JP4211226B2 - Multiplex light separation device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光信号列が時分割により多重化されてなる多重光から1つの光信号列を分離するための多重光分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
多重光の分離装置の1つに、例えば、S. Kawanishi、その他により、「100Gbit/s all-optical demultiplex using four-wave mixing in a travelling wave laser diode amplifier」、Electron Letter 、第30巻、第981−982頁(1994年発行)で開示されているような分離装置がある。
この従来の分離装置によれば、波長が相等しい光から成り相互に同一周期の光パルスを含む複数の光信号列を時分割により多重化してなる多重光と、この多重光の波長と異なる波長を有しかつ前記周期と同一周期の励起光を4波混合素子に導き、励起光の周期パルスと前記多重光のいずれかの光信号列の周期パルスとを相互干渉させることにより、前記励起パルス光に重なり合う一つの前記光信号列に対応して前記励起パルス光の波長および前記多重光の波長と異なる波長の波長変換パルス光を生成させることができる。前記多重光および励起パルス光と共に前記4波混合素子から出力される波長変換パルス光は、フィルタを用いて前記励起光および前記多重光から抽出され、これにより、前記多重光の前記一つの光信号列が、これに対応した前記波長変換光として、分離される。
【0003】
本発明者は、特願平11−351601号において、前記4波混合素子として、モード同期半導体レーザを用いることを提案した。このモード同期半導体レーザは、その内部に、複数の光信号列の波長と異なる波長の励起パルス光を前記光信号列の周期と同一周期で生成することができる。また、前記同期半導体レーザは、前記4波混合素子の機能と、前記励起光発生源の機能とを兼ね備えることから、多重光分離装置の構成の簡素化および小型化を図ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したモード同期半導体を用いた多重光分離装置では、前記モード同期半導体レーザは、これに入射する多重光の偏光状態に比較的強い依存性を示すことから、多重光の偏光状態の変化に応じて前記波長変換光の強度が変化する。前記モード同期半導体に案内される多重光は、例えば光通信状況の変化により、光の進行方向を回転軸としてその回りに偏波方向を回転させるが、この偏波方向の回転に応じて、分離された前記波長変換光の強度に変化が見られた。
【0005】
そこで、本発明の目的は、多重光の偏波方向の変化に拘わらず、分離された光信号列のパルス強度に大きな変化を生じることのない多重光分離装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の点を解決するために、次の構成を採用する。
〈構成〉
本発明は、波長及び周期が同一の複数の光信号列を時分割して多重化して成る多重光から1つの前記光信号列を分離するための多重光分離装置において、前記波長と異なる波長及び前記周期と同一の周期を有する励起パルス光を生成する半導体レーザと、前記多重光を互いに異なる二つの偏光成分に分離する分離手段と、一方の偏光成分を前記半導体レーザの一端に案内入力すると共に他方の偏光成分を前記半導体レーザの他端に前記一方の偏光成分と偏光方向を一致させて案内入力する案内手段と、前記光信号列と前記半導体レーザ内を周回する前記励起パルス光との位相を時間的に一致させるべく該半導体レーザを同期制御し、かつ前記励起パルス光が前記半導体レーザ内を周回して両端に位置するとき前記各偏光成分を混合させるべく各端から入力するタイミングを前記半導体レーザに対して設定する同期設定手段とを含み、前記半導体レーザは、前記周回する励起パルス光に前記両偏光成分が混合されると4波混合して波長変換光を生成して出力する波長変換機能を更に備える多重光分離装置であって、前記案内手段は、光の偏光方向を保持した状態で前記分離手段からの前記光を前記半導体レーザの一方の端面に案内する偏波面保持光ファイバと、該ファイバに設けられ該ファイバ内を案内される一方の前記偏光成分に、前記半導体レーザの他方の端面に案内される他方の前記偏光成分に関して、前記励起パルス光の前記半導体レーザ内の周回周期の半値の遅延を与える光遅延回路と、前記光ファイバから前記半導体レーザの前記一方の端面に向けられる前記一方の偏光成分を前記半導体レーザの前記他方の端面に向けられる前記偏光成分の偏光方向に一致させるためのファラデー回転子とを備え、更に、前記半導体レーザの両端から出力される前記波長変換光の偏光成分を含む両偏光成分を合成する光合成手段と、該光合成手段を経た光から前記波長変換光を抽出するフィルタとを含むことを特徴とする。
【0007】
〈作用〉
本発明に係る前記分離装置では、前記半導体レーザに案内される前記多重光は、前記分離手段により、2つの偏光成分に分けられ、それぞれが前記半導体レーザ内の前記励起パルス光に同期して前記半導体レーザ内にその両端から入力される。このとき、前記両偏光成分は、相互に偏光方向を一致させた状態で、前記半導体レーザに案内される。
前記半導体レーザは、その両端から案内されたそれぞれの偏光成分と、半導体レーザ内を周回する前記励起パルス光との相互作用により、前記各偏光成分の入力端部と反対側の端部から、それぞれの偏光成分の強度に応じた波長変換パルス光を生成する。各偏光成分に応じて前記半導体レーザの両端から出力された各波長変換パルス光は、前記光合成手段により合成された後、前記フィルタを経ることにより、抽出され、これにより、抽出された波長変換光が、前記多重光からその一つの光信号列として分離される。
【0008】
本発明に係る前記分離装置によれば、前記したように、前記多重光は2つの偏波光成分に分けられて前記半導体レーザに案内されることから、前記多重光が、その進行方向を回転軸として、その回りに偏光方向を回転させることにより、例えば一方の前記偏光成分が減少しても、この減少分を補償すべく他方の前記偏光成分が増大することから、前記多重光の偏光方向の回転に拘わらず、前記半導体レーザ内に案内される両偏光成分の強度の和は、ほぼ一定の強度に保持される。
従って、前記多重光の偏光方向の回転に拘わらず、両偏光成分と前記励起パルス光との相互作用により生成される波長変換光の強度の変化を抑制することができ、これにより、前記多重光の偏光方向の回転に拘わらず、ほぼ一定強度の波長変換パルス光を抽出することができることから、前記多重光の偏光方向の回転に伴って生じる分離信号列のパルス強度の変化を抑制することが可能となる。
【0009】
