JP4029515B2 - Wavelength converter and wavelength converter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システム、特に光波長分割多重伝送、光波長分割多重ネットワークを構成する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光波長分割多重伝送、光波長分割多重ネットワークを構成する際に、1本のファイバにおいて同一の光波長を用いることが出来ない。よって今後、波長多重技術が進み、一つのファイバにおいて複数の波長が用いられるようになると、各ノード間、各中継器間、各端末間、などにおいて波長を変換することが必要となることが予想される。従来の光通信システムにおいては、光の波長を変換する際には変換前の波長で送信された光信号を光受信器にて受信し、その受信信号を増幅器にて増幅し、別の波長で送信される光送信器にて送信するという手段にて光の波長変換を行っていた。しかしながら、光信号を一度電気信号に直して再び光信号にすることで波長を変換するということは、1つの波長変換するあたりにかかるコストが大きい。よってデバイスのコストを上げることなく波長を変換するという技術が必要であった。
【0003】
例えば、光波長を変換する技術としては、Jay.M.Wisenfeldらによって開示されたものが知られている。図18はIEEEPhotonicsTechnologyLettersVol.5、No.11、pp.1300-1303、1993の「WavelengthConversionat10Gb/susingaSemiconductorOpticalamplifier」に示されたブロック図を書き直したものである。
図18において、1は光信号を入力する入力端子、2は光合波器、3は単一モード発振レーザ光源、4は半導体レーザ型光増幅器、51は光波長軸に対して単一波長の透過特性をもつ光フィルタ、6は任意の波長を出力する端子である。
図18と図19を用いて波長がλ1からλ2まで変換される動作原理を説明する。
光信号を入力する端子1からは図18(a)に示した光強度変調されたλ1の光信号が入力され、単一モード発振のレーザ光源3からは図18(b)に示した無変調のλ2の光信号が入力され、両者は合波器2で合波され、図18の半導体レーザ型光増幅器4に入力される。
同時に入力された光信号は、図19に示す原理で半導体レーザ型光増幅器4によって、λ2の光波長の無変調信号に変調がかけられる。
半導体型光増幅器4の特性は、入力光強度が利得飽和領域にあると、図19に示すように入力光強度が大きくなるに従い、利得が減少する飽和特性を持っている。
波長変換前のλ1の光信号強度が図19の利得飽和領域にあるとλ1の光強度変調信号によって半導体レーザ型光増幅器4の利得が変化する。つまりλ1の光強度変調信号においてスペース状態のときには利得が大きく、マーク状態になると利得が小さくなる。
変調していないλ2の光信号を同時に入力すると、半導体レーザ型光増幅器4の利得の変化によりλ2の光信号も変調される。
しかしながら、波長変換前の入力の強度変調信号と波長変換後の出力の強度変調信号とでは強度変調信号においてマークとスペースが逆転した状態となる。
図18の半導体レーザ型光増幅器4からの出力は図18(c)に示すように変調信号されたλ1の信号とλ1と逆転した符号で半導体レーザ型光増幅器4によって強度変調されたλ2信号が同時に出力される。
次に図18(c)に示すような光周波数透過特性をもつ光フィルタ51によってλ1の光信号を除去し、λ2の波長変換された光信号が、波長変換装置の出力に現れる。以上の過程によりλ1からλ2への波長変換が行われたことになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来例は、光の波長を光のまま変換する技術を開示している。しかし、問題として波長変換装置に入力した波長の信号も同時に出力してしまい、その出力において入力した波長を除去する、もしくは変換後の出力のみを光フィルタによって選択する必要がある。
入力される波長もしくは出力される波長が決まっていれば、光フィルタの選択する波長を固定にしたままでよいが、入力される波長もしくは出力される波長が決まっていない場合には、光フィルタの選択する波長を可変にする必要がある。
現在の技術では選択する波長を瞬時に安定して可変できる光フィルタは実用的なものが無い。よってこの方式による波長変換装置において入力信号の波長を出さずに変換後の波長のみを出力する方式は極めて困難であった。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、入力される波長成分を波長変換装置から出力しない波長変換装置を得ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる波長変換器は、光信号を入力する入力端子と、この入力端子からの光信号を複数の光信号に分波する光分波器と、複数の単一モード発振レーザ光源と、前記光分波器からの複数の光信号と前記複数の単一モード発振レーザ光源の出力光とをそれぞれ合波する複数の光合波器と、この合波した複数の光をそれぞれ増幅する複数の半導体レーザ型光増幅器と、この増幅した複数の光信号を合波する光合波器と、この合波した光信号のうち前記複数の単一モード発振レーザ光源の出力波長に対応する複数の波長成分を透過する波長軸に対して周期的な透過特性をもつ光フィルタと、この光フィルタを透過した光信号を出力する出力端子とを備えたものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態による波長変換器を示す構成ブロック図である。
図1において、1は光信号を入力する入力端子、2は光合波器、3は単一モード発振のレーザ光源、4は半導体レーザ型光増幅器、5は光波長軸に対して周期的な透過特性をもつ光フィルタ、6は任意の波長を出力する出力端子である。
