JP7099045B2 - 波長変換装置、伝送装置、及び伝送システム - Google Patents
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Description
本件は、波長変換装置、伝送装置、及び伝送システムに関する。
非線形光学効果の１つである相互位相変調（XPM: Cross Phase Modulation）を利用して、光周波数を変換する技術が知られている（例えば特許文献１）。また、これと同じく非線形光学効果である四光波混合（FWM: Four-Wave Mixing）を利用することにより、ある波長帯の波長多重光を他の波長帯の波長多重光に一括で変換する技術も研究開発されている。
上記のように四光波混合を利用して広帯域の波長変換を行う場合、変換前後の各信号光の速度と励起光の速度を揃えるために位相整合条件を満たす必要がある。例えば、波長の相違する２つの励起光を用いた非縮退四光波混合による波長変換では、ゼロ分散波長が変換前後の各波長帯の中心であるとする条件と、変換前後の各波長帯において分散スロープがゼロであるとする条件が満たされる必要がある。
しかし、例えば四光波混合を発生させる分散シフト光ファイバを、上記の２つの条件が満たされるように製造することは、個体のばらつきを考慮すると厳しい。位相整合条件が満たされない場合、変換前後の各信号光の速度と励起光の速度にずれが生ずるため、波長変換の効率が低下するという問題がある。
そこで本件は、高効率の波長変換を容易に行うことができる波長変換装置、伝送装置、及び伝送システムを提供することを目的とする。
１つの態様では、波長変換装置は、励起光を出力する光源と、前記励起光を位相変調する変調部と、信号光の偏波方向における前記励起光の光成分、及び前記信号光の偏波方向に対する直交方向における前記励起光の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記励起光の偏波角を、前記信号光の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する偏波調整部と、偏波角が調整された前記励起光と前記信号光の四光波混合を発生させることにより、前記信号光から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有する。
１つの態様では、波長変換装置は、励起光を出力する光源と、前記励起光を位相変調する変調部と、前記励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、信号光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、前記第３偏波成分の偏波方向における前記第１偏波成分の光成分、及び前記第３偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第１偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第１偏波成分の偏波角を、前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第１偏波調整部と、前記第４偏波成分の偏波方向における前記第２偏波成分の光成分、及び前記第４偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第２偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第２偏波成分の偏波角を、前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第２偏波調整部と、偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有する。
１つの態様では、波長変換装置は、周波数が同一であって互いに偏波角が直交する第１励起光及び第２励起光をそれぞれ出力する第１光源及び第２光源と、前記第１励起光及び前記第２励起光の間の位相関係が逆相となるように前記第１励起光及び前記第２励起光をそれぞれ位相変調する第１位相変調部及び第２位相変調部と、位相変調された前記第１励起光及び前記第２励起光を合波することにより第３励起光を生成する生成部と、前記第３励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、信号光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、前記第３偏波成分の偏波方向における前記第１偏波成分の光成分、及び前記第３偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第１偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第１偏波成分の偏波角を、前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第１偏波調整部と、前記第４偏波成分の偏波方向における前記第２偏波成分の光成分、及び前記第４偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第２偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第２偏波成分の偏波角を、前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第２偏波調整部と、偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有する。
１つの態様では、伝送装置は、複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１生成部及び第２生成部と、前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、前記波長変換部は、励起光を出力する光源と、前記励起光を位相変調する変調部と、前記第１波長多重光の偏波方向における前記励起光の光成分、及び前記第１波長多重光の偏波方向に対する直交方向における前記励起光の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記励起光の偏波角を、前記第１波長多重光の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する偏波調整部と、偏波角が調整された前記励起光と前記第１波長多重光の四光波混合を発生させることにより、前記第１波長帯の前記第１波長多重光から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を、前記第２波長帯の前記第１波長多重光として生成する非線形光学媒質とを有する。
１つの態様では、伝送装置は、複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１生成部及び第２生成部と、前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、前記波長変換部は、励起光を出力する光源と、前記励起光を位相変調する変調部と、前記励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、前記第１波長多重光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、前記第３偏波成分の偏波方向における前記第１偏波成分の光成分、及び前記第３偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第１偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第１偏波成分の偏波角を、前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第１偏波調整部と、前記第４偏波成分の偏波方向における前記第２偏波成分の光成分、及び前記第４偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第２偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第２偏波成分の偏波角を、前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第２偏波調整部と、偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有し、前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第２波長帯の前記第１波長多重光を生成する。
１つの態様では、伝送装置は、複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１信号生成部及び第２信号生成部と、前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、前記波長変換部は、周波数が同一であって互いに偏波角が直交する第１励起光及び第２励起光をそれぞれ出力する第１光源及び第２光源と、前記第１励起光及び前記第２励起光の間の位相関係が逆相となるように前記第１励起光及び前記第２励起光をそれぞれ位相変調する第１位相変調部及び第２位相変調部と、位相変調された前記第１励起光及び前記第２励起光を合波することにより第３励起光を生成する生成部と、前記第３励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、前記第１波長多重光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、前記第３偏波成分の偏波方向における前記第１偏波成分の光成分、及び前記第３偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第１偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第１偏波成分の偏波角を、前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第１偏波調整部と、前記第４偏波成分の偏波方向における前記第２偏波成分の光成分、及び前記第４偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第２偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第２偏波成分の偏波角を、前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第２偏波調整部と、偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記第１波長多重光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記第１波長多重光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有し、前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第２波長帯の前記第１波長多重光を生成する。