前記半導体レーザの光の入出力端となる前記両端には、該半導体レーザの内部に案内された前記光パルスが反射して外部のそれに重複することを防止するための反射防止処理が施される。
【0010】
前記案内手段は、光の偏光方向を保持した状態で前記分離手段からの前記光を前記半導体レーザの一方の端面に案内する偏波面保持光ファイバと、該ファイバに設けられ該ファイバ内を案内される一方の前記偏光成分に、前記半導体レーザの他方の端面に案内される他方の前記偏光成分に関して、前記励起パルス光の前記半導体レーザ内における周回周期の半値の遅延を与える光遅延回路と、前記光ファイバから前記半導体の前記一方の端面に向けられる前記一方の偏光成分を前記半導体レーザの前記他方の端面に向けられる前記偏光成分の偏光方向に一致させるためのファラデー回転子とで構成することができる。
【0011】
前記分離手段は、例えば偏光ビームスプリッタで構成することができる。
【0012】
前記半導体レーザは、その内部における励起パルス光の発生周期が周回周期の1/偶数を示す偶数次の高調波モード動作で動作する半導体レーザを用いることができる。
この場合、前記半導体レーザの両端に同期的に励起パルス光が存在し得ることから、前記した励起パルス光の周回を待つことなく前記半導体レーザの両端から同期的に前記両偏光成分を入力することができる。従って、前記遅延回路が不要となることから、前記案内手段は、光の偏光面を保持した状態で該光を前記半導体レーザの一方の前記端面に案内する偏波面保持光ファイバと、前記光ファイバから前記半導体の前記一方の端面に向けられる前記偏光成分を前記半導体レーザの他方の端面に向けられる前記偏光成分の偏光面に一致させるためのファラデー回転子とで構成することができる。
【0013】
また、前記半導体レーザは、同期的に該半導体レーザの両端から互いに反対側の端部に向けての励起パルス光を生成する衝突パルスモードで動作する半導体レーザを用いることができる。
この場合、前記半導体レーザの両端から互いに反対側の端部に向けて同期的に周回する励起パルス光が生成されることから、高調波モード動作の半導体レーザにおけると同様に、前記した励起パルス光の周回を待つことなく前記半導体レーザの両端から同期的に前記両偏光成分を入力することができる。従って、前記遅延回路が不要となることから、前記案内手段は、光の偏光面を保持した状態で該光を前記半導体レーザの一方の前記端面に案内する偏波面保持光ファイバと、前記光ファイバから前記半導体の前記一方の端面に向けられる前記偏光成分を前記半導体レーザの他方の端面に向けられる前記偏光成分の偏光面に一致させるためのファラデー回転子とで構成することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態について詳細に説明する。
〈具体例1〉
本発明に係る多重光分離装置10は、図1に示されているように、光時分割多重光11の分離に用いられる。前記多重光11は、それぞれが互いに等しい波長λ1を有しかつ相互に等しい繰り返しパルス周期fを有する光信号が時分割多重を受けることにより、形成される。図1に示す例では、前記多重光11の光パルスa,c,e,gおよびiが1つのチャンネルのパルス信号であり、光パルスb,d,fおよびhが他のチャンネルのパルス信号であり、この2つのチャンネルのパルス信号が時間的に交互に挿入されることにより、前記多重光11が形成されている。
【0015】
前記多重光分離装置10は、前記多重光11に関連した波長変換パルス光を生成するための半導体レーザ12を含む。
具体例1に示す前記半導体レーザ12は、受動モード同期機能および能動モード同期機能を兼ね備えた、いわゆるハイブリッドモード同期半導体レーザであり、後述する励起光の反射にブラッグ反射を利用したDBR(分布反射型:distributed Bragg reflector)半導体レーザである。
【0016】
前記半導体レーザ12は、従来よく知られているように、半導体材料から成るn型クラッド層13、p型クラッド層14および両クラッド層13および14間の活性層15とからなる積層構造を有し、活性層15には、一対の相等しい回折格子15aおよび15a′を間に、一方の回折格子15aから他方の回折格子15a′に向けて受動導波路領域15b、利得領域15cおよび可飽和吸収領域15dが形成されている。
【0017】
前記n型クラッド層13の裏面には、接地される共通電極16が設けられ、また、前記p型クラッド層14には、各回折格子15a、15a′および各領域15b〜15dに対応してそれぞれの電極17a、17a、17b、17c、17dが形成されている。
両回折格子15aおよび15a′に対応する両電極17aおよび17aには、前記積層構造に順方向電圧を印加するための直流電源18aが接続され、また、前記受動導波路領域15bおよび利得領域15cに対応する電極17bおよび17cのそれぞれには、対応するそれぞれの領域15bおよび15cに、順方向電圧を印加するための直流電源18bおよび18cが接続されている。
さらに、可飽和吸収領域15dに対応する電極17dには、前記多重光11の繰り返しパルス周期fに等しい周期を有する交流電源18dと、逆バイアス電源18eとが接続されている。
【0018】
前記半導体レーザ12では、従来よく知られているように、順方向電圧が印加される利得領域15cで、前記多重光11の波長λ1と異なる波長λ2を有する誘導放出光が発生すると、逆バイアスが周期fで変化する可飽和吸収領域15dを経ることにより、誘導放出光が部分的に吸収される。また、各回折格子15aの格子周期により規定される前記波長λ2の誘導放出光が、活性層15の両端で選択的に反射されることから、所定の励起パルス光19が、前記活性層15内における回折格子15aおよび15a′間での周回に伴い、順次、成長する。この波長λ2の励起パルス光19は、両回折格子15aおよび15a′により規定される共振器長(L)の2倍(2L)の値で決まる周期であって前記パルス周期fにほぼ等しい周期を有する。
前記半導体レーザ12内を周回する励起パルス光19の一部は、その両端12aおよび12bから、レーザ光として外部に放出される。
【0019】
各回折格子15aおよび15a′に関連して設けられる前記直流電源18aの電圧を調整することにより、従来よく知られているように、前記回折格子15aおよび15a′の屈折率を変えることができ、これにより、励起パルス光19の波長λ2を微調整することができる。
また、可飽和吸収領域15dに関連して設けられる周期fの交流電源18dにより、周期fで繰り返される励起パルス光19の安定化を図ることができ、また、その位相を調整することにより、前記励起パルス光列の位相を調整することができる。すなわち、交流電源18dの位相の調整により、前記励起パルス光19の列を時間軸上で全体的にシフトさせることができる。前記導波路領域15bに関連して設けられた直流電源18bの電圧の調整によっても、前記励起パルス光列の位相を調整することができる。