単一モード発振レーザ光源3は波長可変の半導体レーザ光源や波長可変のリングレーザ光源などを用いる事が出来る。フィルタ5にはファイバファブリペロフィルタや、マッハツェンダ型フィルタ、アレーウエイブガイド型フィルタ等を用いる事が出来る。
【0019】
次に動作を図1と図2によって説明する。
図2は、変換前の波長λ1、λ3、λ5のうちの1波がλ2、λ4、λ6のうちの1波に変換される事を示している。
図2(a)は図1の入力端子1に入力される光信号を示している。このときに入力される波長はλ2n−1(n:1〜)のいずれか1っの波長である。
図1の波長変換器は1つの光信号のみを変換する機能であるため、λ1、λ3、λ5の波長のいずれか1波が図1の入力端子1から入力される。この光信号は図2(b)のような光強度変調がかけられている。
図1の単一モード発振のレーザ光源3は変換先の波長を出力する。図2の(c)に示すようなλ2、λ4、λ6のいずれか1つが出力される。この場合の光信号は図2(d)に示しているように無変調信号である。
合波器2によって合波された後、図2(b)の光強度変調によって半導体レーザ型光増幅器4の利得が変化し、図2(d)の無変調信号に図2(f)の波長変換後の変調信号に示しているような入力変調信号の図2(b)に対してのマークとスペースの逆転した変調がかかる。
図2(e)は図1の半導体レーザ型光増幅器4の出力を示しており、変換前の光信号と変換後の光信号が混在していることを示している。図1の半導体レーザ型光増幅器4の出力につづく図1の光フィルタ5の透過特性は図2(e)に示したように、λ2n(n:1〜)の変換後の波長成分しか透過しない。光フィルタ5の出力は図2(g)となり、その時の光波形は図2(h)のようになり、出力端子6に出力される。よって、波長変換器に入るまえの図2(a)の波長が図2(g)に変換された事となる。
この方式の場合、入力の波長はλ2n−1(n:1〜)のいずれかになり、出力の波長はλ2n(n:1〜)のいずれかになる。
【0020】
この発明は、従来では出力の光フィルタ5の透過波長が固定であったため、波長の変換後の波長は図18の(d)のようにλ2のみとなっていたが、図2の(e)に示したような透過特性をもつ光フィルタ5を用いる事により光フィルタの透過波を変えることなしに出力波長が図2の(g)に示したようなλ2n(n:1〜)の波長のうち1っに変換出来る利点がある。
【0021】
実施の形態2.
図3は、本実施の形態による波長変換器を示す構成ブロック図である。
図3において、1は光信号を入力する入力端子、2aは第1の光合波器、3aは第1の単一モード発振レーザ光源、4aは第1の半導体レーザ型光増幅器、51aは光波長軸に対して単一波長の透過特性をもつ第1の光フィルタ、2bは第2の光合波器、3bは第2の単一モード発振のレーザ光源、4bは第2の半導体レーザ型光増幅器、51bは光波長軸に対して単一波長の透過特性をもつ第2の光フィルタ、6は任意の波長を出力する出力端子である。
第1の単一モード発振レーザ光源3a、第2の単一モード発振レーザ光源3bは波長可変の半導体レーザ光源、波長可変のリングレーザ光源などを用いる事が出来る。第1の光フィルタ51a、第2の光フィルタ51bは誘電体多層膜フィルタ等を用いる事が出来る。
【0022】
次に動作を図4によって説明する。図4は波長がλ1からλ3へと変換されていく様子を示している。
図4(a)のλ1の波長の図4(b)の光強度変調された光信号が図3の入力端子1に入力される。図3の第1の単一モード発振レーザ光源3aからはλ2の無変調の光信号が出力され、図3の第1の半導体レーザ型光増幅器4aの出力では図4(c)に示す波長で図4(d)に示すような変調信号がのっている。
そのあとにつづく図3の第1の光フィルタ51aが図4(c)に示すような透過特性を持っているため図3の第1の光フィルタ51aの出力は図4(e)、(f)に示すようなものとなる。また更に図3の第2の単一モード発振のレーザ光源3bからは更にもう一度λ3の無変調信号が出力され、図3の第2の半導体レーザ型光増幅器4bの出力には図4(g)、図4(h)のようになる。これが図4(g)に示すような透過特性をもつ図3の第2の光フィルタ51bを通ると、図4(i)、図4(j)のようなλ3のみになり、出力端子6に出力される。よって、変調信号は、波長変換器に入力されたものと同じ変調信号が出力される。
【0023】
この発明は、従来の方式では、波長変換後の変調信号のマークとスペースが反転しているが、実施の形態2のように半導体レーザ型光増幅器を2回透過させた事により波長変換後の変調信号のマークとスペースも変換前と同じにできる利点がある。
【0024】
実施の形態3.
図5は、本実施の形態による波長変換器を示す構成ブロック図である。
図において、5aは光波長軸に対して周期的な透過特性をもつ第1の光フィルタ、5bは光波長軸に対して周期的な透過特性をもつ第2の光フィルタで、図3の第1の光フィルタ51aを図5の第1の光フィルタ5aに、図3の第2の光フィルタ51bを図5の第2の光フィルタ5bに置き換えたものである。他の構成は図3と同じで説明を省く。
【0025】
次に動作を図5、図6を用いて説明する。基本的な動作は実施の形態1と実施の形態2を複合させたものである。図6は波長列λ2n−1(n:1〜)から波長列λ2n−1(n:1〜)へと波長が変換される事を示している。図5の入力端子1に図6(a)、(b)の光信号が入力される。第1の光フィルタ5aの出力は図6(e)、(f)であるが、更にもう一度波長を変換することにより出力では図6(i)、(j)となり、入力された変調信号と同じ変調信号になり、出力の波長も波長列λ2n−1(n:1〜)で入力された波長と同じ波長列となって出力端子6に出力される。。
【0026】
この発明では、従来の方法では波長変換後の変調信号のマークとスペースが反転しているが、本発明は波長変換後の変調信号のマークとスペースも変換前と同じにできる利点がある。また、波長変換器から出力される波長も入力と同じ波長列である利点がある。
【0027】
実施の形態4.
