JP7106835B2 - 光伝送装置、波長変換装置、光伝送方法、および波長変換方法 - Google Patents

Description

本発明は、光伝送装置、波長変換装置、光伝送方法、および波長変換方法に関する。

近年、通信需要の拡大に伴って、伝送容量の拡大が求められている。伝送容量の拡大は、例えば、光ファイバ芯数の増加、１波長当たりの光信号容量の増加、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）チャネル数の増加などにより実現され得る。ただし、光ファイバの敷設コスト等の問題により、光ファイバ芯数の増加を行わずに、光信号容量の増加やＷＤＭチャネル数の増加等による伝送容量の拡大が求められる。

光伝送装置は、例えば、１５３０ｎｍ～１５６５ｎｍのＣ帯域（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｂａｎｄ）の光波長を用いて信号を伝送する。しかし、Ｃ帯域のみを使用する通信では、伝送容量の拡大には限界がある。

そこで、伝送容量を拡大しながらネットワークの柔軟性の向上するために、伝送路上で信号光の搬送光波長を自在に変換する波長変換を用いたネットワークが提案されている。また、光伝送装置において、Ｃ帯域以外にも、１５６５ｎｍ～１６２５ｎｍの長波長領域のＬ帯域（Ｌｏｎｇ―Ｂａｎｄ）、１４６０ｎｍ～１５３０ｎｍの短波長領域のＳ帯域（Ｓｈｏｒｔ―Ｂａｎｄ）等の通信帯域の利用による更なる伝送容量の拡大が図られることもある。

特開平４―１３６８２３号公報 特開平２―６８５２８号公報 特開２００８―７６７５２号公報

Ｚ． Ｓｈｅｎ， Ｈ． Ｈａｓｅｇａｗａ， ａｎｄ Ｋ． Ｓａｔｏ， "Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ／ｗａｖｅｂａｎｄ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ａｌｌｏｗａｂｌｅ ｃｏｓｔ ｂｏｕｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｔｈ ｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ＩＥＥＥ―ＯＳＡ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ （ＪＯＣＮ）， ｖｏｌ． ５， ｎｏ． １１， ｐｐ．１２６２―１２７４， Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２０１３．

伝送容量の拡大には、波長変換の技術が用いられる場合もある。波長変換の技術は、従来、光／電気／光変換、光ベクトル変調器、又は非線形光学媒質等を用いて実現されている。しかし、光／電気／光変換は、光信号の変調の方式が変われば、それに応じた電気回路を用意しなければならないなど、光信号の変調方式に依存し、また変換の対象となる光信号の容量が増大すると消費電力が大きくなる場合もある。また、光ベクトル変調器を用いる波長変換は、光ベクトル変調器の変調帯域における波長に対し実行可能であるが、この変調帯域には制限がある。そのため、光ベクトル変調器を用いる構成では、例えば、異なる波長グリッドへの波長変換が困難であることがある。

これらに対し、非線形光学媒質を用いた波長変換においては、光信号の変調方式や波長に依らず、複数の光信号を一括で任意の波長へ変換することが可能である。

ただし、波長分割多重（ＷＤＭ）光信号を伝送するシステムでは、ＷＤＭ光信号中の複数の光信号に対して、均一な効率で波長変換が行われることが望ましい。ここで、波長変換の効率は、非線形光学媒質の分散特性に依存する。ところが、非線形光学媒質の分散特性は波長に依存するので、従来の技術では、広い波長範囲にわたって均一の効率で波長変換を行うことは困難である。そして、このことが、ＷＤＭ光信号の大容量化へ対応することを妨げる要因の１つになっている。

本発明の一つの側面に係る目的は、広い波長帯域で効率のよい波長変換を実現することである。

伝送路に波長多重光を伝送する光伝送装置は、第１波長多重化部、第２波長多重化部、波長変換部、および第３波長多重化部を有する。第１波長多重化部は、第１波長帯域の波長の光を多重化して第１波長多重光を生成する。第２波長多重化部は、第１波長帯域の波長の第１偏波光を多重化して第２波長多重光を生成する。波長変換部は、第２波長多重光と、第１偏波光と直交する第２偏波の第１励起光と、第１励起光とは異なる波長の第２偏波の第２励起光と、を相互位相変調することにより、第２波長多重光を第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の波長に変換する。第３波長多重化部は、第２波長帯域の波長に変換された第２波長多重光と第１波長多重光を多重化する。

上述の態様によれば、広い波長帯域で効率のよい波長変換を実現することができる。

波長変換器の動作を説明するための図である。 本実施形態に係る光伝送装置を含む光伝送システムを例示する図である。 非線形光学媒質を用いて波長変換を行う方法の一例を示す図である。 非縮退四光波混合の場合における波長変換器の構成および動作の一例を示す図である。 第１の実施例に係る波長変換器の機能ブロックを例示する図である。 第２の実施例に係る波長変換器の機能ブロックを例示する図である。 第３の実施例に係る波長変換器の機能ブロックを例示する図である。 第４の実施例に係る波長変換器の機能ブロックを例示する図である。 第５の実施例に係る波長変換器の機能ブロックを例示する図である。 第６の実施例に係る波長変換器の機能ブロックを例示する図である。 第７の実施例に係る波長変換器の機能ブロックを例示する図である。 第８の実施例に係る励起光生成部の機能ブロックを例示する図である。 第９の実施例に係る励起光生成部の機能ブロックを例示する図である。

図１は、以下の実施形態に係る波長変換器１の動作を説明するための図である。図１には、非線形光学媒質により波長変換を行う波長変換器１を含む光挿入分岐装置１００が示されている。

図１において、左側に示される光信号入力（Ｉｎｐｕｔ）ポートからＷＤＭ信号が入力された場合を考える。このＷＤＭ信号には、光信号ａ、ｂ、ｃ、ｄが含まれ、これらの周波数は、それぞれν_１、ν_２、ν_４、ν_６である。第１波長選択スイッチは、光信号ａ、ｂを第２波長選択スイッチに導き、光信号ｃを波長変換器１に導き、光信号ｄをドロップする。波長変換器１は、光信号ｃの周波数をν_４からν_３へ変換する。また、ドロップした光信号ｄを光／電気／光変換により波長変換して得られた、周波数ν_４の光信号ｅが、光挿入分岐装置１００に入力される。そして、第２波長選択スイッチは、それぞれ周波数がν_１、ν_２、ν_３、ν_４の光信号ａ、ｂ、ｃ、ｅを合波して、これらを含むＷＤＭ信号を出力する。

図２は、本実施形態に係る光伝送装置２を含む光伝送システムを例示する。本実施形態に係る光伝送装置２は、光送信装置２０と光受信装置２１を含む。図２には、２つの光伝送装置２のそれぞれの光送信装置２０と光受信装置２１が示され、一方の光送信装置２０から他方の光受信装置２１へと光信号が送信される場合の概略が示されている。

光送信装置２０は、複数のＣ帯送信器２００、１以上のＣ帯波長合波器２０１、１以上のＣ帯光増幅器２０２、Ｃ帯Ｌ帯波長変換器１_ＣＬ、Ｃ帯Ｓ帯波長変換器１_ＣＳ、および波長合波器２０３等を備える。

複数のＣ帯送信器２００は、Ｃ帯送信器２００_１１～２００_１Ｎと、Ｃ帯送信器２００_２１～２００_２Ｎ’と、Ｃ帯送信器２００_３１～２００_３Ｎ”を含む。

１以上のＣ帯波長合波器２０１は、Ｃ帯波長合波器２０１_１、２０１_２、２０１_３を含む。なお、ここでのＣ帯波長合波器２０１の数は一例であり、これに限定されない。

Ｃ帯送信器２００は、１５３０ｎｍ～１５６５ｎｍのＣ帯域の波長の光信号を生成する。なお、Ｃ帯送信器２００_１１～２００_１Ｎは、互いに異なる波長の光信号を生成する。同様に、Ｃ帯送信器２００_２１～２００_２Ｎ’も、互いに異なる波長の光信号を生成し、Ｃ帯送信器２００_３１～２００_３Ｎ”も、互いに異なる波長の光信号を生成する。

Ｃ帯波長合波器２０１は、Ｃ帯送信器２００により生成された光信号を合波する。Ｃ帯波長合波器２０１_１は、Ｃ帯送信器２００_１１～２００_１Ｎにより生成された光信号を合波する。また、Ｃ帯波長合波器２０１_２は、Ｃ帯送信器２００_２１～２００_２Ｎにより生成された光信号を合波する。さらに、Ｃ帯波長合波器２０１_３は、Ｃ帯送信器２００_３１～２００_３Ｎにより生成された光信号を合波する。

ここで、波長変換器１に入力されず、波長変換されずに、伝送路３へ伝送される光信号を合波する、上記Ｃ帯波長合波器２０１_２のような合波器を、第１波長多重化部とも記載する。一方、Ｃ帯Ｌ帯波長変換器１_ＣＬ等の波長変換器１に入力されて、波長変換される対象となる光信号を合波するＣ帯波長合波器２０１_１のような合波器を、第２波長多重化部とも記載する。

Ｃ帯波長合波器２０１は、合波した光信号をＣ帯光増幅器２０２へ出力する。
Ｃ帯光増幅器２０２は、Ｃ帯波長合波器２０１から入力された光信号を増幅する。ここで１以上のＣ帯光増幅器２０２は、Ｃ帯光増幅器２０２_１、２０２_２、２０２_３を含む。Ｃ帯光増幅器２０２_１、２０２_２、２０２_３は、それぞれＣ帯波長合波器２０１_１、２０１_２、２０１_３により生成された光信号を増幅する。そして、Ｃ帯光増幅器２０２_１により増幅された光信号は、Ｃ帯Ｌ帯波長変換器１_ＣＬに導かれ、またＣ帯光増幅器２０２_２により増幅された光信号は、波長合波器２０３に導かれ、Ｃ帯光増幅器２０２_３により増幅された光信号は、Ｃ帯Ｓ帯波長変換器１_ＣＳに導かれる。

Ｃ帯Ｌ帯波長変換器１_ＣＬおよびＣ帯Ｓ帯波長変換器１_ＣＳは、それぞれが上述した波長変換器１の一例である。Ｃ帯Ｌ帯波長変換器１_ＣＬは、Ｃ帯域の波長の光信号（Ｃ帯光信号とも記載する）をＬ帯域の波長の光信号（Ｌ帯光信号とも記載する）へと変換する。また、Ｃ帯Ｓ帯波長変換器１_ＣＳは、Ｃ帯光信号をＳ帯域の波長の光信号（Ｓ帯光信号）へと変換する。なお、Ｃ帯Ｌ帯波長変換器１_ＣＬおよびＣ帯Ｓ帯波長変換器１_ＣＳから出力された各光信号は、波長合波器２０３に導かれる。

波長合波器２０３は、Ｃ帯Ｌ帯波長変換器１_ＣＬから出力されたＬ帯光信号と、Ｃ帯光増幅器２０２_２から出力されたＣ帯光信号と、Ｃ帯Ｓ帯波長変換器１_ＣＳから出力されたＳ帯光信号とを合波する。

波長合波器２０３により合波された光信号は、伝送路３を介して光受信装置２１に伝送される。この光信号は、図２に示すように、Ｌ帯光信号、Ｃ帯光信号、Ｓ帯光信号を含む。

なお、この波長合波器２０３を、第３波長多重化部とも記載する。
光受信装置２１は、波長分波器２１０、Ｌ帯Ｃ帯波長変換器１_ＬＣ、Ｓ帯Ｃ帯波長変換器１_ＳＣ、１以上のＣ帯光増幅器２１１、１以上のＣ帯波長合波器２１２、および複数のＣ帯受信器２１３等を備える。

波長分波器２１０は、受信した光信号に含まれるＬ帯光信号、Ｃ帯光信号、Ｓ帯光信号を互いに分離する。Ｌ帯光信号は、Ｌ帯Ｃ帯波長変換器１_ＬＣに導かれ、Ｃ帯光信号は、Ｃ帯光増幅器２１１に導かれ、Ｓ帯光信号は、Ｌ帯Ｃ帯波長変換器１_ＳＣに導かれる。

Ｌ帯Ｃ帯波長変換器１_ＬＣおよびＳ帯Ｃ帯波長変換器１_ＳＣは、それぞれ上述した波長変換器１の一例である。Ｌ帯Ｃ帯波長変換器１_ＬＣは、波長分波器２１０から入力されたＬ帯光信号を、Ｃ帯光信号へ変換する。Ｓ帯Ｃ帯波長変換器１_ＳＣは、波長分波器２１０から入力されたＳ帯光信号を、Ｃ帯光信号へ変換する。

