JPH02293826A - Optical wavelength converting device - Google Patents
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Abstract
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、ある波長の周波数変調信号光を別の波長の周
波数変調信号光に変換する光波長変換装置に関するもの
である。
（従来の技術）
信号光の波長変換法としてはいくつかの方法が知られて
いるが、ここでは周波数変調された信号光の波長変換法
について説明する。
よく知られているのは、光非線形媒質中の光混合現象を
利用する方法である。
例えば、周波数ｆ１の光と周波数ｆ２の光（但し、ｆｌ
＜ｆ２とする）を同時に非線形媒質に入射すると、光と
媒質との相互作用により、ｆｌ−（ｆ２−ｆｌ），ｆ２
＋ （ｆ２−ｆｌ）という周波数の光が各々Ｅ１・Ｅ２
″ ●Ｅｌ，Ｅ２φＥ２・Ｅｌ’に比例して生じる。こ
こで、Ｅｌ，Ｅ２は各々周波数ｆｌ．ｆ２の光の複素振
幅で、「１」は複素共役を表す。
従って、例えば、周波数ｆ１の光が変調されており、か
つ周波数ｆ２の光が無変調であったとすると、ｆ２＋（
ｆ２−ｆｌ）の周波数位置に周波数ｆ１光と同じ変調信
号を持った光が生じることになる。即ち、周波数ｆ１の
変調信号光が周波数ｆ２＋ （ｆ２−ｆｌ）の光に変換
されたことになる。
これが、従来より知られている光周波数変換方法、即ち
、光波長変換方法である。この方法を採用した光波長変
換装置に用いられる光非線形媒質としては、Ｌ ｉ Ｎ
ｂ Ｏ ｓやＣＳ２などが一般的である。
（発明が解決しようとする課８）
しかしながら、これらの媒質は、変換可能な波長範囲を
広くとれるものの、非線形効果が弱く高効率な波長変換
が困難である。また、半導体光増幅器を非線形媒質とし
て用いた装置もあるが、この場合、高い変換効率は得ら
れるものの、変換可能な波長範囲が０．１１自以下に制
限されるという欠点がある。
さらに両者に共通の欠点として、
■光混合現象を誘起させるボンブ光（上記説明中の周波
数ｆ２光に相当）を用意する必要がある、■波長変換さ
れた光だけでなく、もとの波長光及びボンブ光も同時に
出力されるため、波長変換光のみを利用したい場合、光
フィルタを付加する必要がある、
などがあげられる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的は、ボンブ光を必要とすることなく高効率で光波
長変換を行なうことができ、しかもボンブ光などを除去
するための光フィルタを用いることなく、変換された波
長光のみを出力することのできる光波長変換装置を提供
することにある。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するため、請求項（１）では、周波数変
調信号光を強度変調信号光に変換する変換手段と、前記
変換手段による強度変調信号光が入力される単一波長発
振半導体レーザとを備え、前記変換手段へ入力される前
記周波数変調信号光の波長は、前記半導体レーザの発振
波長に対し注入同期がかからない程度の波長差を有し、
かつ、前記半導体レーザ内の利得媒質の利得帯域内であ
るように設定された。
請求項（２）によれば、周波数変調信号光を強度変調信
号光に変換する変換手段と、前記変換手段による強度変
調信号光の波長を変換する波長変換手段と、前記波長変
換手段により波長変換された強度変調信号光が入力され
る単一波長発振半導体レーザとを備え、前記波長変換手
段からの出力光波長は、前記半導体レーザの発振波長に
対し注入同期がかからない程度の波長差を有し、かつ、
半導体レーザ内の利得媒質の利得帯域内であるように設
定された。
（作 用）
請求項（１）によれば、例えば、ある周波数において“
１゜ これと異なる周波数において“０”とする、いわ
ゆるＦＳＫ信号光である波長λ１の周波数変調信号光が
、変換手段に人力される。変換手段に入力された“１゜
，“０″の周波数変調信号光は、同じ変調信号の波長λ
１の強度変調信号光に変換されて出力される。
次に、変換手段から出力された波長λ１の強度変調信号
光は、例えば、波長λ２で発振している単一波長発振半
導体レーザに注入される。
ここで、波長λ１の強度変調信号光が“０゛の時には、
注入光がないので、単一波長発振半導体レーザは、もと
の周波数で発振し、これに基づく波長λ２の周波数変調
信号光が、単一波長発振半導体レーザより出力される。
これに対して、波長λ１の強度変調信号光がａ１′の時
には、発振周波数はシフトし、これに基づく波長λ２の
周波数変調信号光が、単一波長発振半導体レーザより出
力される。
即ち、注入される波長λ１の強度変調信号光の“１“，
“０″に応じて、単一波長発振半導体レザの発振周波数
が“１゛，“０′で変調されることになる。この時、注
入先である波長λ１の強度変調信号光はほとんど出力さ
れない。
このように、注入された波長λ１の強度変調信号光は、
変換手段に入力された波長λ１の周波数変調信号光が変
換されたものなので、装置全体でみれば、波長λ１の周
波数変調信号先が、波長λ２の周波数変調信号光へと波
長変換されたことになる。
また、請求項（２）によれば、上記諸求項（１）と同様
に、例えば、ＦＳＫ信号光である波長λ１の周波数変調
信号光が、変換手段に入力される。変換手段に入力され
た“１“，“０″の周波数変調信号光は、同じ変調信号
の波長λ１の強度変調信号光に変換されて出力される。
次に、この変換手段から出力された波長λ１の強度変調
信号光は、波長変換手段により、例えば、波長λ１′の
強度変調信号光へと変換される。
波長λ１′へ変換された強度変調信号先は、次に、単一
波長発振半導体レーザに注入され、これにより、単一波
長発振半導体レーザの発振周波数が変調される。従って
、単一波長発振半導体レーザにより周波数変調された波
長λ２の周波数変調信号先が出力される。
このように、注入された波長λ１′の強度変調信号光は
、変換手段に入力された波長λ１の周波数変調信号光の
強度並びに波長が変換されたものなので、装置全体でみ
れば、波長λ１の周波数変調信号光が、波長λ２の周波
数変調信号光へと波長変換されたことになる。
（実施例１）
第１図は、本発明による光波長変換装置の第１の実施例
を示す構成図である。第１図において、１はマツハツエ
ンダ光フィルタ（変換手段）、２は単一波長発振半導体
レーザ（以下、単一発振半導体レーザという）である。
また、図中のλ１（ＦＭ）， λ１（ＩＭ）， λ
２（ＦＭ）はそれぞれ、周波数変調された波長λ１の光
（以下、周波数変調信号光という）、強度変調された波
長λ１の光（以下、強度変調信号光という）、周波数変
．凋された波長λ２の光（以下、周波数変調信号光とい
う）を示している。
マツハツエンダ光フィルタ１は、波長λ１の周波数変調
信号光λｉ（ＦＭ）を入力し、強度変調信号光λ１（Ｉ
Ｍ）に変換して出力する。第２図は、その入出力（透過
）特性を示している。
第２図において、購輔は人力光周波数を、縦軸は出力光
強度を表している。
マツハツェンダ光フィルタ１は、例えば、第２図に示す
ように、入力した波長λ１の周波数変調信号光λ１ （
ＦＭ）が、周波数ｆｍを″１”、周波数(Industrial Application Field) The present invention relates to an optical wavelength conversion device that converts frequency modulated signal light of a certain wavelength into frequency modulated signal light of another wavelength. (Prior Art) Several methods are known for wavelength conversion of signal light, and here, a method of wavelength conversion of frequency-modulated signal light will be described. A well-known method is to utilize the optical mixing phenomenon in an optical nonlinear medium. For example, light with frequency f1 and light with frequency f2 (however, fl
<f2) is simultaneously incident on a nonlinear medium, the interaction between the light and the medium causes fl-(f2-fl), f2