図7は、本実施の形態による波長変換器を示す構成ブロック図である。
図において、51は光波長軸に対して単一波長の透過特性をもつ第1の光フィルタ、52は光波長軸に対して複数のチャネル分の帯域を有する周期的な透過特性をもつ第2の光フィルタである。他の構成は図5と同じで説明を省く。
【0028】
次に動作を図7、図8を用いて説明する。図7の入力端子1には図8(a)、(b)のような光信号が入力される。この時、入力される波長はλ1〜λ5のいずれか1波である。図7の第1の単一モード発振のレーザ光源3aからの出力はλ0のみで、入力された信号は必ずλ0に変換される。これが図7の第2の単一モード発振のレーザ光源3bから出力されるλ1〜λ5の任意の1波に再度変換される。出力にはλ1〜λ5を透過する図8(g)のような透過特性をもつ光フィルタでλ0を除去する。出力の第2の光フィルタの帯域が広いので、フィルタの透過波長を変えることなく、出力は図8(i)、(j)のようにλ1〜λ5までの任意の1つの波長を出力する。
【0029】
従来の方式では、波長変換後の変調信号のマークとスペースが反転しているが、この発明では半導体レーザ型光増幅器を2回透過させた事により波長変換後の変調信号のマークとスペースも変換前と同じにできる利点がある。また、波長変換器から入力される波長も出力される波長も自由に設定できるという利点がある。
【0030】
実施の形態5.
図9は、本実施の形態による波長変換器を示す構成ブロック図である。
図1との相違は、8は1個の入力端子とn個の出力端子を有する光分波器、9はn個の入力端子と1個の出力端子を有する光合波器を備え、図1の単一モード発振レーザ光源、光合波器、半導体レーザ型光増幅器をそれぞれn個並列にし、5の光フィルタを共用した事である。
【0031】
動作を図9を用いて説明する。入力端子1から入力される強度変調光信号はλ1〜λnで、それぞれ光分波器8の出力ポート1〜nに出力される。分波された光強度変調信号はそれぞれ半導体レーザ光源型光増幅器4a〜4cの利得を変調させ、単一モード発振レーザ光源3a〜3cの出力波長に信号を変調し、光合波器9にて合波されて、光フィルタ5によって入力端子1から入力された波長変換前の成分を除去して、出力端子6にて出力される。基本的には実施の形態1と同様な動作をしているが、1つの入力端子、1つの出力端子に複数の波長が多重されているものを波長変換することができる。
【0032】
今までの実施の形態では波長変換器の入力端子1に1つの波長しか入力されないものであったが、この発明では、波長変換器の1つ入力端子に複数の波長が多重されていて、出力端子6も1つであった場合に同時に複数の波長を変換できる利点がある。
【0033】
実施の形態6.
図10は、本実施の形態による波長変換器を示す構成ブロック図である。
図において、10は光スイッチ、11a、11b、11cは単一モード発振波長固定レーザ光源、他は図9と同じ構成で説明を省く。
【0034】
動作は実施の形態5とほぼ同じである。n個の光合波器9とn個の半導体レーザ型光増幅器4a〜4cからなるそれぞれのステージにおいて1個の変換後の光波長の無変調光が必要となる。よってそれそれの単一モード発振波長固定レーザ光源3a〜3cの出力波長を光スイッチ10により選択して出力する。
【0035】
この実施の形態では、1つの入力端子1に複数の波長が多重されていて、出力端子6も1つであった場合に複数の波長を変換できる利点がある。また、単一モード発振波長固定レーザ光源11a〜11cを光スイッチ10で切り替えることにより、単一モード発振レーザ光源3a〜3cを簡便にすることができる。
【0036】
実施の形態7.
図11は、本実施の形態による波長変換装置を示す構成ブロック図である。
図11の構成は、図10の波長変換器を直列に接続し、実施の形態5を実施の形態3に応用したものである。
【0037】
動作は、入力端子1からの波長信号をいったん別波長に変換し、再度目的の波長に変換し直している。波長変換を2回行うことにより、変調信号は入力と同じ論理符号になる。
【0038】
この実施の形態では、1つの入力端子に複数の波長が多重されていて、出力端子も1つであった場合に複数の波長を変換できる利点がある。また、半導体レーザ型光増幅器を2回透過させた事により波長変換後の変調信号のマークとスペースも変換前と同じにできる利点がある。
【0039】
実施の形態8.
図12は、本実施の形態である波長変換装置を示す構成ブロック図である。
図11との相違は、実施の形態6を実施の形態3に応用したものである。
【0040】
動作は、入力した波長信号をいったん別波長に変換し、再度目的の波長に変換し直している。波長変換を2回行うことにより、変調信号は入力のマークとスペースが同じになる。
【0041】
この実施の形態では、1つの入力端子に複数の波長が多重されていて、出力端子も1つであった場合に複数の波長を変換できる利点がある。半導体レーザ型光増幅器を2回透過させた事により波長変換後の変調信号のマークとスペースも変換前と同じにできる利点がある。単一モード発振波長固定レーザ光源を光スイッチで切り替えることにより、レーザ光源を簡便にする利点がある。
【0042】
実施の形態9.
