる。
【００２８】
図４は本発明の第３の実施の形態の説明図であり、４１−１，４１−２は、零分散波長λo1, λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、４２はポンプ光源、４３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、４４は入力光ファイバ、４５は合波部、４６は出力光ファイバ、４７は制御部を示す。
【００２９】
前述の各実施の形態と同様に、波長λs の信号光を、波長λp1，λp2のポンプ光によって波長λc （＝λc1，λc2）の変換光として出力するものであり、この実施の形態は、ポンプ光の波長λp1，λp2の切替えに対応して、帯域通過光フィルタ４３の通過帯域の中心波長を、制御部４７からの制御信号によって切替える可変帯域通過光フィルタの構成とした場合を示す。この帯域通過光フィルタ４３は、例えば、制御電圧印加により屈折率が変化することによる通過帯域特性が変化する構成等の既に知られている各種の構成を適用することができる。
【００３０】
従って、制御部４７からポンプ光源４２を制御して、例えば、波長λp1のポンプ光を発生させ、波長λs の信号光と合波部４５を介して入力することにより、分散シフト光ファイバ４１−１に於いて四光波混合により波長λc1の変換光が発生する場合、帯域通過光フィルタ４３を、波長λc1を通過帯域の中心波長とするように制御する。それによって、信号光やポンプ光を除去して、波長λc1の変換光のみを出力光ファイバ４６から出力することができる。この場合、図２に示すように、複数のポンプ光源をセレクタで選択切替えるす構成に対しても適用することができる。
【００３１】
図５は本発明の第４の実施の形態の説明図であり、５１−１，５１−２は、零分散波長λo1，λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、５２はポンプ光源、５３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、５４は入力光ファイバ、５５は合波部、５６は出力光ファイバ、５７は制御部、５８は可変減衰器（ＡＴＴ）を示す。
【００３２】
分散シフト光ファイバ５１−１，５１−２は、或る程度のパワーの変換光を発生させる為には、それそれ１０ｋｍ以上の長さが必要となる。その場合、第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１に入力されるポンプ光パワーに比較して、第２区間の分散シフト光ファイバ５１−２に入力されるポンプ光パワーは、第１区間に於いて減衰されるから、第１区間に於ける変換光の発生効率に対して、第２区間に於ける発生効率が低下する。
【００３３】
そこで、第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１を用いて、即ち、その零分散波長λo1と同一の波長λp1のポンプ光を入力する場合と、第２区間の分散シフト光ファイバ５１−２を用いて、即ち、その零分散波長λo2と同一の波長λp2のポンプ光を入力する場合とに於いて、可変減衰器５８を制御し、第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１に入力される波長λp1のポンプ光のパワーと、第２区間の分散シフト光ファイバ５１−２に入力される波長λp2のポンプ光のパワーとをほぼ同一とするものである。
【００３４】
即ち、図４に示す実施の形態に於いて、ポンプ光源５２と合波部５５との間に可変減衰器５８を接続し、制御部５７により、ポンプ光源５２と、可変帯域通過光フィルタ構成の帯域通過光フィルタ５３とを制御すると共に、可変減衰器５８を制御するものである。例えば、制御部５７によって、波長λs の信号光に対して、波長λp1のポンプ光を発生するようにポンプ光源５２を制御した時に、波長λc1の変換光を通過帯域の中心波長となるように帯域通過光フィルタ５３を制御し、且つ可変減衰器５８により第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１の損失分に相当するポンプ光のパワーを減衰するように可変減衰器５８を制御する。
【００３５】
又波長λp2のポンプ光を発生するようにポンプ光源５２を制御した時に、波長λc2の変換光を通過帯域の中心波長となるように帯域通過光フィルタ５３を制御し、且つ可変減衰器５８の減衰量を零とするように制御する。それによって、第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１に入力される波長λp1のポンプ光パワーと、第２区間の分散シフト光ファイバ５１−２に入力される波長λp2のポンプ光パワーとをほぼ同一とし、波長λs の信号光を波長λc1の変換光に変換する場合と、波長λc2の変換光に変換する場合との変換効率をほぼ同一とすることができる。
【００３６】
又第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１を用いて四光波混合を行う場合に比較して、第２区間の分散シフト光ファイバ５１−２を用いて四光波混合を行う場合に、ポンプ光源５２からのポンプ光の波長をλp1からλp2に切替えるように制御すると共に、注入電流等の制御によってパワーを大きくし、第１区間による損失を補償することにより、波長による変換光のパワーの差を小さくすることも可能である。この場合、可変減衰器５８を省略することができる。
【００３７】
又通常の分散シフト光ファイバは、コア径が例えば８．５μｍ程度であるが、このコア径を例えば４．０μｍのように小さくしたり、又ゲルマニウム（Ｇｅ）をドープすることで非線形屈折率を高めるにことによって、非線形効果が大きくなる。このような高非線形光ファイバを用いることができる。その場合、通常のコア径の分散シフト光ファイバを用いると、零分散波長対応の各区間の長さは１０ｋｍ程度を必要とするが、コア径を小さくした高非線形光ファイバを用いると、数ｋｍ程度に短縮することが可能となる。この場合、入力光ファイバ５４や出力光ファイバ５６等とのコア径の相違による接続損失を低くすることが必要である。又各区間の長さを短くすることができることにより、各区間に於ける損失が小さくなり、ポンプ光パワーの各区間に於けるばらつきを小さくすることが可能となるから、図５に於ける可変減衰器５８を省略した構成とすることも可能である。
【００３８】
