JPH07264129A - 光ミキサ - Google Patents

光ミキサ

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JPH07264129A
JPH07264129A JP6296202A JP29620294A JPH07264129A JP H07264129 A JPH07264129 A JP H07264129A JP 6296202 A JP6296202 A JP 6296202A JP 29620294 A JP29620294 A JP 29620294A JP H07264129 A JPH07264129 A JP H07264129A
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optical
light
optical waveguide
signal
mixer
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JP6296202A
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Henning Buelow
ヘニング・ビューロウ
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
    • G02F1/3536—Four-wave interaction
    • G02F1/3538—Four-wave interaction for optical phase conjugation
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、信号光Ｓの偏光状態には無関係に
信号光Ｓとポンプ光Ｐとの間の位相関係に応じた光パワ
ーの混合積Ｍを出力することのできる光ミキサを提供す
ることを目的とする。 【構成】 混合素子としての光導波体4 と、信号光Ｓと
ポンプ光Ｐをこの光導波体4 の第１の端部10に結合する
ための結合器2 を具備し、光導波体4 の第２の端部11か
ら信号光Ｓと、ポンプ光Ｐと、それらの混合積Ｍとが出
力され、光導波体4 は偏光を維持するように構成されて
おり、平面偏光されたポンプ光Ｐは偏光面が光導波体4
の主軸に対して約４５°の角度をなすように光導波体4
に結合されていることを特徴とする。この光ミキサは光
位相ロックループで使用されるのに適している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ミキサとその使用
法、さらにその光ミキサを使用している光学位相ロック
ループに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、デジタル信号が例えば４０Ｇ
ｂ／ｓの高ビット速度で伝送される光通信システムと接
続されている。このような高ビット速度では電気システ
ム部品は高価格で最適化されなければならない。上限カ
ットオフ周波数より上ではクロック再生装置のような電
気システム部品が使用可能ではない。
【０００３】クロック再生用装置は例えば文献（“Opti
cal Signal Processing for FutureCommunications Net
works”、NTT Review、４巻、No. ６、1992年11月、83
〜91頁）から知られているような光位相ロックループで
ある。
【０００４】この文献の図２は位相検出器として使用さ
れるレーザダイオード増幅器（ＬＤＡ）、発振器（ＶＣ
Ｏ）、光クロック発生器を含んでいる光位相ロックルー
プ（ＰＬＬ）を示している。１０−Ｇｂ／ｓ信号に対す
る実験結果が示されており、回路は１００Ｇｂ／ｓまで
動作することが期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】レーザダイオード増幅
器は波長λ1 の信号光と光クロック発生器により放射さ
れた波長λ2 の光とを混合する。レーザダイオード増幅
器は従って通信システム用の光ミキサである。光位相ロ
ックループの上限カットオフ周波数はレーザダイオード
増幅器のカットオフ周波数により１次的に決定される。
この光位相ロックループはミキサ用に使用され、光クロ
ック発生器により発生されるクロック信号が信号光の周
波数と僅かに異なった周波数、即ち１０．０００１ＧＨ
ｚを有する欠点がある。本発明の目的は、上記のような
欠点のない光位相ロックループを提供することである。
本発明の別の目的は、そのような光位相ロックループで