１以上のＣ帯光増幅器２１１は、Ｃ帯光増幅器２１１_１、２１１_２、２１１_３を含む。Ｃ帯光増幅器２１１_１は、Ｌ帯Ｃ帯波長変換器１_ＬＣから出力される、波長変換後の光信号を増幅する。Ｃ帯光増幅器２１１_２は、波長分波器２１０から出力される光信号を増幅する。Ｃ帯光増幅器２１１_３は、Ｓ帯Ｃ帯波長変換器１_ＳＣから出力される、波長変換後の光信号を増幅する。そして、Ｃ帯光増幅器２１１_１、Ｃ帯光増幅器２１１_２、Ｃ帯光増幅器２１１_３から出力された各光信号は、Ｃ帯波長分波器２１２_１、Ｃ帯波長分波器２１２_２、Ｃ帯波長分波器２１２_３に導かれる。

Ｃ帯波長分波器２１２は、Ｃ帯域の波長の光信号を、波長毎に分波する。ここで、Ｃ帯波長分波器２１２_１により分波された光信号は、Ｃ帯受信器２１３_１１～２１３_１Ｎに導かれる。同様に、Ｃ帯波長分波器２１２_２により分波された光信号は、Ｃ帯受信器２１３_２１～２１３_２Ｎ’に導かれ、Ｃ帯波長分波器２１２_３により分波された光信号は、Ｃ帯受信器２１３_３１～２１３_３Ｎ”に導かれる。

上述した光伝送装置２は、Ｃ帯光信号の生成等を行うＣ帯送信器２００等を含むとしたが、これに代わり、あるいはこれと共に、他の帯域、例えばＬ帯光信号の生成等を行うＬ帯送信器を備えてもよい。この場合、光送信装置２０は、Ｌ帯光信号を他の帯域の波長の光信号へと変換する波長変換器１を備える。またこの場合、Ｃ帯波長合波器２０１に代わり、あるいはこれと共に、光送信装置２０は、Ｌ帯波長合波器を備えてもよい。

また、上記の光送信装置２０は、Ｃ帯域、Ｓ帯域、およびＬ帯域の波長の光信号を送信し得るものとしたが、例えば、Ｃ帯域とＳ帯域の光信号を送信するものとしてもよい。また上記の光受信装置２１は、Ｃ帯光信号について受信処理を行うＣ帯受信器２１３を含んでいたが、これに代わり、又はこれと共に、他の帯域、例えばＬ帯光信号を受信するＬ帯受信器を備えてもよい。そしてこれに応じ光受信装置２１は、Ｃ帯域又はＳ帯域の波長の光信号をＬ帯域の波長の光信号へと変換する波長変換器１を備えていてもよい。

上述の光伝送装置２は、これが含む光送信器又は光受信器が、例えば単一の波長帯域の光信号について処理を行い、他の波長帯域の光信号については処理を行わない場合でも、光信号における情報の授受を行うことができる。そして、このような光伝送装置２においては、一定の帯域の波長の光信号に対応する光送信器又は光受信器が備えられていればよいので、内部構造を簡素にすることができる。

図３は、非線形光学媒質を用いて波長変換を行う方法の一例を示す。この例では、波長変換器１は、偏波安定器１０、励起光生成器１１、光合波器１２、非線形光学媒質１３、および波長フィルタ１４等を備える。なお、以下では励起光生成器を励起光生成部とも記載する。

波長変換器１には、光信号（信号光とも記載する）が入力される。
偏波安定器１０は、入力された信号光（入力信号光とも記載する）の偏波を安定させる。偏波安定器１０は、入力信号光の偏波を、励起光生成器１１から出力される励起光の偏波の方向と直交する方向へと制御してもよい。偏波安定器１０は、制御後の信号光を光合波器１２へ出力する。

励起光生成器１１は、励起光を生成し、これを光合波部１２へ出力する。励起光生成器１１は、励起光の偏波を、入力信号光の偏波の方向に対し直交する方向の偏波となるよう制御してもよい。

光合波器１２は、入力信号光および励起光を合波する。光合波器１２は、入力信号光と励起光の各偏波を、互いに直交する方向となるよう制御して、合波してもよい。

信号光と励起光の各偏波の方向が互いに直交するように、信号光又は励起光を制御又は調整する機能部分又はその集合を、偏波調整部とも記載する。

非線形光学媒質１３において、光合波器１２から出力された信号光と励起光の相互位相変調により、アイドラ光が生成される。なお、アイドラ光の変調成分は、波長変換器１に入力された信号光の変調成分と等しい。このアイドラ光を、波長変換信号光とも記載する。

波長フィルタ１４は、特定の帯域の波長の信号光を透過する。この例では、波長フィルタ１４は、上記アイドラ光を透過すると共に、入力信号光および励起光を遮断する。そして、波長変換器１は、波長フィルタ１４を透過した光（アイドラ光）を出力する。この波長変換器１から出力される信号光を出力信号光とも記載する。

なお、例えば、Ｃ帯域に波長が位置する信号光が波長変換器１に入力され、上記アイドラ光の波長が例えばＬ帯域に位置する場合に、波長フィルタ１４は、Ｌ帯域の波長の光を透過してもよい。このように、出力信号光の波長帯域が入力信号光の波長帯域と異なり、波長フィルタ１４が、出力信号光の波長帯域における波長の光を透過し、それ以外の波長の光を透過しないことにより、出力信号光が取り出せる。

また、図示はしていないが、波長変換器１は、光の伝搬する経路において、非線形光学媒質１３の後に、出力信号光の偏波と同方向の偏波の光を通過させ、これに直交する方向の、例えば励起光の偏波の光を通過させない偏光子を備えていてもよい。これにより、出力信号光と共に励起光が出力されるのを防ぐことができる。

入力信号光は、図３に示すように、帯域幅Δνｓｉを有するものとする。また、励起光の周波数νｐは、入力信号光の帯域のエッジからΔνｇだけシフトしているものとする。なお、図３に示す例では、理解容易のために、縮退四光波混合を用いた波長変換が行われるものとする。

非線形光学媒質に信号光および励起光が入力されると、相互位相変調により信号光に対応するアイドラ光が発生する。このとき、入力信号光と励起光との波長差と、アイドラ光と励起光との周波数差とが互いに同じになるように、アイドラ光が生成される。そして、このアイドラ光が、出力信号光として波長フィルタ１４により抽出される。

このケースでは、励起光の波長が、非線形光学媒質１３のゼロ分散波長の近くに配置されると、励起光の波長の近傍領域で均一な変換効率を実現しやすい。他方、入力信号光と出力信号光との間には、周波数のギャップ２Δνｇが生じる。よって、周波数ギャップ２Δνｇを小さくできれば、ほぼ均一な変換効率が実現され得る。

またこのとき、入力信号光の周波数と出力信号光の周波数とこれらの周波数間が周波数領域（波長領域）において占める範囲（信号波長領域とも記載する）は、狭いほうが望ましい。図３に示す場合では、信号波長領域は、２Δνｓｉ＋２Δνｇの幅を持つが、信号波長領域は、非線形光学媒質の低分散波長領域に収まることが望ましい。なお、低分散波長領域とは、非線形光学媒質内における波長分散が小さい波長領域をいうものとする。

信号波長領域は狭いほうが望ましい一方、Δνｇが小さい場合、励起光が入力信号光により変調を受ける可能性が高くなり、これにより非線形歪が発生し、この非線形歪の波長成分が出力信号光の波長成分に重なることで、出力信号光の品質が劣化してしまう。

このため、本実施形態に係る波長変換装置１においては、入力信号光の偏波と励起光の偏波とが互いに直交するように、入力信号光または励起光の少なくとも一方の偏波が制御される。入力信号光の偏波と励起光の偏波とが互いに直交する場合、入力信号光による励起光の変調は抑制され、図３に示す非線形歪も抑制される。この結果、入力信号光と励起光との間に波長ギャップを設ける必要はなく、励起光波長の近傍で波長変換を行うことができるので、ほぼ均一は波長変換を実現できる。

なお、縮退四光波混合の場合においては、励起光の周波数が入力信号光の周波数と重なる場合、出力信号光の周波数が入力信号光の周波数と重なる場合が生じてしまう。この場合、出力信号光を入力信号光と分離して波長フィルタ１４で取り出すことができなくなり、出力信号光が劣化する虞があるため、励起光の周波数は、入力信号光の周波数の近傍で、且つ重ならないものとする。

図４は、非縮退四光波混合の場合における波長変換器１の構成および動作の一例を示す。図４の上部には、波長変換器１の構成の一例が示されるが、図３における機能ブロックと同様の動作を実行するものには、同一の符号を付す。

波長変換器１は、励起光生成器１１’、偏波ビームコンバイナ１２’、非線形光学媒質１３、偏光子１５、および波長フィルタ１４等を備える。励起光生成器１１’は、それぞれが連続発振光を生成して出力する２つの光源１１０’と光源１１０”、および光合波器１１１’等を備える。なお、この光合波器１１１’は、励起光生成器１１’の外部に設けられてもよい。

光源１１０’、１１０”からそれぞれ出力された連続発振光は、光合波器１１１’により合波され、偏波ビームコンバイナ１２’へと導かれる。この２つの連続発振光の各偏波方向は、これらの光が光源１１０’、１１０”から、互いに平行となるよう出力されるか、又は、光合波器１１１’による制御により互いに平行となるよう制御されてもよい。

偏波ビームコンバイナ１２’は、信号光と、励起光生成器１１’からの励起光を合波する。このとき、偏波ビームコンバイナ１２’は、信号光の偏波の方向と、２つの励起光の偏波の方向が互いに直交するよう、これらの光を合波する。ここでは、偏波ビームコンバイナ１２’が、偏波調整部となる。なお、これ以外にも、信号光と２つの励起光の各偏波の方向は、偏波ビームコンバイナ１２’による制御に先立ち、予め互いに直交したものとなるよう制御されていてもよい。例えば、励起光生成器１１’が、入力信号光の偏波状態の情報を取得し、これに従い、光合波器１１１’が２つの励起光の偏波を入力信号光の偏波の方向と直交する方向となるよう制御してもよい。この場合、光合波器１１１’が偏波調整部となる。

非線形光学媒質１３には、互いに直交する偏波方向の信号光と励起光が入力され、相互位相変調により、アイドラ光が生成される。このアイドラ光の偏波の方向は、入力信号光の偏波の方向と平行で、２つの励起光の偏波の方向とは直交する。このアイドラ光は、図３を参照して説明した場合と同様に、入力信号光のデータ変調成分と等しい変調成分を有し、これを出力信号光として取り出すことで、データが伝送される。

偏光子１５は、非線形光学媒質１３からの光のうち、アイドラ光の偏波の方向と同一の方向の偏波の光を透過させ、アイドラ光の偏波の方向と直交する方向の偏波の光を透過させない。この偏光子１５により、励起光が出力信号光と共に出力することを防ぐことができる。

波長フィルタ１４は、出力信号光の波長帯域における波長の光と透過させ、入力信号光の波長帯域における波長の光を透過させない。これにより、入力信号光の出力を防ぎ、出力信号光を取り出すことができる。

図４の下部には、非縮退四光波混合による波長変換を行った場合の、入力信号光と出力信号光と励起光とが模式的に示されている。図４の下部の左側には、図３における場合と同様、周波数領域における、幅Δνｓｉを持つ、入力信号光の周波数νｓが示される。この入力信号光の偏波の方向はｘ方向であるとする。また同様に、図４の下部の左側の図には、光源１１０’、１１０”からそれぞれ出力される、周波数νｐ１の連続発振光（ＣＷ１とも記載する）と、周波数νｐ２の連続発振光（ＣＷ２とも記載する）が示されている。これらＣＷ１、ＣＷ２の各偏波の方向は、ｘ方向と直交するｙ方向であるとする。なお、ここでは理解容易のために、νｐ１＜νｐ２とすると、これらの周波数の差分Δνはνｐ２－νｐ１となる。

図４の下部の右側の図は、本実施形態における非線形光学媒質１３における波長変換と、非線形光学媒質１３からの出力について端的に示している。非線形光学媒質１３における相互位相変調により、アイドラ光が生成される。このアイドラ光の周波数は、入力信号光の周波数νｓに対し、２つの励起光の周波数の差分Δνだけシフトした値νｓ＋Δνとなる。またこのアイドラ光の偏波の方向は、入力信号光と同じくｘ方向となる。図３を参照して説明した場合と同様に、このアイドラ光は、入力信号光のデータ変調成分と等しい変調成分を有し、これを出力信号光として取り出すことで所望のデータを伝送することができる。