図６は本発明の第５の実施の形態の説明図であり、６１−１，６１−２は、零分散波長λo1，λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、６２はポンプ光源、６３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、６４は入力光ファイバ、６５は合波部、６６は出力光ファイバ、６７は制御部、６８は光増幅器を示す。
【００３９】
前述の実施の形態に於ける第１，第２区間の分散シフト光ファイバに入力されるそれぞれの零分散波長と同一のポンプ光のパワーをほぼ同一とする為に、光増幅器５８を第１区間の分散シフト光ファイバ６１−１と第２区間の分散シフト光ファイバ６１−２との間に接続し、第１区間の分散シフト光ファイバ６１−１に於ける損失分を光増幅器５８によって増幅して、次の区間の分散シフト光ファイバ６１−２に入力する。この光増幅器５８は、光半導体増幅器や希土類ドープ光ファイバ増幅器等を適用することができる。
【００４０】
この光増幅器５８により、波長λs の信号光を、波長λc1又はλc2の変換光とする場合、第１区間の分散シフト光ファイバ６１−１と、第２区間の分散シフト光ファイバ６１−２とに於ける変換効率をほぼ同一とし、ほぼ同一のパワーの変換光を帯域通過光フィルタ６３を介して出力光ファイバ６６から出力できる。なお、波長λs の信号光を、波長λp1，λp2のポンプ光によって、波長λc1，λc2の変換光に変換し、通過帯域の中心波長を切替制御する可変帯域通過光フィルタ構成の帯域通過光フィルタ６３を介して出力する動作は、前述の各実施の形態と同様であるから、重複した説明は省略する。
【００４１】
図７は本発明の第６の実施の形態の説明図であり、７１−１，７１−２は、零分散波長λo1，λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、７２はポンプ光源、７３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、７４は入力光ファイバ、７５は合波部、７６は出力光ファイバ、７７は制御部、７８は光増幅器、７９は発振器である。
【００４２】
この実施の形態は、図６に示す実施の形態に、発振器７９を設けた構成に相当する。一般に、変換光の発生効率を高くする為には、ポンプ光のパワーを増大すれば良いことになる。しかし、光ファイバに於いては誘導ブリルアン現象によって散乱するから、ポンプ光のパワーの増大にも限界がある。そこで、発振器７９によってポンプ光源７２からのポンプ光を周波数変調又は位相変調してスペクトルを拡散し、誘導ブリルアン散乱を抑圧するものである。それによって、ポンプ光のパワーを増大することが可能となり、変換光の発生効率を向上することができる。
【００４３】
この場合、発振器７９の発振出力信号によって半導体レーザからなるポンプ光源７２の注入電流を変調することも可能であり、又ポンプ光源７２の出力側に光変調器を設けて、発振器７９の発振出力信号によってポンプ光の変調を行うことも可能である。なお、波長λs の信号光を、波長λp1，λp2のポンプ光によって、波長λc1，λc2の変換光に変換して出力する動作は、前述の各実施の形態と同様であるから、重複した説明は省略する。
【００４４】
図８は本発明の第７の実施の形態の説明図であり、８０は検出部、８１−１，８１−２は、零分散波長λo1，λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、８２はポンプ光源、８３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、８４は入力光ファイバ、８５は合波部、８６は出力光ファイバ、８７は制御部、８８は光増幅器、８９は可変減衰器、９０は分波器を示す。
【００４５】
この実施の形態は、制御部８７によってポンプ光源８２からのポンプ光の波長の切替制御と、可変帯域通過光フィルタ構成の帯域通過光フィルタ８３の通過帯域の中心周波数の切替制御と共に、可変減衰器８９の減衰量の制御とを行うものであり、又帯域通過光フィルタ８３から出力される変換光の一部を分波器９０により分波し、ホトダイオード等の光電変換素子等を含む検出手段としての検出部８０に入力し、その検出信号を制御部８７に入力して変換光のパワーを判定し、この変換光のパワーが設定値となるように、ポンプ光源８２からのポンプ光のパワー及び波長と、可変減衰器８９の減衰量と、帯域通過光フィルタ８３の通過帯域の中心波長とを制御する場合を示す。
【００４６】
従って、波長λs の信号光を、波長λc1，λc2の変換光に変換する場合、その変換光のパワーを最大となるように制御し、且つ変更光の波長によるパワーのばらつきを抑制することができる。この場合、例えば、ポンプ光を低周波で変調し、検出部８０によって得られた検出信号に含まれる低周波分を抽出して、動作点を見つけることができる。それによって、例えば、帯域通過光フィルタ８３の通過帯域の中心波長を制御し、その中心波長の出力光である変換光を検出部８０により検出して、波長λs の信号光を、所望の波長λc1，λc2の変換光に変換して出力すると共に、そのパワーを一定とするように制御することができる。
【００４７】
又前述の実施の形態と同様に光増幅器８８により第１区間の分散シフト光ファイバ９１−１の損失分を補償して、第１区間と第２区間とに於ける変換効率をほぼ等しくし、又可変減衰器８９によりポンプ光のパワーを制御して、変換光のパワーが何れの波長でもほぼ同一とすることができる。又帯域通過光フィルタ８３の通過帯域の中心波長を制御することにより、所望の波長の変換光のみを出力光ファイバ８６に出力することができる。
【００４８】
図９は本発明の第７の実施の形態の説明図であり、９１−１，９１−２，９１−３は、零分散波長λo1，λo2，λo3の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２，ＤＳＦ３）、９２はポンプ光源、９３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、９４は入力光ファイバ、９５は合波部、９６は出力光ファイバを示す。
【００４９】
