JPH08186540A - Optical frequency converter - Google Patents
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- JPH08186540A JPH08186540A JP6340390A JP34039094A JPH08186540A JP H08186540 A JPH08186540 A JP H08186540A JP 6340390 A JP6340390 A JP 6340390A JP 34039094 A JP34039094 A JP 34039094A JP H08186540 A JPH08186540 A JP H08186540A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】光周波数多重（ＦＤＭ：Frequenc
y-Division-Multiplexing ）光通信に使われる光周波数
変換装置，または時分割多重（ＴＤＭ：Time-Division-
Multiplexing）光通信に使われる光パルスを分離する光
デマルチプレクシング（光ＤＥＭＵＸ）に用いられる光
周波数変換装置に関する。[Industrial application] Optical frequency multiplexing (FDM: Frequenc)
y-Division-Multiplexing) Optical frequency converter used for optical communication, or time-division-multiplexing (TDM)
The present invention relates to an optical frequency conversion device used for optical demultiplexing (optical DEMUX) that separates optical pulses used for optical communication.
【０００２】[0002]
【従来の技術】大容量の光通信を実現するために，光周
波数多重や時分割多重等の各種光多重化通信方式が研究
されている。この概略は例えば，文献「光ファイバ通信
入門」（末松，伊賀共著：オーム社）p.242 にまとめら
れている。すなわち，一つの周波数の光に多くの情報を
のせようとすると帯域を広くとる必要があり，そうする
と平均受信電力レベルを高くとらないと誤り率が劣下し
てしまう。これに対し，多くの情報を多重化してのせた
光を一本の光ファイバにより伝送すれば，一つの周波数
あたりの帯域は無理に広くすることなく大容量の通信が
可能である。これが周波数多重化方式である。特に単一
モード光ファイバを用いて１０周波数程度の周波数多重
化を行えば，数十ＧＨｚ・ｋｍ〜数十ＴＨｚ・ｋｍの超
広帯域通信も可能となる。このように，光周波数多重通
信では，１，２，…，Ｎの各チャンネル毎の信号光に光
周波数ｆ1 ，ｆ2 ，…，ｆN を割り当て，これらの信号
光を光合波回路で一本の光ファイバにまとめて伝送した
後，光分波回路で多重化された信号光をそれぞれのチャ
ンネルの信号光に分離する。2. Description of the Related Art In order to realize large-capacity optical communication, various optical multiplexing communication systems such as optical frequency multiplexing and time division multiplexing have been studied. This outline is summarized in, for example, the document “Introduction to Optical Fiber Communication” (Suematsu and Iga, co-produced by Ohmsha), p.242. In other words, it is necessary to widen the band in order to put a lot of information on the light of one frequency, and then the error rate will deteriorate unless the average received power level is increased. On the other hand, if the light on which a lot of information is multiplexed is transmitted by one optical fiber, a large capacity communication is possible without forcibly widening the band per frequency. This is the frequency multiplexing method. In particular, if frequency multiplexing of about 10 frequencies is performed using a single mode optical fiber, ultra wide band communication of several tens GHz · km to several tens THz · km becomes possible. As described above, in the optical frequency multiplexing communication, the optical frequencies f 1 , f 2 , ..., F N are assigned to the signal lights of the channels 1 , 2 , ..., N , and these signal lights are combined by the optical multiplexing circuit. After collectively transmitting to the optical fiber of the book, the signal light multiplexed by the optical demultiplexing circuit is separated into the signal light of each channel.
【０００３】また，時分割多重光通信では，複数チャン
ネルのデジタル信号となった信号光を，お互いのパルス
が重ならないように時間的に少しずつずらし，規則的に
配列して伝送する。伝送されてきた光パルスの多重化信
号を分離するには，この信号との同期をとりながら多重
化時の逆手順で分離することが必要であり，この動作を
光デマルチプレクシング（光ＤＥＭＵＸ）と呼ぶ。In the time-division multiplex optical communication, the signal lights that have become digital signals of a plurality of channels are transmitted while being arranged in a regular manner while being shifted little by little so that their pulses do not overlap each other. In order to separate the multiplexed signal of the transmitted optical pulse, it is necessary to separate it by the reverse procedure at the time of multiplexing while synchronizing with this signal. This operation is optical demultiplexing (optical DEMUX). Call.
【０００４】光周波数多重通信においては，ネットワー
クの高度化に伴い，多重化された信号光を伝送する途中
で，あるチャンネルの光周波数を他のチャンネルの光周
波数に変換するような場面があると考えられており，こ
のための光周波数変換装置が検討されている。これら光
周波数変換装置の中には四光波混合の発生という現象を
用いるものがあり，この現象について説明する。この現
象は，光ファイバ，半導体光増幅器，光学結晶などの非
線形光学媒質中へ非線形光学効果が発生するような高強
度の信号光を入射するときに発生する現象であり，半導
体光増幅器での発生については文献「菊池，他“半導体
光増幅器における非縮退四光波混合”，信学技報ＯＱＥ
９０−８６」等に示されている。具体的には図５に示す
ように，一定周波数の信号光（ｆs ）とその信号光から
Δｆだけ周波数のずれた高強度のポンプ光（ｆS ＋Δ
ｆ）とを半導体光増幅器に入射すると，ｆs ＋２Δｆ及
びｆs −Δｆの光が発生する。In the optical frequency multiplex communication, there is a situation in which the optical frequency of a certain channel is converted into the optical frequency of another channel during the transmission of the multiplexed signal light due to the sophistication of the network. This is considered, and an optical frequency conversion device for this is being studied. Some of these optical frequency converters use the phenomenon of four-wave mixing, which will be explained. This phenomenon occurs when a high-intensity signal light that causes a nonlinear optical effect enters a nonlinear optical medium such as an optical fiber, a semiconductor optical amplifier, or an optical crystal. For the paper “Kikuchi, et al.“ Nondegenerate four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers ”, IEICE Technical Report OQE
90-86 "and the like. Specifically, as shown in FIG. 5, a signal light (f s ) having a constant frequency and a high-intensity pump light (f S + Δ which has a frequency difference of Δf from the signal light).