上記同様、Δνが大きければ大きいほど、入力信号光の波長と出力信号光の波長との差分が大きいため、出力信号光の群速度は、入力信号光の群速度と大きく異なってしまう可能性が高くなる。このため、Δνを大きくする構成は好ましくない。

ただし、本実施形態に係る波長変換器１は、入力信号光の波長帯域を、例えばＣ帯域の波長からＬ帯域の波長へと変換するなど、別の信号帯へ波長変換を行ってもよい。このため、入力信号光の周波数の幅を１つの帯域が占める周波数の範囲と等しいと考えると、ΔνはΔνｓｉ以上でなければならない。また波長フィルタ１４によって、出力信号光を入力信号光と分離して取り出すには、出力信号光の周波数が入力信号光と重ならないようにしなければならない。これらの理由により、２つの励起光の周波数の差分は、入力信号光の周波数の幅以上であることが望ましい。

これらの理由により、本実施形態において、例えば、Δνを例えばΔνｓｉとした場合を考えると、信号波長領域は２Δνｓｉとなる。

なお、２つの励起光の偏波の方向は、入力信号光の偏波の方向と直交するため、入力信号光からの励起光への変調の効果とそれに伴う出力信号光の劣化は大きくない。そのため、励起光の波長が入力信号光の波長と重なってもよい。

以下、上述したような、励起光と入力信号光の各偏波の方向を互いに直交させ、これらの光を非線形光学媒質に入力し、これにより信号波長領域を狭めることと、他の帯域への波長変換を可能にする波長変換器１の具体例について幾つかの図を参照しながら説明する。

（第１の実施例）
図５は、波長変換器１の第１の実施例に係る波長変換器１Ａの機能ブロックを例示する図である。本実施例では、入力信号光は偏波多重光であるとする。波長変換器１Ａは、励起光生成器１６、光スプリッタ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、光強度調整部４１Ａ、４１Ｂ、偏波ビームコンバイナ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、偏波ビームスプリッタ４３、および非線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂ等を有する。また波長変換器１Ａは、光位相調整部４５Ａ、４５Ｂ、偏波制御器４６Ａ、４６Ｂ、光フィルタ（波長フィルタ）４７、モニタ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、およびコントローラ４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃ、４９Ｄ、４９Ｅ、４９Ｆ等を有する。

励起光生成器１６は、上述した励起光生成器１１又は励起光生成器１１’に対応する。ただしここでは非縮退四光波混合が行われるものとし、励起光生成器１６は上記励起光生成器１１’に対応するとものする。ただしこれに限定されない。励起光生成器１６が、４つの励起光（この４つの励起光はそれぞれ連続発振光であるものとし、これらをＣＷ１、ＣＷ２、ＣＷ３、ＣＷ４と記載する）を生成し、光スプリッタ４０Ａに出力する。ここでＣＷ１とＣＷ２の各周波数の差分と、ＣＷ３とＣＷ４の各周波数の差分は、共に入力信号光の周波数の幅以上である。本実施形態においては、これらの差分は互いに等しいものとするが、これに限定されない。またこれらの周波数は、入力信号光の周波数に重なっていてもよい。なお、この例では、ＣＷ１およびＣＷ２は水平偏波であるものとし、ＣＷ３およびＣＷ４は垂直偏波であるものとする。 なお、後述する非線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂにおいて縮退四光波混合を発生させる場合、励起光生成器１６からの、ＣＷ１とＣＷ２の各周波数は等しく、ＣＷ３とＣＷ４の各周波数は等しい。この場合において、本実施形態ではＣＷ１とＣＷ２とＣＷ３とＣＷ４の各周波数は等しいものとする。またこれらの周波数は入力信号光の周波数とは重ならないがその近傍であるとする。

光スプリッタ４０Ａは、励起光生成器１６から出力される励起光を分岐し、ＣＷ１とＣＷ２を光強度調整部４１Ａへ、ＣＷ３とＣＷ４を光強度調整部４１Ｂへ出力する。

光強度調整部４１Ａは、コントローラ４９Ａからの指示に従い、ＣＷ１とＣＷ２の各光強度を調整し、これらの光を偏波ビームコンバイナ４２Ａへ出力する。

光強度調整部４１Ｂは、コントローラ４９Ｂからの指示に従い、ＣＷ３とＣＷ４の各光強度を調整し、これらの光を偏波ビームコンバイナ４２Ｂへ出力する。

偏波ビームスプリッタ４３は、第１周波数の入力信号光を、その垂直偏波成分と水平偏波成分とに分離する。なお、第１周波数の幅は、１つの波長帯域に対応するなどし、非線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂでの波長変換後に群速度に変化が起きない程度の幅であるとする。偏波ビームスプリッタ４３は、分離した入力信号光の垂直偏波成分を、偏波ビームコンバイナ４２Ａへ、また分離した入力信号光の水平偏波成分を偏波ビームコンバイナ４２Ｂへ出力する。

偏波ビームコンバイナ４２Ａは、入力信号光の垂直偏波成分と励起光（ＣＷ１、ＣＷ２）が、互いに直交する偏波方向となるようにそれらを合波する。なお、上述したように、ＣＷ１およびＣＷ２は水平偏波である。そして、偏波ビームコンバイナ４２Ａにより合波される入力信号光の垂直偏波成分および励起光（ＣＷ１、ＣＷ２）は、非線形光学媒質４４Ａに導かれる。なお、ここでは、偏波ビームコンバイナ４２Ａが、偏波調整部に対応する。

なお、偏波ビームスプリッタ４３が入力信号光を適切に分離するケースでは、偏波ビームスプリッタ４３が偏波調整部に対応する。

非線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂは、光ファイバ、周期分極電気光学結晶、シリコンや化合物半導体を用いた高屈折率差導波路等により実現される。

非線形光学媒質４４Ａは、励起光（ＣＷ１、ＣＷ２）により入力信号光の垂直偏波成分を相互位相変調することで、第２周波数の波長変換後の信号光（波長変換信号光とも記載する）を生成し、この波長変換信号光を光スプリッタ４０Ｂへ出力する。第２周波数は、第１周波数を、ＣＷ１とＣＷ２の各周波数の差分だけシフトした値となる。この差分は入力信号光の周波数の幅以上であるとする。ここで、この差分が１つの周波数帯域の幅と等しく、また第１周波数の幅がこの１つの周波数帯域に相当する場合を考えると、ＣＷ１とＣＷ２とを用いた相互位相変調により、第１周波数の光の周波数帯域は別の周波数帯域へと変換させられることになる。また、縮退四光波混合の場合では、例えば、第１周波数の幅が１つの帯域の幅に相当する場合で、ＣＷ１、ＣＷ２の周波数がこの帯域の近傍の周波数の場合、入力信号光はその周波数帯域が変換されることになる。

なお、非線形光学媒質４４Ａから出力された光は、光スプリッタ４０Ｂへの入力前に、不図示の偏光子を通過してもよい。この偏光子は、非線形光学媒質４４Ａにおいて生成された波長変換信号光の偏波の方向と等しい偏波方向の光を透過させるよう設定されているとする。例えば、非線形光学媒質４４Ａにおいて生成された波長変換信号光が垂直偏波の場合には、垂直偏波の光を透過させ、水平偏波の光を透過させない。このような偏光子を配置することにより、光スプリッタ４０Ｂには、波長変換信号光が入力され、励起光は入力されなくなる。

光スプリッタ４０Ｂは、非線形光学媒質４４Ａから出力された光を分岐し、一方を光位相調整部４５Ａへ出力し、他方をモニタ４８Ａへ出力する。

光位相調整部４５Ａは、コントローラ４９Ｃからの指示に従い、光スプリッタ４０Ｂから出力された光の位相を調整し、調整後の光を偏波制御器４６Ａへ出力する。

偏波制御器４６Ａは、コントローラ４９Ｅからの指示に従い、光位相調整部４５Ａから出力された光の偏波状態を調整し、調整後の光を偏波ビームコンバイナ４２Ｃへ出力する。

偏波ビームコンバイナ４２Ｂは、偏波ビームコンバイナ４２Ａと同様に、入力信号光の水平偏波成分と励起光（ＣＷ３、ＣＷ４）が、互いに直交する偏波方向となるようにそれらを合波する。なお、上述したように、ＣＷ３およびＣＷ４は垂直偏波である。そして、偏波ビームコンバイナ４２Ｂにより合波される入力信号光の水平偏波成分および励起光（ＣＷ３、ＣＷ４）は、非線形光学媒質４４Ｂに導かれる。なお、本実施例においては、偏波ビームコンバイナ４２Ｂも、偏波ビームコンバイナ４２Ａと同様、偏波調整部に対応する。

非線形光学媒質４４Ｂは、励起光により入力信号光の水平偏波成分を相互位相変調することで、第２周波数の波長変換信号光を生成し、この波長変換信号光を光スプリッタ４０Ｃへ出力する。第２周波数は、ＣＷ３とＣＷ４の差分（ＣＷ１とＣＷ２の差分と等しい）の分を第１周波数からシフトした値である。またこの差分は、入力信号光の周波数の幅以上である。

なお、非線形光学媒質４４Ｂから出力された光は、非線形光学媒質４４Ａから出力された光と同様、光スプリッタ４０Ｃへの入力前に、不図示の偏光子を通過してもよい。この偏光子は、非線形光学媒質４４Ｂにおいて生成された波長変換信号光の偏波の方向と等しい偏波方向の光を透過させるよう設定されている。これにより、光スプリッタ４０Ｃには、波長変換信号光が入力され、励起光は入力されなくなる。

光スプリッタ４０Ｃは、非線形光学媒質４４Ｂから出力された光を分岐し、一方を光位相調整部４５Ｂへ出力し、他方をモニタ４８Ｂへ出力する。

光位相調整部４５Ｂは、コントローラ４９Ｄからの指示に従い、光スプリッタ４０Ｃから出力された光の位相を調整し、調整後の光を偏波制御器４６Ｂへ出力する。

偏波制御器４６Ｂは、コントローラ４９Ｆからの指示に従い、光位相調整部４５Ｂから出力された光の偏波状態を調整し、調整後の光を偏波ビームコンバイナ４２Ｃへ出力する。

偏波ビームコンバイナ４２Ｃは、偏波制御器４６Ａ、４６Ｂからそれぞれ出力される波長変換信号光が、互いに直交する偏波方向となるように、これらを合波して、光フィルタ４７へ出力する。また、偏波ビームコンバイナ４２Ｃは、偏波制御器４６Ａ、４６Ｂから出力された励起光の透過を阻止する。具体的には、偏波ビームコンバイナ４２Ｃは、偏波制御器４６Ａの出力光から垂直偏波成分を抽出すると共に、偏波制御器４６Ｂの出力光から水平偏波成分を抽出し、これらを合波する。

光フィルタ４７は、偏波ビームコンバイナ４２Ｃから出力された光のうち、第１周波数の入力信号光の透過を阻止すると共に、第２周波数の波長変換信号光を透過させる。光フィルタ４７は、例えば、第２周波数が含まれる帯域や第２周波数の幅の分における周波数の光を通し、これ以外の、例えば第１周波数が含まれる帯域や第１周波数の幅の分における周波数の光を通さない。光フィルタ４７は、透過した波長変換信号光を光スプリッタ４０Ｄへ出力する。

光スプリッタ４０Ｄは、光フィルタ４７から出力された波長変換信号光を分岐し、その一方を出力信号光として出力し、他方をモニタ４８Ｃへ出力する。

モニタ４８Ａは、光スプリッタ４０Ｂから出力された波長変換信号光のパワーを監視し、その結果に基づき、波長変換信号光のパワーが例えば最大となるなど所望の値となる制御信号を生成し、これをコントローラ４９Ａへ出力する。

モニタ４８Ｂは、光スプリッタ４０Ｃから出力された波長変換信号光のパワーを監視し、その結果に基づき、波長変換信号光のパワーが所望の値となる制御信号を生成し、これをコントローラ４９Ｂへ出力する。

モニタ４８Ｃは、光スプリッタ４０Ｄから出力された波長変換信号光のパワーを監視し、その結果に基づき、波長変換信号光のパワーが所望の値となる制御信号を生成し、これをコントローラ４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｃ、４９Ｄ、４９Ｅ、４９Ｆへ出力する。

コントローラ４９Ａは、モニタ４８Ａおよびモニタ４８Ｃからの制御信号に従って、所望の変換効率得られるよう、すなわち波長変換信号光のパワーが所望の値となるよう、光強度調整部４１Ａを制御する。