この実施の形態に於いては、第１区間と第２区間と第３区間とにそれぞれ零分散波長がλo1，λo2，λo3のように異なる分散シフト光ファイバ９１−１〜９１−３を接続した場合を示し、それに対応して、ポンプ光源９２は、制御信号等により、零分散波長λo1，λo2，λo3に対応する波長λp1，λp2，λp3のポンプ光を切替えて出力できる構成とする。又可変帯域通過光フィルタ構成の帯域通過光フィルタ９３も、入力光ファイバ９４を介した波長λs の信号光が、ポンプ光に対応して波長λc1，λc2，λc3の変換光に変換されるのに対応して、通過帯域の中心波長をλc1，λc2，λc3に切替える構成とする。このような切替制御によって、変換光の波長λc を、ポンプ光の波長の切替制御に従ったλc1，λc2，λc3の何れかの波長に変換して、出力光ファイバ９６から出力することができる。
【００５０】
本発明は、前述の各実施の形態のみに限定されるものではなく、それぞれの実施の形態の組合せも可能である。例えば、図９に示す実施の形態に於いて、第１区間と第２区間との間に光増幅器を設け、第２区間と第３区間との間にも光増幅器を設けて、各区間対応の波長のポンプ光のパワーをほぼ同一とするように、各区間に於ける損失分を補償するように増幅することができる。又可変波長のポンプ光源の場合、帯域通過光フィルタを設けて、ポンプ光波長の切替えに対応して、その通過帯域の中心波長を切替える構成とすることも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、複数のそれぞれ異なる零分散波長λo1，λo2，・・・の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２，・・・を順次接続し、その一端にそれぞれ異なる零分散波長λo1，λo2，・・・の何れか一つと同一の波長のポンプ光を、波長λs の信号と共に入力するもので、ポンプ光の波長を変更することにより、任意の波長の変換光を得ることができる。従って、所望の波長の変換光を得る場合に、それに対応した波長のポンプ光を出力するポンプ光源を用意すれば良いことになる。又複数のポンプ光源を用意して、セレクタにより選択する構成や、可変波長のポンプ光源からのポンプ光の波長を切替制御する構成等を適用することができる。
【００５２】
又各区間の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２，・・・に入力される零分散波長と同一のポンプ光について、対応する区間に対する入力パワーを同一とするように、ポンプ光源の出力パワーの制御，ポンプ光の減衰制御，各区間の出力光を増幅して次の区間に入力する光増幅器等を適用することにより、変換光の波長に拘らず、変換効率をほぼ同一とすることが可能となる。
【００５３】
又ポンプ光を周波数変調又は位相変調することにより、誘導ブリルアン散乱を抑制し、分散シフト光ファイバに入力するポンプ光パワーの増大を可能とし、信号光を所望の波長の変換光とする場合の変換効率を増大できる利点がある。
【００５４】
又通常の分散シフト光ファイバに比較してコア径が小さい高非線形光ファイバを用いることにより、その長さを短縮することが可能となる。従って、光信号の伝搬損失の低減及び小型化が可能となる利点がある。又帯域通過フィルタ１３からの変換光を検出手段により検出し、ポンプ光源１２の出力パワー，分散シフト光ファイバ１１−１に対するポンプ光の入力パワー，帯域通過光フィルタ１３の通過帯域の中心波長を制御する構成とすることにより、所望の波長に変換した変換光のパワーを一定とすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の説明図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態の説明図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態の説明図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態の説明図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態の説明図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態の説明図である。
【図１０】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１１−１，１１−２ 零分散シフト光ファイバ
１２ ポンプ光源
１３ 帯域通過光フィルタ
１４ 入力光ファイバ
１５ 合波部
１６ 出力光ファイバ
λs 信号光波長
λp1，λp2 ポンプ光波長
λo1，λo2 零分散波長
λc1，λc2 変換光波長
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号光の波長を変換する可変波長四光波混合器に関する。
複数の異なった波長の信号光を多重化して１本の光ファイバにより伝送する光波長多重伝送方式が実用化されようとしている。この波長多重伝送方式に於いては、異なった波長間で情報交換を行うことが要望され、且つ光電変換を伴わないで、光信号のまま波長変換することが要望されている。
【０００２】
又光増幅器の帯域増大に伴い、波長帯域の異なるネットワークの出現が考えられ、その場合に、光電変換を伴わずに波長変換を行うことが要望される。更に、光信号の長距離伝送に於いては、光ファイバの波長分散や非線形光学効果によって発生する波形歪みの問題がある。この波形歪みが発生した光信号を位相共役光に変換し、同じ量の分散と非線形とを有する伝送路を伝搬させることにより、元の波形の光信号に復元することができる。
【０００３】
【従来の技術】
四光波混合器としては、光ファイバを用いる構成や、半導体光増幅器，分布帰還レーザダイオード等を用いる構成が知られている。光ファイバを用いる従来例として、図１０に示す構成が知られている。同図に於いて、１０１は零分散波長λo の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ）、１０２は波長λp のポンプ光を発生するポンプ光源（ＬＤ）、１０３は波長λc を通過帯域波長とする帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、１０４は信号光を入力する光ファイバ、１０５は波長λs の信号光と波長λp のポンプ光とを合波して分散シフト光ファイバ１０１に入射する合波部、１０６は変換光を出力する光ファイバを示す。
【０００４】