+ Light with a frequency of (f2-fl) is E1 and E2, respectively.
″ ●El, E2 It is generated in proportion to φE2·El'. Here, El, E2 are the complex amplitudes of the light of frequency fl.f2, respectively, and "1" represents the complex conjugate. Therefore, for example, if light with frequency f1 is modulated and light with frequency f2 is unmodulated, then f2+(
Light having the same modulation signal as the frequency f1 light is generated at the frequency position f2-fl). That is, the modulated signal light of frequency f1 is converted into light of frequency f2+ (f2-fl). This is a conventionally known optical frequency conversion method, that is, an optical wavelength conversion method. The optical nonlinear medium used in the optical wavelength conversion device adopting this method is L i N
Common examples include bOs and CS2. (Issue 8 to be Solved by the Invention) However, although these media can widen the range of wavelengths that can be converted, their nonlinear effects are weak and highly efficient wavelength conversion is difficult. There is also a device using a semiconductor optical amplifier as a nonlinear medium, but in this case, although high conversion efficiency can be obtained, there is a drawback that the convertible wavelength range is limited to 0.11 wavelength or less. Furthermore, the common drawbacks of both methods are: 1) It is necessary to prepare a bomb light (corresponding to the frequency f2 light in the above explanation) that induces the optical mixing phenomenon; 2) It is necessary to prepare not only the wavelength-converted light but also the original wavelength light. Since both wavelength-converted light and bomb light are output at the same time, if you want to use only the wavelength-converted light, you will need to add an optical filter. The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an optical filter that can perform optical wavelength conversion with high efficiency without requiring bomb light, and that also removes bomb light, etc. An object of the present invention is to provide an optical wavelength conversion device that can output only the converted wavelength light without using. (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, claim (1) provides a converting means for converting a frequency modulated signal light into an intensity modulated signal light, and an input of the intensity modulated signal light by the converting means. a single wavelength oscillation semiconductor laser, the wavelength of the frequency modulated signal light input to the conversion means has a wavelength difference to an extent that injection locking is not applied to the oscillation wavelength of the semiconductor laser,
Moreover, it was set to be within the gain band of the gain medium in the semiconductor laser. According to claim (2), a conversion means converts a frequency modulated signal light into an intensity modulated signal light, a wavelength conversion means converts the wavelength of the intensity modulated signal light by the conversion means, and a wavelength conversion means by the wavelength conversion means. a single wavelength oscillation semiconductor laser into which the intensity-modulated signal light is input, and the wavelength of the output light from the wavelength conversion means has a wavelength difference to the extent that injection locking is not applied to the oscillation wavelength of the semiconductor laser. ,and,
It was set to be within the gain band of the gain medium in the semiconductor laser. (Function) According to claim (1), for example, at a certain frequency “
1° Frequency modulated signal light with a wavelength λ1, which is so-called FSK signal light and is set to "0" at a frequency different from this, is manually inputted to the conversion means. The “1°, 0” frequency modulated signal light input to the conversion means has a wavelength λ of the same modulated signal.