１つの態様では、伝送システムは、伝送路を介して接続された送信装置及び受信装置を有し、前記送信装置は、複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１生成部及び第２生成部と、前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する第１波長変換部と、前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し前記伝送路に出力する合波部とを有し、前記第１波長変換部は、第１励起光を出力する第１光源と、前記第１励起光を位相変調する第１変調部と、前記第１波長多重光の偏波方向における前記第１励起光の光成分、及び前記第１波長多重光の偏波方向に対する直交方向における前記第１励起光の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第１励起光の偏波角を、前記第１波長多重光の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第１偏波調整部と、偏波角が調整された前記第１励起光と前記第１波長多重光の四光波混合を発生させることにより、前記第１波長多重光から、前記第１波長多重光及び前記第１励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を、前記第２波長帯の前記第１波長多重光として生成する第１非線形光学媒質とを有し、前記受信装置は、前記伝送路から入力された前記合波光を前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光に分波する分波部と、前記第１波長多重光の波長帯を前記第１波長帯に変換する第２波長変換部と、前記第１波長帯の前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光から前記複数の光信号をそれぞれ分離する第１波長分離部及び第２波長分離部とを有し、前記第２波長変換部は、第２励起光を出力する第２光源と、前記第２励起光を位相変調する第２変調部と、前記第１波長多重光の偏波方向における前記第２励起光の光成分、及び前記第１波長多重光の偏波方向に対する直交方向における前記第２励起光の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第２励起光の偏波角を、前記第１波長多重光の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第２偏波調整部と、偏波角が調整された前記第２励起光と前記第１波長多重光の四光波混合を発生させることにより、前記第１波長多重光から、前記第１波長多重光及び前記第２励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を、前記第１波長帯の前記第１波長多重光として生成する第２非線形光学媒質とを有する。
１つの側面として、高効率の波長変換を容易に行うことができる。
図１は、信号光Ｌｓと２つの励起光Ｌｘ，Ｌｙからアイドラ光Ｌａを生成する様子の一例を示す図である。図１には、信号光Ｌｓ、励起光Ｌｘ，Ｌｙ、及びアイドラ光Ｌａについて、偏波の方向を規定する偏波軸として、互いに直交するＸ軸及びＹ軸が示され、さらに光の中心周波数を規定する周波数軸が示されている。
信号光Ｌｓは、送信対象の信号データに基づいて光を変調することにより得られ、Ｙ軸の偏波成分のみを有している。励起光ＬｘはＸ軸の偏波成分を有し、励起光ＬｙはＹ軸の偏波成分を有している。つまり、励起光Ｌｘ，Ｌｙは互いに直交する。
信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｘ，Ｌｙは、例えば分散シフト光ファイバのような非線形光学媒質に入力されることにより四光波混合を発生させる。同一の偏波方向を持つ信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｙの間に差周波によるビート光が発生する。励起光Ｌｘは、ビート光の影響により同一の偏波成分を持つアイドラ光Ｌａを発生させる。
ｆｎ＝ｆｉ＋（ｆｊ－ｆｋ） ・・・（１）
アイドラ光の中心周波数ｆｎ、励起光Ｌｘの中心周波数ｆｉ、励起光Ｌｙの中心周波数ｆｊ、及び信号光Ｌｓの中心周波数ｆｋの間には、上記の式（１）の関係が成立する。ここで、励起光Ｌｘ，Ｌｙの中心周波数ｆｉ，ｆｊが同一である場合、アイドラ光の中心周波数ｆｎは、周波数軸において、励起光Ｌｘ，Ｌｙを挟んで対象な位置となる。このため、信号光Ｌｓの中心周波数ｆｋと励起光Ｌｘ，Ｌｙの中心周波数ｆｉ，ｆｊの差分Δｆは、アイドラ光Ｌａの中心周波数ｆｎと励起光Ｌｘ，Ｌｙの中心周波数ｆｉ，ｆｊの差分Δｆと等しい。
このように、互いに直交する励起光Ｌｘ，Ｌｙと信号光Ｌｓを非線形光学媒質に入力すると、四光波混合が発生することにより信号光Ｌｓと直交する偏波のアイドラ光Ｌａを、周波数軸上で信号光Ｌｓから２×Δｆだけ離れた位置に生成することが可能である。このため、信号光Ｌｓからアイドラ光Ｌａへの周波数の変化を利用した波長変換が可能である。
しかし、非線形光学媒質にパワーの大きな励起光Ｌｘ，Ｌｙを入力すると、非線形現象のブリルアン散乱（SBS: Stimulated Brillouin Scattering）が発生するため、励起光Ｌｘ，Ｌｙが反射されて非線形光学媒質に十分なパワーで入力されないおそれがある。これに対し、例えば、励起光Ｌｘ，Ｌｙを位相変調した後で非線形光学媒質に入力すれば、励起光Ｌｘ，Ｌｙのスペクトル幅が増加するのでＳＢＳの発生を抑制することが可能であるが、その位相変調成分がアイドラ光Ｌａにも重畳されることにより信号データが破壊されるおそれがある。
図２は、励起光Ｌｘ，Ｌｙの位相変調によるエラーの発生例を示す図である。図２のグラフＧａ～Ｇｅにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は位相を示す。
グラフＧａは信号光Ｌｓの位相変化の一例を示す。グラフＧｂは、位相変調されていない励起光Ｌｘ，Ｌｙの位相変化の一例を示し、グラフＧｃは、位相変調されていない励起光Ｌｘ，Ｌｙにより生成されたアイドラ光Ｌａの位相変化の一例を示す。励起光Ｌｘ，Ｌｙが位相変調されていない場合、アイドラ光Ｌａの位相は、信号光Ｌｓの位相と同様に変化する。
グラフＧｄは、位相変調された励起光Ｌｘ，Ｌｙの位相変化の一例を示し、グラフＧｅは、位相変調された励起光Ｌｘ，Ｌｙにより生成されたアイドラ光Ｌａの位相変化の一例を示す。励起光Ｌｘ，Ｌｙの各位相は同期して変化する（つまり同相で変化する）。励起光Ｌｘ，Ｌｙの位相が変化すると、その変化に応じてアイドラ光Ｌａの位相が変化する。このため、グラフＧｅの位相変化は、グラフＧｃの位相変化とは異なり、その相違部分は信号データのエラーとして検出される。
このように、励起光Ｌｘ，Ｌｙを同相で位相変調すると、その位相変調成分によりアイドラ光Ｌａの位相が影響を受けるため、信号データがエラーする。
そこで、位相関係が逆相となるように励起光Ｌｘ，Ｌｙを位相変調することにより、位相変調の影響が励起光Ｌｘ，Ｌｙの間で相殺される。
図３は、位相関係が逆相となるように位相変調された励起光Ｌｘ，Ｌｙの位相変化の一例を示す。グラフＧｆは励起光Ｌｘの位相変化を示し、グラフＧｇは励起光Ｌｙの位相変化を示す。
交互に到来する位相変調の期間Ｔａ，Ｔｂにおいて、励起光Ｌｘ，Ｌｙは互いに逆相に変化する。期間Ｔａにおいて、励起光Ｌｘは負の位相を有し、励起光Ｌｙは正の位相を有する。また、期間Ｔｂにおいて、励起光Ｌｘは正の位相を有し、励起光Ｌｙは負の位相を有する。
このため、励起光Ｌｘ，Ｌｙの電界は互いに反対方向に振動する。このため、上記の式（１）において、中心周波数（ｆｉ＋ｆｊ）の光の位相変調はアイドラ光Ｌａに影響しないことになる。このため、アイドラ光Ｌａに励起光Ｌｘ，Ｌｙの位相変調成分が重畳されることが抑制される。
次に、励起光Ｌｘ，Ｌｙから１つの励起光Ｌｃを合成することについて述べる。
図４は、励起光Ｌｘ，Ｌｙから合成された励起光Ｌｃの一例を示す図である。図４には、Ｘ軸及びＹ軸を基準として、励起光Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｃの位相が示されている。符号Ｇｈは、図３の期間Ｔａにおける位相を示し、符号Ｇｉは、図３の期間Ｔｂにおける位相を示す。
励起光Ｌｘ，Ｌｙは互いに反対方向の位相を有するため、励起光Ｌｘ，Ｌｙを合成すると、Ｙ軸及びＸ軸に対して４５度をなす偏波角の励起光Ｌｃが得られる。励起光Ｌｃの電界は、期間ＴａにおいてＹ軸の正方向かつＸ軸の負方向に向かう斜め４５度に振動し、期間ＴｂにおいてＹ軸の負方向かつＸ軸の正方向に向かう斜め４５度に振動する。
すなわち、励起光Ｌｃの位相は、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５度をなす偏波軸Ｎにおいて、正方向及び負方向に周期的に変化する。
図５は、励起光Ｌｘ，Ｌｙから合成された励起光Ｌｃの位相変化の一例を示す図である。励起光Ｌｃの位相は、偏波軸Ｎにおいて、期間Ｔａでは負の位相を有し、期間Ｔｂでは正の位相を有する。
このように、励起光Ｌｘ，Ｌｙは、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５度をなす偏波方向の励起光Ｌｃと等価であるため、励起光Ｌｃと信号光Ｌｓの四光波混合によりアイドラ光Ｌａを生成することが可能である。
図６は、信号光Ｌｓと１つの励起光Ｌｃからアイドラ光Ｌａを生成する様子の一例を示す図である。図６において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
励起光Ｌｃの偏波角は、Ｙ軸の正方向に向いた信号光Ｌｓの偏波角に対して４５度をなす。また、励起光Ｌｃの位相の正負を反転させた場合、励起光Ｌｃの偏波角は、一点鎖線で示されるように、信号光Ｌｓの偏波角に対して１３５度をなしてもよい。
励起光Ｌｃは、上記のように２つの励起光Ｌｘ，Ｌｙを合成して得られる光であるため、励起光Ｌｃと信号光Ｌｓの四光波混合によりアイドラ光Ｌａが生成される。
図１及び図６に示された手法によると、単一の波長ｆｉ，ｆｊの励起光Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｃが用いられるため、非縮退四光波混合の場合、位相整合条件としては、縮退四光波混合の位相整合条件が適用でき、ゼロ分散波長が変換前後の各波長帯の中心であるとする条件のみが満たされればよく、縮退四光波混合の場合より位相整合条件が緩和される。