この場合、分散シフト光ファイバ１０１の零分散波長λo とポンプ光源１０２からのポンプ光の波長λp とを同一とすることにより、この分散シフト光ファイバ１０１に、波長λs の信号光と、波長λp のポンプ光とを合波部１０５を介して入射すると、ポンプ光の波長λp を中心として信号光の波長λs と対称の位置の波長λc （≒２λp −λs ）の変換光を含む波長λs ，λp の光が出力され、帯域通過光フィルタ１０３により、波長λc の変換光を出力することができる。この四光波混合で得られた変換光は、強度が入射した信号光に比例し、且つ位相が信号光の複素共役に比例したものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバを用いて四光波混合の効率を良くする為には、ポンプ光の波長を光ファイバの零分散波長に一致させて、位相整合条件を満たす必要がある。そこで、光ファイバの零分散波長の長さ方向に沿ったばらつきを補償する為に、所定長の光ファイバを分断し、各分断光ファイバの長さと、その平均零分散波長と基準の零分散波長との差分とにより、全体として基準の零分散波長となるように、分断光ファイバを組み合わせて接続する構成が知られている（例えば、特開平７−８４２８９号公報参照）。
【０００６】
しかし、零分散波長は光ファイバに固有のものであるから、信号光波長が決まると、変換光の波長は必然的に決まることになり、変換光の波長の自由度はないことになる。そこで、ポンプ光の波長を変更することが考えられる。その場合、ポンプ光の波長が零分散波長からずれることになり、分散特性によってポンプ光と信号光との伝搬速度が異なるから位相整合条件を満たすことができなくなる。従って、変換効率が低下するから、極めて僅かな範囲の波長の変化が可能となるに過ぎないものである。
本発明は、変換光の波長の自由度を大きくすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の可変波長四光波混合器は、（１）分散シフト光ファイバに、信号光と、分散シフト光ファイバの零分散波長と同一の波長のポンプ光とを入射して、信号光の波長を変換した変換光を出力する可変波長四光波混合器であって、分散シフト光ファイバを、複数のそれぞれ異なる零分散波長λo1，λo2の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２を順次接続して構成し、それぞれ異なる零分散波長の何れか一つと同一の波長λp のポンプ光を、波長λs の信号光と共に入射するポンプ光源１２を設けたものである。それにより、帯域通過光フィルタ１３から 出力される変換光の波長をλc1又はλc2として出力することができる。
【０００８】
（２）又複数のそれぞれ異なる零分散波長の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２に対応した波長λp1，λp2のポンプ光を出力する複数のポンプ光源又は波長λp1，λp2のポンプ光を選択的に出力できるポンプ光源を設けることができる。
【０００９】
（３）又複数のそれぞれ異なる零分散波長の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２の各区間の零分散波長と同一の波長のポンプ光の入力パワーを同一とするように、可変減衰器，光増幅器，出力パワー制御のポンプ光源等を設けることができる。
【００１０】
（４）又ポンプ光を周波数変調又は位相変調して誘導ブリルアン散乱によるポンプ光入力パワーの制約を回避する為の発振器を設けることができる。
【００１１】
（５）又コア径を小さくした高非線形光ファイバを、分散シフト光ファイバとして用いることができる。
【００１２】
（６）又変換光の出力パワーを同一とするように、検出手段によって変換光を検出して、ポンプ光源の出力パワー，分散シフト光ファイバに対するポンプ光の入力パワー，可変帯域通過光フィルタの通過帯域の中心波長を制御する制御部を設けることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の原理説明図であり、１１−１，１１−２は、零分散波長λo1, λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、１２はポンプ光源、１３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、１４は入力光ファイバ、１５は合波部、１６は出力光ファイバを示す。それぞれ異なる零分散波長λo1, λo2の複数の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２を順次接続し、その一端に、合波部１５を介してポンプ光と信号光とを入射し、他端に接続した帯域通過光フィルタ１３を介して波長λc （＝λc1，λc2）の変換光を出力するものである。
【００１４】
ポンプ光源１２は、波長λp1（＝λo1）のポンプ光又は波長λp2（＝λo2）のポンプ光を出力し、入力光ファイバ１４からの波長λs の信号光と合波部１５に於いて合波し、縦続接続した複数の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２の一端、図示の場合、分散シフト光ファイバ１１−１の一端に入射する構成を有するものである。
【００１５】
従って、図１の下方の（ａ）に示すように、波長λs の信号光と、分散シフト光ファイバ１１−１の零分散波長λo1と同一の波長λp1のポンプ光とを混合して入射した場合、分散シフト光ファイバ１１−１に於いては四光波混合により波長λc1の変換光が発生する。即ち、波長λp1を中心とした波長λs と対称位置の波長λc1の変換光を帯域通過光フィルタ１３を介して出力することができる。しかし、分散シフト光ファイバ１１−２に於いては位相整合条件が満足されないことにより、四光波混合は生じない。
【００１６】
又ポンプ光の波長を、分散シフト光ファイバ１１−２の零分散波長λo2と同一の波長λp2（＝λp1＋Δλ）とすると、（ｂ）に示すように、この波長λp2を中心とした波長λs と対称位置の波長λc2（＝λc1＋２Δλ）の変換光を帯域通過光フィルタ１３を介して出力することができる。この場合、分散シフト光ファイバ１１−１に於いては位相整合条件を満足しないので、四光波混合は生じない。しかし、分散シフト光ファイバ１１−２に於いては位相整合条件を満足するから、四光波混合による波長λc2の変換光が発生する。従って、波長λs の信号光を、波長λc1又はλc2の変換光として、帯域通過光フィルタ１３を介して出力光ファイバ１６に出力することかできる。
【００１７】
