JP3990935B2 - Optical delay device and optical delay method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光遅延装置、ならびに、光遅延方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信の分野では、従来から、信号を所望の時間だけ遅延させるために種々の技術が提案されている。
【0003】
たとえば、特開平10−41951号公報では、異なる長さの光ファイバを複数本用意し、所望の遅延時間に応じて信号を通過させる光ファイバを選択する手法が提案されている。本文献においては、各光ファイバの長さをある長さの定数倍とすることにより、遅延させる時間を所定の単位時間の定数倍の中から選択する。
【0004】
一方、特開平11−231142号公報では、あらかじめ定められた長さを持つ光ファイバを用意し、その実効光路長を変化させて、所望の遅延時間を実現する手法が提案されている。本文献においては、ボビンなどに巻き取られコイル状に設置された光ファイバに応力や熱を与えることで、その実効光路長を変化させて、遅延時間を調整する。
【0005】
しかしながら、前者の手法においては、所望の遅延時間の種類の数と同じ数の光ファイバを用意する必要があり、装置が大型化する、という問題が生ずる。また、所定の種類のいずれかからしか遅延時間を選べない、という問題がある。
【0006】
また、後者の手法においては、遅延時間を長くしたい場合には、光ファイバを長くする必要があり、装置が大型化する、という問題が生ずる。このほか、動作速度が遅い、という問題もある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、このような光信号の遅延技術においては、上記の問題にも対応できるような新しい技術、特に、遅延させた信号を所望のタイミングで取り出せるような光バッファ機能を実現するのに好適な技術が常に求められている。
【0008】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、光遅延装置、ならびに、光遅延方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。
【0010】
本発明の第1の観点に係る光遅延装置は、制御光により信号光を遅延させ、光導波路部と、媒質部と、を備え、以下のように構成する。
【0011】
すなわち、光導波路部は、当該信号光と、当該制御光と、の入射を受け付ける。
【0012】
一方、媒質部は、光導波路部に当該信号光が入射された場合、そのエバネッセントモードが存在する領域に配置され、当該媒質部が有する媒質は、少なくとも中間準位と、信号側準位と、制御側準位と、の3つの準位を有する。
【0013】
また、入射される信号光の周波数ωpは、当該信号側準位と当該中間準位との間の共鳴周波数ωaに等しい。
【0014】
さらに、入射される制御光の周波数ωcは、当該制御側準位と当該中間準位との間の共鳴周波数ωbに等しい。
【0015】
そして、光導波路部は、当該制御光が入射された場合、当該入射された信号光の光パルスを遅延し、その後当該制御光の入射を停止した場合、もしくは、所定の遅延時間が経過した後に、当該遅延された光パルスを出射する。
【0016】
また、本発明の光遅延装置において、光導波路部は、光ファイバの中実コア部であり、媒質部は、当該光ファイバの中実コア部の周囲に配置された中空部に当該媒質を満たしたものであるように構成することができる。
【0017】
また、本発明の光遅延装置において、光導波路部は、光ファイバのコア部であり、媒質部は、当該光ファイバの周囲に当該媒質を満たしたものであるように構成することができる。
【0018】
また、本発明の光遅延装置において、当該光ファイバのコア部は、当該光ファイバの中心からずれて配置されるように構成することができる。
【0019】
また、本発明の光遅延装置において、当該光遅延装置は、平面導波路において構成され、当該媒質部は、当該平面導波路の周囲に当該媒質を満たしたものであるように構成することができる。
【0020】
また、本発明の光遅延装置において、当該媒質は原子蒸気、分子蒸気、もしくは、液体であり、当該光遅延装置を、当該媒質雰囲気に置くことにより、当該媒質を満たすように構成することができる。
【0021】
また、本発明の光遅延装置において、当該媒質は原子蒸気、分子蒸気、液体、もしくは、有機結晶であり、当該中空部に密封されるように構成することができる。
【0022】
また、本発明の光遅延装置において、当該中間準位、当該信号側準位、および当該制御側準位のいずれか少なくとも一つは、エネルギー的に縮退しているように構成することができる。
【0023】
また、本発明の光遅延装置において、当該中間準位、当該信号側準位、および当該制御側準位のいずれか少なくとも一つは、バンド構造を有するように構成することができる。
【0024】
また、本発明の光遅延装置は、当該入射される制御光の強度を調整して、当該所定の遅延時間を変化させるように構成することができる。
【0025】
本発明の他の観点に係る光遅延方法は、光導波路部と、媒質部と、を用いて、制御光により信号光を遅延させ、入射工程と、制御工程と、を備え、以下のように構成する。
【0026】
すなわち、入射工程では、光導波路部に当該信号光を入射する。
【0027】
一方、制御工程では、当該光導波路部に当該制御光を入射して、当該入射された信号光の光パルスを遅延させる。
【0028】
さらに、当該媒質部は、当該光導波路部に当該信号光が入射された場合、そのエバネッセントモードが存在する領域に配置され、当該媒質部が有する媒質は、少なくとも中間準位と、信号側準位と、制御側準位と、の3つの準位を有する。
【0029】
そして、入射される信号光の周波数ωpは、当該信号側準位と当該中間準位との間の共鳴周波数ωaに等しい。