したがって、励起光Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｃの波長ｆｉ，ｆｊがゼロ分散波長となるように設定するだけで、高効率の波長変換を容易に行うことが可能となる。とりわけ、図６に示されるように１つの励起光Ｌｃだけを用いる場合、励起光Ｌｃの光源が１つだけでよいため、図１に示されるような２つの励起光Ｌｘ，Ｌｙを用いる場合よりも波長変換が容易である。
なお、上記の例において、信号光Ｌｓの偏波方向はＹ軸の正方向であるが、これに限定されない。
図７は、信号光Ｌｓと２つの励起光Ｌｘ，Ｌｙからアイドラ光Ｌａを生成する様子の他の例を示す図である。図７において、図１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
信号光Ｌｓは、図１の例とは異なり、Ｘ軸の偏波成分のみを有している。信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｘ，Ｌｙは、例えば分散シフト光ファイバのような非線形光学媒質に入力されることにより四光波混合を発生させる。同一の偏波方向を持つ信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｘの間に差周波によるビート光が発生する。励起光Ｌｙは、ビート光の影響により同一の偏波成分を持つアイドラ光Ｌａを発生させる。
また、図７の場合も、単一の励起光Ｌｃを用いることは可能である。
図８は、信号光Ｌｓと１つの励起光Ｌｃからアイドラ光Ｌａを生成する様子の他の例を示す図である。図８において、図７と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
励起光Ｌｃの偏波角は、Ｘ軸の正方向に向いた信号光Ｌｓの偏波角に対して４５度をなす。また、励起光Ｌｃの位相の正負を反転させた場合、励起光Ｌｃの偏波角は、一点鎖線で示されるように、信号光Ｌｓの偏波角に対して１３５度をなしてもよい。
励起光Ｌｃは、上記のように２つの励起光Ｌｘ，Ｌｙを合成して得られる光であるため、励起光Ｌｃと信号光Ｌｓの四光波混合によりアイドラ光Ｌａが生成される。
次に図６に示された手法を用いた波長変換装置の構成例を述べる。
図９は、波長変換装置の一例を示す構成図である。波長変換装置は、入力ポートＰｉｎ、出力ポートＰｏｕｔ、励起光源１００、位相変調器１０１、ＷＤＭ（Wavelength Divisional Multiplex）カプラ１０２、非線形ファイバ１０３、偏波コントローラ１０４、波長フィルタ１０５、偏光子１０６、光スプリッタ１０７、及びフォトディテクタ（PD: Photo Detector）１０８を有する。
また、入力ポートＰｉｎとＷＤＭカプラ１０２の間、励起光源１００と位相変調器１０１の間、及び位相変調器１０１とＷＤＭカプラ１０２の間は、偏波保持ファイバ１９０～１９２により接続されている。なお、非線形ファイバ１０３は、非線形光学媒質の一例であり、偏波保持機能を有していない。
また、矩形の枠中に示されるように、実線の矢印は信号光Ｌｓの伝搬方向を示し、点線の矢印は励起光Ｌｃの伝搬方向を示し、一点鎖線の矢印はアイドラ光Ｌａの伝搬方向を示す。また、符号Ｈ１～Ｈ７は、信号光Ｌｓ、励起光Ｌｃ、及びアイドラ光Ｌａの偏波方向を示す。偏波方向は、紙面横方向をＸ軸とし、紙面縦方向をＹ軸として示されている。
本例の波長変換装置は、Ｘ軸方向の偏波成分のみを有する（つまり、偏波合成されていない）信号光Ｌｓから、Ｙ軸方向の偏波成分のみを有するアイドラ光Ｌａを生成することにより波長変換を行う。符号Ｈ１で示されるように、信号光Ｌｓは、入力ポートＰｉｎから入力され、ＷＤＭカプラ１０２に入力される。
励起光源１００は、例えばレーザダイオードであり、連続発振光の励起光Ｌｃを位相変調器１０１に出力する。励起光Ｌｃは、一例としてＹ軸の偏波成分を有する。励起光Ｌｃは、偏波保持ファイバ１９１により偏波角を保持された状態で位相変調器１０１に入力される。位相変調器１０１は、電気信号に基づいて励起光Ｌｃを位相変調する。励起光Ｌｃは、偏波保持ファイバ１９２を介してＷＤＭカプラ１０２に入力される。なお、励起光源１００は光源の一例であり、位相変調器１０１は変調部の一例である。
偏波保持ファイバ１９２は、励起光Ｌｃの偏波角を、信号光Ｌｓに対して４５度または１３５度をなすように調整する。偏波保持ファイバ１９２は、例えば、位相変調器１０１側の接続端とＷＤＭカプラ１０２側の接続端の接続角の差分が４５度または１３５度となるように設けられる。
これにより、励起光Ｌｃの偏波角は、符号Ｈ２、Ｈ３で示されるように、位相変調器１０１からの出力時にはＹ軸方向であるのに対し、ＷＤＭカプラ１０２への入力時にはＹ軸から４５度だけ傾斜している。なお、偏波保持ファイバ１９２は調整部の一例であり、励起光Ｌｃの偏波角を調整する手段としては、偏波保持ファイバ１９２に限定されず、偏波コントローラなどが用いられてもよい。
ＷＤＭカプラ１０２は、符号Ｈ４で示されるように、信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｃを波長多重して非線形ファイバ１０３に導く。
非線形ファイバ１０３は、偏波角が調整された励起光Ｌｃと信号光Ｌｓの四光波混合を発生させることにより、符号Ｈ５で示されるように、信号光Ｌｓから、信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｃの各中心周波数の差分Δｆに応じた中心周波数のアイドラ光Ｌａを生成する。これにより、信号光Ｌｓの波長からアイドラ光Ｌａの波長への変換が行われる。なお、非線形ファイバ１０３は、非線形光学媒質の一例であり、分散シフト光ファイバなどが用いられるが、これに限定されない。信号光Ｌｓ、励起光Ｌｃ、及びアイドラ光Ｌａは偏波コントローラ１０４に入力される。
偏波コントローラ１０４は、点線で示されるように、ＰＤ１０８からのフィードバック制御に従って信号光Ｌｓ、励起光Ｌｃ、及びアイドラ光Ｌａの偏波角を制御する。信号光Ｌｓ、励起光Ｌｃ、及びアイドラ光Ｌａは波長フィルタ１０５に入力される。
波長フィルタ１０５は、偏波コントローラ１０４からの信号光Ｌｓ、励起光Ｌｃ、及びアイドラ光Ｌａのうち、励起光Ｌｃを除去する。例えば、波長フィルタ１０５は、励起光Ｌｃの波長の光を遮断するフィルタリング特性を備える。
このように、波長フィルタ１０５は励起光Ｌｃを除去するため、波長変換装置の外部に波長フィルタ１０５を設ける必要がない。なお、波長フィルタ１０５は第１除去部の一例である。信号光Ｌｓ及びアイドラ光Ｌａは、符号Ｈ６で示されるように、偏光子１０６に入力される。
偏光子１０６は、波長フィルタ１０５からの信号光Ｌｓ及びアイドラ光Ｌａのうち、信号光Ｌｓを除去する。偏光子１０６は、例えばＸ軸方向の偏波光を遮断する偏光特性を備える。また、偏光子１０６は、非線形ファイバ１０３における四光波混合により生ずるクロストーク光（ＸＴ光）も除去してもよい。
このように、偏光子１０６は信号光Ｌｓを除去するため、波長変換装置の外部に偏光子１０６を設ける必要がない。なお、偏光子１０６は第２除去部の一例である。偏光子１０６から出力されたアイドラ光Ｌａは光スプリッタ１０７に入力される。
光スプリッタ１０７は、アイドラ光Ｌａを出力ポートＰｏｕｔ及びＰＤ１０８に対してパワー分岐する。出力ポートＰｏｕｔからは、波長変換された信号光Ｌｓとして、アイドラ光Ｌａが出力される。
また、ＰＤ１０８は、アイドラ光Ｌａのパワーを検出し、その検出値に応じて偏波コントローラ１０４を制御する。これにより、アイドラ光Ｌａの偏波角がそのパワーに応じて適切な値に制御される。
図１０は、波長変換装置の他の例を示す構成図である。図１０において、図９と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
波長変換装置は、図９の例とは異なり、ＷＤＭカプラ１０２と偏波保持ファイバ１９２の間に、偏波ビームスプリッタ（PBS: Polarizing Beam Splitter）１１１、偏波ビームコンバイナ（PBC: Polarizing Beam Combiner）１１３、光遅延器１１２、及び偏波保持ファイバ１９３～１９５が設けられている。
ＰＢＳ１１１は、偏波保持ファイバ１９２，１９３，１９５に接続されている。励起光Ｌｃは、偏波保持ファイバ１９２からＰＢＳ１１１に入力されることにより、互いに直交する２つの偏波成分に分離される。各偏波成分はＰＢＳ１１１から偏波保持ファイバ１９３，１９５にそれぞれ導かれる。なお、ＰＢＳ１１１は分離部の一例である。
Ｘ軸方向の偏波成分は、符号Ｈ１２に示されるように偏波保持ファイバ１９５からＰＢＣ１１３に入力される。Ｙ軸方向の偏波成分は、符号Ｈ１１で示されるように偏波保持ファイバ１９３から光遅延器１１２に入力される。ここで、Ｘ軸方向の偏波成分は励起光Ｌｘに該当し、Ｙ軸方向の偏波成分は励起光Ｌｙに該当する。
光遅延器１１２は、例えば長尺の偏波保持ファイバであり、Ｙ軸方向の偏波成分を遅延させる。Ｙ軸方向の偏波成分は、光遅延器１１２から偏波保持ファイバ１９４に出力されてＰＢＣ１１３に入力される。
ＰＢＣ１１３は、Ｘ軸方向の偏波成分とＹ軸方向の偏波成分を合波することにより１つの励起光Ｌｃとする。合波で得られた励起光Ｌｃは、符号Ｈ１３で示されるように偏波保持ファイバ１９６からＷＤＭカプラ１０２に入力される。その後、非線形ファイバ１０３は、上記の例と同様に励起光Ｌｃと信号光Ｌｓから四光波混合を発生させる。
光遅延器１１２は、励起光Ｌｃの２つの偏波成分の間の位相関係が逆相となるようにＹ軸方向の偏波成分をＸ軸方向の偏波成分に対し遅延させる。このため、図３に示されるような逆相の位相関係の励起光Ｌｘ，Ｌｙを高精度に生成し、位相変調成分がアイドラ光Ｌａに重畳されることを好適に抑制することが可能となる。例えば、１００（Gbps）の信号光Ｌｓの場合、各偏波成分の位相間には、光ファイバの長さに換算すると０．３（mm）以下の精度が要求される。なお、光遅延器１１２は遅延挿入部の一例である。
本例の信号光Ｌｓは、偏波多重光ではなく、一方向の偏波成分だけを有しているが、偏波多重光の信号光Ｌｓにも上記と同様の手法で波長変換を行うことができる。
図１１は、偏波多重光の信号光Ｌｓを波長変換する波長変換装置の一例を示す構成図である。矩形の枠中に示されるように、実線の矢印は信号光Ｌｓの伝搬方向を示し、点線の矢印は励起光Ｌｃの伝搬方向を示し、一点鎖線の矢印はアイドラ光Ｌａの伝搬方向を示す。また、符号Ｈ２０～Ｈ２２，Ｈ３１～Ｈ３５，Ｈ４１～Ｈ４５，Ｈ６１～Ｈ６５は、信号光Ｌｓ、励起光Ｌｃ、及びアイドラ光Ｌａの偏波方向を示す。偏波方向は、紙面横方向をＸ軸とし、紙面縦方向をＹ軸として示されている。
波長変換装置は、入力ポートＰｉｎ、出力ポートＰｏｕｔ、光サーキュレータ１２０、ＰＢＳ１２１，１２７、ＷＤＭカプラ１２２，１２３、非線形ファイバ１２４、偏波コントローラ１２５、光終端器１２６、光スプリッタ１２８、ＰＤ１２９、励起光源１３０、位相変調器１３１、及び偏波保持ファイバ１８０～１８３，１７０，１７１を有する。