この場合の帯域通過光フィルタ１３は、波長λc1，λc2を通過帯域とするか、又はポンプ光の波長切替えに対応して、通過帯域を切替える可変帯域通過光フィルタの構成とすることができる。この場合の零分散波長が異なる分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２の種類を更に多くし、且つそれぞれの零分散波長に対応した波長のポンプ光を入力できる構成とすることにより、波長λs の信号光を任意の波長の変換光とすることができる。
【００１８】
図２は本発明の第１の実施の形態の説明図であり、２１−１，２１−２は、零分散波長λo1, λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、２２−１，２２−２はポンプ光源、２３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、２４は入力光ファイバ、２５は合波部、２６は出力光ファイバ、２７はセレクタを示す。
【００１９】
それぞれ異なる零分散波長λo1, λo2の複数の分散シフト光ファイバ２１−１，２１−２を順次接続し、その一端に、合波部２５を介してポンプ光と信号光とを入射し、他端に接続した帯域通過光フィルタ２３を介して波長λc （＝λc1，λc2）の変換光を出力する基本構成は図１に示す構成と同一である。
【００２０】
この実施の形態は、縦続接続した分散シフト光ファイバ２１−１，２１−２の零分散波長λo1, λo2とそれぞれ等しい波長のポンプ光源２２−１，２２−２を設け、セレクタ２７によって、波長λp1，λp2のポンプ光源２２−１，２２−２を選択して、合波部２５に於いて入力光ファイバ２４からの波長λs の信号光と合波し、分散シフト光ファイバ２１−１，２１−２に入力するものである。
【００２１】
例えば、波長λp1のポンプ光をセレクタ２７によって選択して、信号光と合波部２５により合波して分散シフト光ファイバ２１−１に入力すると、波長λs の信号光を、分散シフト光ファイバ２１−１に於ける四光波混合により発生した波長λc1の変換光を、帯域通過光フィルタ２３を介して出力光ファイバ２６から出力することができる。この場合、ポンプ光は分散シフト光ファイバ２１−１を介して次の区間の分散シフト光ファイバ２１−２に入力されるが、前述のように、零分散波長λo2とポンプ光の波長λp1とが異なり、位相整合条件を満足しないので、四光波混合は生じない。
【００２２】
又波長λp2のポンプ光をセレクタ２７によって選択して、信号光と合波部２５により合波して分散シフト光ファイバ２１−１に入力すると、前述のように、この分散シフト光ファイバ２１−１に於いては、その零分散波長λo1とポンプ光の波長λp2とが異なるから、四光波混合は生じないが、次の区間の分散光ファイバ２１−２の零分散波長λo2とポンプ光の波長λp2とが同一であるから、四光波混合に発生した波長λc2の変換光を帯域通過光フィルタ２３を介して出力光ファイバ２６から出力することができる。即ち、セレクタ２７の制御によってポンプ光を選択切替えすることにより、波長λs の信号光を、波長λc1又は波長λc2に変換して出力することができる。
【００２３】
又セレクタ２７は、既に知られている各種の光スイッチの構成とし、図示を省略した制御部からの制御信号に従って、ポンプ光源２２−１，２２−２の選択切替えを行う構成とすることができる。又異なる波長のポンプ光の切替えとして、例えば、セレクタ２７を合波器の構成とし、ポンプ光源２２−１，２２−２を何れか一方を選択的に動作させる構成とすることも可能である。
【００２４】
図３は本発明の第２の実施の形態の説明図であり、３１−１，３１−２は、零分散波長λo1, λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、３２はポンプ光源、３３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、３４は入力光ファイバ、３５は合波部、３６は出力光ファイバを示し、波長λs の信号光を波長λc （＝λc1，λc2）の変換光として出力するものである。
【００２５】
この実施の形態は、ポンプ光源３２として、制御信号に従って波長λp1，λp2のポンプ光を選択的に出力できる可変波長光源とするものである。このような可変波長光源は、既に知られている各種構成の半導体レーザ等を用いることができる。或いは、一定波長のポンプ光を発生し、そのポンプ光の波長を変換する波長変換素子を設けた構成とすることも可能である。
【００２６】
例えば、制御信号によってポンプ光源３２から波長λp1のポンプ光を発生させて、波長λs の信号光と共に分散シフト光ファイバ３１−１，３１−２に入力すると、ポンプ光の波長λp1と同一の零分散波長λo1の分散シフト光ファイバ３１−１に於いて四光波混合が発生し、波長λc1の変換光を得ることができる。この時、分散シフト光ファイバ３１−２に於いては位相整合条件を満足しないので、四光波混合は発生しない。又制御信号によってポンプ光源３２から波長λp2のポンプ光を発生させると、この波長λp2と同一の零分散波長λc2の分散シフト光ファイバ３１−２に於いて四光波混合が発生し、波長λc2の変換光を得ることができる。この時、分散シフト光ファイバ３１−１に於いては位相整合条件を満足しないので、四光波混合は発生しない。
【００２７】
従って、制御信号によりポンプ光源３２からのポンプ光の波長をλp1又はλp2に選択切替制御することにより、波長λs の信号光を、波長λc1又は波長λc2に変換した変換光として、帯域通過光フィルタ３３を介して出力光ファイバ３６から出力することができる。
【００２８】
図４は本発明の第３の実施の形態の説明図であり、４１−１，４１−２は、零分散波長λo1, λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、４２はポンプ光源、４３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、４４は入力光ファイバ、４５は合波部、４６は出力光ファイバ、４７は制御部を示す。
【００２９】
前述の各実施の形態と同様に、波長λs の信号光を、波長λp1，λp2のポンプ光によって波長λc （＝λc1，λc2）の変換光として出力するものであり、この実施の形態は、ポンプ光の波長λp1，λp2の切替えに対応して、帯域通過光フィルタ４３の通過帯域の中心波長を、制御部４７からの制御信号によって切替える可変帯域通過光フィルタの構成とした場合を示す。この帯域通過光フィルタ４３は、例えば、制御電圧印加により屈折率が変化することによる通過帯域特性が変化する構成等の既に知られている各種の構成を適用することができる。