使用されるのに適している光ミキサを提供することであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の通信システム用
の光ミキサは、請求項１に記載されているように、混合
素子としての光導波体と、信号光とポンプ光をこの光導
波体の第１の端部に結合するための結合器を具備し、前
記光導波体の第２の端部から信号光と、ポンプ光と、そ
れらの混合積とが出力され、光導波体は偏光を維持して
おり、平面偏光されたポンプ光は偏光面が光導波体の主
軸に対して約４５°の角度をなすように光導波体に結合
されていることを特徴とする。本発明の光位相ロックル
ープは、請求項８に記載されているように、上記のよう
な光ミキサと、信号光と混合積との間の強度差に応じて
信号光とポンプ光と混合積からなる光ミキサからの光を
電気制御信号に変換する制御部分とを具備し、制御信号
により制御される光クロック発生器が光ミキサに接続さ
れ、それによって後者がポンプ光として光クロックの一
部分を受けることを特徴とする。本発明のさらに別の利
点を有する構成は特許請求の範囲その他の請求項に記載
されている。
【０００７】本発明は４波混合原理を使用する。この原
理は例えば文献（“Four-Wave Mixing in an Optical F
iber in the Zero Dispersion Wavelength Region ”、
Journal of Lightwave Technology 、10巻、No.11 、19
92年11月、1553〜1561頁）に記載されている。
【０００８】ファイバ中の４波混合（ＦＷＭ）が試験可
能である実験設定が示されている。４波混合は特に多重
チャンネル伝送ではシステム劣化を起こす望ましくない
現象である。
【０００９】実験設定は信号レーザ、ポンプレーザ、結
合器、試験されるファイバを含んでいる。ファイバ中に
おける混合から生じる光はスペクトル分析装置で分析さ
れる。ファイバ中の信号およびポンプ光パワーが十分大
きいことを確実にするために、信号とポンプ光は結合装
置に入る前に光増幅器により増幅される。結果的な混合
は“４波混合の減結合”と呼ばれ、混合積は“第４の
波”と呼ばれる。混合積の光パワーを最大にするために
信号光とポンプ光の偏光状態は偏光制御装置により変化
される。
【００１０】
【実施例】添付図面を参照して例示により本発明をより
詳細に説明する。図１の光ミキサは信号光Ｓを受信する
第１の入力７と、ポンプ光Ｐを受信する第２の入力６
と、信号光Ｓとポンプ光Ｐと混合積Ｍが出力される出力
13とを有する。文献によると用語“ポンプ光”は半導体
レーザの場合にはポンプ光は生じないがここで使用され
ている。混合積Ｍは前述したように４波混合により得ら
れる。光ミキサ１はさらに２つのフィード導波体８，９
によって信号光Ｓとポンプ光Ｐが与えられている結合器
２と、光増幅器３と、２つの端部10,11 を有する光導波
体４とを有している。ある状況下で省略されることがで
きる光増幅器３は結合器２の出力ポート12と光導波体４
の第１の端部10に接続されている。光ミキサ１の出力13
は信号光Ｓとポンプ光Ｐを阻止する光フィルタ５に接続
されている。結合器２は例えば通常の光ファイバ結合器
または波長分割マルチプレクサである。
【００１１】光導波体４は偏光を維持しており、即ち、
その中で光信号の偏光は伝播中変化しないままである。
光導波体の偏光維持は文献（“Lichtwellenleiter-Tech
nik”、ミュンヘン、1986年、69〜70頁）から知られて
いる。
【００１２】光導波体４はシリカファイバ、希土類また
は鉛ドープのシリカまたはフッ化ファイバのような高い
光学的非線形のファイバまたはプラスチックファイバ
（ポリマー）で構成されることができる。
【００１３】もとの位置では信号光Ｓとポンプ光Ｐはこ
れらが共通して半導体レーザにより発生されるので平面
偏光される。半導体レーザの出力光が平面偏光されるこ
とは前述の文献の224 頁により知られる。
【００１４】光増幅器３は光導波体４中の光の総パワー
を増加する役目をする。これは例えばエルビニウムドー
プファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）または半導体レーザ増幅
器であってもよい。フィード導波体８、９中に光増幅器
を配置することにより光パワーを増加することも可能で
ある。
【００１５】この光ミキサ１を本発明により光ファイバ
リンク上の伝送後に任意である信号偏光から独立させる
ために、平面偏光されたポンプ光Ｐは、光パワーが光導
