JPH03113429A - 光波長変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （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） 第２図は、出願人が提案した、従来の光波長変換装置の
基本構成図である（特願平１−１１５５５６号参照）。

第２図において、Ｍｌはマツハツエンダ光フィルタ、Ｌ
ｌ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）、　　λ２　（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）、周波数変調された波長λ２の光（以下
、周波数変調信号光という）を示している。

また、第３図は、マツハツエンダ光フィルタＭ１の入力
光に対する透過特性の一例を示し、横軸は入力光周波数
、縦軸は出力光強度を表している。

即ち、マツハツエンダ光フィルタＭ１は、例えば、第３
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ｆｓを
“０°とするＦＳＫ信号光である場合、“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。

また、マツハツエンダ光フィルタＭ１へ入力される周波
数変調信号光λｌ（ＦＭ）は、マツハツエンダ光フィル
タＭ１を透過後に単一発振半導体レーザＬ１に入力され
た際に、単一発振半導体レーザＬ１に対し注入同期がか
からず、かつ、単一発振半導体レーザ上１内で誘導放出
を起こす波長に設定されている。

ここで、第２図の構成において、上記したようなＦＳＸ
信号光である波長λ１の周波数変調信号光λ１　（ＦＭ
）を、マツハツエンダ光フィルタＭ１に入力すると、“
１”、“０”の周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）が、同
じ変調信号の強度変調信号光λ１（ＩＭ）として出力さ
れる。この時、マツハツエンダ光フィルタＭ１の出力光
波長は入力光波長と同じλ１である。

マツハツエンダ光フィルタＭ１から出力された強度変調
信号光λ１（ＩＭ）は、波長λ２て発振している単一発
振半導体レーザＬ１に入力される。

この時、以下に述べる原理により、単一発振半導体レー
ザＬ１の発振周波数は、外部入力光である強度変調信号
光λ１（ＩＭ）に応じて変調される。

発振状態にある単一発振半導体レーザＬ１に、単一発振
半導体レーザＬ１に注入同期がかからず、かつ、単一発
振半導体レーザ上１内で誘導放出を起こす波長の光が、
外部から入力されると、単一発振半導体レーザ上１内で
は誘導放出により半導体レーザ内の電子キャリアが減少
する。半導体レーザ内の電子キャリアが減少すると、半
導体媒質の屈折率が変化し、これに伴いレーザ共振器の
共振周波数が変化する。レーザ共振器の共振周波数が変
化すると、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、発振周波数の変化量は外部
入力光強度に比例する。

従って、外部入力光が強度変調信号光である場合、単一
発振半導体レーザＬ１の発振周波数は、強度変調信号光
の変調信号に応じて変調されることになる。即ち、単一
発振半導体レーザＬ１からは、強度変調信号光λ１（Ｉ
Ｍ）の変調信号により変調された周波数変調信号光λ２
　（ＦＭ）が出力される。

以上述べたように、周波数変調信号光λ２（ＦＭ）は、
強度変調信号光λｌ（ＩＭ）に応じて変調されており、
強度変調信号光λ１（ＩＭ）は周波数変調信号光λ１　
（ＦＭ）から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）へと変換された
ことになる。

なお、この従来例において、必要に応じてマツハツエン
ダ光フィルタＭ１と単一発振半導体レザＬ１との間に光
増幅器または光減衰器などの光強度調節手段が接続され
る。

（発明が解決しようとする課題） 上記したような機能を有する光波長変換装置の応用とし
ては、例えば、波長スイッチングネットワークへの適用
が考えられる。この時、変換先の波長は、可同調である
ことが望ましい。第２図の構成の場合、単一発振半導体
レーザＬ１の発振波長が可同調であれば、変換先の波長
は可同調となる。単一発振半導体レーザの発振波長は、
例えば半導体レーザへの注入電流を制御することにより
可同調となることは、周知のことである。従って、単に
変換先波長を可同調とすることは、従来例の範囲内で可
能である。