【００３０】
従って、制御部４７からポンプ光源４２を制御して、例えば、波長λp1のポンプ光を発生させ、波長λs の信号光と合波部４５を介して入力することにより、分散シフト光ファイバ４１−１に於いて四光波混合により波長λc1の変換光が発生する場合、帯域通過光フィルタ４３を、波長λc1を通過帯域の中心波長とするように制御する。それによって、信号光やポンプ光を除去して、波長λc1の変換光のみを出力光ファイバ４６から出力することができる。この場合、図２に示すように、複数のポンプ光源をセレクタで選択切替えるす構成に対しても適用することができる。
【００３１】
図５は本発明の第４の実施の形態の説明図であり、５１−１，５１−２は、零分散波長λo1，λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、５２はポンプ光源、５３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、５４は入力光ファイバ、５５は合波部、５６は出力光ファイバ、５７は制御部、５８は可変減衰器（ＡＴＴ）を示す。
【００３２】
分散シフト光ファイバ５１−１，５１−２は、或る程度のパワーの変換光を発生させる為には、それそれ１０ｋｍ以上の長さが必要となる。その場合、第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１に入力されるポンプ光パワーに比較して、第２区間の分散シフト光ファイバ５１−２に入力されるポンプ光パワーは、第１区間に於いて減衰されるから、第１区間に於ける変換光の発生効率に対して、第２区間に於ける発生効率が低下する。
【００３３】
そこで、第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１を用いて、即ち、その零分散波長λo1と同一の波長λp1のポンプ光を入力する場合と、第２区間の分散シフト光ファイバ５１−２を用いて、即ち、その零分散波長λo2と同一の波長λp2のポンプ光を入力する場合とに於いて、可変減衰器５８を制御し、第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１に入力される波長λp1のポンプ光のパワーと、第２区間の分散シフト光ファイバ５１−２に入力される波長λp2のポンプ光のパワーとをほぼ同一とするものである。
【００３４】
即ち、図４に示す実施の形態に於いて、ポンプ光源５２と合波部５５との間に可変減衰器５８を接続し、制御部５７により、ポンプ光源５２と、可変帯域通過光フィルタ構成の帯域通過光フィルタ５３とを制御すると共に、可変減衰器５８を制御するものである。例えば、制御部５７によって、波長λs の信号光に対して、波長λp1のポンプ光を発生するようにポンプ光源５２を制御した時に、波長λc1の変換光を通過帯域の中心波長となるように帯域通過光フィルタ５３を制御し、且つ可変減衰器５８により第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１の損失分に相当するポンプ光のパワーを減衰するように可変減衰器５８を制御する。
【００３５】
又波長λp2のポンプ光を発生するようにポンプ光源５２を制御した時に、波長λc2の変換光を通過帯域の中心波長となるように帯域通過光フィルタ５３を制御し、且つ可変減衰器５８の減衰量を零とするように制御する。それによって、第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１に入力される波長λp1のポンプ光パワーと、第２区間の分散シフト光ファイバ５１−２に入力される波長λp2のポンプ光パワーとをほぼ同一とし、波長λs の信号光を波長λc1の変換光に変換する場合と、波長λc2の変換光に変換する場合との変換効率をほぼ同一とすることができる。
【００３６】
又第１区間の分散シフト光ファイバ５１−１を用いて四光波混合を行う場合に比較して、第２区間の分散シフト光ファイバ５１−２を用いて四光波混合を行う場合に、ポンプ光源５２からのポンプ光の波長をλp1からλp2に切替えるように制御すると共に、注入電流等の制御によってパワーを大きくし、第１区間による損失を補償することにより、波長による変換光のパワーの差を小さくすることも可能である。この場合、可変減衰器５８を省略することができる。
【００３７】
又通常の分散シフト光ファイバは、コア径が例えば８．５μｍ程度であるが、このコア径を例えば４．０μｍのように小さくしたり、又ゲルマニウム（Ｇｅ）をドープすることで非線形屈折率を高めるにことによって、非線形効果が大きくなる。このような高非線形光ファイバを用いることができる。その場合、通常のコア径の分散シフト光ファイバを用いると、零分散波長対応の各区間の長さは１０ｋｍ程度を必要とするが、コア径を小さくした高非線形光ファイバを用いると、数ｋｍ程度に短縮することが可能となる。この場合、入力光ファイバ５４や出力光ファイバ５６等とのコア径の相違による接続損失を低くすることが必要である。又各区間の長さを短くすることができることにより、各区間に於ける損失が小さくなり、ポンプ光パワーの各区間に於けるばらつきを小さくすることが可能となるから、図５に於ける可変減衰器５８を省略した構成とすることも可能である。
【００３８】
図６は本発明の第５の実施の形態の説明図であり、６１−１，６１−２は、零分散波長λo1，λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、６２はポンプ光源、６３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、６４は入力光ファイバ、６５は合波部、６６は出力光ファイバ、６７は制御部、６８は光増幅器を示す。
【００３９】
前述の実施の形態に於ける第１，第２区間の分散シフト光ファイバに入力されるそれぞれの零分散波長と同一のポンプ光のパワーをほぼ同一とする為に、光増幅器５８を第１区間の分散シフト光ファイバ６１−１と第２区間の分散シフト光ファイバ６１−２との間に接続し、第１区間の分散シフト光ファイバ６１−１に於ける損失分を光増幅器５８によって増幅して、次の区間の分散シフト光ファイバ６１−２に入力する。この光増幅器５８は、光半導体増幅器や希土類ドープ光ファイバ増幅器等を適用することができる。
【００４０】