When f) and are incident on the semiconductor optical amplifier, lights of f s + 2Δf and f s −Δf are generated.
【０００５】この半導体光増幅器で発生する四光波混合
を用いた光周波数変換装置の例は，例えば文献「Electr
onics Letters Vol.29 No.9 （1993）PP.821〜822 」な
どに開示されており，構成を図７に示す。この実験例に
おいて１５６５ｎｍの波長（＝光速度／光周波数）で発
振するモードロックレーザ２０（図中，ＭＬＬと表記す
る）は多重化されて伝送されてくる信号光に相当する。
この信号光と異なる波長（１５５０ｎｍ）で発振する分
布帰還形レーザ２１（図中，ＤＦＢレーザと表記する）
によるポンプ光と，先の信号光とをカプラ２２で合波
し，この異なった波長，すなわち異なった光周波数を有
する二つの光を半導体光増幅器２３（図中，ＳＬＡと表
記する）に入力する。半導体光増幅器２３の内部で四光
波混合により，１５３５ｎｍ付近に信号光と同じデータ
列を持った光が現れるので，この光のみを光フィルタ２
４で取り出す。この光は電力レベルが低いので第２の光
増幅器２５で増幅し，第２の光フィルタ２６で第２の光
増幅器２５による自然放出光成分を除去した後，受光素
子２７で電気信号に変換する。変換された電気信号をオ
シロスコープ２８で観測する。以上の例では１５６５ｎ
ｍの信号光を１５３５ｎｍに変換した。An example of an optical frequency conversion device using four-wave mixing generated in this semiconductor optical amplifier is disclosed in, for example, the document "Electr.
onics Letters Vol.29 No.9 (1993) PP.821-822 "and the like, and the configuration is shown in FIG. In this experimental example, the mode-locked laser 20 (denoted as MLL in the drawing) that oscillates at a wavelength of 1565 nm (= light velocity / optical frequency) corresponds to signal light that is multiplexed and transmitted.
Distributed feedback laser 21 oscillating at a wavelength (1550 nm) different from this signal light (denoted as DFB laser in the figure)
The pump light by the above and the above signal light are multiplexed by the coupler 22, and two lights having different wavelengths, that is, different optical frequencies are input to the semiconductor optical amplifier 23 (denoted as SLA in the figure). . Due to four-wave mixing inside the semiconductor optical amplifier 23, light having the same data string as the signal light appears at around 1535 nm, so only this light is filtered by the optical filter 2.
Take out at 4. Since this light has a low power level, it is amplified by the second optical amplifier 25, the spontaneous emission light component by the second optical amplifier 25 is removed by the second optical filter 26, and then converted into an electric signal by the light receiving element 27. . The converted electric signal is observed by the oscilloscope 28. In the above example, 1565n
The signal light of m was converted to 1535 nm.
【０００６】一方，時分割多重光通信において，伝送さ
れてきた光パルスの多重化信号を分離する（すなわち，
光デマルチプレクシングを行う）には，この多重化され
た信号光と多重化される前のクロック周波数と等しい光
パルス列との同期をとり，両者の論理積を実行する必要
がある。この光における論理積の方法にはいくつかある
が，四光波混合は異なる光周波数の二つの光が同時に入
射したときにだけ発生するので，この発生した光のみを
光フィルタ２４で取り出せば光における論理積となる。
半導体光増幅器２３で発生する四光波混合を用いた光デ
マルチプレクシング装置の例が文献「Electronics Lett
ers Vol.29 No.23（1993） PP.2047〜2048」に開示され
ており，構成を図８に示す。この実験例においてモード
ロックレーザ２０（１５５５ｎｍの波長で発振。）は外
部から伝送されてくる信号光（データ）に相当し，ポン
プ光用光源である分布帰還形レーザ２１（１５４９ｎｍ
の波長で発振。）は元のクロック周波数と等しい光パル
ス列に相当する。この異なった光周波数の二つの光をカ
プラ２２により合波し半導体光増幅器２３に入力する。
その結果，四光波混合により，二つの光周波数とは異な
る周波数の光が，これらの光の論理積として発生する。
この光のみを光フィルタ２４で取り出す。この光も電力
レベルが低いので第２の光増幅器２５で増幅し，第２の
光フィルタ２６で第２の光増幅器２５による自然放出光
成分を除去した後，受光素子２７で電気信号に変換す
る。変換された電気信号をオシロスコープ２８で観測す
る。この装置において半導体光増幅器２３に入射するパ
ルス光によって半導体光増幅器２３から発生する自然放
出光が変調されてしまい，結果的に受光素子２７で受光
した後の符号誤り率に影響を及ぼす。このため，第三の
光源（連続光を発生する分布帰還形レーザ，図中，ＣＷ
−ＤＦＢレーザと表記する）２９によって半導体光増幅
器２３を飽和させ，自然放出光の影響を少なくする。こ
の装置では純光学的に処理するため，今までの一旦電気
信号に変換する方法に比べ高速である。On the other hand, in time division multiplexing optical communication, the multiplexed signal of the transmitted optical pulse is separated (that is,
In order to perform optical demultiplexing), it is necessary to synchronize the multiplexed signal light with an optical pulse train having the same clock frequency as before the multiplexing and to perform a logical product of the two. Although there are several methods of logical product in this light, four-wave mixing occurs only when two lights of different optical frequencies are simultaneously incident, so that if only the generated light is extracted by the optical filter 24, the light in the light is extracted. It is a logical product.
