JPH09222620A - 偏光の影響を受けない非線形光学ミラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 その働きが信号及び制御入力上に存在する信
号の偏光の影響を受けない光ファイバのル−プ状の非線
形光学ミラ−（ＮＯＬＭ）を提供する。 【解決手段】 ＮＯＬＭのル−プは光学距離が等しい偏
光維持型ファイバの四つの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ
４）で構成されており、これら四つの区間は、三箇所で
三つのスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）によって互いに
光学的に接続される。第一及び第三のスプライスにおい
て、偏光維持型ファイバの伝播中立軸は９０°回転され
ている。第二のスプライスにおいては、光デマルチプレ
クサと光マルチプレクサ、ならびにそれらを接続する二
つの偏光維持型光路を備えたモ−ド変換器がル−プ内に
挿入される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば光学的電
気通信システム中を通過する光信号の処理の分野に関す
る。より詳細には、本発明は、光信号のルーティング、
スイッチングまたは変調のために使用することができる
非線形光学ミラー装置（ＮＯＬＭ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを介する電気通信用リンクな
ど、光子回路におけるＮＯＬＭの多数の実施の形態及び
応用例が、すでに当業者に知られている。

【０００３】従来のＮＯＬＭを図１に示す。一般的に、
ＮＯＬＭは、一つの光ファイバループＬを含んでいる。
第一の光カプラＣ１は四つのゲート１、２、３、４を備
えており、このカプラＣ１は、異なるゲート間での光の
出力の分配を表わす結合係数ξ／（１−ξ）を有する。
そして第二の光カプラＣ２は、第一の制御用光ファイバ
Ｆ３を介してＮＯＬＭ中に第一の制御信号を注入するた
めのものである。

【０００４】必要ならば、ループ中に光増幅器ＧＬを付
け加えることによって、アセンブリに正の利得を与える
ことができ、それによって、増幅非線形ミラー（ＮＡＬ
Ｍ）またはこのような増幅器が、アセンブリに単位利得
を与えるために挿入損失を補償することができる。

【０００５】ＮＯＬＭによってスイッチされる光信号
は、入力ファイバＦ１によってカプラＣ１のゲート１に
導入される。まず第一に、ファイバＦ３上に制御信号が
存在していない状態で、５０／５０のカプラＣ１の結合
係数がξ／（１−ξ）である場合について見てみる。こ
の場合、前記光信号の出力の５０％がカプラＣ１のゲー
ト４上にあり、残り５０％はカプラＣ１のゲート３上に
ある。しかし、両者の間にはπ／２ラジアン（９０°）
の相対的位相差がある。したがって、二つの信号は、長
さがおよそ５ｋｍ〜１０ｋｍになるファイバのループ内
で反対方向に伝播して行く。二つの信号の光路が等しい
ため、信号はそれぞれカプラＣ１のゲート３と４に到達
し、そこで干渉を起こす。カプラＣ１はまた、±π／２
の相対的位相差も導入する。

【０００６】ここで、二つの信号の位相差が±πまたは
０であることから、カプラＣ１のゲート２に向かう合成
波について弱め合う干渉（位相差±π）が存在する。し
たがって、出力ファイバＦ２に向う信号の伝達は行われ
ない。反対に、カプラＣ１のゲート１に向う合成波で
は、干渉は強め合うものである（位相差０）。すなわち
この場合、ゲート１上に存在する信号は、ＮＯＬＭミラ
ーによりゲート１に向かって全反射される。

【０００７】ここで、制御用光ファイバＦ３上に制御信
号が存在する場合を考えてみる。この信号は、光カプラ
Ｃ２によってＮＯＬＭループ中に結合され、時計回りの
方向でループ内を伝播していく。ループ内を反対方向に
伝わっていく信号の波は、制御信号の存在の影響をまっ
たく、あるいはほとんど受けない。反対に、ループ内を
同一方向に伝播していく信号の波は妨害される。実際
に、ループＬのファイバは非線形の効果を有しており、
そのため、光の出力に応じて、またはより厳密にはファ
イバ内の電界の振幅に応じて、ファイバの屈折率が変わ
る（カー効果）。「共同伝播(en co-propagation)」と
呼ばれる一緒に伝搬する波の電界は、線形に重なる。し
たがって、電界の合成強度は、ループＬ内の他の方向に
伝播する波の強度より大きい。

