JP4451696B2

JP4451696B2 - 微細構造ファイバの非線形係数の波長依存性をキャンセルする装置

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Description

本発明は、全光信号処理の応用において、高度に非線形な微細構造ファイバの非線形係数の波長依存性に起因する影響を打ち消すことに関する。

光導波路（光ファイバを含む）における非線形現象によって、従来の電気領域での信号処理によって与えられる多くの制限を取り払うことができる全光信号処理が可能になる。このような非線形現象は、自己位相変調、相互位相変調、４波混合、及び、ラマン増幅などの効果を含む。

最も期待される非線形導波路の１つは、フォトニック結晶ファイバ（ＰＣＦ）と呼ばれる、コアの小さい、微細構造光ファイバである。ＰＣＦのコアとクラッド間の屈折率の大きな差によって、コア領域に光を強く閉じ込める。したがって、小さなコア、及び、高い非線形屈折率のコア材質を使用によって、従来の高度に非線形なファイバの非線形係数よりも十分大きい、非線形係数γのファイバを実現することができる。非線形係数を増加することによって、ある大きさの非線形性を達成するために必要とされる長さを短くすることができる。これによって、相互位相変調（非特許文献１参照）、４波混合（ＦＷＭ）（非特許文献２参照）、及びパラメトリック増幅などのさまざまな全光信号処理への応用における波長範囲を制限する、色分散特性に関する条件を緩めることができる。しかし、今まで見過ごされてきた他の制限が非線形係数の波長依存性によって生じる。

以下では、自己位相変調（ＳＰＭ）及び相互位相変調（ＸＰＭ）の場合に有効な式を与える。長さＬのファイバを伝搬する波長λ_ｉの光が経験する非線形位相シフトは、

で与えられる（非特許文献３参照）。ここで、Ｐ_ｊは、非線形効果を誘導する波長λ_ｊの光の光入力パワーであり、Ｌ_ｅｆｆは、有効長であり、

である。添え字ｉは、信号光を示し、添え字ｊは、ポンプ光を示す。
減衰α（λ）は、波長に依存する。定数ｂの値は、非線形効果（ＳＰＭ、あるいは、ＸＰＭ）の種類と共に、信号光（λ_ｉ）とポンプ光（λ_ｊ）の偏波の状態や変化にも依存する。非線形係数は、

によって定義される（非特許文献４参照）。ここで、ｎ_２（ｘ、ｙ）は、局所非線形屈折率、Ｉ（ｘ、ｙ、λ）は、ある波長λに対する光強度分布であり、

は、平均非線形屈折率であり、

は、いわゆる有効領域である。
ＦＷＭの場合、（３）の重なり積分は、関連する４波長の空間的場の分布に渡って行われる。
Photonics Technology Letter, vol. 15, no. 3 March 2003 p 437 Photonics Technology Letters, vol. 15, no. 3, March 2003 p440 "Nonlinear fiber optics", Academic Press, 2nd edition, (1995) T. Kato, Y. Suetsugu, and M. Nishimura, "Estimation of nonlinear refractive index in various silica-based glasses for optical fibers", Opt, Lett., 20(22): 2279-2281 (1995) G. Agrawal, "Nonlinear fiber optics", Academic Press, 2nd edition, (1995) ch. 10, p. 408

図１５は、正方格子に穴が形成されたフォトニック結晶ファイバの断面図である。
非線形位相シフトの波長依存性は、例えば、図１５に示されるような正方格子の穴構成のＰＣＦにおいて、ＸＰＭについて研究されている。コアは、４つの中央の穴を外側に０．１Λだけ移動することによって形成される。穴の直径ｄと格子周期Λの比は、ｄ／Λ＝０．９に設定される。シリカガラスマトリックスは、純粋なシリカに比べファクタ１．４で非線形屈折率を増加する１ｗｔ−％で、Ｆがドープされている（T. Kato, Y. Suetsugu, and M. Nishimura, "Estimation of nonlinear refractive index in various silica-based glasses for optical fibers", Opt. Lett. 20(22): 2279-2281）。