An example of an optical demultiplexing device using four-wave mixing generated by a semiconductor optical amplifier 23 is described in the document “Electronics Lett.
ers Vol.29 No.23 (1993) PP.2047 ~ 2048 ", the configuration is shown in Fig. 8. In this experimental example, the mode-locked laser 20 (oscillates at a wavelength of 1555 nm) corresponds to the signal light (data) transmitted from the outside, and the distributed feedback laser 21 (1549 nm) as the pump light source.
Oscillates at the wavelength of. ) Corresponds to an optical pulse train equal to the original clock frequency. The two lights of different optical frequencies are combined by the coupler 22 and input to the semiconductor optical amplifier 23.
As a result, due to four-wave mixing, light with a frequency different from the two light frequencies is generated as the logical product of these lights.
Only this light is extracted by the optical filter 24. Since this light also has a low power level, it is amplified by the second optical amplifier 25, the spontaneous emission light component by the second optical amplifier 25 is removed by the second optical filter 26, and then converted into an electric signal by the light receiving element 27. . The converted electric signal is observed by the oscilloscope 28. In this device, the spontaneous emission light generated from the semiconductor optical amplifier 23 is modulated by the pulsed light incident on the semiconductor optical amplifier 23, and as a result, the code error rate after being received by the light receiving element 27 is affected. Therefore, the third light source (distributed feedback laser that generates continuous light, CW in the figure)
The semiconductor optical amplifier 23 is saturated by the (-DFB laser) 29 to reduce the influence of spontaneous emission light. Since this device performs pure optical processing, it is faster than the conventional method of once converting to an electrical signal.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし，上記のように
分布帰還形レーザ２１をポンプ光用光源として四光波混
合を行う方法では，周波数変換装置及び光デマルチプレ
クシングを行う周波数変換装置（以下，単に光デマルチ
プレクシング装置という。）ともにポンプ用の光源が別
個に必要となるため，構造が大型で複雑になり，高価に
なるなどの問題があった。However, in the method of performing four-wave mixing using the distributed feedback laser 21 as the pump light source as described above, a frequency converter and a frequency converter for performing optical demultiplexing (hereinafter, referred to as Both of them are called optical demultiplexing devices.) Both require a separate light source for the pump, so the structure is large and complicated, and the cost is high.
【０００８】また，光周波数変換装置において，分布帰
還形レーザ２１の発振周波数は，固定であるため，ある
一点の光周波数にしか変換できず，任意の光周波数には
変換できない。仮に，分布帰還形レーザ２１の替わりに
波長可変レーザを用いれば，任意の光周波数に変換でき
るが，波長可変レーザは大型で高価であるため，光周波
数変換装置全体としても大型で高価になってしまう。Further, in the optical frequency converter, since the oscillation frequency of the distributed feedback laser 21 is fixed, it can only be converted to an optical frequency at a certain point and cannot be converted to an arbitrary optical frequency. If a wavelength tunable laser is used instead of the distributed feedback laser 21, it is possible to convert to an arbitrary optical frequency, but since the wavelength tunable laser is large and expensive, the optical frequency converter as a whole becomes large and expensive. I will end up.
【０００９】さらに，光デマルチプレクシング装置にお
いて，伝送されてくる信号光の光周波数が変動した場合
に，分布帰還形レーザ２１の発振周波数は，固定である
ため，四光波混合の光周波数も同様に変動し，分離用の
光フィルタ２４の透過域の中心光周波数からずれてしま
う。分布帰還形レーザ２１の替わりに波長可変レーザを
用いれば，信号光の光周波数の変動に応じてポンプ光の
光周波数を調整できるが，波長可変レーザは大型で高価
であるため，光デマルチプレクシング装置全体としても
大型で高価になってしまう。Further, in the optical demultiplexing device, when the optical frequency of the transmitted signal light fluctuates, the oscillation frequency of the distributed feedback laser 21 is fixed, so that the optical frequency of four-wave mixing is also the same. And fluctuates from the center optical frequency of the transmission region of the separation optical filter 24. If a wavelength tunable laser is used instead of the distributed feedback laser 21, the optical frequency of the pump light can be adjusted according to the fluctuation of the optical frequency of the signal light, but since the wavelength tunable laser is large and expensive, the optical demultiplexing is possible. The entire device is large and expensive.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】そこで，本発明では，四
光波混合を行うのに必須とされるポンプ用光源を有しな
い光周波数変換装置および光デマルチプレクシング装置
を開発した。Therefore, the present invention has developed an optical frequency conversion device and an optical demultiplexing device which do not have a light source for a pump, which is essential for performing four-wave mixing.
【００１１】まず，光周波数変換装置について説明す
る。光増幅器１と第１の光周波数（ｆ1 ）を選択する光
周波数選択手段２とを光伝送路３によりリング状に結合
して第１の信号光を発振するリングレーザ４を形成す
る。ここで，本発明では，光周波数選択手段２の透過域
の中心光周波数を可変にしたため，ポンプ光である第１
の信号光の光周波数（ｆ1 ）を変えることができる。次
に，変調された第２の光周波数（ｆ2 ）を有する第２の
信号光をリングレーザ４に入力する入力手段５によって
第２の信号光を光増幅器１に供給する。この第１の信号
光と第２の信号光とが光増幅器１に入射され，この光増
幅器での四光波混合により第３の光周波数（ｆ3 ）を有
する第３の信号光が発生する。この第３の信号光を出力
手段６によってリングレーザ４から取り出す。ここで上
記の第１の信号光の光周波数（ｆ1 ）は図５のｆs ＋Δ
ｆ，上記の第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）は図５のｆ
s ，第３の信号光の光周波数（ｆ3 ）は図５のｆs ＋２
Δｆまたはｆs −Δｆに相当する。なお，第１の信号光
の光周波数（ｆ1 ）と第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）
との間に大小関係の指定はなく，例えば第１の信号光の
光周波数（ｆ1 ）をｆs，第２の信号光の光周波数（ｆ
2 ）をｆs ＋Δｆと入れ替えても良い。First, the optical frequency converter will be described. The optical amplifier 1 and the optical frequency selecting means 2 for selecting the first optical frequency (f 1 ) are coupled in a ring shape by the optical transmission line 3 to form a ring laser 4 which oscillates the first signal light. Here, in the present invention, since the central optical frequency of the transmission region of the optical frequency selection means 2 is made variable, the first optical signal is the pump light.