図13は、本実施の形態による波長変換器を示す構成ブロック図である。
1aは光信号を入力する入力端子、12aは第1の光サーキュレータ、4は半導体レーザ型光増幅器、12bは第2の光サーキュレータ、6aは任意の波長を出力する第1の出力端子、3は単一モード発振レーザ光源、6bは任意の波長を出力する第2の出力端子である。
【0043】
図13を用いて動作を説明する。図13(a)の変調されたλ1の信号はサーキュレータ12aを通り半導体レーザ型光増幅器4を通り、変調信号に従い半導体レーザ型光増幅器4の利得を変化させる。第2のサーキュレータ12bにより出力端子6aに変換前の光変調信号が出力される。変換するλ2の信号は単一モードレーザ光源3により出力され、第2のサーキュレータ12bにより半導体レーザ型光増幅器4を通過し、強度変調され、第2の出力端子6bに変換光λ2が出力される。
【0044】
この実施の形態では、変換前の信号を除去するために光フィルタを用いていないので、変換前と変換後の波長設定に制限が無いという利点をもつ。
【0045】
実施の形態10.
図14は、本実施の形態である波長変換装置を示す構成ブロック図である。
1aは光信号を入力する第1の入力端子、12aは第1の光サーキュレータ、4aは第1の半導体レーザ型光増幅器、12bは第2の光サーキュレータ、6aは任意の波長を出力する第1の出力端子、3aは第1の単一モード発振レーザ光源、6bは任意の波長を出力する第2の出力端子、12cは第3の光サーキュレータ、4bは第2の半導体レーザ型光増幅器、12dは第4の光サーキュレータ、3bは第2の単一モード発振レーザ光源、6cは任意の波長を出力する第3の出力端子である。
【0046】
図14を用いて動作を説明する。
図14(a)の変調されたλ1の信号は第1の光サーキュレータ12aを通り第1の半導体レーザ型光増幅器4aを通過して、λ1の変調信号に従い第1の半導体レーザ型光増幅器4aの利得を変化させる。
また、第2の光サーキュレータ12bにより波長変換前の信号が出力端子6aより出力される。
変換するλ3の信号は第1の単一モードレーザ光源3aにより出力される。
【0047】
第2のサーキュレータ12bにより半導体レーザ型光増幅装置4aに入力されたλ3の信号はλ1の信号によって利得が変調された半導体レーザ型光増幅器4aを通過することによって、λ3の信号が変調された後、第1の光サーキュレータ12aを通過して、
第3のサーキュレータ12cを経て、λ3の変調信号に従い第2の半導体レーザ型光増幅器4bの利得を変化させる。
第3のサーキュレータ12cにより波長変換後のλ3の信号は第3の出力端子6cに変換光が出力される。2回目に変換されるλ2の信号は第2の単一モードレーザ光源3bにより出力され、第4のサーキュレータ12dを通り、λ3により利得が変調された第2の半導体レーザ型光増幅器4bを通ることによって変調され、第3のサーキュレータ12cを通った後、出力端子6bから出力される。
【0048】
この実施の形態では、変換前の信号を除去するために光フィルタを用いていないので、変換前と変換後の波長設定に制限が無いという利点をもつ、また、波長変換後の変調信号のマークとスペースも変換前と同じにできる利点がある。
【0049】
実施の形態11.
図15は、本実施の形態である波長変換器を示す構成ブロック図である。
1は光信号を入力する入力端子、13は偏光状態変換器、14aは第1の偏光スプリッタ、3は単一モードレーザ光源、4は半導体レーザ型光増幅器、14bは第2の偏光スプリッタ、6aは任意の波長を出力する第1の出力端子、6bは任意の波長を出力する第2の出力端子。
【0050】
図15を用いて動作を説明する。図15(a)の変調されたλ1の信号はTE波であるとし、偏光状態変換器13にて偏光状態をTM波に変換し、第1の偏光ビームスプリッタ14aに入力され、λ2の無変調の単一モードレーザ光源3からのTE波と合波される。半導体レーザ型光増幅器4では光強度変調信号ののったλ1のTM波で半導体レーザ型光増幅器4の利得を変調させる。λ2のTE波は半導体レーザ光源3の利得変調により信号が変調され、第2の偏光スプリッタ14bにより分岐され、変換前の信号が任意の波長を出力する第1の出力端子6aより出力され、変換後の信号が任意の波長を第2の出力端子6bより出力される。偏光によって波長変換器の入力の信号を削除している。
【0051】
この実施の形態では、変換前の信号を除去するために光フィルタを用いていないので、変換前と変換後の波長設定に制限が無いという利点をもつ。
【0052】
実施の形態12.
図16は、本実施の形態による波長変換装置を示す構成ブロック図である。実施の形態11との違いは、実施の形態11の波長変換器を直列に接続したことである。
【0053】
この実施の形態では、変換前の信号を除去するために光フィルタを用いていないので、変換前と変換後の波長設定に制限が無いという利点をもつ、また波長変換後の変調信号のマークとスペースも変換前と同じにできる利点がある。
【0054】
実施の形態13.