信号光Ｌｓは、入力ポートＰｉｎから入力されて光サーキュレータ１２０を通過してＰＢＳ１２１に入力される。信号光Ｌｓは、符号Ｈ２０で示されるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の各偏波成分を含む。
ＰＢＳ１２１は、第２分離部の一例であり、信号光Ｌｓから互いに直交する２つの偏波成分を分離する。Ｘ軸方向の偏波成分は、ＰＢＳ１２１から偏波保持ファイバ１８０を通過してＷＤＭカプラ１２２に入力される。Ｙ軸方向の偏波成分は、ＰＢＳ１２１から偏波保持ファイバ１８２を通過してＷＤＭカプラ１２３に入力される。なお、Ｙ軸方向の偏波成分は第３偏波成分の一例であり、Ｘ軸方向の偏波成分は第４偏波成分の一例である。
励起光源１３０は、光源の一例であり、励起光Ｌｃを出力する。励起光Ｌｃは、励起光源１３０から偏波保持ファイバ１７０を通過して位相変調器１３１に入力される。なお、励起光源１３０としてはレーザダイオードが挙げられるが、これに限定されない。
位相変調器１３１は、変調部の一例であり、励起光Ｌｃを位相変調する。位相変調された励起光Ｌｃは偏波保持ファイバ１７１を通ってＰＢＳ１２７に入力される。偏波保持ファイバ１７１は、符号Ｈ６１，Ｈ６２で示されるように、励起光Ｌｃの偏波方向をＹ軸方向から４５度だけ傾ける。このため、偏波保持ファイバ１７１は、上記の偏波保持ファイバ１９２と同様に、位相変調器１３１側の接続端とＰＢＳ１２７側の接続端の接続角の差分が４５度または１３５度となるように設けられる。
ＰＢＳ１２７は、第１分離部の一例であり、励起光Ｌｃから互いに直交する２つの偏波成分を分離する。Ｙ軸方向の偏波成分は、符号Ｈ６４で示されるように、ＰＢＳ１２７から偏波保持ファイバ１８１に入力され、Ｘ軸方向の偏波成分は、符号Ｈ６３で示されるように、ＰＢＳ１２７から偏波保持ファイバ１８３に入力される。Ｘ軸方向の偏波成分は偏波保持ファイバ１８３からＷＤＭカプラ１２３に入力され、Ｙ軸方向の偏波成分は偏波保持ファイバ１８１からＷＤＭカプラ１２２に入力される。なお、Ｘ軸方向の偏波成分は第１偏波成分の一例であり、Ｙ軸方向の偏波成分は第２偏波成分の一例である。
偏波保持ファイバ１８３は、第１偏波調整部の一例であり、励起光ＬｃのＸ軸方向の偏波成分の偏波角が信号光ＬｓのＹ軸方向の偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように、励起光ＬｃのＸ軸方向の偏波成分の偏波角を調整する（符号Ｈ６５参照）。このため、偏波保持ファイバ１８３は、上記の偏波保持ファイバ１９２と同様に、ＷＤＭカプラ１２３側の接続端とＰＢＳ１２７側の接続端の接続角の差分が４５度または１３５度となるように設けられる。
偏波保持ファイバ１８１は、第２偏波調整部の一例であり、励起光ＬｃのＹ軸方向の偏波成分の偏波角が信号光ＬｓのＸ軸方向の偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように、励起光ＬｃのＹ軸方向の偏波成分の偏波角を調整する（符号Ｈ６６参照）。このため、偏波保持ファイバ１８１は、上記の偏波保持ファイバ１９２と同様に、ＷＤＭカプラ１２２側の接続端とＰＢＳ１２７側の接続端の接続角の差分が４５度または１３５度となるように設けられる。
ＷＤＭカプラ１２３は、偏波角が調整された励起光Ｌｃの一方の偏波成分と信号光ＬｓのＹ軸方向の偏波成分を波長多重する。波長多重光は、符号Ｈ４２で示されるように、偏波コントローラ１２５を通過して非線形ファイバ１２４に入力される。非線形ファイバ１２４は非線形光学媒質の一例である。
非線形ファイバ１２４は、偏波角が調整された励起光Ｌｃの一方の偏波成分と信号光ＬｓのＹ軸方向の偏波成分の四光波混合を発生させることにより、励起光Ｌｃの偏波成分から、信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｃの各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光Ｌａを生成する。アイドラ光Ｌａは、第１アイドラ光の一例であり、Ｘ軸方向の偏波成分を有する。
励起光Ｌｃの偏波成分、信号光ＬｓのＹ軸方向の偏波成分、及びアイドラ光Ｌａは、符号Ｈ４３で示されるように、非線形ファイバ１２４からＷＤＭカプラ１２２に入力される。ＷＤＭカプラ１２２は、波長分離機能を有し、符号Ｈ４４で示されるように、励起光Ｌｃの偏波成分を分離して偏波保持ファイバ１８１に導く。残った信号光ＬｓのＹ軸方向の偏波成分及びアイドラ光Ｌａは、符号Ｈ４５で示されるように、偏波保持ファイバ１８０からＰＢＳ１２１に入力される。
ＷＤＭカプラ１２２は、偏波角が調整された励起光Ｌｃの他方の偏波成分と信号光ＬｓのＸ軸方向の偏波成分を波長多重する。波長多重光は、符号Ｈ３２で示されるように、非線形ファイバ１２４に入力される。
非線形ファイバ１２４は、偏波角が調整された励起光Ｌｃの他方の偏波成分と信号光ＬｓのＸ軸方向の偏波成分の四光波混合を発生させることにより、励起光Ｌｃの偏波成分から、信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｃの各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光Ｌａを生成する。アイドラ光Ｌａは、第２アイドラ光の一例であり、Ｙ軸方向の偏波成分を有する。
励起光Ｌｃの偏波成分、信号光ＬｓのＸ軸方向の偏波成分、及びアイドラ光Ｌａは、符号Ｈ３３で示されるように、非線形ファイバ１２４から偏波コントローラ１２５を通過してＷＤＭカプラ１２３に入力される。ＷＤＭカプラ１２３は、波長分離機能を有し、符号Ｈ３４で示されるように、励起光Ｌｃの偏波成分を分離して偏波保持ファイバ１８３に導く。残った信号光ＬｓのＸ軸方向の偏波成分及びアイドラ光Ｌａは、符号Ｈ３５で示されるように、偏波保持ファイバ１８２からＰＢＳ１２１に入力される。
ＰＢＳ１２１には、信号光ＬｓのＸ軸方向及びＹ軸方向の各偏波成分、及びＸ軸方向及びＹ軸方向の偏波角の各アイドラ光Ｌａ（以下、単にアイドラ光Ｌａとする）が入力される。Ｘ軸方向及びＹ軸方向の各偏波成分はＰＢＳ１２１から光終端器１２６に導かれる。光終端器１２６は各偏波成分を終端する。また、アイドラ光Ｌａは、符号Ｈ２２で示されるように、ＰＢＳ１２１から光サーキュレータ１２０に入力されて光スプリッタ１２８に導かれる。
光スプリッタ１２８は、アイドラ光Ｌａを出力ポートＰｏｕｔとＰＤ１２９に分岐する。ＰＤ１２９は、アイドラ光Ｌａのパワーを検出して偏波コントローラ１２５にフィードバックする。偏波コントローラ１２５はパワーに基づいて信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｃの偏波角を制御する。
このように、本例の波長変換装置も、図６の手法を利用することにより、信号光ＬｓのＸ軸方向及びＹ軸方向の各偏波成分からアイドラ光Ｌａをそれぞれ生成する。したがって、高効率の波長変換を容易に行うことができる。
また、本例の波長変換装置は、単一の励起光源１３０を用いるが、２つの励起光源を用いてもよい。
図１２は、偏波多重光の信号光Ｌｓを波長変換する波長変換装置の他の例を示す構成図である。図１２において、図１１と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。波長変換装置は、励起光源１３０及び位相変調器１３１に加えて、励起光源１３２及び位相変調器１３３とＰＢＣ１３４を有する。
各励起光源１３０，１３２は、周波数が同一であって互いに偏波角が直交する励起光Ｌｘ’，Ｌｙ’（Ｌｓ）をそれぞれ出力する。符号Ｈ６０で示されるように、励起光源１３２は、Ｘ軸方向の偏波角を有する励起光Ｌｘ’を出力する。他方の励起光源１３０は、符号Ｈ６１で示されるように、Ｙ軸方向の偏波角を有する励起光Ｌｙ’を出力する。
励起光Ｌｘ’，Ｌｙ’は、励起光源１３２，１３０から偏波保持ファイバ１７２，１７０を通過して位相変調器１３３，１３１にそれぞれ入力される。なお、励起光源１３０，１３２は、それぞれ、第１光源及び第２光源の一例であり、励起光Ｌｘ’，Ｌｙ’は、それぞれ、第１励起光及び第２励起光の一例である。
各位相変調器１３１，１３３は、図３を参照して述べたように、励起光Ｌｘ’，Ｌｙ’の間の位相関係が逆相となるように励起光Ｌｘ’，Ｌｙ’をそれぞれ位相変調する。励起光Ｌｘ’，Ｌｙ’は、位相変調器１３１，１３３から偏波保持ファイバ１７１，１７３を通過してＰＢＣ１３４に入力される。ここで、偏波保持ファイバ１７１，１７３の長さは同一である。
ＰＢＣ１３４は、生成部の一例であり、励起光Ｌｘ’，Ｌｙ’を合波することにより１つの励起光Ｌｃを生成する。偏波保持ファイバ１７３，１７１の長さは同一であるため、ＰＢＣ１３４に入力される励起光Ｌｘ’，Ｌｙ’の各位相間にずれはない。なお、励起光Ｌｃは第３励起光の一例である。
励起光Ｌｃは、符号Ｈ６２’で示されるように、Ｙ軸に対して４５度だけ傾斜した偏波角を有し、偏波保持ファイバ１７４からＰＢＳ１２７に入力される。その後、上述した処理が実行されることにより、波長変換が行われる。
次に、波長変換装置を用いた伝送システムについて説明する。
図１３は、伝送システムの一例を示す構成図である。伝送システムは、光ファイバなどの伝送路９０を介して互いに接続された送信装置２及び受信装置３を有する。送信装置２は波長多重光Ｓｍｕｘを送信し、受信装置３は波長多重光Ｓｍｕｘを受信する。なお、送信装置２は伝送装置の一例である。
送信装置２は、波長変換装置２４ａ，２４ｃを利用することによりＣバンドの波長多重光からＬバンドの波長多重光及びＳバンドの波長多重光を生成する。送信装置２は、さらにＬバンド、Ｃバンド、及びＳバンドの各波長多重光Ｓａ～Ｓｃを合波することにより１つの波長多重光Ｓｍｕｘを生成して受信装置３に送信する。なお、λは波長を示す。
受信装置３は、波長多重光ＳｍｕｘからＬバンド、Ｃバンド、及びＳバンドの各波長多重光Ｓａ～Ｓｃを分離し、波長変換装置３４ａ、３４ｃを利用することによりＬバンド及びＳバンドの各波長多重光Ｓａ，Ｓｃから元のＣバンドの波長多重光を生成する。
このため、伝送システムは、安価なＣバンドの光学機器を用いつつ、Ｃバンドの波長帯だけでなくＳバンド及びＬバンドの各波長帯も伝送に用いることができるので、低コストで大容量の伝送が可能である。以下に伝送システムの構成を述べる。
送信装置２は、複数の送信器２０ａ～２０ｃ、複数の波長多重部２１ａ～２１ｃ、複数の増幅器２３ａ～２３ｃ、波長変換装置（ＣＮＶ）２４ａ，２４ｃ、及び合波器２６を有する。各送信器２０ａ～２０ｃは、例えばトランスポンダであり、Ｃバンド内の波長の光信号を送信する。
波長多重部２１ａは、複数の送信器２０ａから入力された波長の異なる光信号を波長多重することによりＣバンドの波長多重光Ｓａを生成する。波長多重部２１ｂは、複数の送信器２０ｂから入力された波長の異なる光信号を波長多重することによりＣバンドの波長多重光Ｓｂを生成する。波長多重部２１ｃは、複数の送信器２０ｃから入力された波長の異なる光信号を波長多重することによりＣバンドの波長多重光Ｓｃを生成する。