この光増幅器５８により、波長λs の信号光を、波長λc1又はλc2の変換光とする場合、第１区間の分散シフト光ファイバ６１−１と、第２区間の分散シフト光ファイバ６１−２とに於ける変換効率をほぼ同一とし、ほぼ同一のパワーの変換光を帯域通過光フィルタ６３を介して出力光ファイバ６６から出力できる。なお、波長λs の信号光を、波長λp1，λp2のポンプ光によって、波長λc1，λc2の変換光に変換し、通過帯域の中心波長を切替制御する可変帯域通過光フィルタ構成の帯域通過光フィルタ６３を介して出力する動作は、前述の各実施の形態と同様であるから、重複した説明は省略する。
【００４１】
図７は本発明の第６の実施の形態の説明図であり、７１−１，７１−２は、零分散波長λo1，λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、７２はポンプ光源、７３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、７４は入力光ファイバ、７５は合波部、７６は出力光ファイバ、７７は制御部、７８は光増幅器、７９は発振器である。
【００４２】
この実施の形態は、図６に示す実施の形態に、発振器７９を設けた構成に相当する。一般に、変換光の発生効率を高くする為には、ポンプ光のパワーを増大すれば良いことになる。しかし、光ファイバに於いては誘導ブリルアン現象によって散乱するから、ポンプ光のパワーの増大にも限界がある。そこで、発振器７９によってポンプ光源７２からのポンプ光を周波数変調又は位相変調してスペクトルを拡散し、誘導ブリルアン散乱を抑圧するものである。それによって、ポンプ光のパワーを増大することが可能となり、変換光の発生効率を向上することができる。
【００４３】
この場合、発振器７９の発振出力信号によって半導体レーザからなるポンプ光源７２の注入電流を変調することも可能であり、又ポンプ光源７２の出力側に光変調器を設けて、発振器７９の発振出力信号によってポンプ光の変調を行うことも可能である。なお、波長λs の信号光を、波長λp1，λp2のポンプ光によって、波長λc1，λc2の変換光に変換して出力する動作は、前述の各実施の形態と同様であるから、重複した説明は省略する。
【００４４】
図８は本発明の第７の実施の形態の説明図であり、８０は検出部、８１−１，８１−２は、零分散波長λo1，λo2の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２）、８２はポンプ光源、８３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、８４は入力光ファイバ、８５は合波部、８６は出力光ファイバ、８７は制御部、８８は光増幅器、８９は可変減衰器、９０は分波器を示す。
【００４５】
この実施の形態は、制御部８７によってポンプ光源８２からのポンプ光の波長の切替制御と、可変帯域通過光フィルタ構成の帯域通過光フィルタ８３の通過帯域の中心周波数の切替制御と共に、可変減衰器８９の減衰量の制御とを行うものであり、又帯域通過光フィルタ８３から出力される変換光の一部を分波器９０により分波し、ホトダイオード等の光電変換素子等を含む検出手段としての検出部８０に入力し、その検出信号を制御部８７に入力して変換光のパワーを判定し、この変換光のパワーが設定値となるように、ポンプ光源８２からのポンプ光のパワー及び波長と、可変減衰器８９の減衰量と、帯域通過光フィルタ８３の通過帯域の中心波長とを制御する場合を示す。
【００４６】
従って、波長λs の信号光を、波長λc1，λc2の変換光に変換する場合、その変換光のパワーを最大となるように制御し、且つ変更光の波長によるパワーのばらつきを抑制することができる。この場合、例えば、ポンプ光を低周波で変調し、検出部８０によって得られた検出信号に含まれる低周波分を抽出して、動作点を見つけることができる。それによって、例えば、帯域通過光フィルタ８３の通過帯域の中心波長を制御し、その中心波長の出力光である変換光を検出部８０により検出して、波長λs の信号光を、所望の波長λc1，λc2の変換光に変換して出力すると共に、そのパワーを一定とするように制御することができる。
【００４７】
又前述の実施の形態と同様に光増幅器８８により第１区間の分散シフト光ファイバ９１−１の損失分を補償して、第１区間と第２区間とに於ける変換効率をほぼ等しくし、又可変減衰器８９によりポンプ光のパワーを制御して、変換光のパワーが何れの波長でもほぼ同一とすることができる。又帯域通過光フィルタ８３の通過帯域の中心波長を制御することにより、所望の波長の変換光のみを出力光ファイバ８６に出力することができる。
【００４８】
図９は本発明の第７の実施の形態の説明図であり、９１−１，９１−２，９１−３は、零分散波長λo1，λo2，λo3の分散シフト光ファイバ（ＤＳＦ１，ＤＳＦ２，ＤＳＦ３）、９２はポンプ光源、９３は帯域通過光フィルタ（ＢＰＦ）、９４は入力光ファイバ、９５は合波部、９６は出力光ファイバを示す。
【００４９】
この実施の形態に於いては、第１区間と第２区間と第３区間とにそれぞれ零分散波長がλo1，λo2，λo3のように異なる分散シフト光ファイバ９１−１〜９１−３を接続した場合を示し、それに対応して、ポンプ光源９２は、制御信号等により、零分散波長λo1，λo2，λo3に対応する波長λp1，λp2，λp3のポンプ光を切替えて出力できる構成とする。又可変帯域通過光フィルタ構成の帯域通過光フィルタ９３も、入力光ファイバ９４を介した波長λs の信号光が、ポンプ光に対応して波長λc1，λc2，λc3の変換光に変換されるのに対応して、通過帯域の中心波長をλc1，λc2，λc3に切替える構成とする。このような切替制御によって、変換光の波長λc を、ポンプ光の波長の切替制御に従ったλc1，λc2，λc3の何れかの波長に変換して、出力光ファイバ９６から出力することができる。
【００５０】
本発明は、前述の各実施の形態のみに限定されるものではなく、それぞれの実施の形態の組合せも可能である。例えば、図９に示す実施の形態に於いて、第１区間と第２区間との間に光増幅器を設け、第２区間と第３区間との間にも光増幅器を設けて、各区間対応の波長のポンプ光のパワーをほぼ同一とするように、各区間に於ける損失分を補償するように増幅することができる。又可変波長のポンプ光源の場合、帯域通過光フィルタを設けて、ポンプ光波長の切替えに対応して、その通過帯域の中心波長を切替える構成とすることも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、複数のそれぞれ異なる零分散波長λo1，λo2，・・・の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２，・・・を順次接続し、その一端にそれぞれ異なる零分散波長λo1，λo2，・・・の何れか一つと同一の波長のポンプ光を、波長λs の信号と共に入力するもので、ポンプ光の波長を変更することにより、任意の波長の変換光を得ることができる。従って、所望の波長の変換光を得る場合に、それに対応した波長のポンプ光を出力するポンプ光源を用意すれば良いことになる。又複数のポンプ光源を用意して、セレクタにより選択する構成や、可変波長のポンプ光源からのポンプ光の波長を切替制御する構成等を適用することができる。