【０００８】共同伝播する波から見たループＬの有効屈
折率は、逆伝播する波から見たものとは異なる。したが
って伝播速度も異なる。カプラＣ１への到達時間も異な
ることから、これらの波はまったくあるいはほとんど干
渉しない。光の強さ全体またはそのほとんどは、カプラ
Ｃ１のゲート２上にあり、出力用の光ファイバＦ２上を
搬送される。

【０００９】このように、制御用ファイバＦ３上の制御
信号の存在は、非線形光学ミラーのスイッチングを制御
することが可能であり、ミラーは制御信号が存在する場
合には透明となり、制御信号が欠如している場合には反
射する。スイッチングは非常に高速で、およそ１００Ｇ
Ｈｚ以上とすることができる。ＮＯＬＭのループ内に複
屈折エレメントを挿入すると、ミラーが、制御信号がな
い場合には透明に、制御信号が存在している場合には反
射するように、スイッチング特性を逆にすることもでき
る。

【００１０】以上に述べたようなＮＯＬＭは、たとえ
ば、従来の技術の説明として本出願書に明示的に組み込
まれる文献Ｄ１＝Ｊ．Ｋ．Ｌｕｃｅｋ及びＫ．Ｓｍｉｔ
ｈ（１９９３年）の「All optical signal regenerator
（全光学式信号再生器）」、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．第１８
巻、第１５号、ｐ．１２２６−ｐ．１２２８、１９９３
年８月１日号に記載されているような、クロック信号の
ＮＯＬＭを用いたスイッチングによるソリトン再生装置
で使用することができる、従来技術のものに合致してい
る。

【００１１】本発明をよりよく理解するために役に立つ
文献は他にもあり、それらについては、この目的に役立
つと認めた上で後で手短に紹介する。以下に挙げるこれ
らの文献も、従来の技術の説明として本出願書に明示的
に組み込まれる。

【００１２】Ｄ２＝Ｎ．Ｆｉｎｌａｙｓｏｎ他（１９９
２年）の「Switch inversion and polarization sensit
ivity of the nonlinear-optical loop mirror (NOLM)
（非線形光ループミラー（ＮＯＬＭ）のスイッチ逆転及
び偏光感度）」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔ．、第１７
巻、第２号、ｐ．１１２−１１４、１９９２年１月１５
日号。この文献は、ＮＯＬＭが、その線形状態において
切り替えられる光信号の偏光の影響をまったくあるいは
ほとんど受けないスイッチとして配置することもでき、
ループの複屈折は、モードの閉塞用リングでできたレー
ザ中で見られる不安定性の原因となる恐れがあると教示
している。

【００１３】ＮＯＬＭ中を流れる光信号のいずれか一方
の偏光の影響を受けないＮＯＬＭのさまざまな構成が文
献中に記載されている。これらの文献もまた、従来技術
の説明として明示的に本出願書に組み込まれる。

【００１４】Ｄ３＝Ｋ．Ｕｃｈｉｙａｍａ他（１９９２
年）の「Ultrafast polarisation -independent all-po
tical switching using a polarisation diversity sch
emein the nonlinear optical loop mirror (NOLM)（非
線形光ループミラー（ＮＯＬＭ）における偏光の多様な
図式を用いたあらゆるスイッチングの影響を受けない超
高速偏光）」、ｅｌｅｃｔｒｏｎ．ｌｅｔｔ．，第２８
巻、第２０号、ｐ．１８６４−ｐ．１８６６、１９９２
年９月２４日号。この文献は、切り替えられる信号の光
の偏光の影響を受けないスイッチとしてのＮＯＬＭの使
用法を示している。これは、ＮＯＬＭループの中央点に
おいてカットされ、９０°回転する偏光維持型ファイバ
を使用することによって得られる。その原理は図２に示
されている。