波長多重部２１ａ～２１ｃとしては、例えば光カプラが挙げられるが、これに限定されない。波長多重部２１ａ～２１ｃは、それぞれ、Ｃバンドに対応する。なお、波長多重部２１ａ，２１ｃは第１生成部の一例であり、波長多重部２１ｂは第２生成部の一例である。また、波長多重光Ｓａ，Ｓｃは第１波長多重光の一例であり、波長多重光Ｓｂは第２波長多重光の一例である。
波長多重光Ｓａ～Ｓｃは、増幅器２３ａ～２３ｃによりそれぞれ増幅される。増幅器２３ａ～２３ｃはＣバンドにそれぞれ対応する。増幅された波長多重光Ｓｂは合波器２６に入力される。増幅された波長多重光Ｓａ，Ｓｃは波長変換装置２４ａ，２４ｃにそれぞれ入力される。
波長変換装置２４ａ，２４ｃは、図９～図１２の何れかの構成を備え、波長多重光Ｓａ，Ｓｃの波長帯をＣバンドからＬバンド及びＳバンドにそれぞれ変換する。ここで、波長変換前の波長多重光Ｓａ，Ｓｃは上記の信号光Ｌｓに該当し、波長変換後の波長多重光Ｓａ，Ｓｃは上記のアイドラ光Ｌａに該当する。
Ｌバンドの波長多重光ＳａとＳバンドの波長多重光Ｓｃは合波器２６に入力される。合波器２６としては、例えば光カプラが挙げられるが、これに限定されない。なお、Ｃバンドは第１波長帯の一例であり、Ｌバンド及びＳバンドは第２波長帯の一例である。また、波長変換装置２４ａ，２４ｃは第１波長変換部の一例である。
合波器２６は、波長帯の異なる各波長多重光Ｓａ～Ｓｃを合波して波長多重光Ｓｍｕｘを生成する。波長多重光Ｓｍｕｘは、合波器２６から伝送路９０に出力されて受信装置３に入力される。なお、合波器２６は合波部の一例である。
受信装置３は、複数の受信器３０ａ～３０ｃ、複数の波長分離部３１ａ～３１ｃ、複数の増幅器３３ａ～３３ｃ、波長変換装置（ＣＮＶ）３４ａ，３４ｃ、及び分波器３６を有する。分波器３６は、伝送路９０から入力された波長多重光Ｓｍｕｘを波長多重光Ｓａ～Ｓｃに分波する。分波器３６は分波部の一例であり、分波器３６としては例えば波長選択スイッチが挙げられるが、これに限定されない。
分離された波長多重光Ｓｂは増幅器３３ｂに入力される。また、分離された波長多重光Ｓａ，Ｓｃは波長変換装置３４ａ，３４ｃにそれぞれ入力される。
波長変換装置３４ａ，３４ｃは、図９～図１２の何れかの構成を備え、波長多重光Ｓａ，Ｓｃの波長帯をＬバンド及びＳバンドからＣバンドにそれぞれ変換する。ここで、波長変換前の波長多重光Ｓａ，Ｓｃは上記の信号光Ｌｓに該当し、波長変換後の波長多重光Ｓａ，Ｓｃは上記のアイドラ光Ｌａに該当する。変換後の波長多重光Ｓａ，Ｓｃは増幅器３３ａ，３３ｃに入力される。なお、波長変換装置３４ａ，３４ｃは第２波長変換部の一例である。
増幅器３３ａ～３３ｃは、波長多重光Ｓａ～Ｓｃをそれぞれ増幅する。増幅器３３ａ～３３ｃはＣバンドにそれぞれ対応する。増幅された波長多重光Ｓａ～Ｓｃは波長分離部３１ａ～３１ｃにそれぞれ入力される。
波長分離部３１ａ～３１ｃは、波長多重光Ｓａ～Ｓｃから波長ごとの光信号を分離する。波長分離部３１ａ～３１ｃはＣバンドにそれぞれ対応する。波長分離部３１ａは各波長の光信号を受信器３０ａに出力し、波長分離部３１ｂは各波長の光信号を受信器３０ｂに出力し、波長分離部３１ｃは各波長の光信号を受信器３０ｃに出力する。受信器３０ａ～３０ｃは、例えばトランスポンダであり、光信号を受信する。なお、波長分離部３１ａ，３１ｃは第１波長分離部の一例であり、波長分離部３１ｂは第２波長分離部の一例である。
このように、本例の伝送システムは、波長変換装置２４ａ，２４ｃを利用することにより波長多重光Ｓａ，Ｓｃの波長帯をＣバンドとＬバンド及びＳバンドの間で変換する。このため、伝送システムは、安価なＣバンドの光学機器を用いることができ、Ｃバンド、Ｌバンド、及びＳバンドの波長帯に応じた大容量の伝送を実現することができる。
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能である。
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） 励起光を出力する光源と、
前記励起光を位相変調する変調部と、
前記励起光の偏波角が信号光の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記励起光の偏波角を調整する偏波調整部と、
偏波角が調整された前記励起光と前記信号光の四光波混合を発生させることにより、前記信号光から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有することを特徴とする波長変換装置。
（付記２） 偏波角が調整された前記励起光から互いに直交する２つの偏波成分を分離する分離部と、
前記２つの偏波成分の間の位相関係が逆相となるように前記２つの偏波成分の一方を他方に対し遅延させる遅延挿入部と、
前記位相関係が逆相となった前記２つの偏波成分を合波する偏波合波部とを有し、
前記非線形光学媒質は、前記偏波合波部から入力された合波光と前記信号光の四光波混合を発生させることを特徴とする付記１に記載の波長変換装置。
（付記３） 前記非線形光学媒質から出力された光から前記励起光を除去する第１除去部を有することを特徴とする付記１または２に記載の波長変換装置。
（付記４） 前記非線形光学媒質から出力された光から前記信号光を除去する第２除去部を有することを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載の波長変換装置。
（付記５） 励起光を出力する光源と、
前記励起光を位相変調する変調部と、
前記励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
信号光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第１偏波成分の偏波角が前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第１偏波成分の偏波角を調整する第１偏波調整部と、
前記第２偏波成分の偏波角が前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第２偏波成分の偏波角を調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有することを特徴とする波長変換装置。
（付記６） 周波数が同一であって互いに偏波角が直交する第１励起光及び第２励起光をそれぞれ出力する第１光源及び第２光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光の間の位相関係が逆相となるように前記第１励起光及び前記第２励起光をそれぞれ位相変調する第１位相変調部及び第２位相変調部と、
位相変調部された前記第１励起光及び前記第２励起光を合波することにより第３励起光を生成する生成部と、
前記第３励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
信号光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第１偏波成分の偏波角が前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第１偏波成分の偏波角を調整する第１偏波調整部と、
前記第２偏波成分の偏波角が前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第２偏波成分の偏波角を調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有することを特徴とする波長変換装置。
（付記７） 複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１生成部及び第２生成部と、
前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、
前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、
前記波長変換部は、付記１乃至４の何れかに記載の波長変換装置であって、
前記非線形光学媒質は、偏波角が調整された前記励起光と前記第１波長多重光の四光波混合を発生させることにより、前記第１波長帯の前記第１波長多重光から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を、前記第２波長帯の前記第１波長多重光として生成することを特徴とする伝送装置。
（付記８） 複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１生成部及び第２生成部と、
前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、
前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、
前記波長変換部は、
付記５に記載の波長変換装置であって、
前記非線形光学媒質によって、偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成し、
前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第２波長帯の前記第１波長多重光を生成することを特徴とする伝送装置。
（付記９） 複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１信号生成部及び第２信号生成部と、
前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、
前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、
前記波長変換部は、
付記６に記載の波長変換装置であって、
前記非線形光学媒質によって、偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記第１波長多重光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記第１波長多重光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成し、
前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第２波長帯の前記第１波長多重光を生成することを特徴とする伝送装置。
（付記１０） 伝送路を介して接続された送信装置及び受信装置を有し、
前記送信装置は、付記７に記載の伝送装置であって、
前記受信装置は、
前記伝送路から入力された前記合波光を前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光に分波する分波部と、