【0020】
前記多重光11は、図示の例では、3つの入出力端を有するいわゆる3ポート光サーキュレータ20を経て、分離手段21に案内され、該分離手段により、2つの偏光成分に分けられた後、案内手段22により、それぞれの偏光成分が前記半導体レーザ12の両端12aおよび12bから、該レーザの内部に案内される。
【0021】
分離手段21は、例えば偏光ビームスプリッタからなり、図示の例では、光に対する可逆作用により、後述する合波手段の機能を兼ね備える。前記多重光11のうち、前記スプリッタ21により分離された一方の偏光成分は、図2に示されているように、例えば垂直面に沿った偏光面を有するS偏光成分であり、この一方の偏光成分であるS偏光成分は、その偏光面を保持する導波路として機能する偏波面保持光ファイバ22a経て、前記半導体レーザ12の前記一端12aに案内される。
【0022】
偏波面保持光ファイバ22aには、該ファイバを経る前記S偏光成分に所定の時間遅延を与えるための光遅延回路22bおよび前記S偏光成分の偏光面を光の進行方向の回りに90度回転させるためのファラデー回転子22cが設けられている。前記S偏光成分は、光遅延回路22bを経ることにより、所定の時間遅れを与えられた後、ファラデー回転子22cを経ることにより、偏光面を90度回転させ、その後、光結合レンズ22dを経ることにより、効率的に、前記半導体レーザ12内に照射される。
【0023】
前記多重光11のうち、前記スプリッタ21により分離された他方の偏光成分は、図3に示されているように、例えばS偏光成分の偏光面と直角な偏光面を有するP偏光成分であり、該P偏光成分は、偏光面を維持した状態で光結合レンズ22eを経ることにより、効率的に、前記半導体レーザ12の他端12bからその内部に照射される。
前記前記半導体レーザ12の両端12aおよび12bから内部に入射する両偏光成分の内部反射を防止するための反射防止膜23がその両端12aおよび12bに設けられている。反射防止膜23からなる反射防止処理により、光信号の無信号部分への転移による信号化け、すなわち「0」信号が「1」信号に化けることを確実に防止することができる。
【0024】
前記スプリッタ21からの前記P偏光成分が前記半導体レーザ12にその前記他端から入射するとき、前記光ファイバ22aおよびファラデー回転子22cを含む前記案内手段22を経る前記S偏光成分は、その偏波面を前記ファラデー回転子22cによる回転により前記P偏光成分のそれに一致させかつ前記光遅延回路22bにより、前記P偏光成分に関して、前記励起パルス光19の前記周回周期の半値の時間遅延を以て、前記半導体レーザ12の前記一端に入射される。
【0025】
従って、例えば前記多重光11のうち、光パルスa,c,e,gおよびiを含むチャンネルの光パルス信号列11aと前記半導体レーザ12内を周回する前記励起パルス光との位相が時間的に一致するように前記半導体レーザ12が動作されている場合、符号19で示されているように、前記励起パルス光が前記半導体レーザ12の前記他端にあるとき、前記多重光11の前記光パルスの前記P偏光成分が前記他端に入力され、前記所定の時間遅れを以て、この励起パルス光が図1に符号19′を付して示されているように、前記半導体レーザ12の前記一端に位置するとき、前記P偏光成分に偏波面を一致させた前記S偏光成分が前記半導体レーザ12の前記一端からその内部に入射する。
【0026】
従って、前記多重光11の前記S偏光成分およびP偏光成分は、その偏光面を一致させた状態で、前記半導体レーザ12内を周回する前記励起パルス光(19および19′)に同期して前記半導体レーザ12の両端12aおよび12bからその内部に照射される。
【0027】
波長λ2を有する励起パルス光(19および19′)を周回させる前記半導体レーザ12内に、波長λ1を有する前記両偏光成分が入射すると、いわゆる4波混合作用により、前記両波長λ1およびλ2と波長を異にする波長変換光が生じる。
この波長変換光のうち、P偏光波と前記励起パルス光19との相互作用により起生する波長変換光は、前記半導体レーザ12の前記一端から前記光結合レンズ22d、前記ファラデー回転子22cおよび前記光遅延回路22bを有する前記案内手段22を経て、前記スプリッタ21に案内される。このとき、前記波長変換光は、前記ファラデー回転子22cにより、その偏光面を90度回転させられる。
【0028】
他方、S偏光波と前記励起パルス光19′との相互作用により起生する波長変換光は、前記半導体レーザ12の前記他端から前記光結合レンズ22eを経て、前記スプリッタ21に案内される。
前記スプリッタ21は、光の可逆作用により、それぞれの偏光成分に基づく両波長変換光を合成して前記サーキュレータ20に返す。前記スプリッタ21により合成されて前記サーキュレータ20に案内される光には、前記した波長変換光に加えて、前記半導体レーザ12から放射される波長λ2を有する前記励起パルス光および前記半導体レーザ12を透過する波長λ1を有する前記多重光11が含まれる。しかしながら、波長λ3を有する波長変換光の通過を許す波長フィルタ24により、所定のチャンネルの光パルス信号列11a(例えばa、c、e、gおよびi)に同期的に生成される波長変換光が分離されることから、実質的に、前記多重光11から所定のチャンネルの光パルスを分離することができる。
【0029】
例えば、前記サーキュレータ20から前記スプリッタ21に至る前記多重光11に時間遅延を与え、あるいは前記したように交流電源18dの位相を変化させることにより、前記半導体レーザ12内の前記励起パルス光19に同期する前記多重光11のチャンネルを選択することができ、これにより、分離すべき光信号のチャンネルの切り換えを実現することができる。
【0030】
本発明に係る前記多重光分離装置では、前記したように、前記半導体レーザ12内の前記励起パルス光19に相互作用させる前記多重光11は、S偏光成分およびP偏光成分に分離された後、前記案内手段22により、相互に偏光面を一致させて前記半導体レーザ12内にその両端から照射され、前記励起パルス光19都の相互作用により生成されるそれぞれの偏光成分による前記波長変換光は、前記スプリッタ21により合成された後、前記波長フィルタ24により、他の波長を有する光信号から分離される。
【0031】
従って、前記多重光11がその偏波面を回転させることにより、前記S偏光成分およびP偏光成分のそれぞれに強度変化が生じても、それぞれの偏波成分が前記励起パルス光19との相互作用に寄与しており、両偏光成分強度の和に対応した強度の波長変換光が得られることから、前記多重光11の偏波面の回転によっても、波長変換光の強度に従来のような大きな変化は生じることなく、安定した強度の波長変換光を得ることができる。
【0032】