図17は、本実施の形態による波長変換器を示す構成ブロック図である。
実施の形態1との違いは、図1の単一モード発振レーザ光源3の代わりに図17の波長固定光源11a、11b、11cと光スイッチ10を備えたものである。変換後の波長をn個の波長固定光源11a、11b、11cから光スイッチ10を用いて選択するものである。
【0055】
この実施の形態では、単一モード発振波長固定レーザ光源を光スイッチで切り替えることにより、レーザ光源を簡便にする利点がある。
【0056】
【発明の効果】
この発明に係わる波長変換器は、上記のように構成されており、周期的な透過特性を持つ光フィルタを備えているため、複数の波長が多重されている場合に同時に複数の波長を変換できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1による波長変換器の基本構成を示すブロック図である。
【図2】 実施の形態1による波長変換器の動作を示す図である。
【図3】 実施の形態2による波長変換器の基本構成を示すブロック図である。
【図4】 実施の形態2による波長変換器の動作を示す図である。
【図5】 実施の形態3による波長変換器の基本構成を示すブロック図である。
【図6】 実施の形態3による波長変換器の動作を示す図である。
【図7】 実施の形態4による波長変換器の基本構成を示すブロック図である。
【図8】 実施の形態4による波長変換器の動作を示す図である。
【図9】 実施の形態5による波長変換器の基本構成を示すブロック図である。
【図10】 実施の形態6による波長変換器の基本構成を示すブロック図である。
【図11】 実施の形態7による波長変換装置の基本構成を示すブロック図である。
【図12】 実施の形態8による波長変換装置の基本構成を示すブロック図である。
【図13】 実施の形態9による波長変換器の基本構成を示すブロック図である。
【図14】 実施の形態10による波長変換装置の基本構成を示すブロック図である。
【図15】 実施の形態11による波長変換器の基本構成を示すブロック図である。
【図16】 実施の形態12による波長変換装置の基本構成を示すブロック図である。
【図17】 実施の形態13による波長変換器の基本構成を示すブロック図である。
【図18】 従来例1を示す図である。
【図19】 従来例2を示す図である。
【符号の説明】
1 光信号を入力する端子
1a 第1の光信号を入力する端子
1b 第2の光信号を入力する端子
1c 第2の光信号を入力する端子
2 合波器
2a 第1の光合波器
2b 第2の光合波器
2c 第n番目の光合波器
2d 第n+1番目の光合波器
2e 第n+2番目の光合波器
2f 第n+m番目の光合波器
3 単一モード発振レーザ光源
3a 第1の単一モード発振レーザ光源
3b 第2の単一モード発振レーザ光源
3c 第n番目の単一モード発振レーザ光源
3d 第n+1番目の単一モード発振レーザ光源
3e 第n+2番目の単一モード発振レーザ光源
3f 第n+m番目の単一モード発振レーザ光源
4 半導体型レーザ型光増幅器
4a 第1の半導体レーザ型光増幅器
4b 第2の半導体レーザ型光増幅器
4c 第n番目の半導体型レーザ光源光増幅器
4d 第n+1番目の半導体レーザ型光増幅器
4e 第n+2番目の半導体レーザ型光増幅器
4f 第n+m番目の半導体レーザ型光増幅器
5 光波長軸に対して周期的な透過特性をもつ光フィルタ
5a 光波長軸に対して周期的な透過特性をもつ第1の光フィルタ
5b 光波長軸に対して周期的な透過特性をもつ第2の光フィルタ
51 光波長軸に対して単一波長の透過特性をもつ光フィルタ
51a 光波長軸に対して単一波長の透過特性をもつ第1の光フィルタ
51b 光波長軸に対して単一波長の透過特性をもつ第2の光フィルタ
52 光波長軸のチャネルにたいして複数のチャネル分の帯域を有する透過特性をもつ光フィルタ
6 任意の波長を出力できる出力端子
6a 第1の任意の波長を出力する出力端子
6b 第2の任意の波長を出力する出力端子
6c 第2の任意の波長を出力する出力端子
7 光分波器
7a 第1の光分波器
7b 第2の光分波器
8 n個の出力端子を有する光分波器
8a n個の出力端子を有する第1の光分波器
8b n個の出力端子を有する第2の光分波器
9 n個の入力端子を有する光合波器
9a n個の入力端子を有する光合波器
9b n個の入力端子を有する光合波器
10 光スイッチ
10a 第1の光スイッチ
10b 第2の光スイッチ
11a 発振波長が固定された第1の単一モード発振レーザ光源
11b 発振波長が固定された第2の単一モード発振レーザ光源
11c 発振波長が固定された第nの単一モード発振レーザ光源
11d 発振波長が固定された第n+1の単一モード発振レーザ光源
11e 発振波長が固定された第n+2の単一モード発振レーザ光源
11f 発振波長が固定された第n+mの単一モード発振レーザ光源
12a 第1の光サーキュレータ
12b 第2の光サーキュレータ
12c 第3の光サーキュレータ
12d 第4の光サーキュレータ
13 偏光状態変換器
13a 第1の偏光状態変換器
13b 第2の偏光状態変換器
14a 第1の偏光スプリッタ
14b 第2の偏光スプリッタ
14c 第3の偏光スプリッタ
14d 第4の偏光スプリッタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical communication system, and more particularly to an apparatus constituting an optical wavelength division multiplexing transmission and an optical wavelength division multiplexing network.
[0002]
[Prior art]
When configuring an optical wavelength division multiplexing transmission or an optical wavelength division multiplexing network, the same optical wavelength cannot be used in one fiber. Therefore, in the future, if wavelength multiplexing technology advances and multiple wavelengths are used in one fiber, it is expected that it will be necessary to convert wavelengths between nodes, between repeaters, between terminals, etc. Is done. In a conventional optical communication system, when converting the wavelength of light, an optical signal transmitted at a wavelength before conversion is received by an optical receiver, the received signal is amplified by an amplifier, and is converted at another wavelength. Wavelength conversion of light has been performed by means of transmission using a transmitted optical transmitter. However, converting a wavelength by converting an optical signal into an electrical signal and converting it to an optical signal once again is costly to convert one wavelength. Therefore, a technique for converting the wavelength without increasing the cost of the device is required.