波体の主軸の間で均等に分離されるように光導波体に結
合される。これはポンプ光の偏光面が光導波体の主軸に
関して約４５°の角度をなすように配置することにより
達成されることができる。主軸に関して光導波体４に結
合するポンプ光の偏光面のこの方向は光導波体４の第１
の端部10で直接にまたは第２のフィード導波体９内の結
合器２の前で固定されてもよい。後者の場合、ポンプ光
Ｐの偏光は再度変化してはならず、結合器２と光増幅器
３はそれ故偏光を維持しなければならない。偏光の方向
は例えば２つの偏光維持光導波体を共にスプライスする
ことにより固定され、それらの一方は縦軸に関して４５
°で回転する。
【００１６】図２は光位相ロックループ中の図１の光ミ
キサの使用を示している。ここでポンプ光Ｐは調節可能
な反復速度で生じる一連の光パルス列である。信号光も
一連の光パルス列であるが“パルス周波数”と呼ばれる
予め定められた反復速度を有する。この光位相ロックル
ープの機能はポンプ光Ｐのパルス反復速度に等しいルー
プの局部クロック周波数をロックまたは同期し、信号光
Ｓのパルス周波数を有する。
【００１７】光ＰＬＬは、光ミキサ１と、２つの結合器
21,30 と、２つの光フィルタ5,22と、２つの光検出器2
3,24 と、減算器25と、出力29を有する光クロック発生
器26とを具備する。
【００１８】これらの素子は以下のように配置され以下
の機能を有する。- 結合器21は光ミキサ１の出力に接続
され後者の出力光を分割し、これは２つの腕27,28 の間
で均等な信号光Ｓとポンプ光Ｐと混合積Ｍとを含む。
【００１９】- １つの分岐腕が信号光Ｓとポンプ光Ｐと
を阻止する第１の光フィルタ５と、混合積Ｍに対応して
電気信号を与えるそれに後続する第１の光検出器23とを
具備する。
【００２０】- 他方の分岐腕はポンプ光Ｐと混合積Ｍと
を阻止する第２の光フィルタ22とそれに後続する第２の
光検出器24とを含む。
【００２１】- 両腕27,28 は減算器25で終端し、これは
光クロック発生器26に供給される差信号Ｄを与える。
【００２２】- 光クロック発生器26の出力29は第２の結
合器30の入力ポート32に結合され、これは２つの出力ポ
ート31,33 を有し、その一方は光ミキサ１の入力６に接
続される。光クロック発生器により放射される光クロッ
ク信号の一部は従ってポンプ光Ｐとして光ミキサ１に供
給される。別の部分は位相ロックループにより信号光の
パルス周波数で同期される光クロックである。
【００２３】光検出器23,24 は信号光Ｓと混合積Ｍの光
パワーを電気信号に変換する。光伝送ではなく電気伝送
が生じる個々の素子間の接続は付加された破線により示
されている。
【００２４】減算器25は信号光Ｓと混合積Ｍとの光パワ
ーを形成する。信号光Ｓは基準信号を表し、これと混合
積Ｍとが比較される。減算器25により与えられる差信号
Ｄの変化は従って混合積Ｍの光パワーの変化により生成
される。混合積Ｍの光パワーが信号光パルス列とポンプ
光パルス列との間の位相差の変化の結果としてのみ変化
するので、差信号Ｄは光クロック発生器26を制御するの
に使用されることができ、その出力はポンプ光Ｐを表
す。光クロック発生器26はたとえば電子パルス発生器に
より発生される電流パルスを光パルスに変換するレーザ
ダイオードである。このようなクロック発生器は例えば
文献（“Ultrahigh-speed phaselocked-loop-type cloc
k recovery circuit using a travelling-wave laser d
iode amplifier as a 50 GHz phase detector ”、Elec
tronics Letters 、1993年９月16日、29巻、No.19 、17
14〜1716頁）から知られている。
【００２５】ポンプ光Ｐのパルス反復速度は信号光Ｓと
ポンプ光Ｐが同期するまで差信号Ｄに応じて変化され
る。光位相ロックループは例えばパルス反復速度が差信
号Ｄの増加とともに増加するように設計される。
【００２６】第１の結合器21と、第１の腕27および第２
の腕28と、第１の光フィルタ5 および第２の光フィルタ
22と、第１の光検出器23および第２の光検出器24と、減
算器25とは信号光Ｓと混合積Ｍとの間の強度差に対応し
て電気制御信号Ｄを得る制御部分を共に形成する。
【００２７】光ミキサは従って光位相ロックループで使
用されることができる。光ミキサの別の使用法は未知の
信号の偏光と無関係の光抽出である。このために、光ミ
キサには信号光Ｓとしての未知の信号とポンプ光Ｐが供