【００１５】ＮＯＬＭのループは、たとえば二穴型偏光
維持ファイバＰＡＮＤＡで構成されている。伝播の途中
で軸Ａ１と軸Ａ２との間で９０°の回転を行うことによ
り、左側区間の高速軸（あるいは低速軸）は、図２にお
けるループの右側区間の低速軸（あるいは高速軸）にな
る。ループ（Ｌ）のファイバは、偏光において分散して
いる。すなわち、ファイバの内側の光の伝播速度は、高
速軸と整列した偏光に対しては、伝播の高速軸に直交す
る偏光に対する速度とは異なる。偏光分散から解放され
ることが必要となり、それは、偏光維持の軸Ａ１、Ａ２
の互いに直交する配置をもつファイバの二つの等しい長
さを使用することによって行われる。またそれによっ
て、結果的に、ループＬの長さ上で偏光分散が無にな
る。

【００１６】切り替えられた信号の偏光にシステムが影
響を受けないようにするために、制御用の入力ファイバ
Ｆ３上のカプラＣ２によってループＬ内に導入された制
御信号の偏光は、直交する二つの軸Ａ１、Ａ２から４５
°で注入される。前例と同じように、偏光分散効果は無
になる。

【００１７】Ｄ４＝ｕｃｈｉｙａｍａ他（１９９５年）
の「Polarisation independant wavelength conversion
using non linear optical loop mirror（非線形光学
ループミラーを使用する波長変換に左右されない偏
光）」Ｅｌｅｃｔ．Ｌｅｔｔ．３１（２１）、ｐ．１８
６２、１９９５年１０月１２日号は、図１を用いて上述
したようなＮＯＬＭの制御入力に適用された不確定な偏
光用光信号の波長変換システムについて記載している。
この装置の性能を、波長を変換する光信号の偏光の影響
を受けないようにするために、ＮＯＬＭは、Ｄ３におけ
るのと同様に偏光維持型ファイバによってつくられ、ク
ロック信号は、ＮＯＬＭのループの中立軸に対して４５
°の向きの偏光で、カプラＣ１の入力に注入される。

【００１８】本出願人が従来技術の文献のなかで最も近
いものとみなしている文献は、Ｄ５＝Ｄ．Ｓａｎｄｅｌ
他（１９９４年）の「Polarisation-indepedent regene
rator with nonlinear optoelectronic phase-locked l
oop（非線形光エレクトロニクスフェーズロックループ
の偏向の影響を受けない再生器）」、ＯｐｔｉｃａｌＦ
ｉｂｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ １９９４、論文ＦＧ２である。この文献は、その
主入力において３×３カプラを有するＮＯＬＭの使用法
について報告している。本発明の一つの実施の形態にお
いては、この文献の中に記されているような特定の位相
関係を得るために、このような３×３カプラが使用され
る。実際、２×２カプラの代わりに３×３カプラを使用
すると、ＮＯＬＭのループ内に非対称の位相差が生じ
る。逆伝播の信号によって見られるポンピングの平均的
強さ（あるいはクロック信号によるループの充填率）に
したがった消光比の劣化は、それぞれのパラメータの選
択が適切である場合には、この位相差によって取り除く
ことができる。

【００１９】Ｄ５のＮＯＬＭには、光学距離が等しい偏
光維持型ファイバの四つの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ
４）が含まれている。これら四つの区間（Ｔ１、Ｔ２、
Ｔ３、Ｔ４）は、三箇所で三つのスプライス（Ｅ１、Ｅ
２、Ｅ３）によって互いに光学的に接続されている。第
一と第三のスプライスにおいては、ファイバの偏光維持
軸は９０°回転している。第二のスプライスにおいて
は、ループ中に、信号及び制御の二つの波長（それぞ
れ、λ_sとλ_cの波長）に応じて長さが選択される偏光に
よる分散光ファイバを有するモード変換器が挿入されて
いる。

【００２０】ここで、隣接する区間（Ｔ２、Ｔ３）の中
立軸に対して軸が４５°の向きをとっている短い偏光維
持型ファイバが問題になる。このファイバの長さは、信
号（波長λ_s）では整数ｎ、ポンプ光ではｎ±１／２の
うねりの長さ（ここでは、λ_cの波長を有する制御光に
等しい長さ）が存在するような光路の長さを有するよう
に選択される。