The optical frequency (f 1 ) of the signal light can be changed. Next, the second signal light is supplied to the optical amplifier 1 by the input means 5 for inputting the modulated second signal light having the second optical frequency (f 2 ) to the ring laser 4. The first signal light and the second signal light are incident on the optical amplifier 1, and four-wave mixing in the optical amplifier generates a third signal light having a third optical frequency (f 3 ). This third signal light is extracted from the ring laser 4 by the output means 6. Here, the optical frequency (f 1 ) of the first signal light is f s + Δ in FIG.
f, the optical frequency (f 2 ) of the second signal light is f in FIG.
s , the optical frequency (f 3 ) of the third signal light is f s +2 in FIG.
It corresponds to Δf or f s −Δf. The optical frequency of the first signal light (f 1 ) and the optical frequency of the second signal light (f 2 )
There is no designation of a magnitude relationship between the first and second signal lights, for example, the optical frequency (f 1 ) of the first signal light is f s , and the optical frequency (f 1 ) of the second signal light is (f 1
2 ) may be replaced with f s + Δf.
【００１２】次に，光デマルチプレクシング装置ついて
説明する。時分割多重信号の光パルスを分離する場合
は，以下の手段を採用した。すなわち，光増幅器１と第
１の光周波数ｆ1 を選択する光周波数選択手段２と所定
のタイミングで光変調する光変調器７とを光伝送路３に
よりリング状に結合して第１の信号光をパルス発振する
リングレーザ４を形成する。ここで，本発明では，光周
波数選択手段２の透過域の中心光周波数を可変にしたた
め，ポンプ光である第１の信号光の光周波数（ｆ1 ）を
変えることができる。次に，変調された第２の光周波数
（ｆ2 ）を有する第２の信号光をリングレーザ４に入力
する入力手段５によって第２の信号光を光増幅器１に供
給する。ここで，この第１の信号光と第２の信号光とが
同時に光増幅器１に入射するように光変調器７への駆動
電気信号の位相を調整する。この結果，光増幅器１での
四光波混合により第３の光周波数（ｆ3 ）を有する第３
の信号光が発生する。この第３の信号光を出力手段６に
よってリングレーザ４から取り出す。ここで上記の第１
の信号光の光周波数（ｆ1 ）は図５のｆs ＋Δｆ，上記
の第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）は図５のｆs ，第３
の信号光の光周波数（ｆ3 ）は図５のｆs ＋２Δｆまた
はｆs −Δｆに相当する。なお，第１の信号光の光周波
数（ｆ1 ）と第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）との間に
大小関係の指定はなく，例えば第１の信号光の光周波数
（ｆ1 ）をｆs ，第２の信号光の光周波数（ｆ2 ）をｆ
s ＋Δｆと入れ替えても良い。Next, the optical demultiplexing device will be described. The following means were used to separate the optical pulses of the time division multiplexed signal. That is, the optical amplifier 1, the optical frequency selecting means 2 for selecting the first optical frequency f 1 and the optical modulator 7 for performing optical modulation at a predetermined timing are coupled by the optical transmission line 3 in a ring shape to form the first signal. A ring laser 4 that pulse-oscillates light is formed. Here, in the present invention, since the central optical frequency of the transmission region of the optical frequency selecting means 2 is made variable, the optical frequency (f 1 ) of the first signal light which is the pump light can be changed. Next, the second signal light is supplied to the optical amplifier 1 by the input means 5 for inputting the modulated second signal light having the second optical frequency (f 2 ) to the ring laser 4. Here, the phase of the drive electric signal to the optical modulator 7 is adjusted so that the first signal light and the second signal light are incident on the optical amplifier 1 at the same time. As a result, the third optical frequency (f 3 ) having the third optical frequency (f 3 ) is generated by the four-wave mixing in the optical amplifier 1.
Signal light is generated. This third signal light is extracted from the ring laser 4 by the output means 6. Where the first above
The optical frequency (f 1 ) of the signal light is f s + Δf in FIG. 5, and the optical frequency (f 2 ) of the second signal light is f s and the third in FIG.
The optical frequency (f 3 ) of the signal light corresponds to f s + 2Δf or f s −Δf in FIG. It should be noted that there is no designation of the magnitude relationship between the optical frequency (f 1 ) of the first signal light and the optical frequency (f 2 ) of the second signal light, and for example, the optical frequency (f 1 of the first signal light ) Is f s , and the optical frequency (f 2 ) of the second signal light is f
It may be replaced with s + Δf.