【0030】
また、入射される制御光の周波数ωcは、当該制御側準位と当該中間準位との間の共鳴周波数ωbに等しい。
【0031】
さらに、当該制御光を入射して当該入射された信号光の光パルスを遅延した後、当該制御光の入射を停止した場合、もしくは、所定の遅延時間が経過した場合に、当該媒質部から、当該遅延された光パルスが出射される。
【0032】
本発明の光遅延方法は、調整工程をさらに備え、以下のように構成することができる。
【0033】
すなわち、調整工程では、当該入射される制御光の強度を調整して、当該所定の遅延時間を変化させる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【0035】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の光遅延装置の第1の実施形態の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。
【0036】
本図に示す光遅延装置101は、中空ファイバ102を原子蒸気雰囲気103内に配置している。
【0037】
中空ファイバ102は、フォトニッククリスタルファイバ(特開2002−55241等を参照。)、ホーリーファイバなどとも呼ばれるもので、コア部分に空洞(中空部)が設けられている。中空ファイバ102では、高い非線型性が得られるため、光パルス圧縮の分野で用いられているものである。図2は、中空ファイバ102の断面図である。以下、本図を参照して説明する。
【0038】
中空ファイバ102の断面では、中央にコア部201が配置され、その周囲をクラッディング部202が覆っている。
【0039】
コア部201の中央には、ファイバの長手方向にパイプ状に複数の空洞(中空部)203が配置され、その空洞203に囲まれるように、光導波路部(中実部)204が配置されている。
【0040】
尚、本図では、コア部201の大きさを強調して表示してあり、各部の寸法や数は、種々の態様を任意に採用することができる。
【0041】
中空ファイバ102を原子蒸気雰囲気103内に配置すると、その空洞203内が当該原子蒸気で満たされることになる。
【0042】
光導波路部204を光信号が通過すると、そのエネルギーの一部がエバネッセントモードとして空洞203内に染み出すように現われる。したがって、エバネッセントモードと原子蒸気とのEITによる相互作用が生ずる。
【0043】
中空ファイバ102の一端には、伝送すべき信号を光パルスで表現した信号光104が与えられる。さらに、その信号の遅延制御を行うための制御光105が、中空ファイバのいずれかの一端から与えられる。一方、信号光104を与えた中空ファイバ102の一端と異なる他端からは、信号光104に対応する出射光106が出射されることとなる。
【0044】
本図には、信号光104と制御光105とを、異なる端から与える場合を示してある。
【0045】
さて、信号光104を入射する一方で、制御光105は一切入射しない場合を考えると、この場合は、中空ファイバ102の光導波路部204は、そのまま信号光104を通過させ、他端から信号光104を出射する。したがって、信号光104は、中空ファイバ102の実効光路長分だけ遅延することとなる。これが最小遅延時間となる。すなわち、出射光106の出力は、信号光104の入力に対して最小遅延時間だけ遅延したものとなる。
【0046】
一方、信号光104を入射しつつ、制御光105の入射を開始すると、EITにより、光導波路部204内を伝搬する信号光104の群速度が低下する。たとえば、信号光104と制御光105とが対向している場合などにおいても、信号光104によって表現されるある光パルスが光導波路部204の一端を通過した時点で、既に、制御光105が入射され、光導波路204の全体に存在していたとすると、この光パルスの群速度が低下することとなる。
【0047】
したがって、制御光105の入射をそのまま続ければ、低下した群速度で中空ファイバ102の実効光路長を割った時間だけ信号光104が遅延することとなる。これが最大遅延時間となる。すなわち、この場合は、出射光106の出力は、信号光104の入力に対して最大遅延時間だけ遅延したものとなる。
【0048】
また、最大遅延時間を経過する前に、制御光105の入射を停止すれば、その後は、通常の群速度で信号光104が光導波路部204を通過することとなる。したがって、制御光105の入射を停止するタイミングを変化させることにより、信号光104の遅延時間を、上記最小遅延時間から上記最大遅延時間までの間で自由に連続的に変化させた出射光106を得ることができる。また、遅延時間の変更に対する即応性も良好である。
【0049】
尚、後述する文献に示される諸元を利用すると、光の群速度は17m/sにまで低下させることができる。最大遅延時間を500nsとした場合には、中空ファイバ102の長さは8.5μmで済むこととなり、装置の小型化を図ることもできる。また、光ファイバを用いることで、光電界強度を高めてラビ周波数を増加させることができるため、スペクトル幅の広い短パルス信号の伝送の遅延制御が可能になる。
【0050】
尚、上記実施形態では、原子蒸気雰囲気103内に中空ファイバ102を配置することにより、空洞203に原子蒸気を満たしたが、EITが生ずるような分子蒸気雰囲気を利用したり、EITが生ずるような液体に中空ファイバを浸して空洞203内にこれらの媒質を満たすことにより、同様の効果を得ることができる。
【0051】
また、原子蒸気雰囲気103や分子蒸気雰囲気を用いずに、空洞203内にEITが生ずるような原子蒸気、分子蒸気、液体、有機結晶をあらかじめ充填密封しておいてもよい。この場合は、通常の光ファイバと同様に扱うことができ、可搬性や工作性を向上させることができる。
【0052】