【００２１】この文献Ｄ５の実施の形態には欠点があ
り、それを解消することが本発明の一目的である。とい
うのも、この装置は、実際に使用する際には重大な問題
が生じる。モード変換器として役立つファイバの特性を
非常に正確に把握していなければならないとともに、そ
の長さをうなりの長さよりもはるかに小さい公差（複屈
折性が高いファイバにおいては数ミリメートル）で調整
しなければならない。モード変換器は温度で調節しなけ
ればならない。一方、モードの変換は、はっきりと定め
られた波長（λ_s、λ_c）の対に対してしか行えないこと
が明らかである。さらに、偏光分散は補償されず、文献
Ｄ５中で理論的に説明されているようにモードの変換の
みでは制御用の偏光に対する独立性を得るのに不十分で
ある。

【００２２】Ｄ６＝Ｈ．Ｂｕｌｏｗの名義による米国特
許第５３７７２８４号は、制御用光信号の適用に呼応す
る光信号の高速スイッチングのための干渉計ＳＡＧＮＡ
Ｃについて記載している。ここで述べられている干渉計
は、上述のＮＯＬＭと同じ要領で作動し、その働きは同
じ物理的原理に基づくものである。Ｂｕｌｏｗは、制御
用光信号がほとんど偏光を解消されるように、スイッチ
の働きが切り替えられる光信号の偏光の影響を受けない
方法を記述している。

【００２３】Ｂｕｌｏｗによれば、制御用光信号のパル
スは、パルスの内側に分配された複数の偏光状態を含む
こともできる。提案されているもう一つの解決策は、制
御用パルス内の二つの光束の使用である。これらの二つ
の光束は、互いに直交する偏光軸を有する線形偏光であ
る。

【００２４】Ｄ７＝Ｗｈｉｔａｋｅｒ、Ｎ．Ａ．他（１
９９２年）の「Polarisation-independent all-optical
switching（偏光−独立型全光スイッチング）」、ＩＥ
ＥＥＰｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔ．４（３）、
ｐ．２６０−ｐ．２６３、１９９２年３月３日号。この
論文において、著者は、ＮＯＬＭのファイバの偏光分散
を使用する制御用信号の偏光の影響を受けないＮＯＬＭ
を提案している。信号及び制御（装置ＰＤＭ−＞ＴＤＭ
への移行後）は、それぞれ偏光軸のいずれか一本上に伝
播し（すなわち信号の偏光が強制される！）、非線形効
果を増加させるためにＮ回交差する（軸が各スプライス
で９０°回転する偏光維持型ファイバのＮ個の区間）。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の技術の問題と欠点を解消することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明は、
光ファイバのループ（Ｌ）を備えており、前記ループ
（Ｌ）は、第一の波長（λ_s）によって部分的に特徴づ
けられる第一の光信号の注入のための信号入力と信号出
力を有し、第一の信号入出力光カプラ（Ｃ１）が、前記
入力及び前記出力を前記ループ（Ｌ）に結合するための
結合係数ξ／（１−ξ）を有し、さらに、ファイバＦ３
を介する第一の制御入力と、第二の波長（λ_c）によっ
て部分的に特徴づけられる制御用と呼ばれる第二の光信
号を、ファイバＦ３を介して前記ループ（Ｌ）中に注入
できるように、前記第一の制御入力を前記ループＬに結
合するための第二の光カプラ（Ｃ２）とを備えており、
前記光ファイバループ（Ｌ）が、二本の伝播中立軸を有
する偏光維持型ファイバの偶数（２ｉ＞２、ｉは整数）
の区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３，Ｔ４．．．）を備えて、こ
れらの区間が、光学距離が等しく、２ｉ−１箇所で２ｉ
−１個のスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）によ
って互いに光学的に接続されており、ファイバの前記伝
播中立軸が、ループの真ん中のもの（ｉ番目のスプライ
ス）を除きあらゆるスプライス（Ｅ１、Ｅ３）の所で９
０°回転しており、このｉ番目のスプライスがモード変
換器を備えている、ループ状の非線形ミラー（ＮＯＬ
Ｍ）であって、さらに、前記モード変換器が、偏光維持
型のデマルチプレクサ（Ｃ３）とマルチプレクサ（Ｃ
４）、ならびにそれぞれ前記第一と第二の波長（λ_s、
λ_c）を搬送するためにそれらを接続する第一及び第二
の光路（Ｆλ_s、Ｆλ_c）を備えており、前記光路が、偏
光維持型ファイバでできていること、ならびに、前記第
二経路（Ｆλ_c）の中立軸は９０°回転するが、前記第
一経路（Ｆλ_s）の中立軸は回転していないことを特徴
とするミラーを提案している。