[0003]
For example, a technique disclosed by Jay. M. Wisenfeld et al. Is known as a technique for converting an optical wavelength. 18 is a rewrite of the block diagram shown in “WavelengthConversionat10Gb / susingaSemiconductorOpticalamplifier” in IEEEPhotonicsTechnologyLettersVol.5, No.11, pp.1300-1303, 1993.
In FIG. 18, 1 is an input terminal for inputting an optical signal, 2 is an optical multiplexer, 3 is a single mode oscillation laser light source, 4 is a semiconductor laser type optical amplifier, and 51 is a single wavelength transmission with respect to the optical wavelength axis. An
The operation principle of converting the wavelength from λ1 to λ2 will be described with reference to FIGS.
The optical signal of λ1 whose optical intensity is modulated as shown in FIG. 18A is inputted from the
The optical signal input at the same time is modulated by a semiconductor laser type
The semiconductor
When the optical signal intensity of λ1 before wavelength conversion is in the gain saturation region of FIG. 19, the gain of the semiconductor laser type
When an unmodulated λ2 optical signal is input simultaneously, the λ2 optical signal is also modulated by a change in the gain of the semiconductor laser
However, the mark and space are reversed in the intensity modulation signal between the input intensity modulation signal before wavelength conversion and the output intensity modulation signal after wavelength conversion.
The output from the semiconductor laser type
Next, the optical signal of λ1 is removed by the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional example discloses a technique for converting the wavelength of light as it is. However, as a problem, the wavelength signal input to the wavelength converter is also output at the same time, and it is necessary to remove the input wavelength at the output or select only the output after conversion by the optical filter.
If the input wavelength or output wavelength is determined, the wavelength selected by the optical filter may be fixed, but if the input wavelength or output wavelength is not determined, the optical filter The wavelength to be selected needs to be variable.
In the current technology, there is no practical optical filter that can change the selected wavelength instantaneously and stably. Therefore, it has been extremely difficult to output only the converted wavelength without outputting the wavelength of the input signal in the wavelength converter according to this method.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to obtain a wavelength converter that does not output an input wavelength component from the wavelength converter.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
This The wavelength converter according to the invention of An input terminal for inputting an optical signal, an optical demultiplexer for demultiplexing the optical signal from this input terminal into a plurality of optical signals, a plurality of single mode oscillation laser light sources, and a plurality of optical demultiplexers from the optical demultiplexer A plurality of optical multiplexers for combining optical signals and output light of the plurality of single-mode oscillation laser light sources, a plurality of semiconductor laser optical amplifiers for amplifying the plurality of combined lights, and the amplification An optical multiplexer that combines the plurality of optical signals, and a period with respect to a wavelength axis that transmits a plurality of wavelength components corresponding to output wavelengths of the plurality of single-mode oscillation laser light sources of the combined optical signals Optical filter with typical transmission characteristics and an output terminal that outputs an optical signal that has passed through this optical filter It is equipped with.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wavelength converter according to this embodiment.
In FIG. 1, 1 is an input terminal for inputting an optical signal, 2 is an optical multiplexer, 3 is a laser light source of single mode oscillation, 4 is a semiconductor laser type optical amplifier, and 5 is periodically transmitted with respect to the optical wavelength axis. An
As the single mode oscillation
[0019]
Next, the operation will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 shows that one of the wavelengths λ1, λ3, and λ5 before conversion is converted into one of λ2, λ4, and λ6.
FIG. 2A shows an optical signal input to the
Since the wavelength converter in FIG. 1 has a function of converting only one optical signal, one of the wavelengths λ1, λ3, and λ5 is input from the
The single mode oscillation
After being multiplexed by the
FIG. 2E shows the output of the semiconductor laser
In the case of this method, the input wavelength is any one of λ2n−1 (n: 1 to 1), and the output wavelength is any one of λ2n (n: 1 to 1).
[0020]
In the present invention, since the transmission wavelength of the output
[0021]
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the wavelength converter according to this embodiment.
In FIG. 3, 1 is an input terminal for inputting an optical signal, 2a is a first optical multiplexer, 3a is a first single mode oscillation laser light source, 4a is a first semiconductor laser type optical amplifier, and 51a is an optical wavelength. A first optical filter having a transmission characteristic of a single wavelength with respect to the axis, 2b is a second optical multiplexer, 3b is a second single mode oscillation laser light source, and 4b is a second semiconductor laser type optical amplifier. , 51b is a second optical filter having a single wavelength transmission characteristic with respect to the optical wavelength axis, and 6 is an output terminal for outputting an arbitrary wavelength.
As the first single mode oscillation
[0022]
Next, the operation will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows how the wavelength is converted from λ1 to λ3.
An optical signal whose optical intensity is modulated in FIG. 4B having a wavelength of λ1 in FIG. 4A is input to the
The subsequent first
[0023]
In the conventional system, the mark and space of the modulation signal after wavelength conversion are reversed in the conventional system, but after passing through the semiconductor laser type optical amplifier twice as in the second embodiment, the wavelength converted signal is converted. There is an advantage that the mark and space of the modulation signal can be made the same as before conversion.
[0024]
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the wavelength converter according to this embodiment.