図1の具体例1に沿って説明したところでは、前記スプリッタ21が前記多重光11をそれぞれの偏光成分に分離し、また波長変換光のそれぞれの偏光成分を合成する例を示した。この例に代えて、前記半導体レーザ12を間に、前記スプリッタ21と反対の側で波長変換光の偏光成分を合成するための光合成手段を前記スプリッタ21とは別に設けることができる。
【0033】
また、前記交流電源18dが前記多重光11の各チャンネルの光パルスの繰り返し周期fにほぼ等しい周期fを有する例を示したが、これに代えて、前記半導体レーザ12を高調波モードで動作させることができる。この高調波モードでは、前記交流電源18dは前記光パルスの繰り返し周期fの1/偶数倍2nf(nは、正の整数)に設定されることから、図1に示したように、前記半導体レーザ12の前記他端12bに前記励起パルス光19が存在するとき、この励起パルス光の周回を待つことなく、前記一端12aに前記励起パルス光19′を存在させることができる。
【0034】
従って、前記半導体レーザ12を高調波モードで動作させることにより、前記光ファイバ22aを経て前記一端12aに案内される前記S偏光成分に前記した時間遅延を与えることなく、該S偏光成分および前記P偏光成分のそれぞれを前記励起パルス光19′および前記励起パルス光19に同時的に作用させることができることから、前記案内手段22に前記光遅延回路22bを設けることなく、前記S偏光成分および前記P偏光成分のそれぞれを前記励起パルス光に効果的に作用させることができ、これにより、前記したと同様に、安定した強度の波長変換光を得ることができることに加えて、構成の一層の簡素化を図ることが可能となる。
【0035】
〈具体例2〉
図4に示す多重光分離装置10では、半導体レーザとして、衝突パルスモードで動作する半導体レーザ52が用いられている。図4に示された前記多重光分離装置10の具体例1におけると同様な機能部分には、これと同一の参照符号が付されている。
衝突パルスモード動作の半導体レーザ52は、従来よく知られているように、活性層15の中央部には、可飽和吸収領域15dが設けられ、該可飽和吸収領域に関して対称的となるように、前記半導体レーザ52の両端12aおよび12bへ向けて、利得領域15c、受動導波路領域15bおよび回折格子15a、15a′がそれぞれ配置されている。前記n型クラッド層13には、前記したと同様な共通電極16が設けられ、また前記p型クラッド層14には、各領域15a、15a′、15b、15b、15c、15cおよび15dに対応して、それぞれ前記した各電源に接続される電極17a、17a、17b、17b、17c、17cおよび17dが設けられている。
【0036】
前記半導体レーザ52では、従来よく知られているように、活性層15の中央部の可飽和吸収領域15dを間に、各利得領域15c、受動導波路領域15bおよび回折格子15a、15a′がそれぞれ対称的に配置されていることから、前記半導体レーザの両端から互いに反対側の端部に向けて同期的に周回する励起パルス光19および19′が生成される。
半導体レーザ52の両端には、内部反射を防止するための前記したと同様な反射防止膜23が設けられている。
【0037】
前記半導体レーザ52を含む多重光分離装置10によれば、前記半導体レーザの両端から互いに反対側の端部に向けて同期的に周回する励起パルス光19および19′が生成されることから、具体例1の変形例として説明した高調波モード動作の半導体レーザにおけると同様に、前記した励起パルス光の周回を待つことなく前記半導体レーザの両端から同期的に前記両偏光成分を入力することができる。従って、前記遅延回路が不要となり、前記案内手段22に前記光遅延回路22bを設けることなく、前記S偏光成分および前記P偏光成分のそれぞれを前記励起パルス光19および励起パルス光19′に効果的に作用させることができ、これにより、前記したと同様に、安定した強度の波長変換光を得ることができることに加えて、構成の一層の簡素化を図ることが可能となる。
【0038】
前記した前記半導体レーザとして、前記したハイブリッドモード同期DBRレーザに拘わらず、能動モード同期レーザあるいは受動モード同期レーザ等の種々のモード同期レーザを適用することができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明に係る前記多重光分離装置では、前記したように、2つの偏波光成分に分けられた前記多重光がそれぞれの偏波方向を一致させて前記半導体レーザに案内されることから、たとえ前記多重光がその進行方向を回転軸として、その回りに偏光方向を回転させても、前記半導体レーザ内に案内される多重光の強度すなわち両偏光成分の強度の和は、ほぼ一定の強度に保持される。
【0040】
従って、本発明によれば、両偏光成分と前記励起パルス光との相互作用により生成される波長変換光の強度の変化を抑制することができることから、前記多重光の偏光方向の回転に拘わらず、ほぼ一定強度の波長変換パルス光を抽出することができ、これにより、前記多重光の偏光方向の回転に伴って生じる分離信号列のパルス強度の変化を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る多重光分離装置の具体例1を概略的に示す図面である。
【図2】図1に示した線II−IIに沿って得られた一方の偏光成分の偏波状態を示す断面図である。
【図3】図1に示した線III−IIIに沿って得られた他方の偏光成分の偏波状態を示す断面図である。
【図4】本発明に係る多重光分離装置の具体例2を概略的に示す図面である。
【符号の説明】
10 多重光分離装置
11 多重光
11a 波長変換パルス光
12、52 半導体レーザ
19、19′ 励起パルス光
21 (分離手段および合成手段)偏光ビームスプリッタ
22(22a、22b、22c) 案内手段
24 フィルタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multiplexed optical demultiplexing device for separating one optical signal sequence from multiplexed light obtained by multiplexing a plurality of optical signal sequences by time division.
[0002]
[Prior art]
For example, S. Kawanishi et al., "100 Gbit / s all-optical demultiplex using four-wave mixing in a traveling wave laser diode amplifier", Electron Letter, Vol. 30, Vol. 981 There are separation devices as disclosed on page -982 (issued in 1994).