【００２７】具体的一実施の形態によれば、前記光デマ
ルチプレクサと光マルチプレクサは、前記第一の波長と
第二の波長（λ_s、λ_c）を有する前記第一の光信号と第
二の光信号を分離し、かつ結び付ける波長選択的偏光維
持型光カプラ（Ｃ３、Ｃ４）である。

【００２８】代替的実施の形態によれば、区間は四つあ
り、スプライスの数は三つである。

【００２９】また好ましい実施の形態によれば、偏光維
持型ファイバの２ｉ個の区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ
４、．．．）の長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ
４、．．．）は、中立軸のいずれか一本上に制御によっ
て導入され、最初のｉ個の区間（ループの前半、Ｔ１、
Ｔ２）上で積分される非線形位相差が、もう一方の軸上
に制御によって導入され、最後のｉ個の区間（ループの
後半、Ｔ３、Ｔ４）上で積分される非線型位相差に等し
くなるように選択される。

【００３０】本発明のＮＯＬＭは、従来の応用例のため
に有利に配置することができるが、その性能は、これま
で、従来の技術のＮＯＬＭ装置が偏光に対して敏感であ
るという欠点をもっていた。そこで本発明はまた以下を
提案する。

【００３１】・本発明によるＮＯＬＭを備えた光波長変
換装置。

【００３２】・本発明によるＮＯＬＭを備えた光学的ス
イッチング装置。

【００３３】・本発明によるＮＯＬＭを備えたル−プ状
のファイバ型レ−ザ用の光変調装置。

【００３４】−本発明によるＮＯＬＭを備えたタイムジ
ッタの補償による光学ソリトン再生装置。

【００３５】

【発明の実施の形態】わかりやすくするために添付の図
面を参照して、本発明のさまざまな特性及び利点を以下
に詳細に説明する。

【００３６】添付の図面は、本発明の原理を示すという
目的で、限定的でなく例示的なものとして示したもので
ある。すべての図において、同一の参照番号は同一のエ
レメントを示しているが、わかりやすくするために、縮
尺は必ずしも遵守されていない。

【００３７】図３は、文献Ｄ３に記されているように、
波長の変換器として使用されるのに適した非線形光学ミ
ラ−（ＮＯＬＭ）の例を概略的に示している。図３の装
置の機械的構造は、図２を参照して上述した構造と同じ
である。ル−プＬ内に注入される信号の偏光だけが、図
２に示された変更に対して逆転している。というのも、
図３のＮＯＬＭは、クロック信号（λ_s）の光が、ル−
プＬの偏光維持型ファイバの伝播の中立軸に対して４５
°の向きの方向に沿って偏光しているという条件で、光
カプラＣ２を介してル−プ内に注入されるポンプ光（λ
_c）の信号の偏光とは無関係である。

【００３８】以上に説明したようなＮＯＬＭは、従来の
技術に合致しており、ＮＯＬＭの二つの光学的カプラ
（Ｃ１、Ｃ２）上に注入される二つの光信号の偏光に左
右される恐れがあると同時に、ル−プ上の偏光分散を補
償することができない。

【００３９】こうした従来の技術の欠点を解消し、特
に、ＮＯＬＭが、ＮＯＬＭの二つの光学カプラ（Ｃ１、
Ｃ２）上に注入される二つの光信号の偏光に左右されな
いようにし、ル−プ上の偏光分散の補償を可能にするこ
とが本発明の目的である。本発明のもう一つの目的は、
それらの品質が同時に、従来技術中で示されているもの
より簡単に工業的に生産できる部品によって得られ、さ
らに相対的に周囲の温度変化に左右されないようなＮＯ
ＬＭをつくりだすことにある。