In the figure, 5a is a first optical filter having a periodic transmission characteristic with respect to the optical wavelength axis, and 5b is a second optical filter having a periodic transmission characteristic with respect to the optical wavelength axis. The first
[0025]
Next, the operation will be described with reference to FIGS. The basic operation is a combination of the first embodiment and the second embodiment. FIG. 6 shows that the wavelength is converted from the wavelength sequence λ2n−1 (n: 1 to 1) to the wavelength sequence λ2n−1 (n: 1 to 1). The optical signals in FIGS. 6A and 6B are input to the
[0026]
In the present invention, the mark and space of the modulation signal after wavelength conversion are inverted in the conventional method, but the present invention has the advantage that the mark and space of the modulation signal after wavelength conversion can be the same as before conversion. Further, there is an advantage that the wavelength output from the wavelength converter is also the same wavelength string as the input.
[0027]
FIG. 7 is a configuration block diagram showing the wavelength converter according to the present embodiment.
In the figure, 51 is a first optical filter having a transmission characteristic of a single wavelength with respect to the optical wavelength axis, and 52 is a second optical filter having a periodic transmission characteristic having bands for a plurality of channels with respect to the optical wavelength axis. This is an optical filter. Other configurations are the same as those in FIG.
[0028]
Next, the operation will be described with reference to FIGS. Optical signals as shown in FIGS. 8A and 8B are input to the
[0029]
In the conventional method, the mark and space of the modulation signal after wavelength conversion are inverted, but in this invention, the mark and space of the modulation signal after wavelength conversion are also converted by passing through the semiconductor laser optical amplifier twice. There is an advantage that can be made the same as before. Further, there is an advantage that the wavelength input from the wavelength converter and the output wavelength can be freely set.
[0030]
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the wavelength converter according to this embodiment.
1 differs from FIG. 1 in that 8 includes an optical demultiplexer having one input terminal and n output terminals, and 9 includes an optical multiplexer having n input terminals and one output terminal. N single mode oscillation laser light sources, optical multiplexers, and semiconductor laser type optical amplifiers are arranged in parallel, and five optical filters are shared.
[0031]
The operation will be described with reference to FIG. The intensity-modulated optical signals input from the
[0032]
In the embodiments so far, only one wavelength is input to the
[0033]
FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the wavelength converter according to this embodiment.
In the figure, 10 is an optical switch, 11a, 11b, and 11c are single mode oscillation wavelength fixed laser light sources, and the others are the same as those in FIG.
[0034]
The operation is almost the same as in the fifth embodiment. In each stage composed of n
[0035]
This embodiment has an advantage that a plurality of wavelengths can be converted when a plurality of wavelengths are multiplexed on one
[0036]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the wavelength converter according to this embodiment.
The configuration of FIG. 11 is obtained by connecting the wavelength converter of FIG. 10 in series and applying the fifth embodiment to the third embodiment.
[0037]
In operation, the wavelength signal from the
[0038]
In this embodiment, there is an advantage that a plurality of wavelengths can be converted when a plurality of wavelengths are multiplexed on one input terminal and there is also one output terminal. In addition, there is an advantage that the mark and space of the modulated signal after wavelength conversion can be made the same as before conversion by passing through the semiconductor laser type optical amplifier twice.
[0039]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the wavelength converter according to the present embodiment.
The difference from FIG. 11 is that the sixth embodiment is applied to the third embodiment.
[0040]
In operation, the input wavelength signal is once converted to another wavelength and then converted again to the target wavelength. By performing wavelength conversion twice, the modulation signal has the same input mark and space.
[0041]
In this embodiment, there is an advantage that a plurality of wavelengths can be converted when a plurality of wavelengths are multiplexed on one input terminal and there is also one output terminal. By transmitting twice through the semiconductor laser type optical amplifier, there is an advantage that the mark and space of the modulated signal after wavelength conversion can be made the same as before conversion. There is an advantage of simplifying the laser light source by switching the single mode oscillation wavelength fixed laser light source with an optical switch.
[0042]
FIG. 13 is a configuration block diagram showing the wavelength converter according to the present embodiment.
1a is an input terminal for inputting an optical signal, 12a is a first optical circulator, 4 is a semiconductor laser type optical amplifier, 12b is a second optical circulator, 6a is a first output terminal for outputting an arbitrary wavelength, Single mode oscillation
[0043]
The operation will be described with reference to FIG. The modulated signal of λ1 in FIG. 13A passes through the
[0044]
In this embodiment, since an optical filter is not used to remove a signal before conversion, there is an advantage that there is no restriction on wavelength settings before and after conversion.
[0045]
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the wavelength converter according to the present embodiment.
1a is a first input terminal for inputting an optical signal, 12a is a first optical circulator, 4a is a first semiconductor laser type optical amplifier, 12b is a second optical circulator, and 6a is a first optical output of an arbitrary wavelength. , 3a is a first single mode oscillation laser light source, 6b is a second output terminal for outputting an arbitrary wavelength, 12c is a third optical circulator, 4b is a second semiconductor laser optical amplifier, 12d Is a fourth optical circulator, 3b is a second single mode oscillation laser light source, and 6c is a third output terminal for outputting an arbitrary wavelength.
[0046]
The operation will be described with reference to FIG.
The modulated λ1 signal of FIG. 14A passes through the first
Further, the signal before wavelength conversion is output from the
The signal of λ3 to be converted is output from the first single mode
[0047]
The signal of λ3 input to the semiconductor laser
Through the
The
[0048]
In this embodiment, since an optical filter is not used to remove the signal before conversion, there is an advantage that there is no restriction on the wavelength setting before and after conversion, and the mark of the modulation signal after wavelength conversion And space has the advantage of being the same as before conversion.
[0049]
Embodiment 11 FIG.
FIG. 15 is a block diagram illustrating the wavelength converter according to the present embodiment.