It is converted into one intensity modulated signal light and output. Next, the intensity modulated signal light of wavelength λ1 outputted from the conversion means is injected into, for example, a single wavelength oscillation semiconductor laser oscillating at wavelength λ2. Here, when the intensity modulated signal light of wavelength λ1 is "0",
Since there is no injection light, the single wavelength oscillation semiconductor laser oscillates at the original frequency, and based on this, a frequency modulated signal light having a wavelength λ2 is outputted from the single wavelength oscillation semiconductor laser. On the other hand, when the intensity modulated signal light with wavelength λ1 is a1', the oscillation frequency is shifted, and based on this, the frequency modulated signal light with wavelength λ2 is output from the single wavelength oscillation semiconductor laser. That is, "1" of the injected intensity modulated signal light of wavelength λ1,
In response to "0", the oscillation frequency of the single wavelength oscillation semiconductor laser is modulated by "1" and "0". At this time, almost no intensity modulated signal light of wavelength λ1, which is the injection destination, is output. In this way, the injected intensity modulated signal light of wavelength λ1 is
Since the frequency modulated signal light with the wavelength λ1 inputted to the conversion means is converted, from the perspective of the entire device, the destination of the frequency modulated signal with the wavelength λ1 has been wavelength converted into the frequency modulated signal light with the wavelength λ2. Become. According to claim (2), similarly to claim (1) above, for example, frequency modulated signal light having wavelength λ1, which is FSK signal light, is input to the conversion means. The frequency modulated signal light of "1" and "0" inputted to the conversion means is converted into the intensity modulated signal light of the wavelength λ1 of the same modulation signal and output. Next, the intensity modulated signal light having the wavelength λ1 outputted from the converting means is converted by the wavelength converting means into the intensity modulated signal light having the wavelength λ1', for example. The intensity modulated signal destination converted to wavelength λ1' is then injected into the single wavelength oscillation semiconductor laser, thereby modulating the oscillation frequency of the single wavelength oscillation semiconductor laser. Therefore, a frequency modulated signal having a wavelength λ2 frequency-modulated by the single wavelength oscillation semiconductor laser is output. In this way, the injected intensity-modulated signal light with wavelength λ1' is obtained by converting the intensity and wavelength of the frequency-modulated signal light with wavelength λ1 input to the conversion means. This means that the frequency-modulated signal light has been wavelength-converted into the frequency-modulated signal light of wavelength λ2. (Example 1) FIG. 1 is a configuration diagram showing a first example of an optical wavelength conversion device according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a Matsuhatsu Enda optical filter (conversion means), and 2 is a single wavelength oscillation semiconductor laser (hereinafter referred to as a single oscillation semiconductor laser). In addition, λ1 (FM), λ1 (IM), λ in the figure