【００４０】図４に概略的にその一例が示されているよ
うに、本発明のＮＯＬＭの働きは、図１、２、３を用い
て上述したＮＯＬＭの動作と同じである。図２と３のＮ
ＯＬＭとまったく同じように、本発明のＮＯＬＭは、偏
光維持型ファイバの複数の区間からつくりだされる。本
発明によれば、区間の数は、ｉが１より大きい整数であ
るとして、偶数２ｉである。図４にしたがって、光学距
離が等しい（それぞれ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）少な
くとも四つの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）が必要で
ある。これらの四つの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）
は、３箇所で三つのスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）に
よって互いに光学的に接続されている。第一及び第三の
スプライス（Ｅ１、Ｅ３）においては、偏光維持型ファ
イバの伝播中立軸は、図２の単一スプライスを参照して
上記に説明したように９０°回転する。

【００４１】本発明によれば、区間Ｔ２とＴ３との間の
第二のスプライスＥ２においては、ル−プＬ中に、図５
に示されているようにモ−ド変換器が挿入されており、
この変換器は、光デマルチプレクサＣ３と光マルチプレ
クサＣ４、さらにそれらを接続させる二つの偏光維持型
光路（Ｆλ_s、Ｆλ_c）を備えている。デマルチプレクサ
Ｃ３は、それぞれ前記二つの経路（Ｆλ_s、Ｆλ_c）上
で、その入力（λ_s、λ_c）上に存在する二つの光信号を
分割する。制御信号（λ_c）を搬送する経路（Ｆλ_c）上
に、偏光維持型ファイバの伝播中立軸の９０°の回転を
ともなうスプライスＥ４が行われる。もう一方の経路
（Ｆλ_s）上では、軸の回転が行われない。次に、前記
マルチプレクサＣ４は二つの信号（λ_sとλ_c）を再び組
み合わせる。

【００４２】このようなデマルチプレクサ装置（Ｃ３）
及びマルチプレクサ装置（Ｃ４）は、たとえば、ダイク
ロイックフィルタと偏光維持型光カプラとともに、三本
の偏光維持型ファイバとともにつくりだすことができ
る。このような装置は、たとえば、カナダのオンタリオ
州ＮｅｐｅａｎのＪＤＳ ＦＩＴＥＬ Ｉｎｃ．社か
ら、カタログ番号ＷＤ１５５５−ＡＬＬ５ＪＭ１で市販
されている。また近い将来に、このような部品を光集積
テクノロジによってつくりだすことが可能になる。

【００４３】ル−プＬのファイバにおいて維持用軸Ａ１
及びＡ２に対して４５°の向きの偏光軸を有し、カプラ
Ｃ２を介してＮＯＬＭのなかに制御用の光信号（λ_c）
を注入するための準備をすることはもはや必要でない。
このように装置の働きは、二つの信号（λ_s、λ_c）の偏
光に左右されず、そのことは、文献Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、
Ｄ４のなかで述べられている従来の技術による実施の形
態と比べて重要な利点である。

【００４４】文献Ｄ５の装置と比べると、本発明の実施
ははるかに簡単である。なぜなら、二つの光路（Ｆ
λ_s、Ｆλ_c）の長さは、Ｄ５のモ−ド変換器の長さがそ
うであるように決定的なものではない。さらに、本発明
のモ−ド変換器は、相対的に周囲の温度に左右されない
が、Ｄ５の装置は、正しく作動するために温度調節を必
要とする。一方、Ｄ５のＮＯＬＭは、ル−プＬ上を伝播
する信号の偏光分散を補償しない。

【００４５】このように、本発明のＮＯＬＭは、未知
の、場合によっては制御できない任意の偏光信号
（λ_s、λ_c）で再現可能であるように、正しく作動する
ことができる。一方、偏光分散の補償は、自動的に調整
の必要なく行われる。