給されている。ポンプ光Ｐは非常に短い光パルスからな
る。
【００２８】光ミキサの混合積は主として未知の信号の
光パワーに依存する。未知の信号は従って非常に短い光
パルスのディスクリートな時間間隔で抽出され、その結
果各光パルスによる混合積が得られ、その光パワーは時
間的にこの点で未知の信号の光パワーを表す。従って未
知の信号の光パワーの時間特性はシミュレートされるこ
とができる。
【００２９】偏光に無関係の光ミキサはまた高速度の光
の付加／除去マルチプレクサを同期するためにも使用さ
れることができ、光スイッチは例えば非線形の光ファイ
バループミラー（ＮＯＬＭ）で構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ミキサの１実施例の概略図。
【図２】本発明の光ミキサを使用した光位相ロックルー
プの概略図。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 通信システム用の光ミキサにおいて、 混合素子としての光導波体と、信号光とポンプ光をこの
    光導波体の第１の端部に結合するための結合器を具備
    し、前記光導波体の第２の端部から信号光と、ポンプ光
    と、それらの混合積とが出力され、光導波体は偏光を維
    持するように構成され、平面偏光されたポンプ光は偏光
    面が光導波体の主軸に対して約４５°の角度をなすよう
    に光導波体に結合されていることを特徴とする通信シス
    テム用の光ミキサ。
  2. 【請求項２】 光導波体の第２の端部が信号光とポンプ
    光とを阻止する光フィルタに接続されていることを特徴
    とする請求項１記載の光ミキサ。
  3. 【請求項３】 光導波体がプラスチックであることを特
    徴とする請求項１記載の光ミキサ。
  4. 【請求項４】 光導波体が希土類元素でドープされてい
    ることを特徴とする請求項１記載の光ミキサ。
  5. 【請求項５】 光導波体が鉛でドープされていることを
    特徴とする請求項１記載の光ミキサ。
  6. 【請求項６】 混合素子としての光導波体と、信号光と
    ポンプ光をこの光導波体の第１の端部に結合するための
    結合器を具備し、前記光導波体の第２の端部から信号光
    と、ポンプ光と、それらの混合積とが出力され、光導波
    体は偏光を維持しており、平面偏光されたポンプ光は偏
    光面が光導波体の主軸に対して約４５°の角度をなすよ
    うに光導波体に結合されている光ミキサの光位相ロック
    ループにおける使用。
  7. 【請求項７】 制御部分において光クロック発生器用の
    電気制御信号が光ミキサから生じる光から得られ、信号
    光とポンプ光と混合積からなり、前記電気制御信号は光
    ミキサの出力光に含まれる信号光と前記信号光中に含ま
    れる混合積との間の強度差に対応し、光クロック発生器
    により放射される光クロック部分はポンプ光として光ミ
    キサに供給される請求項６記載の光ミキサの使用。
  8. 【請求項８】 光クロック発生器を具備している光位相
    ロックループにおいて、 混合素子としての光導波体と、信号光とポンプ光をこの
    光導波体の第１の端部に結合するための結合器を具備
    し、前記光導波体の第２の端部から信号光と、ポンプ光
    と、それらの混合積とが出力され、光導波体は偏光を維
    持しており、平面偏光されたポンプ光は偏光面が光導波
    体の主軸に対して約４５°の角度をなすように光導波体
    に結合されている光ミキサと、信号光と混合積との間の
    強度差に応じて信号光とポンプ光と混合積からなる光ミ
    キサからの光を電気制御信号に変換する制御部分とを具
    備し、制御信号により制御される光クロック発生器が光
    ミキサに接続され、それによって後者がポンプ光として
    光クロックの一部分を受けることを特徴とする光位相ロ
    ックループ。
JP6296202A 1993-12-04 1994-11-30 光ミキサ Ceased JPH07264129A (ja)

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US (1) US5504610A (ja)
EP (1) EP0657765B1 (ja)
JP (1) JPH07264129A (ja)
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