コントローラ４９Ｂは、モニタ４８Ｂおよびモニタ４８Ｃからの制御信号に従って、所望の変換効率が得られるよう、光強度調整部４１Ｂを制御する。

コントローラ４９Ｃ、コントローラ４９Ｄは、モニタ４８Ｃからの制御信号に従って、それぞれ光位相調整部４５Ａ、光位相調整部４５Ｂを制御する。

コントローラ４９Ｅ、コントローラ４９Ｆは、モニタ４８Ｃからの制御信号に従って、それぞれ偏波制御器４６Ａ、偏波制御器４６Ｂを制御する。

本実施例に係る波長変換装置１Ａによれば、励起光の周波数を入力信号光の周波数と重ねるなど柔軟に選択しつつ、信号波長領域を十分狭くして波長分散を抑制し、光信号を異なる波長の光信号へと高効率に変換できる。

（第２の実施例）
図６は、波長変換器１の第２の実施例に係る波長変換器１Ｂの機能ブロックを例示する図である。本実施例において、入力信号光は偏波多重光であるとする。本実施例に係る波長変換器１Ｂは、第１の実施例に係る波長変換器１Ａにおいて、光スプリッタ４０Ａ、光強度調整部４１Ａ、４１Ｂ、コントローラ４９Ａ、４９Ｂ、偏波ビームスプリッタ４３、偏波ビームコンバイナ４２Ａ、４２Ｂに代わり、以下の機能部を有する。波長変換器１Ｂは、偏波ビームスプリッタ４３’、偏波制御器４６Ｃ、およびコントローラ４９Ｇを有する。その他の機能部は、上述した波長変換器１Ａにおけるものと同様であるため、これらについては同様の符号を付し、説明を省略する。

偏波ビームスプリッタ４３’は、上述した偏波ビームスプリッタ４３の入出力ポートが３つ以上であることに対し、４つ以上の入出力ポートを有する。偏波ビームスプリッタ４３’には、この中の異なる２つのポートから、それぞれ入力信号光と励起光（ＣＷ１、ＣＷ２、ＣＷ３、ＣＷ４）が入力される。なお、この励起光は、励起光生成器１６から出力され、後述する偏波制御器４６Ｃを介し、偏波ビームスプリッタ４３’に入力されたものである。

偏波ビームスプリッタ４３’は、入力信号光を垂直偏波成分と水平偏波成分とに分離する。偏波ビームスプリッタ４３’は、入力された励起光であるＣＷ１とＣＷ２の各偏波の方向と、入力信号光の垂直偏波成分の偏波の方向とが互いに直交するように、それらを合波する。同様に、偏波ビームスプリッタ４３’は、励起光ＣＷ３、ＣＷ４の各偏波の方向と、入力信号光の水平偏波成分の偏波の方向とが互いに直交するように、それらを合波する。あるいはこれに代わり、後述する偏波制御器４６Ｃが、励起光の偏波の制御を行ってもよい。ここでは、偏波ビームスプリッタ４３’又は偏波制御器４６Ｃが、偏波調整部に対応する。

偏波ビームスプリッタ４３’は、入力信号光の垂直偏波成分とＣＷ１とＣＷ２とを非線形光学媒質４４Ａへ出力し、入力信号光の水平偏波成分とＣＷ３とＣＷ４とを非線形光学媒質４４Ｂへ出力する。

偏波制御器４６Ｃは、非線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂで発生する各波長変換信号光の強度が所望のもの、例えば、これらの強度が互いに等しいものとなるように、コントローラ４９Ｇからの指示に従って、励起光生成器１６から入力された励起光の偏波状態を制御する。例えば、偏波ビームスプリッタ４３’が、入力信号光の垂直偏波成分（水平偏波成分）と励起光の水平偏波成分（垂直偏波成分）とを互いに直交するよう制御してもよい。

モニタ４８Ａは、光スプリッタ４０Ｂから出力された波長変換信号光のパワーを監視し、その結果に基づき、波長変換信号光のパワーが例えば最大となるなど所望の値となる制御信号を生成し、これをコントローラ４９Ｇへ出力する。

モニタ４８Ｂは、光スプリッタ４０Ｃから出力された波長変換信号光のパワーを監視し、その結果に基づき、波長変換信号光のパワーが所望の値となる制御信号を生成し、これをコントローラ４９Ｇへ出力する。

コントローラ４９Ｇは、モニタ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃより制御信号が入力され、この制御信号に応じて励起光生成部１６からの励起光の偏波を制御するよう、偏波制御器４６Ｃに対し指示を出力する。

この他の機能部とその動作は、上述した第１の実施例に係る波長変換器１Ａにおけるものと同様であるため、説明を省略する。

本実施例に係る波長変換器１Ｂは、上記第１の実施例における効果に加え、その内部の部品等をより少なくすることができ、より簡易な作りとすることができる。

（第３の実施例）
図７は、波長変換器１の第３の実施例に係る波長変換器１Ｃの機能ブロックを例示する図である。本実施例において、入力信号光は偏波多重光であるとする。本実施例に係る波長変換器１Ｃは、偏波ビームスプリッタ４３’、光スプリッタ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、偏波制御器４６Ｂ、励起光生成器１６、および光強度調整部４１Ａ、４１Ｂ等を備える。また波長変換器１Ｃは、偏波ビームコンバイナ４２Ａ、４２Ｂ、非線形光学媒質４４Ｃ、光フィルタ４７、モニタ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、およびコントローラ４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｆ等を有する。ここで、特に断らない限り、上記実施例における機能部と同様の機能部であって、同様の動作を実行するものについては、説明を省略する。

本実施例において、後述する偏波ビームスプリッタ４３’において偏波分離された入力信号光の垂直偏波成分と水平偏波成分は、ループ状の光路を互いに逆方向に伝搬する。そして、これら垂直偏波成分と水平偏波成分は、それぞれ同一の非線形光学媒質４４Ｃにおいて波長変換される。この波長変換により生成された、垂直偏波成分と水平偏波成分の各波長変換信号光は、互いに逆方向に、ループ上の光路を巡り、偏波ビームスプリッタ４３’に導かれる。

偏波ビームスプリッタ４３’は、第２の実施例の場合と同様、４つの入出力ポートを有する。ただしここでの偏波ビームスプリッタ４３’は、入力信号光を偏波分離し、入力信号光の垂直偏波成分を光スプリッタ４０Ｂへ出力し、入力信号光の水平偏波成分を光スプリッタ４０Ｃへ出力する。また、偏波ビームスプリッタ４３’には、入力信号光の水平偏波成分から生成された波長変換信号光が、光スプリッタ４０Ｂから入力される。また、偏波ビームスプリッタ４３’には、入力信号光の垂直偏波成分から生成された波長変換信号光が、光スプリッタ４０Ｃから入力される。さらにまた、偏波ビームスプリッタ４３’は、光スプリッタ４０Ｂ、４０Ｃのそれぞれから出力された波長変換信号光を、互いに直交する方向の偏波となるよう合波し、光フィルタ４７へ出力する。また、偏波ビームスプリッタ４３’は、光スプリッタ４０Ｂ、４０Ｃのそれぞれからの励起光の透過を阻止し、光フィルタ４７へこれら励起光を出力しない。

光スプリッタ４０Ｂ、４０Ｃの各々には、上記第１の実施例における非線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂで生成される光に代わり、非線形光学媒質４４Ｃで生成された光が、偏波ビームコンバイナ４２Ａ、４２Ｂ等を介し入力される。またこれに加え、光スプリッタ４０Ｂ、４０Ｃには、それぞれ入力信号光の垂直偏波成分と水平偏波成分が、偏波ビームスプリッタ４３’から出力される。

光スプリッタ４０Ｂは、非線形光学媒質４４Ｃ側のポートからの、入力信号光の水平偏波成分の波長変換信号光を含む光を分岐し、一方を偏波ビームスプリッタ４３’、他方をモニタ４８Ａへ出力する。また、光スプリッタ４０Ｃは、非線形光学媒質４４Ｃ側のポートからの、入力信号光の垂直偏波成分の波長変換信号光を含む光を分岐し、一方を偏波ビームスプリッタ４３’、他方をモニタ４８Ｂへ出力する。

光スプリッタ４０Ｂは、偏波ビームスプリッタ４３’からの入力信号光の垂直偏波成分を偏波ビームコンバイナ４２Ａへ出力する。光スプリッタ４０Ｃは、偏波ビームスプリッタ４３’からの入力信号光の水平偏波成分を偏波制御器４６Ｂへ出力する。

偏波制御器４６Ｂは、コントローラ４９Ｆからの指示に従い、光スプリッタ４０Ｂ、４０Ｃから偏波ビームスプリッタ４３’へ出力される波長変換信号光が、光フィルタ４７へと透過されるよう、これらの波長変換信号光と励起光等の各偏波を制御する。より具体的には、偏波制御器４６Ｂは、偏波ビームコンバイナ４２Ｂから出力されて光スプリッタ４０Ｃへ出力する光の偏波状態と、光スプリッタ４０Ｃから出力されて偏波ビームコンバイナ４２Ｂへ出力する光の偏波状態とを、コントローラ４９Ｆからの指示に従い制御する。

励起光生成器１６は、上記実施例と同様、ＣＷ１、ＣＷ２、ＣＷ３、およびＣＷ４を生成し、光スプリッタ４０Ａに出力する。この例では、ＣＷ１、ＣＷ２は水平偏波であり、ＣＷ３、ＣＷ４は垂直偏波である。

光スプリッタ４０Ａは、励起光生成器１６からの励起光を分岐し、ＣＷ１、ＣＷ２を光強度調整部４１Ａへ、ＣＷ３、ＣＷ４を光強度調整部４１Ｂへ出力する。

光強度調整部４１Ａは、上記第１の実施例と同様、コントローラ４９Ａからの指示に従い、ＣＷ１とＣＷ２の各光強度を調整し、これらの光を偏波ビームコンバイナ４２Ａへ出力する。光強度調整部４１Ｂも、上記第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。

偏波ビームコンバイナ４２Ａは、上記第１の実施例と同様、入力された入力信号光の垂直偏波成分と励起光（ＣＷ１、ＣＷ２）が、互いに直交する偏波方向となるようにそれらを合波する。そして、上記実施例と同様、偏波ビームコンバイナ４２Ａにより合波された入力信号光の垂直偏波成分および励起光は、非線形光学媒質４４Ｃに導かれる。ここでは、偏波ビームコンバイナ４２Ａが、偏波調整部に対応する。偏波ビームコンバイナ４２Ｂも同様であるので説明を省略する。なお、偏波ビームスプリッタ４３’が入力信号光を適切に分離するケースでは、偏波ビームスプリッタ４３が偏波調整部に対応する。

本実施例の偏波ビームコンバイナ４２Ａは、上記の動作に加え、非線形光学媒質４４Ｃにおいて生成された、入力信号光の水平偏波成分の波長変換信号光を入力され、これを光スプリッタ４０Ｂへ出力する。同様に、本実施例の偏波ビームコンバイナ４２Ｂは、上記の動作に加え、非線形光学媒質４４Ｃにおいて生成された、入力信号光の垂直偏波成分の波長変換信号光を入力され、これを偏波制御器４６Ｂへ出力する。

非線形光学媒質４４Ｃは、偏波ビームコンバイナ４２Ａからの水平偏波励起光（すなわち、ＣＷ１、ＣＷ２）により、同じく偏波ビームコンバイナ４２Ａからの、第１周波数の入力信号光の垂直偏波成分を相互位相変調し、第２周波数の波長変換信号光を生成する。非線形光学媒質４４Ｃは、この第２周波数の波長変換信号光を、偏波ビームコンバイナ４２Ｂへ出力する。

また同様に、非線形光学媒質４４Ｃは、偏波ビームコンバイナ４２Ｂからの垂直偏波励起光（すなわち、ＣＷ３、ＣＷ４）により、同じく偏波ビームコンバイナ４２Ｂからの、第１周波数の入力信号光の水平偏波成分を相互位相変調し、第２周波数の波長変換信号光を生成する。非線形光学媒質４４Ｃは、この第２周波数の波長変換信号光を、偏波ビームコンバイナ４２Ａへ出力する。

偏波ビームスプリッタ４３’に入力された、波長変換信号光は、光フィルタ４７へ出力される。

光フィルタ４７は、波長変換信号光を、その波長に基づき光スプリッタ４０Ｄへ出力する。また光フィルタ４７は、波長変換信号光と共に偏波ビームスプリッタ４３’から出力された雑音成分である入力信号光を遮断する。