【００４６】本発明の好ましい実施の形態をより正確に
説明するために、本書の中で、区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ
３、Ｔ４）の等しい光学距離が何を意味しているのかを
説明しておく必要がある。そのためには、ル−プＬの区
間中を、それらを接続しているスプライスを通して伝播
する光信号が受ける光学的損失を考慮に入れなければな
らない。なぜなら、偏光に対する独立性は、モ−ド変換
器の前後の非線形位相差（カ−効果）の等しさ、すなわ
ち信号の振幅によって変わるからである。

【００４７】区間の長さの計算例として、その説明を簡
単にするためにいくつかの仮説を立てることができる。
まず偶数の区間２ｉ＝４を選択する。区間の各対の内部
では、その長さは、各対における偏光分散を補償するた
めに等しく選択される（Ｌ１＝Ｌ２、Ｌ３＝Ｌ４）。図
４に示されているように、光カプラＣ２は、最初の区間
Ｔ１の始まり近くに配置されている。このカプラＣ２を
介して注入される制御信号は、Ｔ１、Ｅ１、Ｔ２、Ｅ
２、Ｔ３、Ｅ３、Ｔ４中で次々に損失を受ける。この信
号が、最後の区間Ｔ４の中で最も弱くなり、さらに、非
線形効果もまたこの区間中で最も弱くなる。したがっ
て、最後の区間Ｔ４のなかでも最初の区間Ｔ１と同じ大
きさの効果を得るためには、最後の区間Ｔ４の長さＬ４
が第一の区間Ｔ１の長さＬ１より大きくなる必要があ
る。

【００４８】あらゆる区間について、たとえばα＝０．
２３ｄＢ／ｋｍと定められた一定のファイバ減衰値がと
られ、スプライスＥ１、Ｅ２、Ｅ３の損失はそれぞれＰ
１、Ｐ２、Ｐ３と記される。

【００４９】中立軸のいずれか一本上に制御によって導
入され、最初のｉ個の区間（ル−プの前半、Ｔ１、Ｔ
２）上で積分される非線形位相差が、もう一本の軸上に
制御によって導入され、最後のｉ個の区間（ル−プの後
半、Ｔ３、Ｔ４）上で積分される非線形位相差に等しい
という条件の下で、以下のように記すことができる。

【００５０】（１−ｅ^-αL1）／α＋（Ｐ１・ｅ^-αL1）
・（１−ｅ^-αL1）／α＝Ｐ１・Ｐ２・（ｅ^-2αL1）
（１−ｅ^-αL4）／α＋Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３［ｅ
^-α(2L1+L4)］［１−ｅ^-αL4］／α この結果からＬ１とＬ４は以下の関係式を満たさなけれ
ばならない。

【００５１】１＋（Ｐ１−１）ｅ^-αL1＋Ｐ１・ｅ
^-2αL1＝［Ｐ１・Ｐ２・ｅ^-2αL1］［１＋（Ｐ３−１）
ｅ^-αL4］＋Ｐ３・ｅ^-2αL4］ 偏光軸の回転がない光路のモ−ド変換器中での挿入損失
は、上記の方程式のなかで得られた項に比べて取るに足
らないものである。

【００５２】本発明のＮＯＬＭは、より大きな数（偶
数）の区間を有することができるが、それによって装置
の複雑さとスプライスによる損失が増大する。

【００５３】当業者は、特許請求の範囲に定義されてい
る本発明の範囲を逸脱せずに、さまざまな実施形態を介
して、多数の応用例に適合させるためにこのコンセプト
を活用することができるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術によって知られている非線形光学ミ
ラ−（ＮＯＬＭ）の例を概略的に示す図である。