尚、光導波路部204に対して信号光104と制御光105とを同じ方向に入射する必要はない。むしろ、信号光104と制御光105は、光導波路部204のそれぞれ異なる端から対向する方向に入射する方が好ましい。また、信号光104を入射する方向と直交する方向から制御光105を入射/入射停止することとしてもよい。これらの場合には、その出射出力から制御光105成分を除去する必要がなくなる。
【0053】
また、制御光105の強度を調整すると、最大遅延時間を変更することが可能である。したがって、製造に伴う誤差を、制御光105の強度調整により較正・補償することもできる。
【0054】
(他の実施形態)
上記実施形態では、中空ファイバ102の空洞203にEITを生じさせるような媒質を満たすことにより、光遅延を制御した。本実施形態は、光導波路部を適切に配置することにより、偏心ファイバやプレーナ型導波路(平面導波路)において同様の効果を得るものである。
【0055】
図3は、偏心ファイバを用いた光遅延回路の実施形態の断面図である。以下、本図を参照して説明する。
【0056】
偏心ファイバ301の光導波路部302は、その中央から偏心して配置されている。したがって、光導波路部302を光信号が通過すると、光導波路部302の周囲のクラッディング部303のさらに外側(偏心ファイバ301の外側)にエバネッセントモードが生ずる領域304(図中の点線で囲まれた領域)が染み出すこととなる。
【0057】
したがって、偏心ファイバ301をEITを生ずるような原子蒸気雰囲気305内に配置することにより、上記実施形態と同様に光遅延を生じさせることができる。
【0058】
図4は、プレーナ型導波路を用いた光遅延回路の実施形態の断面図である。以下、本図を参照して説明する。
【0059】
プレーナ型導波路401の光導波路部402を光信号が通過した場合にエバネッセントモードが染み出す領域404(図中の点線で囲まれた領域)が、プレーナ型導波路401のクラッディング部403の外側(プレーナ型導波路401の外側)にもあるように、プレーナ型導波路401を構成する。上記偏心ファイバ301の場合と同様に、プレーナ型導波路401をEITを生ずるような原子蒸気雰囲気405内に配置することにより、上記実施形態と同様に光遅延を生じさせることができる。
【0060】
なお、上記偏心ファイバ301やプレーナ型導波路401をEITを生ずるような液体に浸したり、有機結晶内に配置したりすることによっても、同様の効果を得ることができる。
【0061】
(光バッファ装置の実施形態)
図5、図6は、光遅延装置を用いた光バッファ装置の概要構成を示す模式図である。以下、本図を参照して説明する。
【0062】
光バッファ装置501は、スケジュール部502と、複数のポート部503と、送出部504と、を備える。
【0063】
スケジュール部502は、光パケットなどの光信号を受け付けるが、衝突の可能性がある光パケット同士のスケジューリングを行う。
【0064】
そして、バッファリングの必要がある場合は、その光信号505と、遅延時間情報506と、を空いているポート部503に送出する。
【0065】
ポート部503は、光信号505と遅延時間情報506とを受け付ける。光信号505は上記の光遅延装置101へ与えられる。
【0066】
遅延時間情報506は、制御光源508の駆動部509に与えられ、制御光源508が発した光は、光サーキュレータ507を介して、上記の光遅延装置101に与えられる。
【0067】
また、光遅延装置101から出射される光信号は、光サーキュレータ507を介してポート部503の出力となる。
【0068】
制御光源508が駆動していない場合は、光遅延装置101の最小遅延時間だけ通過時間がかかる。一方、制御光源508を適切なタイミングで駆動すると、通過時間を増大させることができる。一方、制御光源508を駆動するのを停止すれば、群速度遅延効果は消失して、直ちに光信号が出射されることとなる。
【0069】
したがって、所望の遅延時間が経過した後に、光遅延装置101から光信号が出射されるように、駆動部509が制御光源508を制御することにより、光信号のバッファリングを行うことができる。
【0070】
光遅延装置101から出射された光信号がポート部503の出力となり、これは、送出部504に与えられ、送出部504からバッファリングされた光信号が出力される。
【0071】
(理論的背景)
本発明は、光ファイバ等の光導波路中を伝送される光信号のエネルギーがEIT(Electromagnetic Induced Transparency)により媒質を相互作用するのを利用して、光遅延を実現するものである。なお、EITについては、すでに文献L.V.Hau,S.E.Harris,X.Dutten and C.Behroozi「Nature (London)」No.397,pp.594 (1999)や、P.R.Hemmer,K.Z.Cheng and J.Kierstead「Optic Letters」Vol.19,No.4,pp.296-298 (1994)などに実験的な報告がなされている。
【0072】
図7は、EITを生じさせる条件を説明する説明図である。以下、本図を参照して説明する。
【0073】
原子蒸気、分子蒸気、液体、有機結晶などの媒質は、中間準位601、信号側準位602、制御側準位603の3つの準位を有する。EITを生じさせるには、以下の2つの条件が満たされるようにすればよい。
(1)信号光の周波数ωpは、信号側準位602と中間準位601との間の共鳴周波数ωaに等しい。
(2)制御光の周波数ωcは、制御側準位603と中間準位601との間の共鳴周波数ωbに等しい。
【0074】
なお、中間準位601、信号側準位602、および制御側準位603は、いずれも、エネルギー的に縮退していてもよいし、していなくともよい。また、これらは、いずれも、バンド構造を有していてもよいし、していなくともよい。また、中間準位601と、信号側準位602と、制御側準位603のエネルギー的な上下関係は、いずれが上位であってもよい。
【0075】