2 (FM) are frequency modulated light with wavelength λ1 (hereinafter referred to as frequency modulated signal light), intensity modulated light with wavelength λ1 (hereinafter referred to as intensity modulated signal light), and frequency modulated light with wavelength λ1 (hereinafter referred to as intensity modulated signal light). It shows light with a reduced wavelength λ2 (hereinafter referred to as frequency modulated signal light). The Matsuha Tsuender optical filter 1 inputs a frequency modulated signal light λi (FM) with a wavelength λ1, and inputs an intensity modulated signal light λ1 (I
M) and output. FIG. 2 shows its input/output (transmission) characteristics. In FIG. 2, the input signal represents the human power optical frequency, and the vertical axis represents the output optical intensity. For example, as shown in FIG. 2, the Matsuha-Zehnder optical filter 1 has a frequency modulated signal light λ1 (
FM), frequency fm is "1", frequency
【Ｓを“０゜と
するＦＳＫ信号光であった場合に、“１″，“０“の周
波数変調信号光λ１（ＦＭ）を、同じ変調信号の強度変
調信号光λ１（ＩＭ）として出力するように設定されて
いる。
この時、マツハツェンダ光フィルタ１の出力光波長はλ
１である。
また、周波数変調信号光λ１ （ＦＭ）のマツハツェン
ダ光フィルタ１への入力光波長λ】は、後記する原理に
基づいて、単一発振半導体レーザ２の発振波長（λ２）
に対し、注入同期がかからない程度の波長差を有し、か
つ、単一発振半導体レーザ２内の利得媒質の利得帯域内
であるように設定されている。
単一発振半導体レーザ２は、単一波長λ２にて発振して
おり、マツハツエンダ光フィルタ１から出力された強度
変調信号光λ１（ＩＭ）の人力に応じて、周波数変調し
た波長λ２の周波数変調信号光λ２（ＦＭ）を出力する
。
次に、単一発振半導体レーザ２の入力光に対する周波数
変調機能について、その基本となる物理現象を主体とし
て説明する。この基本となる物理現象とは、単一波長に
て発振している半導体レーザに外部から別の波長の光を
注入した時の振る舞いである。
外部注入先の波長が発振波長に非常に近い場合には、注
入同期がかかり、発振波長は外部注入光の波長に一致す
る。
これに対して、外部注入光の波長が発振波長に対しある
程度の波長差を有している場合には、発振波長はほとん
ど変化しないが、外部注入光の波長が、レーザ共振器内
の半導体増幅媒質の利得帯域内であれば、外部注入光強
度に応じて発振周波数にシフトが生じる。これは以下の
メカニズムによる。
発振波長に対し注入同期を起こさない程度に離れた波長
差を有し、かつ、レーザ増幅媒質の利得帯域内の波長の
光が注入されると、その光は半導体レーザ内で電子キャ
リアと相互作用し誘導放出を起こす。これにより、半導
体レーザ内の電子キャリアは減少する。半導体レーザ内
の電子キャリアが減少すると、媒質の屈折率が増加する
ことが知られている。屈折率が変化するとレーザ共振器
の共振周波数が変化し、これにより発振周波数が変化す
る。即ち、外部注入光により半導体レーザの発振周波数
が変化することになる。この時、外部注入光はある程度
の誘導放出は起こすが、レーザ共振器の共振波長とは離
れているため、大きく増幅されることはなく、半導体レ
ーザの出力端にはほとんど出力されない。
単一発振半導体レーザ２は、上記した原理、即ち、外部
注入光による発振周波数変化を利用して、波長変換を行
なっている。従って、上記したように、周波数変調信号
光λ１ （ＦＭ）のマツハツエンダ光フィルタ１への入
力光波長λ１は、単一発振半導体レーザ２の発振波長（
λ２）に対し、注入同期がかからない程度の波長差を有
し、かつ、単一発振半導体レーザ２内の利得媒質の利得
帯域内であるように設定されている。
次に、上記構成による動作を説明する。なお、周波数変
調信号光λ１ （ＦＭ）は、周波数ｆｍを“１゛、周波
数ｆｓを“０゜とするＦＳＸ信号光であるものとする。
まず、波長λｌの周波数変調信号光λ１ （ＦＭ）が、
マツハツエンダ光フィルタ１に入力される。
マツハツェンダ光フィルタ１は、第２図に示すような透
過特性を有しており、入力した“１゜“０゜の周波数変
調信号光λ１ （ＦＭ）は、同じ変調信号の強度変調信
号光λ１（ＩＭ）に変換されて出力される。
次に、マツハツエンダ光フィルタ１から出力された波長
λ１の強度変調信号光λ１（ＩＭ）は、波長λ２で発振
している単一発振半導体レーザ２に注入される。
ここで、強度変調信号光λ１が“０゜の時には、注入光
がないので、単一発振半導体レーザ２は、もとの周波数
で発振し、これに基づく周波数変調信号光λ２ （ＦＭ
）を出力する。
これに対して、強度変調信号光λ１（ＩＭ）が“１゜の
時には、前述のメカニズムにより、単一発振半導体レー
ザ２の発振周波数はシフトし、これに基づく周波数変調
信号光λ２ （ＦＭ）が出力される。
即ち、注入される強度変調信号光λ１（ＩＭ）の“１″
．“０゜に応じて、単一発振半導体レーザ２の発振周波
数が゛１”，“０“で変調されることになる。この時、
単一発振半導体レーザ２の出力光の中心波長はλ２であ
り、注入光である波長λ１の強度変調信号光λ１（ＩＭ
）はほとんど出力されない。
以上のように、注入された強度変調信号光λ１（ＩＭ）
は、マツハツエンダ光フィルタ１に入力された波長λ１
の周波数変調信号光λ１ （ＦＭ）が変換されたものな
ので、装置全体でみれば、波長λ１の周波数変調信号光
λ１ （ＦＭ）が、波長λ２の周波数変調信号光λ２（
ＦＭ）へと波長変換されたことになる。
以上説明したように、本第１の実施例にる光波長変換装
置では、ポンプ光を必要とすることなく光波長変換を行
なえ、しかもポンプ光などの出力を阻止するための光フ
ィルタを用いることなく変換された波長光のみを出力す