According to this conventional separation device, a multiplexed light obtained by multiplexing a plurality of optical signal sequences composed of light having the same wavelength and containing optical pulses having the same period, and a wavelength different from the wavelength of the multiplexed light. And pumping the pumping light having the same cycle as the cycle to the four-wave mixing element, and causing the periodic pulse of the pumping light and the periodic pulse of one of the optical signal trains of the multiplexed light to interfere with each other. Corresponding to one optical signal train overlapping with light, wavelength-converted pulse light having a wavelength different from the wavelength of the excitation pulse light and the wavelength of the multiplexed light can be generated. The wavelength-converted pulse light output from the four-wave mixing element together with the multiplexed light and the pump pulse light is extracted from the pump light and the multiplexed light using a filter, whereby the one optical signal of the multiplexed light is extracted. The columns are separated as the corresponding wavelength converted light.
[0003]
The present inventor proposed in Japanese Patent Application No. 11-351601 to use a mode-locked semiconductor laser as the four-wave mixing element. This mode-locked semiconductor laser can generate pumping pulse light having a wavelength different from the wavelengths of the plurality of optical signal trains in the same period as that of the optical signal trains. Further, since the synchronous semiconductor laser has both the function of the four-wave mixing element and the function of the pumping light generation source, the configuration of the demultiplexing device can be simplified and downsized.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the demultiplexing device using the mode-locked semiconductor described above, the mode-locked semiconductor laser exhibits a relatively strong dependence on the polarization state of the multiplexed light incident thereon, and therefore the change in the polarization state of the multiplexed light. The intensity of the wavelength-converted light changes according to. The multiplexed light guided to the mode-locked semiconductor rotates the polarization direction around the light traveling direction as a rotation axis due to, for example, a change in the optical communication status, and is separated according to the rotation of the polarization direction. A change was observed in the intensity of the converted wavelength light.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a multiplexed optical demultiplexing device that does not cause a large change in the pulse intensity of a separated optical signal train regardless of the change in the polarization direction of the multiplexed light.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention adopts the following configuration in order to solve the above points.