図7に示すものはΛ型準位と呼ばれるものであるが、図8、図9に示すV型、Ξ型と呼ばれるような準位の関係であっても、上記条件が満たされれば、EITが生ずることとなる。
【0076】
このような条件を満たすことにより、EITが生ずることとなると、本発明の光遅延が実現できることとなる。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光遅延装置、ならびに、光遅延方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光遅延装置の第1の実施形態の概要構成を示す模式図である。
【図2】 中空ファイバの断面図である。
【図3】 偏心ファイバを用いた光遅延回路の実施形態の断面図である。
【図4】 プレーナ型導波路を用いた光遅延回路の実施形態の断面図である。
【図5】 光バッファ装置の実施形態の概要構成を示す模式図である。
【図6】 光バッファ装置の実施形態の概要構成の詳細を示す模式図である。
【図7】 EITを生じさせる条件を説明する説明図である。
【図8】 EITを生じさせる条件を説明する説明図である。
【図9】 EITを生じさせる条件を説明する説明図である。
【符号の説明】
101 光遅延回路
102 中空ファイバ
103 原子蒸気雰囲気
104 信号光
105 制御光
106 出射光
201 コア部
202 クラッディング部
203 空洞
204 光導波路部
301 偏心ファイバ
302 光導波路部
303 クラッディング部
304 エバネッセントモード領域
305 原子蒸気雰囲気
401 プレーナ型導波路
402 光導波路部
403 クラッディング部
404 エバネッセントモード領域
405 原子蒸気雰囲気
501 光バッファ装置
502 スケジュール部
503 ポート部
504 送出部
505 光信号
506 遅延時間情報
507 光サーキュレータ
508 制御光源
509 駆動部
601 中間準位
602 信号側準位
603 制御側準位[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical delay device and an optical delay method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the field of optical communication, various techniques have been proposed for delaying a signal by a desired time.
[0003]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-41951 proposes a method of preparing a plurality of optical fibers having different lengths and selecting an optical fiber that allows a signal to pass according to a desired delay time. In this document, by setting the length of each optical fiber to a constant multiple of a certain length, the delay time is selected from a constant multiple of a predetermined unit time.
[0004]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-231142 proposes a method for realizing a desired delay time by preparing an optical fiber having a predetermined length and changing its effective optical path length. In this document, the delay time is adjusted by changing the effective optical path length by applying stress or heat to an optical fiber wound around a bobbin or the like and installed in a coil shape.
[0005]
However, in the former method, it is necessary to prepare the same number of optical fibers as the number of types of desired delay times, which causes a problem that the apparatus becomes large. There is also a problem that the delay time can be selected only from one of the predetermined types.
[0006]