ることができる。さらに、出力光強度は、単一発振半導
体レーザ２の発振光強度と同じであるので、高効率な波
長変換が可能である。
（実施例２）
第３図は、本発明による光波長変換装置の第２の実施例
を示す構成図である。前記実施例１の横成においては、
上記した効果を得られるものの、その変換可能波長差は
、半導体レーザの利得帯域幅で制限されという欠点を有
している。これは、半導体レーザ２の電子キャリアを減
少させ、発振周波数をシフトさせるためには、外部注入
光の波長λ１が利得帯域内である必要があり、これより
離れた波長差の光波長へは変換できないためである。
本第２の実施例においては、この実施例１における欠点
を解決するために、以下のように構成している。
即ち、本第２の実施例では、実施例１の構成に加えて、
マツハツエンダ光フィルタ１の強度変調信号光λ１（Ｉ
Ｍ）の出力側と単一発振半導体レーザ２の強度変調信号
光λ１（ＩＭ）の入力側との間に、強度変調信号光λ１
（ＩＭ）の波長λ１を波長λ１′に変換する可飽和吸収
体を含んだＤＦＢ半導体レーザ３（波長変換手段）を配
置した構成としている。また、図中のλ１’ （ＩＭ
）は、ＤＦＢ半導体レーザ３にて波長変換された強度変
調信号光を示している。
可飽和吸収体を含んだＤＦＢ半導体レーザ３は、以下の
原理に基づいて、強度変調信号光λ１（ＩＭ）に対する
波長変換素子として機能する。
即ち、そのバイアス条件を適当に設定すると、外部注入
光がある時には発振し、外部入力光がない時には非発振
であるように動作する。この時、外部注入光の波長は、
ＤＦＢ半導体レーザ３の発振波長と一致している必要は
ない。従って、ある波長のオン，オフ信号により、別の
波長のオン，オフ信号が出力されることになり、強度変
調信号光λ１（ＩＭ）の波長変換素子として機能する。
また、ＤＦＢ半導体レーザ３の出力光である強度変調信
号光λ１’ （ＩＭ）の波長λ１′は、実施例１にお
いて説明した原理に基づき、単一発振半導体レーザ２の
発振波長λ２に対し、注入同期がかからない程度の波長
差を有し、かつ、単一発振半導体レーザ２内の利得媒質
の利得帯域内であるように設定されている。
これに対して、周波数変調信号光λ１ （ＦＭ）のマッ
ハツエンダ光フィルタ１への人力光波長λ１は、単一発
振半導体レーザ２の利得媒質の利得帯域外に設定されて
いてもよい。
次に、上記構成による動作を説明する。
まず、波長λ１の周波数変調信号光λ１ （ＦＭ）が、
マツハツェンダ光フィルタ１に入力される。
マツハツエンダ光フィルタ１は、第２図に示すような透
過特性を有しており、入力した“１”“０″の周波数変
調信号光λ１ （ＦＭ）は、同じ変調信号の強度変調信
号光λ１（ＩＭ）に変換されて出力される。
次に、このマツハツエンダ光フィルタ１から出力された
波長λ１の強度変調信号光λ１（ＩＭ）は、可飽和吸収
体を含んだＤＦＢ半導体レーザ３により波長λ１′の強
度変調信号光λ１’ （ＩＭ）へと変換される。
波長λ１′へ変換された強度変調信号光λ１′（ Ｉ
Ｍ）は、次に、単一発振半導体レーザ２に注入され、こ
れにより、単一発振半導体レーザ２の発振周波数が変調
される。従って、単一発振半導体レーザ２より周波数変
調された波長λ２の周波数変調信号光λ２ （ＦＭ）が
出力される。即ち、装置全体でみれば、波長λ１の周波
数変調信号光λ１ （ＦＭ）が、波長λ２の周波数変調
信号光λ１ （ＦＭ）へと波長変換されたことになる。
このように、第２の実施例によれば、ＤＦＢ半導体レー
ザ３により波長λ１の強度変調信号光λ１（ＩＭ）を、
波長λ１′の強度変調信号光λ１＝’（ＩＭ）へ変換し
ているので、周波数変調信号光λ１ （ＦＭ）のマツハ
ツェンダ光フィルタ１への人力光波長λ１は、単一発振
半導体レーザ２の利得媒質の利得帯域外に設定されてい
てもよく、前記第１の実施例に比べ、広い波長差の波長
麦換が可能となる。
まｌ；、ここでは、単体の可飽和吸収体を含んだＤＦ８
半導体レーザ３により、波長λ１の強度変調信号光λ１
（ＩＭ）の波長変換を行っているが、単体素子の変換可
能波長差では不十分な場合は、同様の素子を縦純に接続
し、波長をλ１−λ１′一λ′１−・ ・と強度変調信
号光を変換していき、変換可能波長範囲をさらに広げる
ことも可能である。
なお、この第２の実施例では、可飽和吸収体を含んだＤ
ＦＢ半導体レーザ３により、波長λ１の強度変調信号光
λ１（ＩＭ）を波長λ１′の強度変調信号光λ１’
（ＩＭ）へ変換しているが、これに限るものではなく、
可飽和吸収体を含んだＤＢＲ半導体レーザや可飽和吸収
体を含んだ通常のファブリペ口・半導体レーザなど、強
度変調信号光の波長変換機能を有するものならば、同様
に利用可能である。
なお、上記第１及び第２の実施例では、周波数変調信号
光λ１ （ＦＭ）を強度変調信号光λ１（ＩＭ）に変換
する素子としてマツハツエンダ光フィルタを用いている
が、これに限るものではなく、ファブリベ口・エタロン
やリング共振器など、周波数変調光から強度変調光への
変換機能を有するものであれば、それらを用いても同様
の効果が得られる。また、第１図、第３図に例示した構
成図では、マツハツェンダ光フィルタや半導体レーザな
どの各構成要素は直接接続されているが、各構成要素が
所定の動作をするように、必要に応じて光増幅器または
光減衰器を介して接続されていてもよい。
（発明の効果）
以上説明したように、請求項（１）によれば、ポンプ光
を必要とすることなく光波長変換を行なうことができ、
しかもボンブ光などを除去するための光フィルタを用い
ることなく、変換された波長光のみを出力することので
きる光波長変換装置を提洪できる利点がある。従って、
光通信、光情報処理の分野において、特に、光波長多重
を利用したシステムにおける波長変換に応用できる利点
がある。
また、請求項（２）よれば、変換手段を介した強度変調
信号光の波長を、波長変換手段により所定の波長に変換
しているので、周波数変調信号光の変換手段への入力光
波長は、単一波長発振半導体レーザの利得媒質の利得帯
域外に設定されていてもよく、請求項（１）の効果に加
えて、さらに広い波長差の波長変換が可能な光波長変換
装置を提供できる利点がある。[In the case of FSK signal light where S is 0°, frequency modulated signal light λ1 (FM) of "1" and "0" is output as intensity modulated signal light λ1 (IM) of the same modulation signal. At this time, the output light wavelength of Matsuha-Zehnder optical filter 1 is λ
It is 1. In addition, the input optical wavelength λ of the frequency modulated signal light λ1 (FM) to the Matsuha-Zehnder optical filter 1 is determined from the oscillation wavelength (λ2) of the single-oscillation semiconductor laser 2 based on the principle described later.