【００５２】
又各区間の分散シフト光ファイバ１１−１，１１−２，・・・に入力される零分散波長と同一のポンプ光について、対応する区間に対する入力パワーを同一とするように、ポンプ光源の出力パワーの制御，ポンプ光の減衰制御，各区間の出力光を増幅して次の区間に入力する光増幅器等を適用することにより、変換光の波長に拘らず、変換効率をほぼ同一とすることが可能となる。
【００５３】
又ポンプ光を周波数変調又は位相変調することにより、誘導ブリルアン散乱を抑制し、分散シフト光ファイバに入力するポンプ光パワーの増大を可能とし、信号光を所望の波長の変換光とする場合の変換効率を増大できる利点がある。
【００５４】
又通常の分散シフト光ファイバに比較してコア径が小さい高非線形光ファイバを用いることにより、その長さを短縮することが可能となる。従って、光信号の伝搬損失の低減及び小型化が可能となる利点がある。又帯域通過フィルタ１３からの変換光を検出手段により検出し、ポンプ光源１２の出力パワー，分散シフト光ファイバ１１−１に対するポンプ光の入力パワー，帯域通過光フィルタ１３の通過帯域の中心波長を制御する構成とすることにより、所望の波長に変換した変換光のパワーを一定とすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態の説明図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態の説明図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態の説明図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態の説明図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態の説明図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態の説明図である。
【図１０】従来例の説明図である。
【符号の説明】
１１−１，１１−２ 零分散シフト光ファイバ
１２ ポンプ光源
１３ 帯域通過光フィルタ
１４ 入力光ファイバ
１５ 合波部
１６ 出力光ファイバ
λs 信号光波長
λp1，λp2 ポンプ光波長
λo1，λo2 零分散波長
λc1，λc2 変換光波長
Claims (9)
- 分散シフト光ファイバに、信号光と、前記分散シフト光ファイバの零分散波長と同一の波長のポンプ光とを入射して前記信号光の波長を変換した変換光を出力する可変波長四光波混合器に於いて、
前記分散シフト光ファイバを、複数のそれぞれ異なる零分散波長の分散シフト光ファイバを順次接続して構成し、
且つ前記それぞれ異なる零分散波長の何れか一つと同一の波長のポンプ光を前記信号光と共に入射するポンプ光源を設けた
ことを特徴とする可変四光波混合器。 - 前記複数のそれぞれ異なった零分散波長の分散シフト光ファイバのそれぞれの零分散波長と等しい波長のポンプ光を発生する複数のポンプ光源と、該複数のポンプ光源からのポンプ光の一つを選択して前記零分散シフト光ファイバの一端に入射させるセレクタとを備えたことを特徴とする請求項１記載の可変波長四光波混合器。
- 前記複数のそれぞれ異なった零分散波長の分散シフト光ファイバのそれぞれの零分散波長と等しい波長のポンプ光を選択制御によって発生する可変波長ポンプ光源を設けたことを特徴とする請求項１記載の可変波長四光波混合器。
- 前記複数のそれぞれ異なった零分散波長の分散シフト光ファイバを順次接続し、該分散シフト光ファイバの一端から信号光と共に前記複数の異なった零分散波長の何れか一つと等しい波長のポンプ光を入射し、他端からの混合光を入射して、信号光の波長を変換した変換光のみを通過させる可変波長帯域通過フィルタを設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の可変波長四光波混合器。
- 前記複数のそれぞれ異なった零分散波長の分散シフト光ファイバの各区間に於ける該区間の分散シフト光ファイバの零分散波長と同一波長のポンプ光の入力パワーが同一となるように出力パワーを制御する前記ポンプ光源を設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の可変波長四光波混合器。
- 前記複数のそれぞれ異なった零分散波長の分散シフト光ファイバの各区間に於ける該区間の分散シフト光ファイバの零分散波長と同一波長のポンプ光の入力パワーが同一となるように各区間の分散シフト光ファイバの出力光を増幅する光増幅器を設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の可変波長四光波混合器。
- 前記複数のそれぞれ異なった零分散波長の分散シフト光ファイバを順次接続し、該光ファイバの一端から信号光と共に前記複数の異なった零分散波長の何れか一つと等しい波長のポンプ光を入射するポンプ光源と、該ポンプ光源のポンプ光に対して誘導ブリルアン散乱を抑圧する周波数変調又は位相変調をかける発振器とを設けたことを特徴とする請求項１乃至６項の何れか１項記載の可変波長四光波混合器。
- 前記分散シフト光ファイバを、コア径を小さくして非線形効果を大きくした高非線形光ファイバにより構成したことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項記載の可変波長四光波混合器。
- 前記変換光を検出手段と、該検出手段により前記変換光の出力が一定となるように前記ポンプ光の波長及びパワーと、前記可変帯域通過光フィルタの中心波長とを制御する制御部を設けたことを特徴とする請求項１乃至８項の何れか１項記載の可変波長四光波混合器。
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