In the latter method, when it is desired to increase the delay time, it is necessary to increase the length of the optical fiber, resulting in a problem that the apparatus becomes larger. In addition, there is a problem that the operation speed is slow.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in such an optical signal delay technology, a new technology that can cope with the above-described problem, in particular, a technology suitable for realizing an optical buffer function that can extract a delayed signal at a desired timing. Is always sought.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an optical delay device and an optical delay method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the following invention is disclosed in accordance with the principle of the present invention.
[0010]
An optical delay device according to a first aspect of the present invention delays signal light with control light, includes an optical waveguide portion and a medium portion, and is configured as follows.
[0011]
That is, the optical waveguide unit receives the signal light and the control light.
[0012]
On the other hand, when the signal light is incident on the optical waveguide part, the medium part is disposed in a region where the evanescent mode exists, and the medium part has at least an intermediate level, a signal side level, There are three levels, the control side level.
[0013]
The frequency ω p of the incident signal light is equal to the resonance frequency ω a between the signal side level and the intermediate level.
[0014]
Further, the frequency ω c of the incident control light is equal to the resonance frequency ω b between the control side level and the intermediate level.
[0015]
The optical waveguide unit delays the optical pulse of the incident signal light when the control light is incident, and then stops the incident of the control light, or after a predetermined delay time has elapsed. The delayed light pulse is emitted.
[0016]
In the optical delay device of the present invention, the optical waveguide portion is a solid core portion of the optical fiber, and the medium portion is filled with the medium in a hollow portion arranged around the solid core portion of the optical fiber. Can be configured to be
[0017]
In the optical delay device of the present invention, the optical waveguide portion may be a core portion of an optical fiber, and the medium portion may be configured such that the periphery of the optical fiber is filled with the medium.
[0018]
In the optical delay device of the present invention, the core portion of the optical fiber can be configured so as to be displaced from the center of the optical fiber.
[0019]
In the optical delay device of the present invention, the optical delay device can be configured as a planar waveguide, and the medium portion can be configured such that the medium is filled around the planar waveguide. .