図１５の構成では、光は領域Ａに閉じ込められるが、領域Ａ外に光が染み出す。（１）と（３）で定義される非線形位相シフトを計算するために、有限要素法がＰＣＦにおける光強度分布を決定するために用いられる。この例では、信号光とポンプ光の波長は、２ｎｍ以下の間隔に設定される。したがって、２つの波長の強度分布は同じであると考えることができる。

図１６は、異なるコアサイズ及び非線形係数の異なる値に対応する、さまざまな格子周期について、４０ｎｍの範囲に渡って相対非線形位相シフトをプロットしたものである。コアサイズを小さくすると、相対非線形位相シフトの波長依存性Φ（λ）／Φ（１５５０ｎｍ）が増加することが分かる。７２Ｗ^−１ｋｍ^−１のγについて、相対変化は、４０ｎｍの波長範囲にわたって、６．５％になる。

上の例では、ポンプ波長と信号波長は、ほぼ同じ群速度で伝搬する、すなわち、２つの波長のずれは無視できると仮定した。更に、ＰＣＦへの結合効率と伝送損失は、波長に依存しないとした。

上記したように、ＰＣＦにおいて、非線形位相シフトの波長依存性がある。非線形位相シフトは、非線形装置としてのＰＣＦの効率に対応するので、異なる波長についての非線形位相シフトの差は、ＰＣＦで構成される、異なる波長についての非線形装置の効率の差を誘発する。波長分割多重（ＷＤＭ）伝送システムに非線形装置としてＰＣＦを使用することを考えるとき、これは問題である。

本発明の課題は、高度に非線形の微細構造ファイバの波長依存性の効果を打ち消す手段を提供することである。

本発明の微細構造光ファイバは、コアの中心から半径方向外側に向かって非線形屈折率が増加するような非線形屈折率プロファイルを有する微細構造光ファイバである。
本発明の第１の光信号処理装置は、ポンプ光源と、ポンプ光と信号光を受光し、該ポンプ光の強度に依存して該信号光に非線形効果を与える非線形微細構造ファイバと、該ポンプ光の強度を調整する調整手段と、信号光への非線形効果の波長依存性をキャンセルするように、該調整手段を調整して、該ポンプ光の強度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明の第２の光信号処理装置は、ポンプ光源と、ポンプ光と信号光を受光し、該ポンプ光の強度に依存して該信号光へ非線形効果を与える非線形微細構造ファイバと、該信号光への非線形効果の波長依存性によって起こる、得られた信号の強度を調整する等化フィルタとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、高度に非線形な微細構造ファイバの波長依存性の効果を打ち消す装置が提供される。

本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
I) 第１の実施例では、微細構造ファイバ自体の非線形係数の波長依存性を減少させることによって問題を解決する。

式（１）から分かるように、非線形位相シフトは、非線形係数によって変わるので、非線形係数を適切に修正することによって非線形位相シフトの波長依存性を減少させる。
図１および図２は、本発明の第１の実施例の説明図である。

屈折率導波型の光ファイバでは、有効領域は波長が大きくなるにつれて拡大する。こうして、図１に示すように、非線形屈折率プロファイルｎ’２（ｒ）を、ｎ’２を外側に向かって増加させることにより、波長が大きくなるとモードフィールドが拡大する領域のｎ’２によって中央部の強度の低下を少なくとも部分的には補償することが出来る。

非線形位相シフトの波長依存性のバランスして打ち消すために、非線形屈折率プロファイルを、外側方向に増加させる。シリカガラスマトリックス（シリカ製のＰＣＦで、断面に孔をマトリックス状に配置）では、例えば、非線形屈折率は、ＦまたはＧｅＯ２のドーピングによって増加させることが出来る（Optical Letters 1995 p2279）。
a) 第１の望ましい非線形屈折率プロファイルは、信号光の強度分布の逆関数に正比例する。微細構造ファイバの強度分布は、回転対称ではないが、ガウス型の回転対称分布によって近似計算できる。

望ましいプロファイルは、

である。
ただし、微細構造ファイバは、通常はキャピラリをロッドの周りに積み重ねて形成するプリフォームから引っぱり出される。従って、いわゆる積み重ね＆線引き法による作製過程では、半径Ｒの中央ガラスロッドの外側に延びる非線形屈折率プロファイルを連続して増加させることが出来ない。このため、非線形屈折率は、中央ガラスロッド領域の外側では、一定の値担ってしまう（図１５の領域A）。