しかしながら、従来の装置による変換先波長の設定は、
外部制御信号によってのみなされる。従って、もとの信
号光の送り子側において変換先波長を指定しようとする
と、別系統により変換先波長を指定した信号を送らなけ
ればならない。

実際、−システムへの応用を考えた場合、信号光の送り
手側から、別系統で信号を送ることなく変換先波長が設
定できることが望ましい。

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、信号光の送り手側から、別系統で信号を送る
ことなく変換先波長が設定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、本発明では、二つの出力端子
を有し、変換先波長情報を含む周波数変調信号光が入力
されるマツハツエンダ光フィルタと、前記マツハツエン
ダ光フィルタの第１の出力端子からの出力光が入力され
、かつ、発振波長制御信号により発振波長が設定される
単一波長発振半導体レーザと、前記マツハツエンダ光フ
ィルタの第２の出力端子からの出力光強度を検出する検
出手段と、前記検出手段の検出信号から前記変換先波長
情報を抽出し、この波長情報に基づいた前記発振波長制
御信号を前記半導体レーザへ出力する制御手段とを備え
、前記マツハツエンダ光フィルタへの入力光の波長及び
偏波は、前記半導体レーザに対し注入同期がかからず、
かつ、前記半導体レーザ内で誘導放出を起こすように設
定された。

（作　用） 本発明によれば、変換先波長情報を含む波長λ１の周波
数変調信号光は、マツハツエンダ光フィルタに入力され
る。マツハツエンダ光フィルタに入力された周波数変調
信号光は、強度変調信号光に変換されて、第１及び第２
の出力端子からそれぞれ出力される。

この時、第１及び第２の出力端子から出力された強度変
調信号光は、変換先波長情報が重畳された形となってい
る。

マツハツエンダ光フィルタの第２の出力端子から出力さ
れた強度変調信号光は、検出手段に入力され、その光強
度が検出される。

次に、この検出手段の検出信号は、制御回路に入力され
る。制御回路は、検出信号から変換先波長の情報を抽出
する。

さらに、制御回路は、抽出した変換先波長情報に基づい
た発振波長制御信号を、単一波長発振半導体レーザに印
加する。これにより、単一波長発振半導体レーザの発振
波長は、変換希望先の波長に設定される。

一方、マツハツエンダ光フィルタの第１の出力端子から
出力される強度変調信号光は、信号光の送り手が希望し
た変換先の波長で発振している単一波長発振半導体レー
ザへ入力される。単一波長発振半導体レーザからは、波
長λ２の周波数変調信号光が出力される。

この波長λ２の周波数変調信号光は、マツハツエンダ光
フィルタへの入力周波数変調信号光と同じ変調信号を有
しているので、波長λ１から波長λ２への変換が実現さ
れたことになる。

（実施例） 第１図は、本発明による光波長変換装置の一実施例を示
す構成図である。第１図において、Ｍ２はマツハツエン
ダ光フィルタ、Ｌ２は単一発振半導体レーザ、Ｄｌは光
強度検出器、Ｃ１は制御回路である。

また、第１図中、λ１　（ＦＭ）は波長λ１の周波数変
調信号光、λ１（ＩＭ）とλ１（ＩＭ）’は波長λ１の
強度変調信号光、λ２’（ＦＭ）は波長λ２の周波数変
調信号光を示す。

マツハツエンダ光フィルタＭ２は、一つの入力端子ａと
第１及び第２の二つの出力端子す、ｃを有しており、入
力端子ａには、変換先波長情報が重畳された周波数変調
信号光λｌ（ＦＭ）が入力される。

この入力周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）は、具体的に
は、例えば第４図に示すように、その中心周波数が低周
波ｆで変調され、かつ、周波数偏移量Δｆで“１　、“
０”周波数変調されている。

なお、低周波ｆは、変換先波長に応じて設定される。例
えば、変換先波長を「λ２１」にしたい時にはｒｆ−ｆ
ｉｌに、「λ２２」にしたい時にはｒｆ−ｆ２Ｊという
ように設定される。