[0020]
In the optical delay device of the present invention, the medium is atomic vapor, molecular vapor, or liquid, and the optical delay device can be configured to fill the medium by placing the optical delay device in the medium atmosphere. .
[0021]
In the optical delay device of the present invention, the medium is an atomic vapor, a molecular vapor, a liquid, or an organic crystal, and can be configured to be sealed in the hollow portion.
[0022]
In the optical delay device of the present invention, at least one of the intermediate level, the signal side level, and the control side level can be configured to be degenerate in terms of energy.
[0023]
In the optical delay device of the present invention, at least one of the intermediate level, the signal side level, and the control side level can be configured to have a band structure.
[0024]
Further, the optical delay device of the present invention can be configured to change the predetermined delay time by adjusting the intensity of the incident control light.
[0025]
An optical delay method according to another aspect of the present invention includes an optical waveguide part and a medium part, delays signal light by control light, and includes an incident process and a control process, as follows: Constitute.
[0026]
That is, in the incident step, the signal light is incident on the optical waveguide portion.
[0027]
On the other hand, in the control step, the control light is incident on the optical waveguide portion, and the optical pulse of the incident signal light is delayed.
[0028]
Further, when the signal light is incident on the optical waveguide portion, the medium portion is arranged in a region where the evanescent mode exists, and the medium portion has at least an intermediate level and a signal side level. And the control side level.
[0029]
The frequency ω p of the incident signal light is equal to the resonance frequency ω a between the signal side level and the intermediate level.
[0030]
Further, the frequency ω c of the incident control light is equal to the resonance frequency ω b between the control side level and the intermediate level.
[0031]
Further, when the control light is incident and the optical pulse of the incident signal light is delayed and then the control light is stopped, or when a predetermined delay time has elapsed, from the medium portion, The delayed light pulse is emitted.
[0032]
The optical delay method of the present invention further includes an adjustment step and can be configured as follows.
[0033]
That is, in the adjustment step, the predetermined delay time is changed by adjusting the intensity of the incident control light.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below. In addition, embodiment described below is for description and does not limit the scope of the present invention. Therefore, those skilled in the art can employ embodiments in which each or all of these elements are replaced with equivalent ones, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
[0035]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of an optical delay device of the present invention. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
[0036]
In the
[0037]
The
[0038]
In the cross section of the
[0039]
In the center of the
[0040]
In the drawing, the size of the
[0041]
When the
[0042]
When the optical signal passes through the
[0043]
One end of the
[0044]
This figure shows the case where the signal light 104 and the control light 105 are given from different ends.
[0045]
Considering the case where the signal light 104 is incident while the control light 105 is not incident at all, in this case, the
[0046]
On the other hand, when the incidence of the control light 105 is started while the signal light 104 is incident, the group velocity of the signal light 104 propagating through the
[0047]
Therefore, if the incidence of the control light 105 is continued as it is, the signal light 104 is delayed by the time obtained by dividing the effective optical path length of the
[0048]
If the incidence of the control light 105 is stopped before the maximum delay time elapses, then the signal light 104 passes through the
[0049]
Note that the light group velocity can be reduced to 17 m / s by using the specifications shown in the literature described later. When the maximum delay time is 500 ns, the length of the
[0050]
In the above embodiment, the
[0051]
Further, without using the
[0052]
It is not necessary for the signal light 104 and the control light 105 to enter the
[0053]
Further, the maximum delay time can be changed by adjusting the intensity of the control light 105. Therefore, errors due to manufacturing can be calibrated and compensated by adjusting the intensity of the control light 105.