On the other hand, the difference in wavelength is such that injection locking does not occur, and the wavelength difference is set to be within the gain band of the gain medium in the single-oscillation semiconductor laser 2. The single-oscillation semiconductor laser 2 oscillates at a single wavelength λ2, and generates a frequency-modulated signal having a wavelength λ2 by frequency-modulating the intensity-modulated signal light λ1 (IM) output from the Matsuhatsu Enda optical filter 1. Outputs light λ2 (FM). Next, the frequency modulation function of the single-oscillation semiconductor laser 2 for input light will be explained, focusing mainly on the basic physical phenomenon. The basic physical phenomenon is the behavior when a semiconductor laser oscillating at a single wavelength is injected with light at a different wavelength from the outside. If the wavelength of the external injection destination is very close to the oscillation wavelength, injection locking is applied and the oscillation wavelength matches the wavelength of the externally injected light. On the other hand, if the wavelength of the externally injected light has a certain wavelength difference from the oscillation wavelength, the oscillation wavelength hardly changes, but the wavelength of the externally injected light is Within the gain band of the medium, the oscillation frequency shifts depending on the intensity of externally injected light. This is due to the following mechanism. When light with a wavelength that is far enough away from the oscillation wavelength to prevent injection locking and is within the gain band of the laser amplification medium is injected, the light interacts with electron carriers within the semiconductor laser. and induces stimulated emission. This reduces the number of electron carriers within the semiconductor laser. It is known that when the number of electron carriers in a semiconductor laser decreases, the refractive index of the medium increases. When the refractive index changes, the resonant frequency of the laser resonator changes, which changes the oscillation frequency. That is, the oscillation frequency of the semiconductor laser changes due to the externally injected light. At this time, the externally injected light causes some degree of stimulated emission, but because it is far from the resonant wavelength of the laser resonator, it is not amplified significantly and is hardly output to the output end of the semiconductor laser. The single-oscillation semiconductor laser 2 performs wavelength conversion using the above-described principle, that is, the change in oscillation frequency due to externally injected light. Therefore, as described above, the input optical wavelength λ1 of the frequency modulated signal light λ1 (FM) to the Matsuhatsu Enda optical filter 1 is the oscillation wavelength (
λ2), the difference in wavelength is such that injection locking does not occur, and the wavelength difference is set to be within the gain band of the gain medium in the single-oscillation semiconductor laser 2. Next, the operation of the above configuration will be explained. It is assumed that the frequency modulated signal light λ1 (FM) is an FSX signal light with a frequency fm of "1" and a frequency fs of "0". First, frequency modulated signal light λ1 (FM) with wavelength λl is
The light is input to the Matsuha Tsuender optical filter 1. The Matsuha-Zehnder optical filter 1 has transmission characteristics as shown in FIG. IM) and output. Next, the intensity modulated signal light λ1 (IM) with the wavelength λ1 outputted from the Matsuhatsu Enda optical filter 1 is injected into the single oscillation semiconductor laser 2 which is oscillating with the wavelength λ2. Here, when the intensity modulated signal light λ1 is “0°, there is no injected light, so the single oscillation semiconductor laser 2 oscillates at the original frequency, and the frequency modulated signal light λ2 (FM
) is output. On the other hand, when the intensity modulated signal light λ1 (IM) is 1°, the oscillation frequency of the single oscillation semiconductor laser 2 shifts due to the above-mentioned mechanism, and the frequency modulated signal light λ2 (FM) based on this shifts. That is, “1” of the injected intensity modulated signal light λ1 (IM)
．． The oscillation frequency of the single-oscillation semiconductor laser 2 is modulated by "1" and "0" according to "0°." At this time,
The center wavelength of the output light of the single-oscillation semiconductor laser 2 is λ2, and the intensity modulated signal light λ1 (IM
) is almost never output. As described above, the injected intensity modulated signal light λ1(IM)
is the wavelength λ1 input to the Matsuhatsu Enda optical filter 1
Since the frequency modulated signal light λ1 (FM) of wavelength λ1 is converted, the frequency modulated signal light λ1 (FM) of wavelength λ1 is converted into the frequency modulated signal light λ2 (FM) of wavelength λ2.