式（３）の強度分布関数が正規化されているものとする。ここで、式（３）の分母が１となる。光パワーはコア領域に集中するので、式（３）の分子の重なり積分への主な寄与は、この領域にある。この領域には、局所信号強度にｎ２を掛けた結果が定数値となるので、積分は略、１であるポンプ強度分布の範囲にわたったものとなる。この非線形屈折率プロファイルは、λｓが一定となるアプリケーションに使用するのが望ましい。
ｂ）望ましい第２の非線形屈折率は、ポンプ光の強度分布の逆関数に正比例する。

Ｒは中央ロッド領域の半径である。
この非線形屈折率プロファイルは、λｐが一定となるアプリケーションに使用するのが望ましい。

指数プロファイルは、非線形屈折率を外側方向に段階的に増加するものによって近似できる。
図２は、望ましい非線形屈折率プロファイルを示す。プロファイルは、コアロッド内で連続的に変化し、また、段階的に増加する。

シリカのＦまたはGeO2のドーピングによる非線形屈折率の増加の可能な変化には、限度があり（Optical Letters 1995 p2279）、プロファイルを完全に実現できない場合があり、波長依存性の低下が抑えられる。
II) 第２の実施例では、入力ポンプパワーを調整することによって、システムのレベルにおいて問題を解決する。式（１）で分かるように、非線形位相シフトは、ポンプ光のパワーによって変わる。従って、ポンプ光のパワーを調整することによって、非線形位相シフトの波長依存性を補償することができる。この方法は、単一の信号波長を用いたアプリケーションまたは狭いスペクトル範囲内の少数の信号波長を用いたアプリケーションに適している。
1) 図３から図６に、本発明の第２の実施例の第１の具体的な構成を示す。

第１の具体的な構成は、高度に非線形な微細構造ファイバ１４を使用した全光信号処理装置、局所ポンプ光源１１および光ポンプパワーを調整する手段で構成され、非線形係数の波長依存性を補償する。制御手段１０は、ポンプ光源１１の波長およびポンプ光パワーを増幅するＥＤＦＡ１７の後段のＡＳＥフィルタ１２の中心波長を調整する。ＦＷＭの場合には、制御手段１０は微細構造ファイバ１４の後段のフィルタ１８の中心波長も調整する。光カプラ１９は、微細構造ファイバ１４の前段で信号およびポンプ光を組み合わせる。フィルタ１２は、ポンプ光のみを通して、ＡＳＥノイズなどのノイズ光を除去する。フィルタ１８は、出力信号光のみを通して、他のすべてのスペクトル要素を除去する。偏波コントローラ１５および１６は、ポンプ光および信号光を調整して、両方の光の偏波を一致させる。すなわち、これらの光の偏波の差は、ＰＣＦ１４の非線形効果に悪い効果をもたらすからである。ポンプ光および信号光の偏波が一致するとＰＣＦの非線形効果の効率を最大にすることができる。

ポンプパワーを調整する手段は、次のいずれかである。
a) 図３に示すように。ＥＤＦＡ１７と光カプラ１９の間の光路に配置した静的プレエンファシスフィルタ１３。プレエンファシスフィルタ１３の透過率のスペクトル特性は、非線形係数の波長依存性が、与えられた信号波長に対して、ポンプパワーによって補償できるように設計される。すなわち、プレエンファシスフィルタ１３は、適切な伝送特性を用いてポンプ光のパワーを減衰し、ポンプ光の各種の波長に対する非線形係数の波長依存性を補償することができる。図１３では、ポンプ光源は、波長変換可能な光源である。
b1）図４に示すように、ポンプレーザーの出力光の調整は、制御手段１０および一定の利得のＥＤＦＡ１７によって行う。制御は、光ダイオード２１によるポンプ光のパワーおよび光スペクトルアナライザ２０による信号光の波長の測定に基いて行う。
b2) 図５に示すように、ポンプ光源１１からの光および一定のレーザ出力パワーは、制御手段１０によって制御される可変の利得のＥＤＦＡ１７によって調整される。
b3) 図６に示すように、ポンプ光源１１からの光および一定のレーザ出力パワーは、一定の増幅利得のＥＤＦＡ１７によって増幅される。ポンプ光のパワーの制御は、制御手段１０によって調整される可変減衰器２２によって行う。