光スプリッタ４０Ｄは、上記実施例の場合と同様、光フィルタ４７から出力された波長変換信号光を分岐し、その一方を出力信号光として出力し、他方をモニタ４８Ｃへ出力する。

モニタ４８Ａは、上記実施例の場合と同様、光スプリッタ４０Ｂから出力された波長変換信号光のパワーを監視し、その結果に基づき、波長変換信号光のパワーが例えば最大となるなど所望の値となる制御信号を生成し、これをコントローラ４９Ａへ出力する。

モニタ４８Ｂも、上記実施例の場合と同様であるので説明を省略する。
モニタ４８Ｃは、光スプリッタ４０Ｄから出力された波長変換信号光のパワーを監視し、その結果に基づき、波長変換信号光のパワーが所望の値となる制御信号を生成し、これをコントローラ４９Ｆへ出力する。

コントローラ４９Ａ、４９Ｂは、それぞれ、モニタ４８Ａ、４８Ｂからの制御信号に従い、所望の変換効率が得られるよう、光強度調整部４１Ａ、４１Ｂを制御する。

コントローラ４９Ｆは、上記第１、２の実施例の場合と同様であるため説明を省略する。

本実施例に係る波長変換器１Ｃにおいて、入力信号光の水平偏波成分と垂直偏波成分が、それぞれ同一の光路を互いに反対方向に伝搬し、またこれらの波長変換信号光も、それぞれ同一の光路を互いに反対方向に伝搬する。これにより、入力信号光の水平偏波成分と垂直偏波成分の各光路の長さの違いから生じる、互いの位相のずれを考慮しなくともよくなり、光位相調整器とこれを制御するコントローラが不要となり、更に部品を簡略化できる。また、光位相調整器とこれを制御するコントローラの動作が不要である分、消費電力の削減にも繋がる。また、波長変換器１Ｃにおいては、入力信号光の水平偏波成分と垂直偏波成分等の各光路の長さを合わせなくともよくなり、より簡易に形成できる。

（第４の実施例）
図８は、波長変換器１の第４の実施例に係る波長変換器１Ｄの機能ブロックを例示する図である。本実施例において、入力信号光は偏波多重光であるとする。本実施例に係る波長変換器１Ｄは、光合分波器５０、偏波ビームスプリッタ４３、光スプリッタ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、偏波制御器４６Ａ、励起光生成器１６、および光強度調整部４１Ａ、４１Ｂ等を備える。また波長変換器１Ｄは、偏波ビームコンバイナ４２Ａ、４２Ｂ、非線形光学媒質４４Ｃ、モニタ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、およびコントローラ４９Ａ、４９Ｂ、４９Ｅ等を有する。ここで、特に断らない限り、上記実施例における機能部と同様の機能部であって、同様の動作を実行するものについては、説明を省略する。

光合分波器５０は、入力信号光を偏波ビームスプリッタ４３へ出力する。また、光合分波器５０は、偏波ビームスプリッタ４３からの第２周波数の波長変換信号光を、光スプリッタ４０Ｄへ出力する。また、光合分波器５０は、偏波ビームスプリッタ４３から出力された第１周波数の入力信号光の、光スプリッタ４０Ｄを遮断する。

偏波ビームスプリッタ４３は、上記第１の実施例と同様、３つのポートを有し、１つ目のポートを介し、入力信号光を入力し、波長変換信号光を出力信号光として出力し、２つ目と３つ目のポートを介し、非線形光学媒質４４Ｃへ向けて入力信号光の各偏波成分を出力する。

偏波ビームスプリッタ４３は、光合分波器５０からの入力光信号を偏波分離し、入力光信号の垂直偏波成分を光スプリッタ４０Ｂへ、入力光信号の垂直偏波成分を光スプリッタ４０Ｃへ出力する。

本実施例においても、これら偏波成分は、同一の光路であって、ループ上の光路を、互いに逆方向に伝搬する。そしてこれらの偏波成分からの各波長変換信号光も、この同一の光路を互いに逆方向へと伝搬し、偏波ビームスプリッタ４３に入力される。

偏波ビームスプリッタ４３は、光スプリッタ４０Ｂからの、入力信号の水平偏波成分から生成された波長変換信号光と、光スプリッタ４０Ｃからの、入力信号の垂直偏波成分から生成された波長変換信号光とを互いに直交な偏波状態となるように合波する。そして偏波ビームスプリッタ４３は、この合波して生成した波長変換信号光を、光合分波器５０へ出力する。また、偏波ビームスプリッタ４３は、光スプリッタ４０Ｂからの励起光（ＣＷ３、ＣＷ４）と、光スプリッタ４０からの励起光（ＣＷ１、ＣＷ２）を、光合分波器５０へは出力させない。

光スプリッタ４０Ｂ、４０Ｃの各々には、上記第３の実施例と同様、非線形光学媒質４４Ｃにおいて生成された光が、偏波ビームコンバイナ４２Ａ、４２Ｂ等を介し入力される。また、光スプリッタ４０Ｂ、４０Ｃの各々には、入力信号光の垂直偏波成分と水平偏波成分が、偏波ビームスプリッタ４３から出力される。

光スプリッタ４０Ｂは、偏波制御器４６Ａ側のポートからの、入力信号光の水平偏波成分の波長変換光を含む光を分岐し、一方を偏波ビームスプリッタ４３、他方をモニタ４８Ａへ出力する。また、光スプリッタ４０Ｃは、偏波ビームコンバイナ４２Ｂ側のポートからの、入力信号光の垂直偏波成分の波長変換光を含む光を分岐し、一方を偏波ビームスプリッタ４３、他方をモニタ４８Ｂへ出力する。

光スプリッタ４０Ｂは、偏波ビームスプリッタ４３からの入力信号光の垂直偏波成分を偏波制御器４６Ａへ出力する。光スプリッタ４０Ｃは、偏波ビームスプリッタ４３からの入力信号光の水平偏波成分を偏波ビームコンバイナ４２Ｂへ出力する。

偏波制御器４６Ａは、コントローラ４９Ｅからの指示に従い、光スプリッタ４０Ｂ、４０Ｃから偏波ビームスプリッタ４３へ出力される波長変換信号光が、光合分波器５０へと透過されるよう、これらの波長変換信号光と励起光等の各偏波を制御する。より具体的には、偏波制御器４６Ａは、通過する光の偏波を９０度回転させる。

従って、偏波ビームスプリッタ４３から時計周りに伝搬する信号光の垂直成分は、偏波制御器４６Ａにおいて水平偏波に制御された後、偏波ビームスプリッタ４３に戻ってくる。このとき、この信号光と同じ方向に伝搬するＣＷ１、ＣＷ２は、この例では垂直偏波であり、偏波制御器４６Ａを通過することなく偏波ビームスプリッタ４３に導かれる。ここで、光スプリッタ４０Ｃに接続される偏波ビームスプリッタ４３の入出力ポートは、水平偏波を通過させ、垂直偏波を遮断する。よって、時計周りに伝搬する信号光は、偏波ビームスプリッタ４３を通過して光合分波器５０に導かれるが、ＣＷ１、ＣＷ２は遮断される。

これに対して、偏波ビームスプリッタ４３から反時計周りに伝搬する信号光の水平成分は、偏波制御器４６Ａにおいて垂直偏波に制御された後、偏波ビームスプリッタ４３に戻ってくる。このとき、この信号光と同じ方向に伝搬するＣＷ３、ＣＷ４は、この例では垂直偏波であり、偏波制御器４６Ａにおいて水平偏波に制御された後、偏波ビームスプリッタ４３に導かれる。ここで、光スプリッタ４０Ｂに接続される偏波ビームスプリッタ４３の入出力ポートは、垂直偏波を通過させ、水平偏波を遮断する。よって、反時計周りに伝搬する信号光は、偏波ビームスプリッタ４３を通過して光合分波器５０に導かれるが、ＣＷ３、ＣＷ４は遮断される。

励起光生成器１６、光スプリッタ４０Ａは、それぞれ上記実施例におけるものと同様であるため、説明を省略する。

光強度調整部４１Ａ、４１Ｂは、それぞれ上記実施例におけるものと同様であるため、説明を省略する。

偏波ビームコンバイナ４２Ａは、偏波制御器４６Ａからの入力信号光の垂直偏波成分と、光強度調整部４１Ａからの励起光（ＣＷ１、ＣＷ２）が、互いに直交する偏波方向となるように合波して非線形光学媒質４４Ｃへ出力する。また偏波ビームコンバイナ４２Ａは、非線形光学媒質４４Ｃにおいて生成された、入力信号光の水平偏波成分の波長変換信号光を入力され、これを偏波制御器４６Ａへ出力する。

偏波ビームコンバイナ４２Ｂは、光スプリッタ４０Ｃからの入力信号光の水平偏波成分と、光強度調整部４１Ｂからの励起光（ＣＷ３、ＣＷ４）が、互いに直交する偏波方向となるように合波して非線形光学媒質４４Ｃへ出力する。またさらに、偏波ビームコンバイナ４２Ｂは、非線形光学媒質４４Ｃにおいて生成された、入力信号光の垂直偏波成分の波長変換信号光を入力され、これを光スプリッタ４０Ｃへ出力する。

偏波ビームコンバイナ４２Ａ、４２Ｂの各々のその他の動作等については上記実施例の場合の動作等と同様であるため説明を省略する。

非線形光学媒質４４Ｃは、上記実施例の場合と同様であるため説明を省略する。
光スプリッタ４０Ｄは、光合分波器５０からの波長変換信号光を分岐し、その一方を出力信号光として出力し、他方をモニタ４８Ｃへ出力する。

モニタ４８Ａ、４８Ｂは、それぞれ上記実施例の場合と同様であるので説明を省略する。

モニタ４８Ｃは、光スプリッタ４０Ｄから出力された波長変換信号光のパワーを監視し、その結果に基づき、波長変換信号光のパワーが所望の値となる制御信号を生成し、これをコントローラ４９Ｅへ出力する。

コントローラ４９Ａ、４９Ｂは、それぞれ上記実施例の場合と同様であるため説明を省略する。

コントローラ４９Ｅは、上記第１、２の実施例の場合と同様であるため説明を省略する。

本実施例に係る波長変換器１Ｄによれば、上記波長変換器１Ｃの場合と同様、入力信号光の水平偏波成分と垂直偏波成分の各光路を同一のループ状のものにすることにより、各光路の長さを合わせなくともよくなり、より簡易に、低いコストで形成等できる。

（第５の実施例）
図９は、波長変換器１の第５の実施例に係る波長変換器１Ｅの機能ブロックを例示する図である。本実施例に係る波長変換器１Ｅは、上記波長変換器１Ｄのおける非線形光学媒質４４Ｃに代わり、２つの非線形線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂと、この間に配置される偏光子５１を有する。この偏光子５１は、図４に示される偏光子１５に対応する。また本実施例における非線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂは、第１、２の実施例における非線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂに対応する。

波長変換器１Ｅの各機能部は、非線形線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂ、および偏光子５１を除き、第４の実施例に係る波長変換器１Ｄの各機能部と同様であるため、以下では特に断らない限り、これらの説明を省略する。

偏波ビームコンバイナ４２Ａは、上記第４の実施例と同様、偏波制御器４６Ａからの入力信号光の垂直偏波成分と、光強度調整部４１Ａからの励起光とを合波する。偏波ビームコンバイナ４２Ａは、合波したこれらの光を、非線形光学媒質４４Ａへ出力する。

偏波ビームコンバイナ４２Ｂも、上記第４の実施例と同様、光スプリッタ４０Ｃからの入力信号光の水平偏波成分と、光強度調整部４１Ｂからの励起光とを合波して、非線形光学媒質４４Ｂへ出力する。

偏波ビームコンバイナ４２Ａ、４２Ｂの、その他の各動作等については、上記第４の実施例の場合と同様であるため、説明を省略する。

非線形光学媒質４４Ａは、上記第１の実施例の場合と同様、偏波ビームコンバイナ４２Ａからの励起光により、同じく偏波ビームコンバイナ４２Ａからの入力信号光の垂直偏波成分を相互位相変調することで、第２周波数の波長変換信号光を生成する。非線形光学媒質４４Ａは、この生成された波長変換信号光を偏光子５１へ出力する。

非線形光学媒質４４Ｂは、上記第１の実施例の場合と同様、偏波ビームコンバイナ４２Ｂからの励起光により、同じく偏波ビームコンバイナ４２Ｂからの入力信号光の水平偏波成分を相互位相変調することで、第２周波数の波長変換信号光を生成し、偏光子５１へ出力する。