【００１３】[0013]
【作用】本発明の装置の動作を説明する。請求項１の作
用を図１に基づいて説明を行う。まず，最初は入力信号
光がないものとする。光増幅器１である半導体光増幅器
１ａ，出力手段６である第２のカプラ６ａ，光周波数選
択手段２である第１の光フィルタ２ａ，入力手段５であ
る第１のカプラ５ａとでリングレーザ４を形成する。こ
こで半導体光増幅器１ａの利得を第２のカプラ６ａ，第
１の光フィルタ２ａ，第１のカプラ５ａの損失の合計よ
り大きく設定することにより，光は上記の順番に周回
し，第１の光フィルタ２ａで選択された光周波数
（ｆ1 ）で第１の信号光が定常的に発振する。次に入力
信号光（以下，第２の信号光ともいう。）が入力端１０
を経由して入射されると，第１の光周波数（ｆ1 ）を有
する第１の信号光と第２の光周波数（ｆ2 ）を有する第
２の信号光とが，半導体光増幅器１ａ内部で四光波混合
を起こし，第３の光周波数（ｆ3 ）を有する第３の信号
光が生成される。半導体光増幅器１ａからの出力は第２
のカプラ６ａによりリングレーザ４から取り出される。
ここでの光は第３の信号光以外の周波数成分（ｆ1 ，ｆ
2 ）を含んでいるため，第２の光フィルタ８で第３の光
周波数（ｆ3 ）の成分のみを選択して通過させ，出力端
１１を経由して出射される。The operation of the device of the present invention will be described. The operation of claim 1 will be described with reference to FIG. First, it is assumed that there is no input signal light at first. The ring laser 4 includes the semiconductor optical amplifier 1a which is the optical amplifier 1, the second coupler 6a which is the output means 6, the first optical filter 2a which is the optical frequency selection means 2, and the first coupler 5a which is the input means 5. To form. Here, by setting the gain of the semiconductor optical amplifier 1a to be larger than the total loss of the second coupler 6a, the first optical filter 2a, and the first coupler 5a, the light circulates in the above order, and the first The first signal light constantly oscillates at the optical frequency (f 1 ) selected by the optical filter 2a. Next, the input signal light (hereinafter, also referred to as the second signal light) is input to the input end 10.
Of the first optical signal (f 1 ) and the second signal light of the second optical frequency (f 2 ) are incident on the inside of the semiconductor optical amplifier 1a. Four-wave mixing is generated at, and a third signal light having a third optical frequency (f 3 ) is generated. The output from the semiconductor optical amplifier 1a is the second
It is taken out from the ring laser 4 by the coupler 6a.
The light here has frequency components other than the third signal light (f 1 , f
2 ) is included, only the component of the third optical frequency (f 3 ) is selected and passed by the second optical filter 8 and is emitted via the output end 11.
【００１４】請求項２の作用について説明する。図３の
構成と図６のタイミングチャートにより説明する。ま
ず，最初は入力信号光がないものとする。リングレーザ
４内部で第１の光周波数（ｆ1 ）を有する第１の信号光
（光パルス列）を，駆動電気信号の位相を位相器９で調
整して第２の信号光の所望のチャンネルに同期するよう
発生させる。例えば，入力した第２の信号光からch.1の
信号を分離する場合にはこのch.1に同期させるようにす
る。これら，第１の光周波数（ｆ1 ）を有する信号光と
第２の光周波数（ｆ2 ）を有する信号光とが，半導体光
増幅器１ａに入射されると四光波混合を起こし，第３の
光周波数（ｆ3 ）を有する第３の信号光が生成される。
さらに，位相器９を微調して第３の信号光が効率よく発
生するよう調整する。第２の光フィルタ８でよってこの
第３の光周波数（ｆ3 ）の成分のみを取り出せば第２の
信号光より分離したch.1成分が得られる。The operation of claim 2 will be described. This will be described with reference to the configuration of FIG. 3 and the timing chart of FIG. First, it is assumed that there is no input signal light at first. Inside the ring laser 4, the first signal light (optical pulse train) having the first optical frequency (f 1 ) is adjusted to the desired channel of the second signal light by adjusting the phase of the driving electric signal by the phase shifter 9. Generate to synchronize. For example, when the ch.1 signal is separated from the input second signal light, it is synchronized with this ch.1. When the signal light having the first optical frequency (f 1 ) and the signal light having the second optical frequency (f 2 ) are incident on the semiconductor optical amplifier 1a, four-wave mixing occurs, and the third optical wave is generated. A third signal light having an optical frequency (f 3 ) is generated.
Further, the phase shifter 9 is finely adjusted so as to efficiently generate the third signal light. By extracting only the third optical frequency (f 3 ) component by the second optical filter 8, the ch.1 component separated from the second signal light can be obtained.
【００１５】[0015]
【実施例】本発明の装置の実施例について説明する。請
求項１記載の光周波数変換装置について，図１を用いて
説明する。半導体光増幅器１ａは，半導体レーザの両端
面に無反射処理を施し，さらに光アイソレータを配置し
た構成となっている半導体光増幅器であるこの半導体光
増幅器１ａの動作は文献「半導体光増幅器 （アンリツ
テクニカル，Vol.67（1994）pp.22 〜27」に述べられて
いる。ここで述べられている半導体光増幅器の偏波依存
性は活性領域に歪量子井戸構造を採用することにより解
消され，一方，素子端面での反射率はＡＲコートと端面
窓構造により低く抑えられている。光周波数選択手段２
は，本実施例では，誘電体多層膜を蒸着した光学板を光
路に対して傾けて配置した第１の光フィルタ２ａであ
る。この傾きの角度により，所望の光周波数のみを透過
させる。光伝送路３は，光ファイバ３ａである。これら
半導体光増幅器１ａと光周波数選択手段２と光伝送路３
とからリングレーザ４は構成されている。入力手段５及
び出力手段６は，光カプラから構成される第１及び第２
のカプラ５ａ，６ａからなる。EXAMPLES Examples of the apparatus of the present invention will be described. An optical frequency converter according to claim 1 will be described with reference to FIG. The semiconductor optical amplifier 1a is a semiconductor optical amplifier in which both end faces of a semiconductor laser are subjected to antireflection treatment and an optical isolator is further arranged. The operation of the semiconductor optical amplifier 1a is described in "Semiconductor Optical Amplifier (Anritsu Technical Review)". , Vol.67 (1994) pp.22-27. ”The polarization dependence of the semiconductor optical amplifier described here is eliminated by adopting a strained quantum well structure in the active region. The reflectance at the end face of the device is kept low by the AR coating and the end face window structure.
In the present embodiment, is the first optical filter 2a in which an optical plate on which a dielectric multi-layer film is deposited is arranged so as to be inclined with respect to the optical path. Only the desired optical frequency is transmitted by this angle of inclination. The optical transmission line 3 is an optical fiber 3a. These semiconductor optical amplifier 1a, optical frequency selecting means 2, and optical transmission line 3
The ring laser 4 is composed of The input means 5 and the output means 6 are composed of first and second optical couplers.