<Constitution>
The present invention relates to a multiplex optical demultiplexer for separating one optical signal sequence from multiplexed light obtained by time-division multiplexing a plurality of optical signal sequences having the same wavelength and period, and a wavelength different from the wavelength, A semiconductor laser that generates pumping pulse light having the same period as the period, a separating unit that separates the multiplexed light into two different polarization components, and one polarization component is guided and input to one end of the semiconductor laser. Guiding means for guiding and inputting the other polarization component to the other end of the semiconductor laser so that the polarization direction of the one polarization component coincides The semiconductor laser is synchronously controlled so as to temporally match the phases of the optical signal train and the excitation pulse light circulating in the semiconductor laser, and When the excitation pulse light circulates in the semiconductor laser and is positioned at both ends, the polarization components should be mixed. Each The timing to input from the end For the semiconductor laser The semiconductor laser further includes a wavelength conversion function for generating and outputting wavelength-converted light by mixing four waves when the two polarized components are mixed with the circulating excitation pulse light. In the multiple light separating device, the guiding means guides the light from the separating means to one end face of the semiconductor laser while maintaining the polarization direction of the light, and a polarization plane holding optical fiber, The one of the polarization components provided in the fiber and guided in the other end surface of the semiconductor laser with respect to the other polarization component guided in the fiber has a cycle period of the pump pulse light in the semiconductor laser. Half An optical delay circuit for delaying the value, and the optical fiber to the semiconductor laser A Faraday rotator for causing the one polarization component directed to the one end face of the semiconductor laser to coincide with the polarization direction of the polarization component directed to the other end face of the semiconductor laser. And a light combining unit that combines both polarization components including the polarization component of the wavelength converted light output from both ends of the semiconductor laser, and a filter that extracts the wavelength converted light from the light that has passed through the light combining unit. It is characterized by that.
[0007]
<Action>
In the separation device according to the present invention, the multiplexed light guided to the semiconductor laser is divided into two polarization components by the separation means, each of which is synchronized with the excitation pulse light in the semiconductor laser. Input from both ends of the semiconductor laser. At this time, the two polarization components are guided to the semiconductor laser in a state in which the polarization directions coincide with each other.
The semiconductor laser has an interaction between each polarization component guided from both ends thereof and the excitation pulsed light that circulates in the semiconductor laser, respectively, from the end opposite to the input end of each polarization component, respectively. Wavelength-converted pulsed light corresponding to the intensity of the polarized light component is generated. Each wavelength conversion pulse light outputted from both ends of the semiconductor laser in accordance with each polarization component is extracted by passing through the filter after being synthesized by the light synthesizing means, and thereby extracted wavelength converted light. Are separated from the multiplexed light as one optical signal train.
[0008]
According to the separation device of the present invention, as described above, since the multiplexed light is divided into two polarized light components and guided to the semiconductor laser, the traveling direction of the multiplexed light is a rotation axis. By rotating the polarization direction around it, for example, even if one of the polarization components decreases, the other polarization component increases to compensate for this decrease, so that the polarization direction of the multiplexed light Regardless of the rotation, the sum of the intensities of both polarization components guided into the semiconductor laser is maintained at a substantially constant intensity.
Therefore, regardless of the rotation of the polarization direction of the multiplexed light, it is possible to suppress a change in the intensity of the wavelength-converted light generated by the interaction between both polarization components and the excitation pulse light. Since the wavelength-converted pulsed light having a substantially constant intensity can be extracted regardless of the rotation of the polarization direction, it is possible to suppress the change in the pulse intensity of the separated signal sequence caused by the rotation of the polarization direction of the multiplexed light. It becomes possible.
[0009]
Antireflection treatment is performed on the both ends, which are the input / output ends of the light of the semiconductor laser, to prevent the light pulse guided inside the semiconductor laser from being reflected and overlapping with the outside. .
[0010]
The guide means is a polarization-maintaining optical fiber that guides the light from the separation means to one end face of the semiconductor laser while maintaining the polarization direction of light, and is guided in the fiber. The other one polarization component guided to the other end surface of the semiconductor laser is related to the other one polarization component of the excitation pulse light in the cycle period in the semiconductor laser. Half An optical delay circuit for delaying the value, and the one polarization component directed from the optical fiber toward the one end surface of the semiconductor is made to coincide with the polarization direction of the polarization component directed toward the other end surface of the semiconductor laser For the Faraday rotator.
[0011]
The separating means can be constituted by a polarizing beam splitter, for example. Ru .
[0012]
In the semiconductor laser, the generation period of the excitation pulse light in the semiconductor laser is Lap Periodic 1 / Even Number Show Even order A semiconductor laser operating in harmonic mode operation can be used.
In this case, since the excitation pulse light can exist synchronously at both ends of the semiconductor laser, both the polarization components are input synchronously from both ends of the semiconductor laser without waiting for the circulation of the excitation pulse light. Can do. Accordingly, since the delay circuit is unnecessary, the guide means maintains the polarization plane of light and guides the light to one of the end faces of the semiconductor laser, and the optical fiber. To a Faraday rotator for matching the polarization component directed to the one end face of the semiconductor with the polarization plane of the polarization component directed to the other end face of the semiconductor laser.
[0013]
Further, as the semiconductor laser, a semiconductor laser that operates in a collision pulse mode that generates excitation pulse light from both ends of the semiconductor laser toward opposite ends can be used.