FM). As explained above, the optical wavelength conversion device according to the first embodiment can perform optical wavelength conversion without requiring pump light, and can use an optical filter to block the output of pump light, etc. It is possible to output only the converted wavelength light. Furthermore, since the output light intensity is the same as the oscillation light intensity of the single-oscillation semiconductor laser 2, highly efficient wavelength conversion is possible. (Embodiment 2) FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the optical wavelength conversion device according to the present invention. In the Yokosei of Example 1,
Although the above effects can be obtained, the convertible wavelength difference is limited by the gain bandwidth of the semiconductor laser, which is a drawback. This means that in order to reduce the electron carriers of the semiconductor laser 2 and shift the oscillation frequency, the wavelength λ1 of the externally injected light must be within the gain band, and conversion to an optical wavelength with a wavelength difference further than this is required. This is because it cannot be done. The second embodiment is configured as follows in order to solve the drawbacks of the first embodiment. That is, in the second embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment,
Intensity modulated signal light λ1 (I
Intensity modulated signal light λ1 is connected between the output side of M) and the input side of intensity modulated signal light λ1 (IM) of single oscillation semiconductor laser 2.
The structure includes a DFB semiconductor laser 3 (wavelength conversion means) including a saturable absorber that converts the wavelength λ1 of (IM) into the wavelength λ1'. Also, λ1' (IM
) shows intensity modulated signal light whose wavelength has been converted by the DFB semiconductor laser 3. The DFB semiconductor laser 3 including the saturable absorber functions as a wavelength conversion element for the intensity modulated signal light λ1 (IM) based on the following principle. That is, if the bias conditions are appropriately set, the device will oscillate when there is externally injected light, and will not oscillate when there is no externally input light. At this time, the wavelength of the externally injected light is
It is not necessary to match the oscillation wavelength of the DFB semiconductor laser 3. Therefore, an on/off signal of a certain wavelength causes an on/off signal of another wavelength to be output, and functions as a wavelength conversion element for the intensity modulated signal light λ1 (IM). Furthermore, the wavelength λ1' of the intensity modulated signal light λ1' (IM), which is the output light of the DFB semiconductor laser 3, is different from the oscillation wavelength λ2 of the single-oscillation semiconductor laser 2 based on the principle explained in the first embodiment. The wavelength difference is such that synchronization does not occur, and the wavelength difference is set to be within the gain band of the gain medium in the single-oscillation semiconductor laser 2. On the other hand, the manual optical wavelength λ1 of the frequency modulated signal light λ1 (FM) to the Mach-Zehnder optical filter 1 may be set outside the gain band of the gain medium of the single oscillation semiconductor laser 2. Next, the operation of the above configuration will be explained. First, frequency modulated signal light λ1 (FM) with wavelength λ1 is
The light is input to the Matsuha-Zehnder optical filter 1. The Matsuhatsu Enda optical filter 1 has transmission characteristics as shown in FIG. IM) and output. Next, the intensity-modulated signal light λ1 (IM) with the wavelength λ1 outputted from the Matsuhatsu Enda optical filter 1 is converted into the intensity-modulated signal light λ1' (IM) with the wavelength λ1' by the DFB semiconductor laser 3 including a saturable absorber. is converted into. Intensity modulated signal light λ1' (I
M) is then injected into the single oscillation semiconductor laser 2, thereby modulating the oscillation frequency of the single oscillation semiconductor laser 2. Therefore, the single-oscillation semiconductor laser 2 outputs a frequency-modulated signal light λ2 (FM) having a wavelength λ2. That is, in terms of the entire device, frequency modulated signal light λ1 (FM) with wavelength λ1 is wavelength-converted into frequency modulated signal light λ1 (FM) with wavelength λ2. In this way, according to the second embodiment, the DFB semiconductor laser 3 emits the intensity modulated signal light λ1 (IM) with the wavelength λ1,
Since the frequency modulated signal light λ1 (FM) is converted into the intensity modulated signal light λ1=' (IM) of the wavelength λ1', the manual light wavelength λ1 of the frequency modulated signal light λ1 (FM) to the Matsuha-Zehnder optical filter 1 is determined by the gain of the single-oscillation semiconductor laser 2. It may be set outside the gain band of the medium, and wavelength switching with a wider wavelength difference is possible than in the first embodiment. Here, DF8 containing a single saturable absorber
The semiconductor laser 3 generates an intensity modulated signal light λ1 with a wavelength λ1.
(IM), but if the convertible wavelength difference of a single element is insufficient, connect similar elements vertically and change the wavelength to λ1-λ1'-λ'1-... It is also possible to further expand the convertible wavelength range by converting the intensity modulated signal light. In addition, in this second embodiment, D containing the saturable absorber
The FB semiconductor laser 3 converts the intensity modulated signal light λ1 (IM) of wavelength λ1 into intensity modulated signal light λ1' of wavelength λ1'.
(IM), but it is not limited to this.