偏光子５１は、非線形光学媒質４４Ａからの波長変換信号光を、非線形光学媒質４４Ｂへ出力すると共に、この波長変換信号光の偏波方向と直交する方向の偏波の、非線形光学媒質４４Ａからの励起光を、非線形光学媒質４４Ｂへ出力しない。また偏光子５１は、非線形光学媒質４４Ｂからの波長変換光信号を、非線形光学媒質４４Ａへ出力すると共に、この波長変換信号光の偏波方向と直交する方向の偏波の、非線形光学媒質４４Ｂからの励起光を、非線形光学媒質４４Ａへ出力しない。

この実施例では、偏波制御器４６Ａは、通過する光の偏波を９０度回転させる。また、偏光子５１は、水平偏波を通過させ、垂直偏波を遮断する。そして、偏波ビームスプリッタ４３により入力光信号から抽出される垂直偏波成分は時計周り方向に伝搬され、水平偏波成分は反時計周り方向に伝搬される。この場合、波長変換器１Ｅにおいて、入力信号光は以下のように制御される。

時計周り信号光は、偏波制御器４６Ａにおいて水平偏波に変換された後、非線形光学媒質４４Ａに導かれる。また、ＣＷ１、ＣＷ２も、非線形光学媒質４４Ａに導かれる。ただし、この例では、ＣＷ１、ＣＷ２は垂直偏波である。そうすると、時計周り信号光は、非線形光学媒質４４Ａにおいて波長変換が行われた後、偏光子５１を通過し、偏波ビームスプリッタ４３に戻ってくる。このとき、ＣＷ１、ＣＷ２は垂直偏波なので、偏光子５１により遮断される。

一方、反時計周り信号光は、水平偏波のまま非線形光学媒質４４Ｂに導かれる。また、ＣＷ３、ＣＷ４も、非線形光学媒質４４Ｂに導かれる。ただし、この例では、ＣＷ３、ＣＷ４は垂直偏波である。そうすると、反時計周り信号光は、非線形光学媒質４４Ｂにおいて波長変換が行われた後、偏光子５１を通過する。この後、反時計周り信号光は、偏波制御器４６Ａにおいて垂直偏波に変換された後、偏波ビームスプリッタ４３に戻ってくる。このとき、ＣＷ３、ＣＷ４は垂直偏波なので、偏光子５１により遮断される。

本実施例の波長変換器１Ｅによれば、偏波ビームスプリッタ４３による光合分波器５０への波長変換信号光の出力前に、ノイズとなり得る励起光が、取り出したい波長変換信号光に付随しなくなる。これにより、出力される第２信号光のノイズの更なる低減が図れる。また、光スプリッタ４０Ｂ、４０Ｃの各々から分岐された、モニタ４０Ａ、４０Ｂへの光に、励起光が混ざらないので、モニタ４０Ａ、４０Ｂは、正確に波長変換信号光のパワーを取得でき、所望のパワーの波長変換光を得るためのより適切な制御信号を生成することができる。

（第６の実施例）
図１０は、波長変換器１の第６の実施例に係る波長変換器１Ｆの機能ブロックを例示する図である。本実施例に係る波長変換器１Ｆは、第２の実施例に係る波長変換装置１Ｂと第４の実施例に係る波長変換装置１Ｄの各機能部を適宜組み合わせ変形させたものに対応する。

波長変換装置１Ｆは、第４の実施例に係る波長変換器１Ｄにおいて、偏波ビームスプリッタ４３と偏波ビームコンバイナ４２Ａ、４２Ｂに代わり、偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”を有する。この偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”は、第２の実施例における偏波ビームスプリッタ４３’に対応する。また波長変換装置１Ｆは、波長変換装置１Ｄの、光強度調整部４１Ａ、４１Ｂと、これらをそれぞれ制御するコントローラ４９Ａ、４９Ｂ、および光スプリッタ４０Ａに代えて、第２の実施例における偏波制御器４６Ｃとこれを制御するコントローラ４９Ｇを有する。

その他の機能部は、上述した波長変換器１Ｄにおけるものと同様であるため、特に断らない限り、これらについては説明を省略する。

光合分波器５０は、偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”に入力信号光を出力する。

励起光生成器１６は、偏波制御器４６Ｃへ励起光を出力する。
偏波制御器４６Ｃ、コントローラ４９Ｇは、上記第２の実施例の場合と同様であるため、説明を省略する。

偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”は、偏波ビームスプリッタ４３’と同様、４つ以上の入出力ポートを有し、この中の異なる２つのポートからそれぞれ入力信号光と励起光が入力される。偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”は、入力信号光を垂直偏波成分と水平偏波成分に分離する。また偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”は、入力された励起光であるＣＷ１とＣＷ２の各偏波の方向と、入力信号光の垂直偏波成分の偏波の方向とが互いに直交するように、それらを合波する。同様に、偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”は、励起光ＣＷ３、ＣＷ４の各偏波の方向と、入力信号光の水平偏波成分の偏波の方向とが互いに直交するように、それらを合波する。

本実施例においては、偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”が偏波調整部に対応する。ただし、第２の実施例について説明したのと同様に、偏波制御器４６Ｃが偏波調整部に対応してもよい。

続いて偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”は、入力信号光の垂直偏波成分とＣＷ１とＣＷ２を光スプリッタ４０Ｂへ出力し、入力信号光の水平偏波成分とＣＷ３とＣＷ４分を光スプリッタ４０Ｃへ出力する。

また偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”は、第４の実施例の場合と同様、光スプリッタ４０Ｂからの、入力信号の水平偏波成分の波長変換信号光と、光スプリッタ４０Ｃからの、入力信号の垂直偏波成分の波長変換信号光とを互いに直交な偏波状態となるように合波する。そして偏波ビームスプリッタ４３は、この合波して生成した波長変換信号光を、光合分波器５０へ出力する。また、偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４３”は、光スプリッタ４０Ｂからの励起光（ＣＷ３、ＣＷ４）と、光スプリッタ４０からの励起光（ＣＷ１、ＣＷ２）を、光合分波器５０へは出力させない。

モニタ４８Ａ、４８Ｂは、上記第２の実施例の場合と同様であるため、説明を省略する。

本実施例に係る波長変換器１Ｆは、上記実施例に係る波長変換器に比べ、機能部となる部品の数が更に少なくて済み、より簡易に形成することが可能になる。

（第７の実施例）
図１１は、波長変換器１の第７の実施例に係る波長変換器１Ｇの機能ブロックを例示する図である。本実施例に係る波長変換器１Ｇは、上記波長変換器１Ｆのおける非線形光学媒質４４Ｃに代わり、第５の実施例のように、２つの非線形線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂと、この間に配置される偏光子５１を有する。本実施例における非線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂは、第５の実施例における非線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂに対応する。

波長変換器１Ｇの各機能部は、非線形線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂ、および偏光子５１を除き、第６の実施例に係る波長変換器１Ｆの各機能部と同様であるため、説明を省略する。また、本実施例においては、非線形線形光学媒質４４Ａ、４４Ｂ、および偏光子５１は、第５の実施例におけるものと同様であるため、説明を省略する。

本実施例の波長変換器１Ｇによれば、第５の実施例と同様、出力される第２信号光へのノイズが低減できる。また、モニタ４０Ａ、４０Ｂへの光の中に、励起光が混ざらないので、これにより、より正確に、所望のパワーの波長変換光が得られる。

（第８の実施例）
図１２は、上記実施例における波長変換器に設けられる励起光生成部１６（励起光生成部１１、１１’）の一例である励起光生成部１６Ａの機能ブロックを例示する。なお、この一例を第８の実施例と記載する。

励起光生成部１６Ａは、２つの連続発振光の光源（ＣＷ光源）１６０Ａ、１６０Ｂ、光合波器１６１、位相変調器１６２、信号源１６３、およびコントローラ１６４等を有する。

ＣＷ光源１６０Ａは、信号波長情報に従って、周波数νｐ1の連続発振光ＣＷ１を生成し、これを光合波器１６１へ出力する。この信号波長情報は、当該励起光生成部１６Ａと後述する励起光生成部１６Ｂが、外部から取得するものであり、励起光の周波数の値を指示する情報を含む。この信号波長情報は、例えば上記の波長変換器１、光伝送装置２等における不図示の機能部が、入力信号光の第１周波数等に係る情報を予め保持し、これに応じて励起光生成部１６に出力するものである。この第１周波数等に係る情報は、例えば、上記Ｃ帯域、また図２におけるＣ帯送信器２００の各々が出力する信号光の周波数、又はＣ帯波長合波器２０１の各々が出力する信号光の周波数等の情報である。また信号波長情報は、ユーザにより手動で励起光生成部１６に入力されてもよい。

上記同様、ＣＷ光源１６０Ｂは、信号波長情報に従って、周波数νｐ２（νｐ２＝νｐ１＋Δν）の連続発振光ＣＷ２を生成し、これを光合波器１６１へ出力する。なお、ＣＷ光源１６０Ａ、１６０Ｂは、例えば、連続発振光ＣＷ１、ＣＷ２の偏波が互いに同じになるように構成される。

光合波器１６１は、ＣＷ光源１６０Ａ、１６０Ｂの各々から出力された光を合波し、この合波光を位相変調器１６２へ出力する。

位相変調器１６２は、光合波器１６１から出力された光を、信号源１６３から入力された電気信号に従って位相変調する。そして位相変調器１６２は、この位相変調後の光を励起光生成部１６の外部（励起光生成器１６からの励起光の入力対象となる、波長変換器１の他の機能ブロック）へ出力する。

この位相変調は、上記非線形光学媒質の内部で発生する誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）を抑圧するためのものであり、２つ連続発振光ＣＷ１、ＣＷ２に対して、同相で付加される。これにより、非線形光学媒質において入力信号光等の相互位相変調の際に生成される波長変換光信号の信号品質は、ＳＢＳによる影響を受けず、劣化しない。

この位相変調について、さらに詳しく説明する。
入力信号光の電界Ｅ_０（ｔ）は、
Ｅ_０（ｔ）＝（Ｅ_０ｒ（ｔ）＋ｉＥ_０ｉ（ｔ））ｅｘｐ（２πｉν_０ｔ）・・・（１）
と表される。ここで、ｔは時刻、Ｅ_０ｒ（ｔ）はデータ変調成分の実部、Ｅ_０ｉ（ｔ）はデータ変調成分の虚部、ν_０は第１周波数である。

またＣＷ１の電界Ｅ_１（ｔ）は、
Ｅ_１（ｔ）＝Ｅ_１ｅｘｐ（２πｉν_１ｔ＋θ_１（ｔ））・・・（２）
と表される。ここで、Ｅ_１はＣＷ１の電界強度で直流成分、θ_１（ｔ）は時刻ｔにおいてＣＷ１に付加される変調位相、ν_１はνｐ１である。

同様に、ＣＷ２の電界Ｅ_２（ｔ）は、
Ｅ_２（ｔ）＝Ｅ_２ｅｘｐ（２πｉν_２ｔ＋θ_２（ｔ））・・・（３）
と表される。ここで、Ｅ_２はＣＷ２の電界強度で直流成分、θ_２（ｔ）は時刻ｔにおいてＣＷ２に付加される変調位相、ν_２はνｐ２である。

入力信号光とＣＷ１とＣＷ２とを非線形光学媒質に入力すると、ＣＷ１と入力信号光により非線形光学媒質内に屈折率変動が生じる。この屈折率変動によりＣＷ２が位相変調されることで、以下の式（４）の電界Ｅｏｕｔ（ｔ）で表される出力信号光が出力される。
Ｅｏｕｔ（ｔ）＝Ｊ_１（γＬＥ_１（Ｅ_０ｒ（ｔ）＋ｉＥ_０ｉ（ｔ）））Ｅ_２ｅｘｐ｛２πｉ（ν_２＋ν_０－ν_１）ｔ＋（θ_２（ｔ）―θ_１（ｔ））｝・・・（４）
ここで、γは非線形光学媒質の非線形光学係数、Ｌは非線形光学媒質の長さ、Ｊ_１（ｍ）：１次のベッセル級数、である。

式（１）および式（４）より、入力信号光と出力信号光の周波数差Δνは、
Δν＝（ν_２＋ν_０－ν_１）―ν_０＝ν_２－ν_１・・・（５）
となる。これにより入力信号光と出力信号光の周波数差と、ＣＷ１とＣＷ２の周波数差が等しいことがわかる。