上記ｂ１からｂ３の構成では、ポンプパワーの調整は、必要なポンプパワーデータをλ_pumpの関数として含むルックアップテーブル（ＬＵＴ）の情報に基いて行う。さらに、上記ｂ１からｂ３の構成では、光タップカプラは、一部のポンプ光を光ダイオード２１に分岐させ、ポンプ光パワーをモニタして、フィードバック信号を制御手段１０に与える。

図７は、制御手段１０に格納したルックアップテーブルの模式図である。
非線形位相シフトのポンプ波長および信号波長への依存性は、経験的に評価するか、または式（１）から（３）を用いて微細構造ファイバの構造に基いて算出することが出来る。

獲得した情報から、非線形位相シフトの波長依存性を補償するのに必要なポンプパワーを引き出し、そのデータは、図７のルックアップテーブルまたは対応する関数Ｐ＝Ｐ（λｓ、λｐ）に要約される。ＬＵＴの場合には、テーブルに格納された波長は、すべての信号処理装置の指定の動作波長領域のＩＴＵ格子に割り付けられる。対応する関数の場合には、マイクロプロセッサが（λｓ、λｐ）の組み合わせを算出し、その関数の係数が事前に格納される。
2) 第２の構成は、第２の実施例の第１の構成の構成ｂ１からｂ３を拡張したものである。

信号波長を検出し、その情報を制御手段１０に提供するために、信号光の一部が光スペクトルアナライザ３０に結合されている。制御手段１０は、必要なポンプパワーデータをλ_pumpおよびλ_signalの関数として含むルックアップテーブルの情報に基いて、ポンプ光の光パワーを調整する。制御手段１０は、λ_pumpおよびλ_signal（ＦＷＭ）の関数およびλ_signal（ＸＰＭ）の関数として微細構造ファイバ１４の後段に配置するフィルタ１８の中心波長も調整する。

図８から図１０に、本発明の第２の実施例の第３の構成を示す。この図では、第１の構成の同一の構成要素は、同じ番号で示す。
3) 第３の構成は、高度に非線形の微細構造ファイバ１４を使用する全光信号処理装置、および非線形係数の波長依存性を補償するために光ポンプパワーを調整する手段で構成させる。ポンプ光として使用する入力光の一部は、波長を検出し、その情報を制御手段１０に提供するために、光スペクトルアナライザ２０に結合される。制御手段１０は、ポンプ光パワーを増幅する、ＥＤＦＡ１７の後段にあるＡＳＥフィルタ１２の中心波長を調整する。ＦＷＭの場合には、制御手段１０は、微細構造ファイバの後段に配置するフィルタ１８の中心波長の調整も行う。光カプラ１９は、信号光とポンプ光を微細構造ファイバの前段で組み合わせる。

ポンプパワーを調整する手段は、次のいづれかである。
a) 図８に示すように、ポンプ光のパワーは、プレエンファシスフィルタ１３によって調整される。その他の要素については、図３と同じであるので、ここでは説明を省く。
b1) 図９に示すように、ポンプ光のパワーは、ＥＤＦＡ１７によって調整し、ＥＤＦＡ１７の利得を制御手段１０によって制御する。また、この場合、信号光の波長は可変である。信号光の波長は、制御手段１０で調整すると同時に、フィルタ１８の通過波長は、信号光を通すように調整される。この構成は図５と類似であるので説明は省略する。
b2) 図１０に示すように、ポンプ光のパワーは、可変減衰器２２によって調整し、制御手段１０によって制御する。その他の説明については、図６および図９の構成と類似であるので省略する。

ｂ１とｂ２の場合には、必要なポンプパワーデータをλ_pumpの関数として含むルックアップテーブルの情報に基いて調整を行う。さらに、ｂ１とｂ２の組み合わせにおいては、ポンプ光パワーをモニターし、フィードバック信号を制御手段１０に渡すために、光タップをポンプ光の一部を光ダイオードに結合する。
4) 第４の構成は、第２の実施例の構成ｂ１からｂ２を拡張したものである。この構成では、信号レーザ光源の波長は可変である。制御手段は、信号波長を調整し、また、必要なポンプパワーデータをλ_pumpおよびλ_signalの関数として含むルックアップテーブルの情報に基いてポンプ光の光パワーを調整する。また、制御手段は、微細構造ファイバの後段に配置するフィルタの中心波長を、λ_pumpおよびλ_signal（ＦＷＭ）の関数およびλ_signal（ＸＰＭ）の関数として調整する。