1 is an input terminal for inputting an optical signal, 13 is a polarization state converter, 14a is a first polarization splitter, 3 is a single mode laser light source, 4 is a semiconductor laser type optical amplifier, 14b is a second polarization splitter, 6a Is a first output terminal that outputs an arbitrary wavelength, and 6b is a second output terminal that outputs an arbitrary wavelength.
[0050]
The operation will be described with reference to FIG. The modulated λ1 signal in FIG. 15 (a) is assumed to be a TE wave, the
[0051]
In this embodiment, since an optical filter is not used to remove a signal before conversion, there is an advantage that there is no restriction on wavelength settings before and after conversion.
[0052]
Embodiment 12 FIG.
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the wavelength converter according to this embodiment. The difference from the eleventh embodiment is that the wavelength converter of the eleventh embodiment is connected in series.
[0053]
In this embodiment, since an optical filter is not used to remove the signal before conversion, there is an advantage that there is no restriction on the wavelength setting before and after conversion, and the mark of the modulation signal after wavelength conversion and There is an advantage that the space can be the same as before conversion.
[0054]
FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of the wavelength converter according to this embodiment.
The difference from the first embodiment is that the fixed
[0055]
In this embodiment, there is an advantage that the laser light source is simplified by switching the single-mode oscillation wavelength fixed laser light source with an optical switch.
[0056]
【The invention's effect】
This Since the wavelength converter according to the invention is configured as described above and includes an optical filter having periodic transmission characteristics, When multiple wavelengths are multiplexed, multiple wavelengths can be converted simultaneously .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength converter according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing the operation of the wavelength converter according to the first embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength converter according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of the wavelength converter according to the second embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength converter according to a third embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the wavelength converter according to the third embodiment.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a basic configuration of a wavelength converter according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of the wavelength converter according to the fourth embodiment.
FIG. 9 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength converter according to a fifth embodiment.
FIG. 10 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength converter according to a sixth embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength conversion device according to a seventh embodiment.
FIG. 12 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength conversion apparatus according to an eighth embodiment.
FIG. 13 is a block diagram illustrating a basic configuration of a wavelength converter according to a ninth embodiment.
FIG. 14 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength conversion device according to a tenth embodiment.
FIG. 15 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength converter according to an eleventh embodiment.
FIG. 16 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength conversion apparatus according to a twelfth embodiment.
FIG. 17 is a block diagram showing a basic configuration of a wavelength converter according to a thirteenth embodiment.
FIG. 18 is a diagram illustrating a first conventional example.
FIG. 19 is a diagram showing a second conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Terminal for inputting optical signals
1a Terminal for inputting the first optical signal
1b Terminal for inputting the second optical signal
1c Terminal for inputting the second optical signal
2 multiplexer
2a First optical multiplexer
2b Second optical multiplexer
2c nth optical multiplexer
2d n + 1th optical multiplexer
2e n + 2th optical multiplexer
2f n + mth optical multiplexer
3 Single-mode oscillation laser light source
3a First single mode oscillation laser light source
3b Second single mode oscillation laser light source
3c nth single mode oscillation laser light source
3d n + 1th single mode oscillation laser light source
3e n + 2nd single mode oscillation laser light source
3f n + mth single mode oscillation laser light source
4. Semiconductor laser type optical amplifier
4a First semiconductor laser type optical amplifier
4b Second semiconductor laser type optical amplifier
4c nth semiconductor laser source optical amplifier
4d n + 1th semiconductor laser type optical amplifier
4e n + 2nd semiconductor laser type optical amplifier
4f n + mth Semiconductor Laser Type Optical Amplifier
5 Optical filter with periodic transmission characteristics with respect to the optical wavelength axis
5a A first optical filter having periodic transmission characteristics with respect to the optical wavelength axis
5b Second optical filter having periodic transmission characteristics with respect to the optical wavelength axis
51 Optical filter having transmission characteristics of a single wavelength with respect to the optical wavelength axis
51a A first optical filter having a single wavelength transmission characteristic with respect to the optical wavelength axis
51b Second optical filter having transmission characteristics of a single wavelength with respect to the optical wavelength axis
52 An optical filter having transmission characteristics having a plurality of channels for a channel of an optical wavelength axis
6 Output terminal that can output any wavelength
6a Output terminal for outputting first arbitrary wavelength
6b Output terminal for outputting the second arbitrary wavelength
6c Output terminal for outputting second arbitrary wavelength
7 Optical demultiplexer
7a First optical demultiplexer
7b Second optical demultiplexer
8 optical demultiplexer having n output terminals
8a First optical demultiplexer having n output terminals
8b Second optical demultiplexer having n output terminals
9 Optical multiplexer having n input terminals
9a Optical multiplexer having n input terminals
9b Optical multiplexer having n input terminals
10 Optical switch
10a First optical switch
10b Second optical switch
11a First single mode oscillation laser light source with fixed oscillation wavelength
11b Second single mode oscillation laser light source with fixed oscillation wavelength
11c nth single mode oscillation laser light source with fixed oscillation wavelength
11d The (n + 1) th single-mode oscillation laser light source whose oscillation wavelength is fixed
11e n + 2 single mode oscillation laser light source with fixed oscillation wavelength
11f n + m single mode oscillation laser light source with fixed oscillation wavelength
12a First optical circulator
12b Second optical circulator
12c Third optical circulator
12d Fourth optical circulator
13 Polarization state converter
13a First polarization state converter
13b Second polarization state converter
14a First polarization splitter
14b Second polarization splitter
14c Third polarization splitter
14d Fourth polarization splitter
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