Any device having a wavelength conversion function of intensity-modulated signal light can be similarly used, such as a DBR semiconductor laser containing a saturable absorber or a normal Fabrypé semiconductor laser containing a saturable absorber. Note that in the first and second embodiments above, a Matsuha Tsuender optical filter is used as the element for converting the frequency modulated signal light λ1 (FM) into the intensity modulated signal light λ1 (IM), but the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained by using any device that has a function of converting frequency modulated light into intensity modulated light, such as a Fabbribe opening, an etalon, or a ring resonator. In addition, in the configuration diagrams illustrated in FIGS. 1 and 3, each component such as the Matsuha-Zehnder optical filter and semiconductor laser is directly connected, but it is necessary to may be connected via an optical amplifier or optical attenuator. (Effect of the invention) As explained above, according to claim (1), optical wavelength conversion can be performed without requiring pump light,
Moreover, there is an advantage that an optical wavelength conversion device that can output only the converted wavelength light without using an optical filter for removing bomb light or the like can be provided. Therefore,
In the fields of optical communication and optical information processing, it has the advantage of being particularly applicable to wavelength conversion in systems using optical wavelength multiplexing. Further, according to claim (2), since the wavelength of the intensity modulated signal light that has passed through the conversion means is converted into a predetermined wavelength by the wavelength conversion means, the wavelength of the input light to the conversion means of the frequency modulated signal light is , may be set outside the gain band of the gain medium of the single wavelength oscillation semiconductor laser, and in addition to the effect of claim (1), it is possible to provide an optical wavelength conversion device capable of wavelength conversion with a wider wavelength difference. There are advantages.
第１図は本発明による光波長変換装置の第１の実施例を
示す構成図、第２図は本発明に係るマツハツェンダ光フ
ィルタの入出力特性を示す図、第３図は本発明による光
波長変換装置の第２の実施例を示す構成図である。
図中、１・・・マツハツエンダ光フィルタ（変換手段）
、２・・・単一波長発振半導体レーザ、３・・・可飽和
吸収体を含んだＤＦＢ半導体レーザ（波長変換手段）。
特許出願人 日本電信電話株式会社FIG. 1 is a block diagram showing the first embodiment of the optical wavelength conversion device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the input/output characteristics of the Matsuha-Zehnder optical filter according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the optical wavelength according to the present invention. It is a block diagram which shows the 2nd Example of a conversion apparatus. In the figure, 1...Matsuhatsu Enda optical filter (conversion means)
, 2... single wavelength oscillation semiconductor laser, 3... DFB semiconductor laser (wavelength conversion means) including a saturable absorber. Patent applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation
Claims (2)
換手段と、 前記変換手段による強度変調信号光が入力される単一波
長発振半導体レーザとを備え、 前記変換手段へ入力される前記周波数変調信号光の波長
は、前記半導体レーザの発振波長に対し注入同期がかか
らない程度の波長差を有し、かつ、前記半導体レーザ内
の利得媒質の利得帯域内であるように設定された こと特徴とする光波長変換装置。(1) comprising a converting means for converting a frequency modulated signal light into an intensity modulated signal light, and a single wavelength oscillation semiconductor laser into which the intensity modulated signal light from the converting means is input, the frequency being input to the converting means; The wavelength of the modulated signal light is set to have a wavelength difference to an extent that injection locking does not occur with respect to the oscillation wavelength of the semiconductor laser, and to be within a gain band of a gain medium in the semiconductor laser. Optical wavelength conversion device.
換手段と、 前記変換手段による強度変調信号光の波長を変換する波
長変換手段と、 前記波長変換手段により波長変換された強度変調信号光
が入力される単一波長発振半導体レーザとを備え、 前記波長変換手段からの出力光波長は、前記半導体レー
ザの発振波長に対し注入同期がかからない程度の波長差
を有し、かつ、半導体レーザ内の利得媒質の利得帯域内
であるように設定されたことを特徴とする光波長変換装
置。(2) converting means for converting frequency modulated signal light into intensity modulated signal light; wavelength converting means for converting the wavelength of the intensity modulated signal light by the converting means; and intensity modulated signal light wavelength-converted by the wavelength converting means. and a single wavelength oscillation semiconductor laser into which the wavelength conversion means has a wavelength difference between the wavelength of the output light and the oscillation wavelength of the semiconductor laser to an extent that injection locking does not occur, and An optical wavelength conversion device characterized in that the optical wavelength conversion device is set to be within a gain band of a gain medium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11555689A JPH02293826A (en) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | Optical wavelength converting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11555689A JPH02293826A (en) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | Optical wavelength converting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02293826A true JPH02293826A (en) | 1990-12-05 |
Family
ID=14665465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11555689A Pending JPH02293826A (en) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | Optical wavelength converting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02293826A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5510922A (en) * | 1994-06-28 | 1996-04-23 | Fujitsu Limited | Optical frequency stabilizer and optical frequency selector |
| JPH10173272A (en) * | 1996-12-02 | 1998-06-26 | Koninkl Ptt Nederland Nv | Optical system equipped with one or more stabilized laser signal source |
-
1989
- 1989-05-09 JP JP11555689A patent/JPH02293826A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5510922A (en) * | 1994-06-28 | 1996-04-23 | Fujitsu Limited | Optical frequency stabilizer and optical frequency selector |
| JPH10173272A (en) * | 1996-12-02 | 1998-06-26 | Koninkl Ptt Nederland Nv | Optical system equipped with one or more stabilized laser signal source |
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