前記第１波長多重光の波長帯を前記第１波長帯に変換する受信波長変換部と、
前記第１波長帯の前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光から前記複数の光信号をそれぞれ分離する第１波長分離部及び第２波長分離部とを有し、
前記受信波長変換部は、
受信側励起光を出力する受信側光源と、
前記受信側励起光を位相変調する受信側変調部と、
前記受信側励起光の偏波角が前記第１波長多重光の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記受信側励起光の偏波角を調整する受信側偏波調整部と、
偏波角が調整された前記受信側励起光と前記第１波長多重光の四光波混合を発生させることにより、前記第１波長多重光から、前記第１波長多重光及び前記受信側励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を、前記第１波長帯の前記第２波長多重光として生成する受信側非線形光学媒質とを有することを特徴とする伝送システム。
（付記１１） 伝送路を介して接続された送信装置及び受信装置を有し、
前記送信装置は、付記８に記載の伝送装置であって、
前記受信装置は、
前記伝送路から入力された前記合波光を前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光に分波する分波部と、
前記第１波長多重光の波長帯を前記第１波長帯に変換する受信波長変換部と、
前記第１波長帯の前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光から前記複数の光信号をそれぞれ分離する第１波長分離部及び第２波長分離部とを有し、
前記受信波長変換部は、
受信側励起光を出力する受信側光源と、
前記受信側励起光を位相変調する受信側変調部と、
前記受信側励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
前記第１波長多重光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第１偏波成分の偏波角が前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第１偏波成分の偏波角を調整する第１偏波調整部と、
前記第２偏波成分の偏波角が前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第２偏波成分の偏波角を調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する受信側非線形光学媒質とを有し、
前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第１波長帯の前記第１波長多重光を生成することを特徴とする伝送システム。
（付記１２） 伝送路を介して接続された送信装置及び受信装置を有し、
前記送信装置は、付記９に記載の伝送装置であって、
前記受信装置は、
前記伝送路から入力された前記合波光を前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光に分波する分波部と、
前記第１波長多重光の波長帯を前記第１波長帯に変換する受信波長変換部と、
前記第１波長帯の前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光から前記複数の光信号をそれぞれ分離する第１波長分離部及び第２波長分離部とを有し、
前記受信波長変換部は、
周波数が同一であって互いに偏波角が直交する第１励起光及び第２励起光をそれぞれ出力する第１光源及び第２光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光の間の位相関係が逆相となるように前記第１励起光及び前記第２励起光をそれぞれ位相変調する第１位相変調部及び第２位相変調部と、
位相変調部された前記第１励起光及び前記第２励起光を合波することにより第３励起光を生成する生成部と、
前記第３励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
前記第１波長多重光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第１偏波成分の偏波角が前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第１偏波成分の偏波角を調整する第１偏波調整部と、
前記第２偏波成分の偏波角が前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第２偏波成分の偏波角を調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する受信側非線形光学媒質とを有し、
前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第１波長帯の前記第１波長多重光を生成することを特徴とする伝送システム。
（付記１３） 励起光を出力する光源と、
前記励起光を位相変調する位相変調器と、
前記励起光の偏波角が信号光の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記励起光の偏波角を調整する偏波保持ファイバと、
偏波角が調整された前記励起光と前記信号光の四光波混合を発生させることにより、前記信号光から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を生成する非線形ファイバとを有することを特徴とする波長変換装置。
（付記１） 励起光を出力する光源と、
前記励起光を位相変調する変調部と、
前記励起光の偏波角が信号光の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記励起光の偏波角を調整する偏波調整部と、
偏波角が調整された前記励起光と前記信号光の四光波混合を発生させることにより、前記信号光から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有することを特徴とする波長変換装置。
（付記２） 偏波角が調整された前記励起光から互いに直交する２つの偏波成分を分離する分離部と、
前記２つの偏波成分の間の位相関係が逆相となるように前記２つの偏波成分の一方を他方に対し遅延させる遅延挿入部と、
前記位相関係が逆相となった前記２つの偏波成分を合波する偏波合波部とを有し、
前記非線形光学媒質は、前記偏波合波部から入力された合波光と前記信号光の四光波混合を発生させることを特徴とする付記１に記載の波長変換装置。
（付記３） 前記非線形光学媒質から出力された光から前記励起光を除去する第１除去部を有することを特徴とする付記１または２に記載の波長変換装置。
（付記４） 前記非線形光学媒質から出力された光から前記信号光を除去する第２除去部を有することを特徴とする付記１乃至３の何れかに記載の波長変換装置。
（付記５） 励起光を出力する光源と、
前記励起光を位相変調する変調部と、
前記励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
信号光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第１偏波成分の偏波角が前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第１偏波成分の偏波角を調整する第１偏波調整部と、
前記第２偏波成分の偏波角が前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第２偏波成分の偏波角を調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有することを特徴とする波長変換装置。
（付記６） 周波数が同一であって互いに偏波角が直交する第１励起光及び第２励起光をそれぞれ出力する第１光源及び第２光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光の間の位相関係が逆相となるように前記第１励起光及び前記第２励起光をそれぞれ位相変調する第１位相変調部及び第２位相変調部と、
位相変調部された前記第１励起光及び前記第２励起光を合波することにより第３励起光を生成する生成部と、
前記第３励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
信号光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第１偏波成分の偏波角が前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第１偏波成分の偏波角を調整する第１偏波調整部と、
前記第２偏波成分の偏波角が前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第２偏波成分の偏波角を調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有することを特徴とする波長変換装置。
（付記７） 複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１生成部及び第２生成部と、
前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、
前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、
前記波長変換部は、付記１乃至４の何れかに記載の波長変換装置であって、
前記非線形光学媒質は、偏波角が調整された前記励起光と前記第１波長多重光の四光波混合を発生させることにより、前記第１波長帯の前記第１波長多重光から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を、前記第２波長帯の前記第１波長多重光として生成することを特徴とする伝送装置。
（付記８） 複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１生成部及び第２生成部と、
前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、
前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、
前記波長変換部は、
付記５に記載の波長変換装置であって、
前記非線形光学媒質によって、偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成し、
前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第２波長帯の前記第１波長多重光を生成することを特徴とする伝送装置。