In this case, pumping pulse light that circulates synchronously from both ends of the semiconductor laser toward opposite ends is generated. Therefore, as in the semiconductor laser operating in the harmonic mode, the pumping pulse light described above is used. Both polarization components can be input synchronously from both ends of the semiconductor laser without waiting for the rotation of the semiconductor laser. Accordingly, since the delay circuit is unnecessary, the guide means maintains the polarization plane of light and guides the light to one of the end faces of the semiconductor laser, and the optical fiber. To a Faraday rotator for matching the polarization component directed to the one end face of the semiconductor with the polarization plane of the polarization component directed to the other end face of the semiconductor laser.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.
<Specific example 1>
The
[0015]
The
The
[0016]
As is well known, the
[0017]
A
Both
Further, an
[0018]
In the
A part of the
[0019]
By adjusting the voltage of the
Further, the
[0020]
In the illustrated example, the multiplexed
[0021]
The separating means 21 is composed of, for example, a polarization beam splitter. In the illustrated example, the separating means 21 also has a function of a multiplexing means described later by a reversible action on light. Of the multiplexed
[0022]
In the polarization-maintaining
[0023]
Of the multiplexed
[0024]
When the P-polarized component from the
[0025]
Therefore, for example, the phase of the optical
[0026]
Therefore, the S-polarized component and the P-polarized component of the multiplexed
[0027]
When the two polarized components having the wavelength λ1 are incident on the
Among the wavelength-converted lights, the wavelength-converted light generated by the interaction between the P-polarized wave and the
[0028]
On the other hand, the wavelength-converted light generated by the interaction between the S-polarized wave and the excitation pulse light 19 ′ is guided to the
The
[0029]
For example, a time delay is given to the multiplexed light 11 from the
[0030]
In the demultiplexing device according to the present invention, as described above, after the
[0031]
Therefore, even if intensity changes occur in each of the S-polarized component and the P-polarized component by rotating the plane of polarization of the multiplexed
[0032]
As described in the specific example 1 of FIG. 1, the example in which the
[0033]
In addition, the
[0034]
Accordingly, by operating the
[0035]
<Specific example 2>
In the
As is well known in the art, the
[0036]
In the
At both ends of the
[0037]
According to the
[0038]
As the semiconductor laser, various mode-locked lasers such as an active mode-locked laser and a passive mode-locked laser can be applied regardless of the hybrid mode-locked DBR laser.
[0039]
【The invention's effect】
In the demultiplexing device according to the present invention, as described above, since the demultiplexed light divided into two polarized light components is guided to the semiconductor laser with their respective polarization directions being matched, Even if the traveling direction of the multiplexed light is the rotation axis and the polarization direction is rotated around it, the intensity of the multiplexed light guided into the semiconductor laser, that is, the sum of the intensities of both polarization components, is maintained at a substantially constant intensity Is done.
[0040]
Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress a change in the intensity of the wavelength-converted light generated by the interaction between both polarization components and the excitation pulsed light, so that regardless of the rotation of the polarization direction of the multiplexed light. Therefore, it is possible to extract the wavelength-converted pulsed light having a substantially constant intensity, and thereby it is possible to suppress the change in the pulse intensity of the separated signal sequence that occurs with the rotation of the polarization direction of the multiplexed light.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drawing schematically showing a specific example 1 of a demultiplexing device according to the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a polarization state of one polarization component obtained along line II-II shown in FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view showing the polarization state of the other polarization component obtained along line III-III shown in FIG.
FIG. 4 is a drawing schematically showing a specific example 2 of the demultiplexing device according to the present invention;
[Explanation of symbols]
10 Multiplexed light separation device
11 Multiplexed light
11a Wavelength converted pulsed light
12, 52 Semiconductor laser
19, 19 'Excitation pulse light
21 (Separating means and combining means) Polarizing beam splitter
22 (22a, 22b, 22c) Guide means
24 filters
Claims (2)
前記波長と異なる波長及び前記周期と同一の周期を有する励起パルス光を生成する半導体レーザと、
前記多重光を互いに異なる二つの偏光成分に分離する分離手段と、
一方の偏光成分を前記半導体レーザの一端に案内入力すると共に他方の偏光成分を前記半導体レーザの他端に前記一方の偏光成分と偏光方向を一致させて案内入力する案内手段と、
前記光信号列と前記半導体レーザ内を周回する前記励起パルス光との位相を時間的に一致させるべく該半導体レーザを同期制御し、かつ前記励起パルス光が前記半導体レーザ内を周回して両端に位置するとき前記各偏光成分を混合させるべく各端から入力するタイミングを前記半導体レーザに対して設定する同期設定手段とを含み、
前記半導体レーザは、前記周回する励起パルス光に前記両偏光成分が混合されると4波混合して波長変換光を生成して出力する波長変換機能を更に備える多重光分離装置であって、
前記案内手段は、光の偏光方向を保持した状態で前記分離手段からの前記光を前記半導体レーザの一方の端面に案内する偏波面保持光ファイバと、該ファイバに設けられ該ファイバ内を案内される一方の前記偏光成分に、前記半導体レーザの他方の端面に案内される他方の前記偏光成分に関して、前記励起パルス光の前記半導体レーザ内の周回周期の半値の遅延を与える光遅延回路と、前記光ファイバから前記半導体レーザの前記一方の端面に向けられる前記一方の偏光成分を前記半導体レーザの前記他方の端面に向けられる前記偏光成分の偏光方向に一致させるためのファラデー回転子とを備え、
更に、前記半導体レーザの両端から出力される前記波長変換光の偏光成分を含む両偏光成分を合成する光合成手段と、
該光合成手段を経た光から前記波長変換光を抽出するフィルタと、