Of couplers 5a and 6a.
【００１６】動作を説明する。まず，最初は入力信号光
がないものとする。リングレーザ４を第１の信号光は時
計回りに周回し，ここで半導体光増幅器１ａの利得を第
２のカプラ６ａ，第１の光フィルタ２ａ，第１のカプラ
５ａの損失の合計より大きく設定することにより，第１
の光フィルタ２ａで選択された光周波数（ｆ1 ）で定常
的に発振する。次に第２の信号光（入力信号光）が入射
すると，第１の信号光と第２の信号光とが，半導体光増
幅器１ａ内部で四光波混合を起こし，第３の光周波数
（ｆ3 ）を有する第３の信号光が生成される。ここで，
第２の信号光の偏波面は入力端１０と第１のカプラ５ａ
との間に設けられた偏波面制御器（図示せず）により第
１の信号光の偏波面と一致するように設定されている。
かかる偏波面の制御については以下に実施例すべてに共
通する。半導体光増幅器１ａからの出力光は第２のカプ
ラ６ａによりリングレーザ４から取り出される。ここで
の光は第３の信号光以外の周波数成分（例えばｆ1 ，ｆ
2 ）を含んでいるため，第２の光フィルタ８で第３の光
周波数（ｆ3 ）の成分のみを抽出して通過させる。The operation will be described. First, it is assumed that there is no input signal light at first. The first signal light circulates in the clockwise direction in the ring laser 4, and the gain of the semiconductor optical amplifier 1a is set to be larger than the total loss of the second coupler 6a, the first optical filter 2a, and the first coupler 5a. By doing the first
The optical filter 2a constantly oscillates at the optical frequency (f 1 ). Next, when the second signal light (input signal light) is incident, the first signal light and the second signal light cause four-wave mixing inside the semiconductor optical amplifier 1a, and the third optical frequency (f 3 ) Is generated. here,
The polarization plane of the second signal light is the input end 10 and the first coupler 5a.
It is set so as to match the polarization plane of the first signal light by a polarization plane controller (not shown) provided between and.
The control of the plane of polarization is common to all the examples below. The output light from the semiconductor optical amplifier 1a is extracted from the ring laser 4 by the second coupler 6a. The light here has frequency components other than the third signal light (for example, f 1 , f
2 ) is included, only the component of the third optical frequency (f 3 ) is extracted and passed by the second optical filter 8.
【００１７】請求項１の光周波数変換装置のその他の実
施例を第２の実施例として，図２を用いて説明する。本
実施例では，入出力手段として，同一デバイスで同時に
相互の干渉がなく，それぞれ反対方向に光を送信できる
第１及び第２の光デュプレクサ５ｂ，６ｂを用いてい
る。また，半導体光増幅器１ａには双方向から入力可能
な双方向半導体光増幅器１ｂを用いている。これは第１
の実施例で用いる半導体光増幅器の両端の光アイソレー
タを省略したものである。その他の構成は第１の実施例
と同じである。第２の実施例では，第１の信号光（ポン
プ光）は反時計回りにリングレーザ４を周回する。よっ
て，第２の信号光（入力信号光）に対して第１の信号光
（ポンプ光）の進行方向が逆向きとなり，四光波混合を
起こさせた場合，出力手段６である第２の光デュプレク
サ６ｂに現れる第１の信号光（ポンプ光）の強度が非常
に低くなる。したがって第２の光フィルタ８による第３
の信号光の光周波数（ｆ3 ）の成分の抽出が容易になる
という利点がある。その他の動作は第一の実施例と同じ
である。Another embodiment of the optical frequency converter according to claim 1 will be described as a second embodiment with reference to FIG. In this embodiment, the first and second optical duplexers 5b and 6b that can transmit light in opposite directions without using the same device at the same time are used as the input / output means. A bidirectional semiconductor optical amplifier 1b capable of bidirectional input is used as the semiconductor optical amplifier 1a. This is the first
The optical isolators at both ends of the semiconductor optical amplifier used in the embodiment are omitted. The other structure is the same as that of the first embodiment. In the second embodiment, the first signal light (pump light) orbits the ring laser 4 counterclockwise. Therefore, the traveling direction of the first signal light (pump light) is opposite to that of the second signal light (input signal light), and when four-wave mixing is caused, the second light which is the output means 6 is generated. The intensity of the first signal light (pump light) that appears in the duplexer 6b becomes extremely low. Therefore, the third optical filter 8
There is an advantage that the extraction of the optical frequency (f 3 ) component of the signal light can be facilitated. Other operations are the same as those in the first embodiment.
【００１８】請求項２の光周波数変換装置の実施例を第
３の実施例として，図３を用いて説明する。リングレー
ザ４を構成する半導体光増幅器１ａ，光周波数選択手段
２および光伝送路３は，請求項１のものと同様である。
光変調器７は，LiNbO3光変調器７ａからなる。請求項２
の実施例では，第１の信号光が多重化される前のクロッ
ク周波数の光パルス列となるよう光変調器７が必要であ
る。光パルス列がリングレーザ４を周回する時間をこの
クロック周波数の周期の整数倍の関係になるよう，リン
グレーザ４の共振器長すなわち光路長を設定する。この
ことにより高調波モードロック動作が可能となり，短パ
ルスが発生する。このレーザの動作についてはすでに文
献「Mode-locked Ring Lasers using MQW-Semiconducto
r Optical Amplifiers", IEEE LEOS'93 MSFL2.3 」で述
べられている。この生成された光パルス列が入力された
信号の所望のチャンネルに同期するよう，位相器９を調
整する。第１の信号光と第２の信号光は時計回りでリン
グレーザ４を周回し，半導体光増幅器１ａに同時に入射
することにより，両者の論理積として四光波混合が起こ
り，第３の信号光が発生する。半導体光増幅器１ａから
の光を第２のカプラ６ａでリングレーザ４から取り出
し，第２の光フィルタ８で第３の信号光の光周波数（ｆ
3 ）の成分のみを抽出して取り出す。以上の動作により
所望のチャンネルに対する光デマルチプレクシング動作
を光周波数が変換された状態で行うことが可能となる。A third embodiment of the optical frequency converter according to the present invention will be described as a third embodiment with reference to FIG. The semiconductor optical amplifier 1a, the optical frequency selecting means 2 and the optical transmission line 3 which compose the ring laser 4 are the same as those in claim 1.