（付記９） 複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１信号生成部及び第２信号生成部と、
前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、
前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、
前記波長変換部は、
付記６に記載の波長変換装置であって、
前記非線形光学媒質によって、偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記第１波長多重光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記第１波長多重光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成し、
前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第２波長帯の前記第１波長多重光を生成することを特徴とする伝送装置。
（付記１０） 伝送路を介して接続された送信装置及び受信装置を有し、
前記送信装置は、付記７に記載の伝送装置であって、
前記受信装置は、
前記伝送路から入力された前記合波光を前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光に分波する分波部と、
前記第１波長多重光の波長帯を前記第１波長帯に変換する受信波長変換部と、
前記第１波長帯の前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光から前記複数の光信号をそれぞれ分離する第１波長分離部及び第２波長分離部とを有し、
前記受信波長変換部は、
受信側励起光を出力する受信側光源と、
前記受信側励起光を位相変調する受信側変調部と、
前記受信側励起光の偏波角が前記第１波長多重光の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記受信側励起光の偏波角を調整する受信側偏波調整部と、
偏波角が調整された前記受信側励起光と前記第１波長多重光の四光波混合を発生させることにより、前記第１波長多重光から、前記第１波長多重光及び前記受信側励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を、前記第１波長帯の前記第２波長多重光として生成する受信側非線形光学媒質とを有することを特徴とする伝送システム。
（付記１１） 伝送路を介して接続された送信装置及び受信装置を有し、
前記送信装置は、付記８に記載の伝送装置であって、
前記受信装置は、
前記伝送路から入力された前記合波光を前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光に分波する分波部と、
前記第１波長多重光の波長帯を前記第１波長帯に変換する受信波長変換部と、
前記第１波長帯の前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光から前記複数の光信号をそれぞれ分離する第１波長分離部及び第２波長分離部とを有し、
前記受信波長変換部は、
受信側励起光を出力する受信側光源と、
前記受信側励起光を位相変調する受信側変調部と、
前記受信側励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
前記第１波長多重光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第１偏波成分の偏波角が前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第１偏波成分の偏波角を調整する第１偏波調整部と、
前記第２偏波成分の偏波角が前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第２偏波成分の偏波角を調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する受信側非線形光学媒質とを有し、
前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第１波長帯の前記第１波長多重光を生成することを特徴とする伝送システム。
（付記１２） 伝送路を介して接続された送信装置及び受信装置を有し、
前記送信装置は、付記９に記載の伝送装置であって、
前記受信装置は、
前記伝送路から入力された前記合波光を前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光に分波する分波部と、
前記第１波長多重光の波長帯を前記第１波長帯に変換する受信波長変換部と、
前記第１波長帯の前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光から前記複数の光信号をそれぞれ分離する第１波長分離部及び第２波長分離部とを有し、
前記受信波長変換部は、
周波数が同一であって互いに偏波角が直交する第１励起光及び第２励起光をそれぞれ出力する第１光源及び第２光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光の間の位相関係が逆相となるように前記第１励起光及び前記第２励起光をそれぞれ位相変調する第１位相変調部及び第２位相変調部と、
位相変調部された前記第１励起光及び前記第２励起光を合波することにより第３励起光を生成する生成部と、
前記第３励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
前記第１波長多重光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第１偏波成分の偏波角が前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第１偏波成分の偏波角を調整する第１偏波調整部と、
前記第２偏波成分の偏波角が前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記第２偏波成分の偏波角を調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する受信側非線形光学媒質とを有し、
前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第１波長帯の前記第１波長多重光を生成することを特徴とする伝送システム。
（付記１３） 励起光を出力する光源と、
前記励起光を位相変調する位相変調器と、
前記励起光の偏波角が信号光の偏波角に対し４５度または１３５度をなすように前記励起光の偏波角を調整する偏波保持ファイバと、
偏波角が調整された前記励起光と前記信号光の四光波混合を発生させることにより、前記信号光から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を生成する非線形ファイバとを有することを特徴とする波長変換装置。
１００，１３０，１３１ 励起光源
１０１，１３１，１３３ 位相変調器
１０３，１２４ 非線形ファイバ
１０５ 波長フィルタ
１０６ 偏光子
１１１，１２１，１２７ 偏波ビームスプリッタ
１１２ 光遅延器
１１３，１３４ 偏波ビームコンバイナ
１８１，１８３，１９１ 偏波保持ファイバ
１０１，１３１，１３３ 位相変調器
１０３，１２４ 非線形ファイバ
１０５ 波長フィルタ
１０６ 偏光子
１１１，１２１，１２７ 偏波ビームスプリッタ
１１２ 光遅延器
１１３，１３４ 偏波ビームコンバイナ
１８１，１８３，１９１ 偏波保持ファイバ
Claims (10)
- 励起光を出力する光源と、
前記励起光を位相変調する変調部と、
信号光の偏波方向における前記励起光の光成分、及び前記信号光の偏波方向に対する直交方向における前記励起光の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記励起光の偏波角を、前記信号光の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する偏波調整部と、
偏波角が調整された前記励起光と前記信号光の四光波混合を発生させることにより、前記信号光から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有することを特徴とする波長変換装置。 - 偏波角が調整された前記励起光から互いに直交する２つの偏波成分を分離する分離部と、
前記２つの偏波成分の間の位相関係が逆相となるように前記２つの偏波成分の一方を他方に対し遅延させる遅延挿入部と、
前記位相関係が逆相となった前記２つの偏波成分を合波する偏波合波部とを有し、
前記非線形光学媒質は、前記偏波合波部から入力された合波光と前記信号光の四光波混合を発生させることを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。 - 前記非線形光学媒質から出力された光から前記励起光を除去する第１除去部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換装置。
- 前記非線形光学媒質から出力された光から前記信号光を除去する第２除去部を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の波長変換装置。
- 励起光を出力する光源と、
前記励起光を位相変調する変調部と、
前記励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
信号光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第３偏波成分の偏波方向における前記第１偏波成分の光成分、及び前記第３偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第１偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第１偏波成分の偏波角を、前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第１偏波調整部と、
前記第４偏波成分の偏波方向における前記第２偏波成分の光成分、及び前記第４偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第２偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第２偏波成分の偏波角を、前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記信号光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有することを特徴とする波長変換装置。 - 周波数が同一であって互いに偏波角が直交する第１励起光及び第２励起光をそれぞれ出力する第１光源及び第２光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光の間の位相関係が逆相となるように前記第１励起光及び前記第２励起光をそれぞれ位相変調する第１位相変調部及び第２位相変調部と、