図１１および図１２に、本発明の第３の実施例の構成を示す。
III) 第３の実施例では、高度に非線形の微細構造ファイバの出力において、フィルタを等化する手段を用いて出力パワーを調整することによってシステムレベルの問題点を解決する。

第３の実施例では、信号光は、複数の波長を含むＷＤＭ信号である。ＷＤＭ信号は、分波器ＸＹａによって各波長に分離される。各波長の光の偏波は、偏波コントローラ１６aによってそれぞれ個別に、微細構造ファイバ１４での非線形効果の効率が最大になるように調整される。そこで、ＷＤＭ信号光は、合波器ＸＹｂによって多重化される。ポンプ光源１１からのポンプ光は、ＥＤＦＡ１４によって増幅され、フィルタ１２を通過する。次に、偏波の調整が行われる。ポンプ光は、信号光と結合してＰＣＦ１４に入力される。ＰＣＦ１４の非線形効果の大きさは各信号波長で異なり、それぞれの信号波長の強度の差が生じる。従って、ＰＣＦ１４の非線形効果による影響を受けたあとのＷＤＭ光の各波長の強度は、フィルタ１８を通過したあと、等化フィルタ３５によって一定に保持される。ＰＣＦ１４の非線形効果の波長依存性の結果（各波長の強度の差）を除去することによって、実質的に波長に依存しない信号処理装置の動作が得られる。
1) 第３の実施例の第１の構成では、図１１に示すように、非線形係数の波長依存性を補償するために、等化フィルタ３５がＰＣＦ１４の出力側に配置される。
2) 第３の実施例の第２の構成では、図１２に示すように、ポンプ波長と等化フィルタ３５が調整可能である。等化フィルタ３５の透過率のスペクトル特性が、非線形係数の波長依存性のために出力されたスペクトルの結果のパワーチルトを打ち消すために適用される。

図１３及び図１４に本発明の第４の実施例の構成を示す。
IV) 第４の実施例では、高度に非線形の微細構造ファイバの入力側に等化フィルタ４０を配置して信号入力パワーを調整することによってシステムレベルで問題点を解決する。ＰＣＦ１４からの出力光の強度がＰＣＦ１４への入力光の強度に比例していることに基いて、入力光の強度がＰＣＦ１４の前段の等化フィルタ４０によって調整される。
1) 第４の実施例の第１の構成では、図１３に示すように、非線形係数の波長依存性を補償するために、等化フィルタ４０が、光カプラ１９の前段の高度に非線形の微細構造ファイバ１４の入力側に配置される。その他の構成要素は、図１１に類似しているので、詳細な説明は省略する。
2) 第４の実施例の第２の構成では、図１４に示すように、ポンプ波長と等化フィルタ４０が調整可能である。等化フィルタ４０の透過率のスペクトル特性が、非線形係数の波長依存性のために出力されたスペクトルの結果のパワーチルトを打ち消すために適用される。その他の構成要素は、図１２に類似しているので、詳細な説明は省略する。

（付記１）
コアの中心から半径方向外側に向かって非線形屈折率が増加するような非線形屈折率プロファイルを有する微細構造光ファイバ。

（付記２）
非線形屈折率プロファイルが横断面においてポンプ光または信号光の強度分布の逆関数の形をとることを特徴とする付記１に記載の微細構造光ファイバ。

（付記３）
断面において、前記非線形屈折率プロファイルが所定の半径から外側の半径領域において一定になっていることを特徴とする付記１に記載の微細構造光ファイバ。

（付記４）
前記コアの中心から外に向かった半径方向に階段状に前記非線形屈折率が増加することを特徴とする付記１に記載の微細構造光ファイバ。

（付記５）
ポンプ光源と、
ポンプ光と信号光を受光し、該ポンプ光の強度に依存して該信号光に非線形効果を与える非線形微細構造ファイバと、
該ポンプ光の強度を調整する調整手段と、
信号光への非線形効果の波長依存性をキャンセルするように、該調整手段を調整して、該ポンプ光の強度を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする光信号処理装置。