The optical modulator 7 comprises a LiNbO 3 optical modulator 7a. Claim 2
In the embodiment, the optical modulator 7 is required so that the optical pulse train has the clock frequency before the first signal light is multiplexed. The resonator length of the ring laser 4, that is, the optical path length is set so that the time taken for the optical pulse train to circulate around the ring laser 4 is in an integral multiple of the cycle of the clock frequency. This enables harmonic mode lock operation and short pulses are generated. The operation of this laser has already been described in the document "Mode-locked Ring Lasers using MQW-Semiconducto".
r Optical Amplifiers ", IEEE LEOS'93 MSFL2.3". The phase shifter 9 is adjusted so that the generated optical pulse train is synchronized with the desired channel of the input signal. The first signal light and the second signal light circulate in the clockwise direction around the ring laser 4 and simultaneously enter the semiconductor optical amplifier 1a, whereby four-wave mixing occurs as a logical product of the two, and the third signal light is generated. appear. The light from the semiconductor optical amplifier 1a is extracted from the ring laser 4 by the second coupler 6a, and the optical frequency (f) of the third signal light is generated by the second optical filter 8.
3 ) Extract and extract only the component. With the above operation, the optical demultiplexing operation for the desired channel can be performed in the state where the optical frequency is converted.
【００１９】請求項２の光周波数変換装置のその他の実
施例を第４の実施例として，図４を用いて説明する。リ
ングレーザ４を構成する半導体光増幅器１ａ，光周波数
選択手段２，光伝送路３および光変調器７は，第３の実
施例と同様である。第４の実施例では，入力手段５及び
出力手段６として，第１及び第２の光デュプレクサ５
ｂ，６ｂを用いている。これは第２の実施例で述べた光
デュプレクサ５ｂ，６ｂと全く同じである。半導体光増
幅器には，双方向から入力可能な双方向半導体光増幅器
１ｂを用いている。これも第２の実施例で述べた双方向
半導体光増幅器１ｂと同様である。その他の構成は第３
の実施例と同じである。動作において第３の実施例と違
うところは，リングレーザ４内で第１の信号光の周回す
る方向が反時計回りであるため，第２の光デュプレクサ
６ｂの出力端１１には現れず，第３の信号光の光周波数
（ｆ3 ）の成分の分離が容易になることである。他の動
作は第３の実施例と同じである。Another embodiment of the optical frequency converter of the second aspect will be described as a fourth embodiment with reference to FIG. The semiconductor optical amplifier 1a, the optical frequency selecting means 2, the optical transmission line 3, and the optical modulator 7 which compose the ring laser 4 are the same as those in the third embodiment. In the fourth embodiment, the first and second optical duplexers 5 are used as the input means 5 and the output means 6.
b and 6b are used. This is exactly the same as the optical duplexers 5b and 6b described in the second embodiment. As the semiconductor optical amplifier, a bidirectional semiconductor optical amplifier 1b capable of bidirectional input is used. This is also the same as the bidirectional semiconductor optical amplifier 1b described in the second embodiment. Other configurations are third
Is the same as the embodiment described above. The difference from the third embodiment in the operation is that since the first signal light circulates in the ring laser 4 in the counterclockwise direction, it does not appear at the output end 11 of the second optical duplexer 6b. That is, the separation of the optical frequency (f 3 ) component of the signal light of No. 3 becomes easy. Other operations are the same as those in the third embodiment.
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明の構成を採用したので，ポンプ用
光源を必要とせず，簡単な構成により光周波数分割多重
通信における光周波数変換や，時分割多重光通信におけ
る光デマルチプレクシングが可能となる。この結果，装
置の小型化，簡素化を実現することが出来た。Since the structure of the present invention is adopted, it is possible to perform optical frequency conversion in optical frequency division multiplex communication and optical demultiplexing in time division multiplex optical communication with a simple structure without requiring a light source for a pump. Become. As a result, we were able to achieve downsizing and simplification of the device.
【００２１】第２の効果として，光周波数変換装置にお
いてポンプ光の光周波数を容易に可変できるため任意の
光周波数に変換できるようになった。As a second effect, the optical frequency of the pump light can be easily changed in the optical frequency converter, so that the optical frequency can be converted to an arbitrary optical frequency.
【００２２】第３の効果として，光デマルチプレクシン
グ装置において，信号光の光周波数が変動した場合にお
いてもポンプ光の光周波数を容易に可変できるため，分
離した信号光の光周波数を分離用光フィルタの透過域の
中心光周波数に容易に一致させることができる。As a third effect, in the optical demultiplexing device, the optical frequency of the pump light can be easily changed even when the optical frequency of the signal light fluctuates, so that the optical frequency of the separated signal light is separated. It can be easily matched with the center optical frequency of the transmission region of the filter.
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示した図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示した図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第３の実施例の構成を示した図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第４の実施例の構成を示した図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a fourth exemplary embodiment of the present invention.
【図５】四光波混合の概要を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an outline of four-wave mixing.
【図６】本発明の第３の実施例の動作のタイミングを示
した図である。FIG. 6 is a diagram showing the timing of the operation of the third exemplary embodiment of the present invention.
【図７】従来の光周波数変換装置の構成を示した図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional optical frequency conversion device.
【図８】従来の時分割多重装置の構成を示した図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional time division multiplexing apparatus.