さらに、マツハツエンダ光フィルタＭ２へ入力される周
波数変調信号光λ１（ＦＭ）は、マツハツエンダ光フィ
ルタＭ２を透過後、単一発振半導体レーザＬ２に入力さ
れた際に、単一発振半導体レーザＬ２に対し注入同期が
かからず、かつ、単一発振半導体レーザ上２内で誘導放
出を起こす波長及び偏波に設定されている。

なお、単一発振半導体レーザＬ２の出力光の偏波と、単
一発振半導体レーザＬ２に対する入力光の偏波が異なる
場合、両側波が同一の場合に比べて、単一発振半導体レ
ーザＬ２の出力光の波長λ２と単一発振半導体レーザＬ
２に対する入力光の波長λ１との波長差が小さくても、
単一発振半導体レーザＬ２に対し注入同期がかからない
ように設定可能である。

また、第５ａ図は、マツハツエンダ光フィルタＭ２の具
体的な構成例を示している。第５ａ図によれば、マツハ
ツエンダ光フィルタＭ２は、異なる長さの二つの光経路
ｄ１．ｄ２により接続された二つの光３ｄＢカップラＢ
ＳＩ、ＢＳ２と、光経路ｄ１に配設されたマツハツエン
ダ光フィルタＭ２の透過中心周波数を調節するための位
相調節部ＰＣとから構成されている。

また、第５ａ図の構成において、３ｄＢ光カツプラＢＳ
Ｉの端子ａから３ｄＢ光カツプラＢＳ２の第１及び第２
の出力端子す、ｃへの透過特性は、第５ｂ図に示す特性
となる。前述の従来例において、マツハツエンダ光フィ
ルタＭ１として述べてきたのは、例えば端子ａを入力端
子、端子すを出力端子としていたものである。

これに対して、本実施例におけるマツハツエンダ光フィ
ルタＭ２は、第５ａ図に示した構成と、第５ｂ図に示し
た特性を併せ持ち、端子す、ｃを同時に出力端子として
利用したものである。なお、上記したように、位相調節
部ＰＣは、マツハツエンダ光フィルタＭ２の透過中心周
波数を調節するためのものであるが、本実施例では調節
対象とはなっていない。

光強度検出器Ｄ１は、マツハツエンダ光フィルタＭ２の
第２の出力端子Ｃから出力された強度変調信号光λ１（
ＩＭ）’　を入力し、その光強度を検出する。

制御回路Ｃ１は、光強度検出器Ｄ１の検出信号から低周
波成分子１即ち、変換先波長情報を抽出し、この波長情
報に基づいた発振波長制御信号ＣＴＬを、単一発振半導
体レーザＬ２に印加し、単一発振半導体レーザＬ２の発
振波長を、変換希望先の波長に設定する。具体的には、
単一発振半導体レーザＬ２への注入電流を制御すること
により、発振波長が所望の値に設定される。

次に、上記構成による動作を説明する。

まず、上述したように、変換先波長の設定信号が重畳さ
れた、ＦＳＫ周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）は、マツ
ハツエンダ光フィルタＭ２に入力される。入力されたＦ
ＳＸ信号光のマーク周波数ｆｍ、スペース周波数ｆｓに
対して、マツハツエンダ光フィルタＭ２の透過特性は、
第５ｂ図に示すように設定されているので、マツハツエ
ンダ光フィルタＭ２の第１及び第２の出力端子す、ｃが
らは、周波数変調信号光λ１　（ＦＭ）から変換された
強度変調信号光λ１（ＩＭ）、　　λ１（ＩＭ）’がそ
れぞれ出力される。