（付記６）
前記調整手段は、プレエンファシスフィルタであることを特徴とする付記５に記載の光信号処理装置。

（付記７）
前記調整手段は、光増幅器であることを特徴とする付記５に記載の光信号処理装置。
（付記８）
前記調整手段は、光減衰器であることを特徴とする付記５に記載の光信号処理装置。

（付記９）
前記制御手段は、信号波長とポンプ波長の関数として、必要なパワーを格納するルックアップテーブルのデータに基づいて前記ポンプ光の強度を制御することを特徴とする付記５に記載の光信号処理装置。

（付記１０）
前記制御手段は、信号波長およびポンプ波長の関数として必要なパワーを示す所定の関数から求めたデータに基いてポンプ光の強度を制御することを特徴とする付記５に記載の光信号処理装置。

（付記１１）
前記制御手段に、信号波長、あるいは、ポンプ波長についての情報を提供するため、信号波長、あるいは、ポンプ波長をモニタする光スペクトルアナライザを更に備えることを特徴とする付記９または１０に記載の光信号処理装置。

（付記１２）
ポンプ光源と、
ポンプ光と信号光を受光し、該ポンプ光の強度に依存して該信号光へ非線形効果を与える非線形微細構造ファイバと、
該信号光への非線形効果の波長依存性によって起こる、得られた信号の強度を調整する等化フィルタと、
を備えることを特徴とする光信号処理装置。

（付記１３）
前記等化フィルタは、透過率のスペクトル特性を調整可能なフィルタであり、
更に、
前記信号光への非線形効果の波長依存性に起因する、非線形微細構造ファイバからの出力信号のチルトがキャンセルされるように、前記等化フィルタの透過率のスペクトル特性を制御する制御手段
を備えることを特徴とする付記１２に記載の光信号処理装置。

（付記１４）
前記等化フィルタ非線形微細構造ファイバの外側に配置したことを特徴とする付記１２に記載の光信号処理装置。

（付記１５）
前記等化フィルタ非線形微細構造ファイバの内側に配置したことを特徴とする付記１２に記載の光信号処理装置。

（付記１６）
前記制御手段は、信号波長とポンプ波長の関数として、必要なパワーを格納するルックアップテーブルのデータに基づいて、前記微細構造ファイバからの出力信号のチルトを制御することを特徴とする付記１３に記載の光信号処理装置。

（付記１７）
前記制御手段は、信号波長とポンプ波長の関数として、必要なパワーを格納するルックアップテーブルのデータに基づいて、前記微細構造ファイバからの入力信号のチルトを制御することを特徴とする付記１３に記載の光信号処理装置。

（付記１８）
前記制御手段は、信号波長およびポンプ波長の関数として必要なパワーを示す所定の関数から求めたデータに基いて微細構造ファイバの出力信号のチルトを制御することを特徴とする付記１３に記載の光信号処理装置。

（付記１９）
前記制御手段は、信号波長およびポンプ波長の関数として必要なパワーを示す所定の関数から求めたデータに基いて微細構造ファイバの入力信号のチルトを制御することを特徴とする付記１３に記載の光信号処理装置。

本発明の第１の実施例の説明図（その１）である。本発明の第１の実施例の説明図（その２）である。本発明の第２の実施例の第１の具体的な構成図（その１）を示す。本発明の第２の実施例の第１の具体的な構成図（その２）を示す。本発明の第２の実施例の第１の具体的な構成図（その３）を示す。本発明の第２の実施例の第１の具体的な構成図（その４）を示す。制御手段１０に格納されたルックアップテーブルの模式図である。本発明の第２の実施例の第３の構成図（その１）を示す。本発明の第２の実施例の第３の構成図（その２）を示す。本発明の第２の実施例の第３の構成図（その３）を示す。本発明の第３の実施例の構成図（その１）を示す。本発明の第３の実施例の構成図（その２）を示す。本発明の第４の実施例の構成図（その１）を示す。本発明の第４の実施例の構成図（その２）を示す。正方格子の孔を設けたフォトニック結晶ファイバの横断面図である。各種の格子周期の４０nmの範囲にわたる非線形位相シフトを相対的にプロットした図である。