を含むことを特徴とする多重光分離装置。In a demultiplexing device for separating one optical signal sequence from multiplexed light obtained by time-division multiplexing a plurality of optical signal sequences having the same wavelength and period,
A semiconductor laser that generates excitation pulsed light having a wavelength different from the wavelength and the same period as the period;
Separating means for separating the multiplexed light into two different polarization components;
Guidance means for guiding and inputting one polarization component to one end of the semiconductor laser and guiding and inputting the other polarization component to the other end of the semiconductor laser so that the polarization direction of the one polarization component coincides with the polarization direction ;
The semiconductor laser is synchronously controlled so that the phase of the optical signal train and the pumping pulse light that circulates in the semiconductor laser is temporally matched, and the pumping pulse light circulates in the semiconductor laser and is connected to both ends. the timing of inputting the base Ku each end to mix the respective polarization components when located and a synchronous setting unit for setting to said semiconductor laser,
The semiconductor laser is a demultiplexing device that further includes a wavelength conversion function for generating and outputting wavelength-converted light by mixing four waves when the two polarized components are mixed with the circulating excitation pulse light,
The guide means is a polarization-maintaining optical fiber that guides the light from the separation means to one end face of the semiconductor laser while maintaining the polarization direction of light, and is guided in the fiber. that the one polarization component with respect to the semiconductor laser other other of the polarization components is guided to the end face of the optical delay circuit for delaying the half value of a recirculation period of said semiconductor laser of the excitation pulse light, and a Faraday rotator for matching the one polarized light component directed from the optical fiber to said one end face of the semiconductor laser to the polarization direction of the polarized light component directed to the other end face of said semiconductor laser,
Furthermore, a light synthesizing means for synthesizing both polarization components including polarization components of the wavelength-converted light output from both ends of the semiconductor laser,
A filter that extracts the wavelength-converted light from the light that has passed through the photosynthesis means;
Multiple beam splitter which comprises a.
前記波長と異なる波長及び前記周期と同一の周期を有する励起パルス光を生成する半導体レーザと、
前記多重光を互いに異なる二つの偏光成分に分離する分離手段と、
一方の偏光成分を前記半導体レーザの一端に案内入力すると共に他方の偏光成分を前記半導体レーザの他端に前記一方の偏光成分と偏光方向を一致させて案内入力する案内手段と、
前記光信号列と前記半導体レーザ内を周回する前記励起パルス光との位相を時間的に一致させるべく該半導体レーザを同期制御し、かつ前記励起パルス光が前記半導体レーザ内を周回して両端に位置するとき前記各偏光成分を混合させるべく各端から入力するタイミングを前記半導体レーザに対して設定する同期設定手段とを含み、
前記半導体レーザは、前記周回する励起パルス光に前記両偏光成分が混合されると4波混合して波長変換光を生成して出力する波長変換機能を更に備える多重光分離装置であって、
前記半導体レーザは、その内部における励起パルス光の発生周期が周回周期の1/偶数を示す偶数次の高調波モード動作で動作し、前記案内手段は、光の偏光面を保持した状態で該光を前記半導体レーザの一方の前記端面に案内する偏波面保持光ファイバと、前記光ファイバから前記半導体レーザの前記一方の端面に向けられる前記偏光成分を前記半導体レーザの他方の端面に向けられる前記偏光成分の偏光面に一致させるためのファラデー回転子とを備え、
更に、前記半導体レーザの両端から出力される前記波長変換光の偏光成分を含む両偏光成分を合成する光合成手段と、
該光合成手段を経た光から前記波長変換光を抽出するフィルタと、
を含むことを特徴とする多重光分離装置。In a demultiplexing device for separating one optical signal sequence from multiplexed light obtained by time-division multiplexing a plurality of optical signal sequences having the same wavelength and period,
A semiconductor laser that generates excitation pulsed light having a wavelength different from the wavelength and the same period as the period;
Separating means for separating the multiplexed light into two different polarization components;
Guidance means for guiding and inputting one polarization component to one end of the semiconductor laser and guiding and inputting the other polarization component to the other end of the semiconductor laser so that the polarization direction of the one polarization component coincides with the polarization direction ;
The semiconductor laser is synchronously controlled so that the phase of the optical signal train and the pumping pulse light that circulates in the semiconductor laser is temporally matched, and the pumping pulse light circulates in the semiconductor laser and is connected to both ends. the timing of inputting the base Ku each end to mix the respective polarization components when located and a synchronous setting unit for setting to said semiconductor laser,
The semiconductor laser is a demultiplexing device that further includes a wavelength conversion function for generating and outputting wavelength-converted light by mixing four waves when the two polarized components are mixed with the circulating excitation pulse light,
The semiconductor laser operates in an even-order harmonic mode operation in which the generation period of the excitation pulse light in the inside thereof is 1 / even of the circulation period, and the guide means holds the light in a state of holding the polarization plane of light. A polarization-maintaining optical fiber guiding the one end face of the semiconductor laser to the one end face, and the polarization component directed from the optical fiber to the one end face of the semiconductor laser to the other end face of the semiconductor laser. With a Faraday rotator to match the polarization plane of the component ,
Furthermore, a light synthesizing means for synthesizing both polarization components including polarization components of the wavelength-converted light output from both ends of the semiconductor laser,
A filter that extracts the wavelength-converted light from the light that has passed through the photosynthesis means;
Multiple beam splitter which comprises a.
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