１ 光増幅器。 １ａ 半導体光増幅器。 １ｂ 双方向半導体光増幅器。 ２ 光周波数選択手段。 ２ａ 第１の光フィルタ。 ３ 光伝送路。 ３ａ 光ファイバ。 ４ リングレーザ。 ５ 入力手段。 ５ａ 第１のカプラ。 ５ｂ 第１の光デュプレクサ。 ６ 出力手段。 ６ａ 第２のカプラ。 ６ｂ 第２の光デュプレクサ。 ７ 光変調器。 ７ａ LiNbO3光変調器。 ８ 第２の光フィルタ。 ９ 位相器。 １０ 入力端。 １１ 出力端。 ２０ モードロックレーザ。 ２１ 分布帰還形レーザ。 ２２ カプラ。 ２３ 半導体光増幅器。 ２４ 光フィルタ。 ２５ 第２の光増幅器。 ２６ 第２の光フィルタ。 ２７ 受光素子。 ２８ オシロスコープ。 ２９ 第３の光源。1 Optical amplifier. 1a Semiconductor optical amplifier. 1b Bidirectional semiconductor optical amplifier. 2 Optical frequency selection means. 2a First optical filter. 3 Optical transmission line. 3a optical fiber. 4 ring laser. 5 Input means. 5a First coupler. 5b First optical duplexer. 6 Output means. 6a Second coupler. 6b Second optical duplexer. 7 Optical modulator. 7a LiNbO 3 optical modulator. 8 Second optical filter. 9 Phaser. 10 Input end. 11 Output end. 20 mode-locked laser. 21 Distributed feedback laser. 22 Coupler. 23 Semiconductor optical amplifier. 24 Optical filter. 25 Second optical amplifier. 26 Second optical filter. 27 Light receiving element. 28 Oscilloscope. 29 Third light source.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/06 Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02 14/08 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｄ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H04B 10/06 H04J 14/00 14/02 14/08 H04B 9/00 D
Claims (2)
択する光周波数選択手段（２）とを光伝送路によりリン
グ状に結合して該第１の光周波数ｆ1 を有する第１の信
号光を発振するリングレーザ（４）と，変調された第２
の光周波数ｆ2 を有する第２の信号光を前記光増幅器に
供給するために該第２の信号光を前記リングレーザに入
力する入力手段（５）と，第１の信号光と第２の信号光
との四光波混合により前記光増幅器で生成された第３の
光周波数ｆ3 を有する第３の信号光を前記リングレーザ
から取り出す出力手段（６）を備えた光周波数変換装
置。1. An optical amplifier (1) and an optical frequency selecting means (2) for selecting a first optical frequency f 1 are coupled in a ring shape by an optical transmission line to have the first optical frequency f 1 . A ring laser (4) that oscillates a first signal light and a modulated second laser
Input means (5) for inputting the second signal light to the ring laser in order to supply the second signal light having the optical frequency f 2 to the optical amplifier, the first signal light and the second signal light. An optical frequency converter comprising an output means (6) for extracting from the ring laser a third signal light having a third optical frequency f3 generated by the optical amplifier by four-wave mixing with the signal light.
択する光周波数選択手段（２）と所定のタイミングで光
変調する光変調器（７）とを光伝送路によりリング状に
結合して該第１の光周波数ｆ1 を有する第１の信号光を
前記所定のタイミングにより発振するリングレーザ
（４）と，前記所定のタイミングに同期関係にある第２
の光周波数ｆ2 を有する第２の信号光を前記光増幅器に
供給するために該第２の信号光を前記リングレーザに入
力する入力手段（５）と，第１の信号光と第２の信号光
との四光波混合により前記光増幅器で生成された第３の
光周波数ｆ3 を有する第３の信号光を前記リングレーザ
から取り出す出力手段（６）を備えた光周波数変換装
置。2. An optical amplifier (1), an optical frequency selecting means (2) for selecting a first optical frequency f 1 and an optical modulator (7) for performing optical modulation at a predetermined timing are formed into a ring shape by an optical transmission line. Coupled to the ring laser (4) which oscillates the first signal light having the first optical frequency f 1 at the predetermined timing, and the second ring laser which is in synchronization with the predetermined timing.
Input means (5) for inputting the second signal light to the ring laser in order to supply the second signal light having the optical frequency f 2 to the optical amplifier, the first signal light and the second signal light. An optical frequency converter comprising an output means (6) for extracting from the ring laser a third signal light having a third optical frequency f3 generated by the optical amplifier by four-wave mixing with the signal light.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP34039094A JP3513675B2 (en) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | Optical frequency converter |
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ID=18336497
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| JP34039094A Expired - Fee Related JP3513675B2 (en) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | Optical frequency converter |
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|---|---|
| JP (1) | JP3513675B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6987904B2 (en) * | 2002-01-17 | 2006-01-17 | National Institute Of Information And Communications Technology | Variable-optical-delay apparatus |
| US7042630B2 (en) * | 2003-07-16 | 2006-05-09 | Binoptics Corp. | Wavelength converter/inverter |
| WO2006059963A1 (en) * | 2004-12-01 | 2006-06-08 | Binoptics Corporation | Wavelength converter/inverter |
| KR100921861B1 (en) * | 2007-05-29 | 2009-10-13 | 광주과학기술원 | All-optical Frequency Up-Converter, And All-optical Frequency Up-Converting Method in Radio Over Fiber System |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP34039094A patent/JP3513675B2/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2006059963A1 (en) * | 2004-12-01 | 2006-06-08 | Binoptics Corporation | Wavelength converter/inverter |
| KR100921861B1 (en) * | 2007-05-29 | 2009-10-13 | 광주과학기술원 | All-optical Frequency Up-Converter, And All-optical Frequency Up-Converting Method in Radio Over Fiber System |
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| JP3513675B2 (en) | 2004-03-31 |
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