ここで式（４）における、Ｊ_１（γＬＥ_１（Ｅ_０ｒ（ｔ）＋ｉＥ_０ｉ（ｔ）））Ｅ_２が、出力信号光のデータ変調成分となる。ここで、位相変調度が十分小さいとすると、当該データ変調成分は、以下のように変形できる。
Ｊ_１（γＬＥ_１（Ｅ_０ｒ（ｔ）＋ｉＥ_０ｉ（ｔ）））Ｅ_２＝η（Ｅ_０ｒ（ｔ）＋ｉＥ_０ｉ（ｔ））・・・（６）
ここで、ηは変換効率である。

式（４）のθ２（ｔ）―θ１（ｔ）は、ＣＷ１とＣＷ２に付加する位相変調による雑音成分である。
θ２（ｔ）―θ１（ｔ）＝０・・・（７）
すなわち、θ１（ｔ）とθ２（ｔ）を同相とすることで、ＣＷ１とＣＷ２に付加する位相変調による信号劣化が抑えられる。

なお、励起光生成部１６Ａは、位相変調器１６２の出力光の偏波を制御する偏波制御器を備えていてもよい。

本実施例に係る励起光生成部１６Ａによれば、入力信号光の第１周波数についての情報に基づき、励起光の周波数を制御するので、入力信号光の波長を、例えば他の帯域の波長など所望の波長へ変換させることができる。また、本実施例によれば、２つの励起光に対し、同相の位相変調が付加されることにより、これらの励起光による入力信号光の相互位相変調により生成される波長変換信号光の、誘導ブリルアン散乱による波長変換信号光の劣化を防止することができる。

（第９の実施例）
図１３は、上記波長変換器１に設けられる励起光生成部１６（励起光生成部１１、１１’）の一例である励起光生成部１６Ｂの機能ブロックを例示する。なお、この一例を第９の実施例と記載する。

励起光生成部１６Ｂは、光コム発生器１６０Ｃ、位相変調器１６２、信号源１６３、コントローラ１６４、発信器１６５、および波長選択スイッチ１６６等を有する。

光コム発生器１６０Ｃは、発信器１６５から発振される信号の周波数間隔に応じた周波数間隔の、同一の位相を有する、複数の連続発振光を生成し、これらを位相変調器１６２へ出力する。

位相変調器１６２は、光コム発生器１６０Ｃから出力された光を、信号源１６３から出力する電気信号に従って同相に位相変調する。位相変調器１６２は、この位相変調後の光を波長選択スイッチ１６６へ出力する。

波長選択スイッチ１６６は、位相変調器１６２からの光から、信号波長情報に従って、２つの周波数（νｐ1、νｐ２）の連続発振光を抽出して、励起光生成部１６の外部（励起光生成器１６からの励起光の入力対象となる、波長変換器１の他の機能ブロック）へ出力する。

本実施例に係る励起光生成部１６Ｂを用いた場合、周波数νsの入力信号光に対し、同時に、高周波側の周波数（νs＋｜νｐ1－νｐ２｜）と低周波側の周波数（νs－｜νｐ1－νｐ２｜）の各波長変換信号光が生成される場合がある。この場合には、所望の周波数の波長変換信号光を抽出して、第２信号光の生成に用いればよい。また、所望の周波数ではない波長変換信号光を、モニタや冗長経路に出力するための信号光として用いてもよい。

本実施例によれば、光コム発生器１６０Ｃを用いることで、所望の周波数が、その都度、異なる場合などに、臨機応変に正確に所望の周波数の励起光を出力することができる。

上述の各機能部は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各機能部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

各機能部で実行される処理は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）等を含むコンピュータ上で実行されてもよい。またこのとき実行される処理は、上述の各機能部で実行される処理の、全部でも、あるいは任意の一部でもよい。また、各機能部の処理は、例えば、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ等）で実行されるプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行されてもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形も、本発明の範囲内とみなされる。

上述の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
伝送路に波長多重光を伝送する光伝送装置であって、
第１波長帯域の波長の光を多重化して第１波長多重光を生成する第１波長多重化部と、
前記第１波長帯域の波長の第１偏波光を多重化して第２波長多重光を生成する第２波長多重化部と、
前記第２波長多重光と、前記第１偏波光と直交する第２偏波の第１励起光と、前記第１励起光とは異なる波長の前記第２偏波の第２励起光と、を相互位相変調することにより、前記第２波長多重光を前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の波長に変換する波長変換部と、
前記第２波長帯域の波長に変換された第２波長多重光と前記第１波長多重光を多重化する第３波長多重化部と、
を有することを特徴する光伝送装置。
（付記２）
伝送路から波長多重光を受信する光伝送装置であって、
前記波長多重光を、第１波長帯域の波長の第１波長多重光と、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の波長の第１偏波光を多重化した第２波長多重光と、に分割する第１波長分割部と、
前記第２波長多重光と、前記第１偏波光と直交する第２偏波の第１励起光と、前記第１励起光とは異なる波長の前記第２偏波の第２励起光と、を相互位相変調することにより、前記第２波長多重光を前記第１波長帯域の波長に変換する波長変換部と、
前記第１波長帯域の波長に変換された前記第２波長多重光を分割する第２波長分割部と、
前記第１波長多重光を分割する第１波長多分割部と、
を有することを特徴する光伝送装置。
（付記３）
前記波長変換部に入力される前記第２波長多重光の全部の波長が、前記第１励起光の波長と前記第２励起光の波長との間に位置する付記１又は２に記載の光伝送装置。
（付記４）
前記波長変換部に入力される前記第２波長多重光の全周波数帯域幅が、前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との間の差分と等しい
ことを特徴する付記１から３のいずれか１つに記載の光伝送装置。
（付記５）
第１周波数の第１信号光を第２周波数の第２信号光に波長変換する波長変換装置であって、
各周波数の差分が、前記第１周波数と前記第２周波数の差分と等しい、第１励起光及び第２励起光を生成する励起光生成部と、
前記第１励起光と前記第２励起光の各偏波の方向が、前記第１信号光の偏波の方向に直交するように、前記第１励起光と前記第２励起光のうちの少なくとも一方の偏波、又は前記第１信号光の偏波を調整する偏波調整部と、
前記第１信号光と前記第１励起光と前記第２励起光とを相互位相変調することにより前記第２信号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）
前記非線形光学媒質から出力される前記第２信号光の偏光成分を通過させる偏光子をさらに有することを特徴とする付記５に記載の波長変換装置。
（付記７）
前記非線形光学媒質からの前記第２周波数の前記第２信号光を透過し、前記非線形光学媒質からの前記第１周波数の前記第１信号光を透過させない波長フィルタをさらに有することを特徴とする付記５又は６に記載の波長変換装置。
（付記８）
前記励起光生成部から出力される前記第１励起光と前記第２励起光には、同相の位相変調が付加されている
ことを特徴とする付記５から７のいずれか１つに記載の波長変換装置。
（付記９）
第１周波数の第１信号光を第２周波数の第２信号光に波長変換する波長変換装置であって、
前記第１周波数の信号光を、互いに直交する第１偏波成分と第２偏波成分に分離して、第１偏波成分の信号光と第２偏波成分の信号光を生成する偏波分離部と、
各周波数の差分が、前記第１周波数と前記第２周波数の差分と等しい、第１励起光及び第２励起光と、各周波数の差分が、前記第１周波数と前記第２周波数の差分と等しい、第３励起光及び第４励起光と、を生成する励起光生成部と、
前記第１励起光と前記第２励起光の各偏波の方向が、前記１偏波成分の信号光の偏波方向に直交するように、前記第１励起光の偏波、前記第２励起光の偏波、又は前記第１偏波成分の信号光の偏波のうちの少なくとも１つを調整し、前記第３励起光と前記第４励起光の各偏波の方向が、前記第２偏波成分の信号光の偏波方向に直交するように、前記第３励起光の偏波、前記第４励起光の偏波、又は前記第２偏波成分の信号光の偏波のうちの少なくとも１つを調整する偏波調整部と、
前記第１偏波成分の信号光と前記第１励起光と前記第２励起光とを相互位相変調することにより、第１波長変換信号光を生成し、前記第２偏波成分の信号光と前記第３励起光と前記第４励起光とを相互位相変調することにより、第２波長変換信号光を生成する非線形光学媒質と、
前記第１波長変換信号光と前記第２波長変換信号光とを合波することにより前記第２信号光を生成する合波部と、
を有することを特徴とする波長変換装置。
（付記１０）
前記非線形光学媒質は、
前記第１偏波成分の信号光と前記第１励起光と前記第２励起光とを相互位相変調することにより、第１波長変換信号光を生成する第1非線形光学媒質と、
前記第２偏波成分の信号光と前記第３励起光と前記第４励起光とを相互位相変調することにより、第２波長変換信号光を生成する第２非線形光学媒質と、
を有することを特徴とする付記９に記載の波長変換装置。
（付記１１）
前記第１波長変換信号光は、前記第２偏波成分の信号光又は前記第２波長変換信号光が伝搬する光路を、前記第２偏波成分の信号光又は前記第２波長変換信号光とは逆方向に伝搬し、前記第２波長変換信号光は、前記第１偏波成分の信号光又は前記第１波長変換信号光が伝搬する光路を、前記第１偏波成分の信号光又は前記第１波長変換信号光とは逆方向に伝搬することを特徴とする付記９又は１０に記載の波長変換装置。
（付記１２）
前記第１非線形光学媒質と前記第２非線形光学媒質との間に、前記第１波長変換信号光と前記第２波長変換信号光とを通過させる偏光子をさらに有することを特徴とする付記１１に記載の波長変換装置。
（付記１３）
前記励起光生成部から出力される、前記第１励起光と前記第２励起光には、同相の位相変調が付加され、前記第３励起光と前記第４励起光には、同相の位相変調が付加されていることを特徴とする付記９から１２のいずれか１つに記載の波長変換装置。
（付記１４）
前記第１信号光を含む波長多重光の周波数帯域のうちの一部又は全部の周波数が、前記第３励起光の周波数と前記第４励起光の周波数の間に位置することを特徴とする付記９から１３のいずれか１つに記載の波長変換装置。
（付記１５）
前記第１信号光を含む波長多重光の周波数帯域のうちの一部又は全部の周波数が、前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数の間に位置することを特徴とする付記５から１４のいずれか１つに記載の波長変換装置。
（付記１６）
前記第１信号光を含む波長多重光の全周波数帯域幅が、前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との間の差分と等しい
ことを特徴する付記５から１５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
（付記１７）
伝送路に波長多重光を伝送する光伝送方法であって、
第１波長帯域の波長の光を多重化して第１波長多重光を生成し、
前記第１波長帯域の波長の第１偏波光を多重化して第２波長多重光を生成し、
前記第２波長多重光と、前記第１偏波光と直交する第２偏波の第１励起光と、前記第１励起光とは異なる波長の前記第２偏波の第１励起光とは異なる波長の第２励起光と、を相互位相変調することにより、前記第２波長多重光を前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の波長に変換し、
前記第２波長帯域の波長に変換された第２波長多重光と前記第１波長多重光を多重化する
ことを特徴する光伝送装置により実行される光伝送方法。
（付記１８）
伝送路から波長多重光を受信し、
前記波長多重光を、第１波長帯域の波長の第１波長多重光と、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の波長の第１偏波光を多重化した第２波長多重光と、に分割し、
前記第２波長多重光と、前記第１偏波光と直交する第２偏波の第１励起光と、前記第１励起光とは異なる波長の前記第２偏波の第２励起光と、を相互位相変調することにより、前記第２波長多重光を前記第１波長帯域の波長に変換し、
前記第１波長帯域の波長に変換された前記第２波長多重光を分割し、
前記第１波長多重光を分割する
ことを特徴する光伝送装置により実行される光伝送方法。
（付記１９）
第１周波数の第１信号光を第２周波数の第２信号光に波長変換する波長変換方法であって、
各周波数の差分が、前記第１周波数と前記第２周波数の差分と等しい、第１励起光及び第２励起光を生成し、
前記第１励起光と前記第２励起光の各偏波の方向が、前記第１信号光の偏波の方向に直交するように、前記第１励起光と前記第２励起光、又は前記第１信号光を調整し、
前記第１信号光と前記第１励起光と前記第２励起光とを相互位相変調することにより前記第２信号光を生成する
ことを特徴とする波長変換装置により実行される波長変換方法。
（付記２０）
第１周波数の第１信号光を第２周波数の第２信号光に波長変換する波長変換方法であって、
前記第１周波数の信号光を、互いが直交する偏波方向の成分である第１偏波成分と第２偏波成分に分離して、第１偏波成分の信号光と第２偏波成分の信号光を生成し、
各周波数の差分が、前記第１周波数と前記第２周波数の差分と等しい、第１励起光及び第２励起光と、各周波数の差分が、前記第１周波数と前記第２周波数の差分と等しい、第３励起光及び第４励起光と、を生成し、
前記第１励起光と前記第２励起光の各偏波の方向が、前記１偏波成分の信号光の偏波方向に直交するように、前記第１励起光と前記第２励起光のうちの少なくとも一方の偏波、又は前記第１偏波成分の信号光の偏波を調整し、前記第３励起光と前記第４励起光の各偏波の方向が、前記第２偏波成分の信号光の偏波方向に直交するように、前記第３励起光と前記第４励起光のうちの少なくとも一方の偏波、又は前記第２偏波成分の信号光の偏波を調整し、
前記第１偏波成分の信号光と前記第１励起光と前記第２励起光とを相互位相変調することにより、第１波長変換信号光を生成し、
前記第２偏波成分の信号光と前記第３励起光と前記第４励起光とを相互位相変調することにより、第２波長変換信号光を生成し、
前記第１波長変換信号光と前記第２波長変換信号光とを合波することにより前記第２信号光を生成する
ことを特徴とする波長変換装置により実行される波長変換方法。