この時、強度変調信号光λ１（ｚｖｉ）と強度変調信号
光λ１（ＩＭ）’　は、オン／オフ変調信号先に低周波
信号ｆが重畳された形となっている。

但し、強度変調信号光λ１（ＩＭ）と強度変調信号光λ
１（ＩＭ）’　では、オン／オフ信号は逆転している。

マツハツエンダ光フィルタＭ２の第２の出力端子Ｃから
出力された強度変調信号光λ１（ＩＭ）’は、光強度検
出器Ｄ１に入力され、その光強度が検出される。

次に、この光強度検出器Ｄ１の検出信号は、制御回路Ｃ
１に入力される。制御回路Ｃ１は、検出信号から低周波
成分子を抜き出す。即ち、これにより変換先波長の情報
を抽出する。

さらに、制御回路Ｃ１は、抽出した変換先波長情報に基
づいた発振波長制御信号ＣＴＬを、単一発振半導体レー
ザＬ２に印加する。これにより、単一発振半導体レーザ
Ｌ２の発振波長は、変換希望先の波長に設定される。

一方、マツハツエンダ光フィルタＭ２の第１の出力端子
すから出力される強度変調信号光λ１（Ｉ　Ｍ）は、信
号光の送り手が希望した変換先の波長λ２で発振してい
る単一発振半導体レーザＬ２へ入力される。単一発振半
導体レーザＬ２からは、従来技術の項で説明した原理に
基づいて、波長λ２の周波数変調信号光λ２（ＦＭ）が
出力される。

この周波数変調信号光λ２　（ＦＭ）は、マツハツエン
ダ光フィルタＭ２への入力周波数変調信号光λ１　（Ｆ
Ｍ）と同じ変調信号を有しているので、波長λ１から波
長λ２への変換が実現されたことになる。

なお、低周波重畳信号は、最終の受信段で、電気的フィ
ルタによりカットすることが可能なので、伝送信号その
ものに影響を与えることはない。

以上説明したように、本実施例によれば、信号光の送り
手側から、別系統で信号を送ることなく、変換先波長を
設定可能な光波長変換装置を実現できる。

なお、第１図の構成においては、マツハツエンダ光フィ
ルタＭ２や単一発振半導体レーザし２などの各構成要素
を直接接続したが、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
してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、信号光の送り手
側から、別系統で信号を送ることなく変換先波長を設定
できる光波長変換装置を提供できる。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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光波長変換装置の一実施例を示す
構成図、第２図は従来の光波長変換装置の構成図、第３
図は従来例に係るマツハツエンダ光フィルタの入出力特
性を示す図、第４図は本発明装置への入力光の周波数変
調状態を説明するための図、第５ａ図は本発明に係るマ
ツハツエンダ光フィルタの基本構成図、第５ｂ図は第５
ａ図のマツハツエンダ光フィルタの入出力特性を示す図
である。 図中、Ｍ２・・・マツハツエンダ光フィルタ、ＢＳｌ、
ＢＳ２・−光３ｄＢカップラ、Ｌ２・・・単一発振半導
体レーザ、Ｄｌ・・・光強度検出器、Ｃ１・・・制御回
路、ａ・・・入力端子、ｂ・・・第１の出力端子、Ｃ・
・・第２の出力端子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 二つの出力端子を有し、変換先波長情報を含む周波数変
   調信号光が入力されるマッハツェンダ光フィルタと、 前記マッハツェンダ光フィルタの第１の出力端子からの
   出力光が入力され、かつ、発振波長制御信号により発振
   波長が設定される単一波長発振半導体レーザと、 前記マッハツェンダ光フィルタの第２の出力端子からの
   出力光強度を検出する検出手段と、前記検出手段の検出
   信号から前記変換先波長情報を抽出し、この波長情報に
   基づいた前記発振波長制御信号を前記半導体レーザへ出
   力する制御手段とを備え、 前記マッハツェンダ光フィルタへの入力光の波長及び偏
   波は、前記半導体レーザに対し注入同期がかからず、か
   つ、前記半導体レーザ内で誘導放出を起こすように設定
   された ことを特徴とする光波長変換装置。