【図２】文献Ｄ３によって知られているような従来の技
術の切り替えられる信号の偏光の影響を受けないＮＯＬ
Ｍスイッチを概略的に示す図である。

【図３】文献Ｄ４によって知られている従来の技術の制
御信号の偏光の影響を受けないＮＯＬＭ波長変換器を概
略的に示す図である。

【図４】信号及び制御の二つの入力上に存在する信号の
偏光の影響を受けないＮＯＬＭの本発明による実施の形
態を概略的に示す図である。

【図５】図４の実施の形態のなかで使用されるのに適し
ているモ−ド変換装置の一例を概略的に示す図である。

【符号の説明】

Ｃ 光カプラ Ｅ スプライス Ｆ 光ファイバ λ_s、λ_c 信号 Ｔ 区間

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバのループ（Ｌ）を備えてお
   り、前記ループ（Ｌ）が、第一の波長（λ_s）によって
   部分的に特徴づけられる第一の光信号の注入のための信
   号入力と信号出力とを有し、第一の信号入出力光カプラ
   （Ｃ１）が、前記入力と前記出力とを前記ループ（Ｌ）
   に結合するための結合係数ξ／（１−ξ）を有し、さら
   に、ファイバＦ３を介する第一の制御入力と、第二の波
   長（λ_c）によって部分的に特徴づけられる制御用と呼
   ばれる第二の光信号を、ファイバＦ３を介して前記ルー
   プ（Ｌ）中に注入できるように前記第一の制御入力を前
   記ループＬに結合するための第二の光カプラ（Ｃ２）と
   を備えており、前記光ファイバのループ（Ｌ）が、二本
   の伝播中立軸（Ａ１、Ａ２）を有する偶数個（２ｉ＞
   ２、ｉは整数）の偏光維持型ファイバの区間（Ｔ１、Ｔ
   ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）を備え、これらの区間が、光
   学距離が等しく、２ｉ−１箇所で２ｉ−１個のスプライ
   ス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）によって互いに光学的
   に接続されており、前記ファイバの前記伝播中立軸が、
   ループの真ん中のものを除き（Ｅ１、Ｅ３）２ｉ−２個
   のスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）の所で９０
   °回転しており、ｉ番目のスプライスがモード変換器を
   備えている、ループ状の非線形ミラー（ＮＯＬＭ）であ
   って、さらに、前記モード変換器が、偏光維持型の光デ
   マルチプレクサ（Ｃ３）と光マルチプレクサ（Ｃ４）、
   ならびにそれぞれ前記第一と第二の波長（λ_s、λ_c）を
   搬送するためにそれらを接続する第一及び第二の光路
   （Ｆλ_s、Ｆλ_c）を備えており、前記光路（Ｆλ_s、Ｆ
   λ_c）が、偏光維持型ファイバで構成されていること、
   ならびに、前記第二の経路（Ｆλ_c）の中立軸（Ａ１、
   Ａ２）は９０°回転しているが、前記第一の経路（Ｆλ
   _s）の中立軸は回転していないことを特徴とするＮＯＬ
   Ｍ。
2. 【請求項２】 前記光デマルチプレクサと光マルチプレ
   クサ（Ｃ３、Ｃ４）が前記第一及び第二の波長（λ_s、
   λ_c）を有する前記第一及び第二の光信号を分離し、か
   つ結び付ける、波長による選択的偏光維持型光カプラで
   あることを特徴とする請求項１に記載のＮＯＬＭ。
3. 【請求項３】 前記偏光維持型ファイバの区間（Ｔ１、
   Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）が四つあり、前記スプライ
   スの数が三つ（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）であることを特徴と
   する請求項１または２に記載のＮＯＬＭ。
4. 【請求項４】 前記偏光維持型ファイバの四つの区間
   （Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）の長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ
   ３、Ｌ４）が、中立軸のいずれか一本上に制御によって
   導入され、最初のｉ個の区間（ループの前半、Ｔ１、Ｔ
   ２）で積分される非線形位相差が、もう一方の軸上に制
   御によって導入され、最後のｉ個の区間（ループの後
   半、Ｔ３、Ｔ４）で積分される非線形位相差に等しくな
   るように選択されることを特徴とする請求項３に記載の
   ＮＯＬＭ。
5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか一項に記載の
   ＮＯＬＭを備える光波長変換器。
6. 【請求項６】 請求項１から４のいずれか一項に記載の
   ＮＯＬＭを備える光学スイッチ。
7. 【請求項７】 請求項１から４のいずれか一項に記載の
   ＮＯＬＭを備えるループ状のファイバレーザ用の光学変
   調器。
8. 【請求項８】 請求項１から４のいずれか一項に記載の
   ＮＯＬＭを備えるタイムジッタの補償による光学ソリト
   ン再生装置。