[0054]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the optical delay is controlled by filling a medium that causes EIT in the
[0055]
FIG. 3 is a cross-sectional view of an embodiment of an optical delay circuit using an eccentric fiber. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
[0056]
The
[0057]
Therefore, by arranging the
[0058]
FIG. 4 is a cross-sectional view of an embodiment of an optical delay circuit using a planar waveguide. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
[0059]
When an optical signal passes through the
[0060]
The same effect can be obtained by immersing the
[0061]
(Embodiment of Optical Buffer Device)
5 and 6 are schematic views showing a schematic configuration of an optical buffer device using an optical delay device. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
[0062]
The
[0063]
The
[0064]
When buffering is necessary, the
[0065]
The
[0066]
The
[0067]
Further, the optical signal emitted from the
[0068]
When the control
[0069]
Therefore, the optical signal can be buffered by the
[0070]
The optical signal emitted from the
[0071]
(Theoretical background)
The present invention realizes optical delay by utilizing the fact that the energy of an optical signal transmitted through an optical waveguide such as an optical fiber interacts with a medium by EIT (Electromagnetic Induced Transparency). Regarding EIT, documents LVHau, SEHarris, X. Dutten and C. Behroozi “Nature (London)” No. 397, pp. 594 (1999), PRHemmer, KZ Cheng and J. Kierstead “Optic Letters” Vol. 19, No.4, pp.296-298 (1994) etc. have been experimentally reported.
[0072]
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating conditions that cause EIT. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
[0073]
A medium such as an atomic vapor, a molecular vapor, a liquid, or an organic crystal has three levels of an
(1) The frequency ω p of the signal light is equal to the resonance frequency ω a between the
(2) The frequency ω c of the control light is equal to the resonance frequency ω b between the
[0074]
Note that the
[0075]
Although what is shown in FIG. 7 is called a [Lambda] -type level, even if the relationship between levels shown in FIG. 8 and FIG. Will occur.
[0076]
By satisfying such a condition, when EIT occurs, the optical delay of the present invention can be realized.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an optical delay device and an optical delay method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of an optical delay device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a hollow fiber.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an embodiment of an optical delay circuit using an eccentric fiber.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an embodiment of an optical delay circuit using a planar waveguide.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an optical buffer device.
FIG. 6 is a schematic diagram showing details of a schematic configuration of an embodiment of an optical buffer device.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining conditions that cause EIT;
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining conditions that cause EIT;
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining conditions that cause EIT.
[Explanation of symbols]
101
Claims (12)
前記光導波路部は、当該信号光と、当該制御光と、の入射を受け付け、
前記媒質部は、前記光導波路部に当該信号光が入射された場合、そのエバネッセントモードが存在する領域に配置され、当該媒質部が有する媒質は、少なくとも中間準位と、信号側準位と、制御側準位と、の3つの準位を有し、
前記入射される信号光の周波数ωpは、当該信号側準位と当該中間準位との間の共鳴周波数ωaに等しく、
前記入射される制御光の周波数ωcは、当該制御側準位と当該中間準位との間の共鳴周波数ωbに等しく、
前記光導波路部は、当該制御光が入射された場合、当該入射された信号光の光パルスを遅延し、その後当該制御光の入射を停止した場合、もしくは、所定の遅延時間が経過した後に、当該遅延された光パルスを出射する
ことを特徴とするもの。An optical delay device that delays signal light with control light, comprising an optical waveguide portion and a medium portion,
The optical waveguide part receives the incident of the signal light and the control light,
When the signal light is incident on the optical waveguide part, the medium part is disposed in a region where the evanescent mode exists, and the medium part has at least an intermediate level, a signal side level, It has three levels of control side and
The frequency ω p of the incident signal light is equal to the resonance frequency ω a between the signal side level and the intermediate level,
The frequency ω c of the incident control light is equal to the resonance frequency ω b between the control side level and the intermediate level,
When the control light is incident, the optical waveguide part delays the optical pulse of the incident signal light, and then stops the incidence of the control light, or after a predetermined delay time has elapsed, It emits the delayed light pulse.
前記光導波路部は、光ファイバの中実コア部であり、
前記媒質部は、当該光ファイバの中実コア部の周囲に配置された中空部に当該媒質を満たしたものである
ことを特徴とするもの。The optical delay device according to claim 1,
The optical waveguide portion is a solid core portion of an optical fiber,
The medium portion is characterized in that a hollow portion disposed around a solid core portion of the optical fiber is filled with the medium.
前記光導波路部は、光ファイバのコア部であり、
前記媒質部は、当該光ファイバの周囲に当該媒質を満たしたものである
ことを特徴とするもの。The optical delay device according to claim 1,
The optical waveguide portion is a core portion of an optical fiber,
The medium portion is characterized in that the medium is filled around the optical fiber.