位相変調された前記第１励起光及び前記第２励起光を合波することにより第３励起光を生成する生成部と、
前記第３励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
信号光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第３偏波成分の偏波方向における前記第１偏波成分の光成分、及び前記第３偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第１偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第１偏波成分の偏波角を、前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第１偏波調整部と、
前記第４偏波成分の偏波方向における前記第２偏波成分の光成分、及び前記第４偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第２偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第２偏波成分の偏波角を、前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記信号光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有することを特徴とする波長変換装置。 - 複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１生成部及び第２生成部と、
前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、
前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、
前記波長変換部は、
励起光を出力する光源と、
前記励起光を位相変調する変調部と、
前記第１波長多重光の偏波方向における前記励起光の光成分、及び前記第１波長多重光の偏波方向に対する直交方向における前記励起光の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記励起光の偏波角を、前記第１波長多重光の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する偏波調整部と、
偏波角が調整された前記励起光と前記第１波長多重光の四光波混合を発生させることにより、前記第１波長帯の前記第１波長多重光から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を、前記第２波長帯の前記第１波長多重光として生成する非線形光学媒質とを有することを特徴とする伝送装置。 - 複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１生成部及び第２生成部と、
前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、
前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、
前記波長変換部は、
励起光を出力する光源と、
前記励起光を位相変調する変調部と、
前記励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
前記第１波長多重光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第３偏波成分の偏波方向における前記第１偏波成分の光成分、及び前記第３偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第１偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第１偏波成分の偏波角を、前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第１偏波調整部と、
前記第４偏波成分の偏波方向における前記第２偏波成分の光成分、及び前記第４偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第２偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第２偏波成分の偏波角を、前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記第１波長多重光及び前記励起光の各周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有し、
前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第２波長帯の前記第１波長多重光を生成することを特徴とする伝送装置。 - 複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１信号生成部及び第２信号生成部と、
前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する波長変換部と、
前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し伝送路に出力する合波部とを有し、
前記波長変換部は、
周波数が同一であって互いに偏波角が直交する第１励起光及び第２励起光をそれぞれ出力する第１光源及び第２光源と、
前記第１励起光及び前記第２励起光の間の位相関係が逆相となるように前記第１励起光及び前記第２励起光をそれぞれ位相変調する第１位相変調部及び第２位相変調部と、
位相変調された前記第１励起光及び前記第２励起光を合波することにより第３励起光を生成する生成部と、
前記第３励起光から互いに直交する第１偏波成分及び第２偏波成分を分離する第１分離部と、
前記第１波長多重光から互いに直交する第３偏波成分及び第４偏波成分を分離する第２分離部と、
前記第３偏波成分の偏波方向における前記第１偏波成分の光成分、及び前記第３偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第１偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第１偏波成分の偏波角を、前記第３偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第１偏波調整部と、
前記第４偏波成分の偏波方向における前記第２偏波成分の光成分、及び前記第４偏波成分の偏波方向に対する直交方向における前記第２偏波成分の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第２偏波成分の偏波角を、前記第４偏波成分の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１偏波成分と前記第３偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第３偏波成分から、前記第１波長多重光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第１アイドラ光を生成し、偏波角が調整された前記第２偏波成分と前記第４偏波成分の四光波混合を発生させることにより、前記第４偏波成分から、前記第１波長多重光の周波数と前記第１励起光及び前記第２励起光の周波数の差分に応じた周波数の第２アイドラ光を生成する非線形光学媒質とを有し、
前記第１アイドラ光及び前記第２アイドラ光を合波することにより前記第２波長帯の前記第１波長多重光を生成することを特徴とする伝送装置。 - 伝送路を介して接続された送信装置及び受信装置を有し、
前記送信装置は、
複数の光信号を波長多重することにより第１波長帯の第１波長多重光及び第２波長多重光をそれぞれ生成する第１生成部及び第２生成部と、
前記第１波長多重光の波長帯を、前記第１波長帯とは異なる第２波長帯に変換する第１波長変換部と、
前記第２波長帯の前記第１波長多重光と前記第２波長多重光を合波することにより合波光を生成し前記伝送路に出力する合波部とを有し、
前記第１波長変換部は、
第１励起光を出力する第１光源と、
前記第１励起光を位相変調する第１変調部と、
前記第１波長多重光の偏波方向における前記第１励起光の光成分、及び前記第１波長多重光の偏波方向に対する直交方向における前記第１励起光の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第１励起光の偏波角を、前記第１波長多重光の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第１偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第１励起光と前記第１波長多重光の四光波混合を発生させることにより、前記第１波長多重光から、前記第１波長多重光及び前記第１励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を、前記第２波長帯の前記第１波長多重光として生成する第１非線形光学媒質とを有し、
前記受信装置は、
前記伝送路から入力された前記合波光を前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光に分波する分波部と、
前記第１波長多重光の波長帯を前記第１波長帯に変換する第２波長変換部と、
前記第１波長帯の前記第１波長多重光及び前記第２波長多重光から前記複数の光信号をそれぞれ分離する第１波長分離部及び第２波長分離部とを有し、
前記第２波長変換部は、
第２励起光を出力する第２光源と、
前記第２励起光を位相変調する第２変調部と、
前記第１波長多重光の偏波方向における前記第２励起光の光成分、及び前記第１波長多重光の偏波方向に対する直交方向における前記第２励起光の光成分の間の位相関係が逆相となるように前記第２励起光の偏波角を、前記第１波長多重光の偏波角に対し４５度または１３５度に調整する第２偏波調整部と、
偏波角が調整された前記第２励起光と前記第１波長多重光の四光波混合を発生させることにより、前記第１波長多重光から、前記第１波長多重光及び前記第２励起光の各周波数の差分に応じた周波数のアイドラ光を、前記第１波長帯の前記第１波長多重光として生成する第２非線形光学媒質とを有することを特徴とする伝送システム。
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