１、１Ａ～１Ｇ 波長変換器
１_ＣＬ Ｃ帯Ｌ帯波長変換器
１_ＣＳ Ｃ帯Ｓ帯波長変換器
１_ＬＣ Ｌ帯Ｃ帯波長変換器
１_ＳＣ Ｓ帯Ｃ帯波長変換器
２ 光伝送装置
３ 伝送路
１０ 偏波安定器
１１、１１’、１６、１６Ａ、１６Ｂ 励起光生成器
１２、１１１、１６１ 光合波器
１２’、４２Ａ～４２Ｃ 偏波ビームコンバイナ
１３、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ 非線形光学媒質
１４ 波長フィルタ
１５、５１ 偏光子
２０ 光送信装置
２１ 光受信装置
４０Ａ～４０Ｄ 光スプリッタ
４１Ａ、４１Ｂ 光強度調整部
４３、４３’ 偏波ビームスプリッタ
４３” 偏波ビームスプリッタ／コンバイナ
４５Ａ、４５Ｂ 光位相調整部
４６Ａ～４６Ｃ 偏波制御器
４７ 光フィルタ
４８Ａ～４８Ｃ モニタ
４９Ａ～４９Ｇ、１６４ コントローラ
５０ 光合分波器
１００ 光挿入分岐装置
１１０’、１１０” 光源
１６０Ａ、１６０Ｂ ＣＷ光源
１６０Ｃ 光コム発生器
１６２ 位相変調器
１６３ 信号源
１６５ 発振器
１６６ 波長選択スイッチ
２００、２００_１１～２００_１Ｎ、２００_２１～２００_２Ｎ’、２００_３１～２００_３Ｎ” Ｃ帯送信器
２０１、２０１_１、２０１_２、２０１_３ Ｃ帯波長合波器
２０２、２０２_１、２０２_２、２０２_３ Ｃ帯光増幅器
２０３ 波長合波器
２１０ 波長分波器
２１１、２１１_１、２１１_２、２１１_３ Ｃ帯光増幅器
２１２、２１２_１、２１２_２、２１２_３ Ｃ帯波長分波器
２１３、２１３_１１～２１３_１Ｎ、２１３_２１～２１３_２Ｎ’、２１３_３１～２１３_３Ｎ” Ｃ帯受信器

Claims (10)

1. 伝送路に波長多重光を伝送する光伝送装置であって、
   第１波長帯域の波長の光を多重化して第１波長多重光を生成する第１波長多重化部と、
   前記第１波長帯域の波長の光を多重化して第２波長多重光を生成する第２波長多重化部と、
   前記第２波長多重光の偏波を第１偏波に調整する偏波調整部と、
   前記偏波調整部から出力される前記第１偏波の第２波長多重光と、前記第１偏波と直交する第２偏波の第１励起光と、前記第１励起光とは異なる波長の前記第２偏波の第２励起光と、を相互位相変調することにより、前記第２波長多重光を前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の波長に変換する波長変換部と、
   前記第２波長帯域の波長に変換された第２波長多重光と前記第１波長多重光を多重化する第３波長多重化部と、を備え、
   前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との差分は、前記波長変換部に入力される前記第２波長多重光の全周波数帯域幅と等しい
   ことを特徴する光伝送装置。
2. 伝送路から波長多重光を受信する光伝送装置であって、
   前記波長多重光から、第１波長帯域の波長の第１波長多重光と、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の波長の第２波長多重光を抽出する第１波長分割部と、
   前記第２波長多重光の偏波を第１偏波に調整する偏波調整部と、
   前記偏波調整部から出力される前記第１偏波の第２波長多重光と、前記第１偏波と直交する第２偏波の第１励起光と、前記第１励起光とは異なる波長の前記第２偏波の第２励起光と、を相互位相変調することにより、前記第２波長多重光を前記第１波長帯域の波長に変換する波長変換部と、
   前記第１波長帯域の波長に変換された前記第２波長多重光を分割する第２波長分割部と、
   前記第１波長多重光を分割する第３波長分割部と、を備え、
   前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との差分は、前記波長変換部に入力される前記第２波長多重光の全周波数帯域幅と等しい
   ことを特徴する光伝送装置。
3. 第１周波数の第１信号光を第２周波数の第２信号光に波長変換する波長変換装置であって、
   第１励起光および第２励起光を生成する励起光生成部であって、前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との差分が、前記第１周波数と前記第２周波数との差分と等しい、励起光生成部と、
   前記第１励起光と前記第２励起光の各偏波の方向が、前記第１信号光の偏波の方向に直交するように、前記第１励起光の偏波、前記第２励起光の偏波、又は前記第１信号光の偏波のうちの少なくとも１つを調整する偏波調整部と、
   前記第１信号光と前記第１励起光と前記第２励起光とを相互位相変調することにより前記第２信号光を生成する非線形光学媒質と、を備え、
   前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との差分は、前記第１信号光を含む波長多重光の全周波数帯域幅と等しい
   ことを特徴とする波長変換装置。
4. 前記非線形光学媒質から出力される前記第２信号光の偏光成分を通過させる偏光子をさらに有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の波長変換装置。
5. 第１周波数の第１信号光を第２周波数の第２信号光に波長変換する波長変換装置であって、
   前記第１周波数の信号光を、互いに直交する第１偏波成分と第２偏波成分に分離して、第１偏波成分の信号光と第２偏波成分の信号光を生成する偏波分離部と、
   第１励起光、第２励起光、第３励起光、および第４励起光を生成する励起光生成部であって、前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との差分が、前記第１周波数と前記第２周波数との差分と等しく、前記第３励起光の周波数と前記第４励起光の周波数との差分が、前記第１周波数と前記第２周波数との差分と等しい、励起光生成部と、
   前記第１励起光と前記第２励起光の各偏波の方向が、前記第１偏波成分の信号光の偏波方向に直交するように、前記第１励起光の偏波、前記第２励起光の偏波、又は前記第１偏波成分の信号光の偏波のうちの少なくとも１つを調整し、前記第３励起光と前記第４励起光の各偏波の方向が、前記第２偏波成分の信号光の偏波方向に直交するように、前記第３励起光の偏波、前記第４励起光の偏波、又は前記第２偏波成分の信号光の偏波のうちの少なくとも１つを調整する偏波調整部と、
   前記第１偏波成分の信号光と前記第１励起光と前記第２励起光とを相互位相変調することにより、第１波長変換信号光を生成し、前記第２偏波成分の信号光と前記第３励起光と前記第４励起光とを相互位相変調することにより、第２波長変換信号光を生成する非線形光学媒質と、
   前記第１波長変換信号光と前記第２波長変換信号光とを合波することにより前記第２信号光を生成する合波部と、を備え、
   前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との差分、および、前記第３励起光の周波数と前記第４励起光の周波数との差分は、それぞれ、前記第１信号光を含む波長多重光の全周波数帯域幅と等しい
   ことを特徴とする波長変換装置。
6. 前記非線形光学媒質は、
   前記第１偏波成分の信号光と前記第１励起光と前記第２励起光とを相互位相変調することにより、第１波長変換信号光を生成する第1非線形光学媒質と、
   前記第２偏波成分の信号光と前記第３励起光と前記第４励起光とを相互位相変調することにより、第２波長変換信号光を生成する第２非線形光学媒質と、
   を有することを特徴とする請求項５に記載の波長変換装置。
7. 伝送路に波長多重光を伝送する光伝送方法であって、
   第１波長帯域の波長の光を多重化して第１波長多重光を生成し、
   前記第１波長帯域の波長の光を多重化して第２波長多重光を生成し、
   前記第２波長多重光の偏波を第１偏波に制御し、
   偏波が前記第１偏波に制御された第２波長多重光と、前記第１偏波と直交する第２偏波の第１励起光と、前記第１励起光とは異なる波長の前記第２偏波の第２励起光と、を相互位相変調することにより、前記第２波長多重光を前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の波長に変換し、
   前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との差分は、前記第２波長多重光の全周波数帯域幅と等しく、
   前記第２波長帯域の波長に変換された第２波長多重光と前記第１波長多重光を多重化する
   ことを特徴する光伝送方法。
8. 伝送路から波長多重光を受信し、
   前記波長多重光から、第１波長帯域の波長の第１波長多重光と、前記第１波長帯域とは異なる第２波長帯域の波長の第２波長多重光を抽出し、
   前記第２波長多重光の偏波を第１偏波に制御し、
   偏波が前記第１偏波に制御された第２波長多重光と、前記第１偏波と直交する第２偏波の第１励起光と、前記第１励起光とは異なる波長の前記第２偏波の第２励起光と、を相互位相変調することにより、前記第２波長多重光を前記第１波長帯域の波長に変換し、
   前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との差分は、前記第２波長多重光の全周波数帯域幅と等しく、
   前記第１波長帯域の波長に変換された前記第２波長多重光を分割し、
   前記第１波長多重光を分割する
   ことを特徴する光伝送方法。
9. 第１周波数の第１信号光を第２周波数の第２信号光に波長変換する波長変換方法であって、
   第１励起光の周波数と第２励起光の周波数との差分が、前記第１周波数と前記第２周波数との差分と等しい、前記第１励起光および前記第２励起光を生成し、
   前記第１励起光と前記第２励起光の各偏波の方向が、前記第１信号光の偏波の方向に直交するように、前記第１励起光の偏波、前記第２励起光の偏波、又は前記第１信号光の偏波のうちの少なくとも１つを調整し、
   前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との差分は、前記第１信号光を含む波長多重光の全周波数帯域幅と等しく、
   前記第１信号光と前記第１励起光と前記第２励起光とを相互位相変調することにより前記第２信号光を生成する
   ことを特徴とする波長変換方法。
10. 第１周波数の第１信号光を第２周波数の第２信号光に波長変換する波長変換方法であって、
    前記第１周波数の信号光を、互いに直交する第１偏波成分と第２偏波成分に分離して、第１偏波成分の信号光と第２偏波成分の信号光を生成し、
    第１励起光の周波数と第２励起光の周波数との差分が、前記第１周波数と前記第２周波数との差分と等しい、前記第１励起光および前記第２励起光を生成し、
    第３励起光の周波数と第４励起光の周波数との差分が、前記第１周波数と前記第２周波数との差分と等しい、前記第３励起光および前記第４励起光を生成し、
    前記第１励起光と前記第２励起光の各偏波の方向が、前記第１偏波成分の信号光の偏波方向に直交するように、前記第１励起光の偏波、前記第２励起光の偏波、又は前記第１偏波成分の信号光の偏波のうちの少なくとも１つを調整し、
    前記第３励起光と前記第４励起光の各偏波の方向が、前記第２偏波成分の信号光の偏波方向に直交するように、前記第３励起光の偏波、前記第４励起光の偏波、又は前記第２偏波成分の信号光の偏波のうちの少なくとも１つを調整し、
    前記第１励起光の周波数と前記第２励起光の周波数との差分、および、前記第３励起光の周波数と前記第４励起光の周波数との差分は、それぞれ、前記第１信号光を含む波長多重光の全周波数帯域幅と等しく、
    前記第１偏波成分の信号光と前記第１励起光と前記第２励起光とを相互位相変調することにより、第１波長変換信号光を生成し、
    前記第２偏波成分の信号光と前記第３励起光と前記第４励起光とを相互位相変調することにより、第２波長変換信号光を生成し、
    前記第１波長変換信号光と前記第２波長変換信号光とを合波することにより前記第２信号光を生成する
    ことを特徴とする波長変換方法。

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