当該光ファイバのコア部は、当該光ファイバの中心からずれて配置される
ことを特徴とするもの。The optical delay device according to claim 3,
The core portion of the optical fiber is arranged to be shifted from the center of the optical fiber.
当該光遅延装置は、平面導波路において構成され、
当該媒質部は、当該平面導波路の周囲に当該媒質を満たしたものである
ことを特徴とするもの。The optical delay device according to claim 1,
The optical delay device is configured in a planar waveguide,
The medium section is characterized in that the medium is filled around the planar waveguide.
当該媒質は原子蒸気、分子蒸気、もしくは、液体であり、
当該光遅延装置を、当該媒質雰囲気に置くことにより、当該媒質を満たす
ことを特徴とするもの。The optical delay device according to any one of claims 2 to 5,
The medium is atomic vapor, molecular vapor or liquid,
The optical delay device is placed in the medium atmosphere to fill the medium.
当該媒質は原子蒸気、分子蒸気、液体、もしくは、有機結晶であり、当該中空部に密封される
ことを特徴とするもの。The optical delay device according to claim 2,
The medium is atomic vapor, molecular vapor, liquid, or organic crystal, and is sealed in the hollow portion.
当該中間準位、当該信号側準位、および当該制御側準位のいずれか少なくとも一つは、エネルギー的に縮退している
ことを特徴とするもの。The optical delay device according to any one of claims 1 to 7,
At least one of the intermediate level, the signal side level, and the control side level is energetically degenerate.
当該中間準位、当該信号側準位、および当該制御側準位のいずれか少なくとも一つは、バンド構造を有する
ことを特徴とするもの。The optical delay device according to any one of claims 1 to 7,
At least one of the intermediate level, the signal side level, and the control side level has a band structure.
当該入射される制御光の強度を調整して、当該所定の遅延時間を変化させる
ことを特徴とするもの。The optical delay device according to any one of claims 1 to 7,
The intensity of the incident control light is adjusted to change the predetermined delay time.
光導波路部に当該信号光を入射する入射工程と、
当該光導波路部に当該制御光を入射して、当該入射された信号光の光パルスを遅延させる制御工程と、
を備え、
当該媒質部は、当該光導波路部に当該信号光が入射された場合、そのエバネッセントモードが存在する領域に配置され、当該媒質部が有する媒質は、少なくとも中間準位と、信号側準位と、制御側準位と、の3つの準位を有し、
前記入射される信号光の周波数ωpは、当該信号側準位と当該中間準位との間の共鳴周波数ωaに等しく、
前記入射される制御光の周波数ωcは、当該制御側準位と当該中間準位との間の共鳴周波数ωbに等しく、
当該制御光を入射して当該入射された信号光の光パルスを遅延した後、当該制御光の入射を停止した場合、もしくは、所定の遅延時間が経過した場合に、当該媒質部から、当該遅延された光パルスが出射される
ことを特徴とする方法。An optical delay method for delaying signal light by control light using an optical waveguide part and a medium part,
An incident step of entering the signal light into the optical waveguide portion;
A control step of causing the control light to enter the optical waveguide portion and delaying the optical pulse of the incident signal light;
With
When the signal light is incident on the optical waveguide part, the medium part is arranged in a region where the evanescent mode exists, and the medium part has at least an intermediate level, a signal side level, It has three levels of control side and
The frequency ω p of the incident signal light is equal to the resonance frequency ω a between the signal side level and the intermediate level,
The frequency ω c of the incident control light is equal to the resonance frequency ω b between the control side level and the intermediate level,
When the control light is incident and the optical pulse of the incident signal light is delayed, and then the control light is stopped, or when a predetermined delay time has elapsed, the delay from the medium portion Characterized in that a light pulse is emitted.
当該入射される制御光の強度を調整して、当該所定の遅延時間を変化させる調整工程
をさらに備えることを特徴とする方法。The optical delay method according to claim 11, comprising:
A method further comprising an adjusting step of adjusting the intensity of the incident control light to change the predetermined delay time.
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