符号の説明

１０制御手段
１１ポンプ光源
１２ＡＳＥフィルタ
１３プレエンファシスフィルタ
１４微細構造ファイバ(フォトニック結晶ファイバ)
１５、１６偏波コントローラ
１７ＥＤＦＡ
１８フィルタ
１９カプラ
２０，３０光スペクトルアナライザ
２１光ダイオード
２２減衰器
３１可変信号光源
３５，４０等化フィルタ
ＸＹａ分波器
ＸＹｂ合波器

Claims

コアの中心から半径方向外側に向かって非線形屈折率が増加することで、波長が長くなるとモードフィールドが拡大する領域において、前記コアの中央部の光強度の低下による非線形効果の低下を少なくとも部分的には補償する非線形屈折率プロファイルを有する微細構造光ファイバ。
断面において、前記非線形屈折率プロファイルが所定の半径から外側の半径領域において一定になっていることを特徴とする請求項１に記載の微細構造光ファイバ。
前記コアの中心から外に向かった半径方向に階段状に前記非線形屈折率が増加することを特徴とする請求項１に記載の微細構造光ファイバ。
ポンプ光源と、
ポンプ光と信号光を受光し、該ポンプ光の強度に依存して該信号光に非線形効果を与える非線形微細構造ファイバと、
該ポンプ光の強度を調整する調整手段と、
信号光への非線形効果の波長依存性をキャンセルするように、該調整手段を調整して、該ポンプ光の強度を制御する制御手段と、
を備え、
前記非線形微細構造ファイバは、コアの中心から半径方向外側に向かって非線形屈折率が増加することで、波長が長くなるとモードフィールドが拡大する領域において、前記コアの中央部の光強度の低下による非線形効果の低下を少なくとも部分的には補償する非線形屈折率プロファイルを有することを特徴とする光信号処理装置。
前記制御手段は、信号波長とポンプ波長の関数として、必要なパワーを格納するルックアップテーブルのデータに基づいて前記ポンプ光の強度を制御することを特徴とする請求項４に記載の光信号処理装置。
前記制御手段に、信号波長、あるいは、ポンプ波長についての情報を提供するため、信号波長、あるいは、ポンプ波長をモニタする光スペクトルアナライザを更に備えることを特徴とする請求項４に記載の光信号処理装置。
ポンプ光源と、
ポンプ光と信号光を受光し、該ポンプ光の強度に依存して該信号光へ非線形効果を与える非線形微細構造ファイバと、
該信号光への非線形効果の波長依存性によって起こる、得られた信号の強度を調整する等化フィルタと、
を備え、
前記非線形微細構造ファイバは、コアの中心から半径方向外側に向かって非線形屈折率が増加することで、波長が長くなるとモードフィールドが拡大する領域において、前記コアの中央部の光強度の低下による非線形効果の低下を少なくとも部分的には補償する非線形屈折率プロファイルを有することを特徴とする光信号処理装置。
前記等化フィルタは、透過率のスペクトル特性を調整可能なフィルタであり、
更に、
前記信号光への非線形効果の波長依存性に起因する、非線形微細構造ファイバからの出力信号のチルトがキャンセルされるように、前記等化フィルタの透過率のスペクトル特性を制御する制御手段
を備えることを特徴とする請求項７に記載の光信号処理装置。
前記制御手段は、信号波長とポンプ波長の関数として、必要なパワーを格納するルックアップテーブルのデータに基づいて、前記微細構造ファイバからの出力信号のチルトを制御することを特徴とする請求項８に記載の光信号処理装置。
前記制御手段は、信号波長とポンプ波長の関数として、必要なパワーを格納するルックアップテーブルのデータに基づいて、前記微細構造ファイバからの入力信号のチルトを制御することを特徴とする請求項８に記載の光信号処理装置。
前記非線形屈折率プロファイルは、信号光の強度分布の逆関数に比例することを特徴とする請求項１に記載の微細構造光ファイバ。
前記非線形屈折率プロファイルは、ポンプ光の強度分布の逆関数に比例することを特徴とする請求項１に記載の微細構造光ファイバ。