JPH1078595A - 波長変換装置、光演算装置及び光パルス位相検出回路 - Google Patents
波長変換装置、光演算装置及び光パルス位相検出回路Info
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- JPH1078595A JPH1078595A JP8233796A JP23379696A JPH1078595A JP H1078595 A JPH1078595 A JP H1078595A JP 8233796 A JP8233796 A JP 8233796A JP 23379696 A JP23379696 A JP 23379696A JP H1078595 A JPH1078595 A JP H1078595A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- 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
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長を変換する。
【解決手段】 フランツケルディッシュ効果を利用した
透過型ＩｎＧａＡｓＰ電気吸収型光変調器１０の一方の
端面１０ａに波長変換のターゲットとなる波長の連続光
（プローブ光）１２を入射する。光変調器１０には３Ｖ
の一定電圧が印加されている。光サーキュレータ１４
は、その端子Ａに入力する原信号光（波長変換しようと
する信号光）１６を端子Ｂから光変調器１０の他端面１
０ｂに入射する。光変調器１０は、原信号光１６の強度
に応じた損失をプローブ光１２に与え、その波形を原信
号光と実質的に同じものにする。光変調器１０のにより
波長変換され、端面１０ｂから出力されるプローブ光
は、波長変換光１８として光サーキュレータ１４の端子
Ｂに入射し、その端子Ｃから出力される。
透過型ＩｎＧａＡｓＰ電気吸収型光変調器１０の一方の
端面１０ａに波長変換のターゲットとなる波長の連続光
（プローブ光）１２を入射する。光変調器１０には３Ｖ
の一定電圧が印加されている。光サーキュレータ１４
は、その端子Ａに入力する原信号光（波長変換しようと
する信号光）１６を端子Ｂから光変調器１０の他端面１
０ｂに入射する。光変調器１０は、原信号光１６の強度
に応じた損失をプローブ光１２に与え、その波形を原信
号光と実質的に同じものにする。光変調器１０のにより
波長変換され、端面１０ｂから出力されるプローブ光
は、波長変換光１８として光サーキュレータ１４の端子
Ｂに入射し、その端子Ｃから出力される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長変換装置、光
演算装置及び光パルス位相検出回路に関し、より具体的
には、光伝送システム又は光通信システムにおいて、光
信号の波長を別の波長に変換する波長変換装置、信号光
とプローブ光を光演算する光演算装置、及び、光パルス
列のパルス位相を検出する光パルス位相検出回路に関す
る。
演算装置及び光パルス位相検出回路に関し、より具体的
には、光伝送システム又は光通信システムにおいて、光
信号の波長を別の波長に変換する波長変換装置、信号光
とプローブ光を光演算する光演算装置、及び、光パルス
列のパルス位相を検出する光パルス位相検出回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、将来の情報化社会を支えるインフ
ラストラクチャとして波長多重光信号による大容量光通
信ネットワークの研究が精力的に進められている。その
結果、ネットワークのノードで信号波長を変換できれ
ば、ネットワークの性能を飛躍的に向上できることが判
明した。
ラストラクチャとして波長多重光信号による大容量光通
信ネットワークの研究が精力的に進められている。その
結果、ネットワークのノードで信号波長を変換できれ
ば、ネットワークの性能を飛躍的に向上できることが判
明した。
【０００３】そこで、世界の主要な研究機関において実
用的な波長変換技術が研究及び検討されている。基本的
には、半導体レーザ増幅器の相互利得飽和、四光子混合
又は相互位相変調を利用したり、光ファイバの四光子混
合を用いる波長変換装置が提案されている。図１１〜図
１４は、従来例の概略構成ブロック図を示す。
用的な波長変換技術が研究及び検討されている。基本的
には、半導体レーザ増幅器の相互利得飽和、四光子混合
又は相互位相変調を利用したり、光ファイバの四光子混
合を用いる波長変換装置が提案されている。図１１〜図
１４は、従来例の概略構成ブロック図を示す。
【０００４】図１１に示す従来例では、半導体レーザ増
幅器の相互利得飽和特性を利用する。半導体レーザ増幅
器１１０の一端に、強度変調された波長λ１の信号光
と、波長λ２の連続光（ＣＷ）を入力する。半導体レー
ザ増幅器１１０の相互利得飽和特性により、半導体レー
ザ増幅器１１０の他端から出力される波長λ２の信号光
は、波長λ１の信号光のデータを反転した強度変調デー
タになる。
幅器の相互利得飽和特性を利用する。半導体レーザ増幅
器１１０の一端に、強度変調された波長λ１の信号光
と、波長λ２の連続光（ＣＷ）を入力する。半導体レー
ザ増幅器１１０の相互利得飽和特性により、半導体レー
ザ増幅器１１０の他端から出力される波長λ２の信号光
は、波長λ１の信号光のデータを反転した強度変調デー
タになる。
【０００５】図１２に示す従来例では、２つの半導体レ
ーザ増幅器１１２，１１４をカップラ１１６，１１８，
１２０によりマッハツェンダ干渉構成とし、半導体レー
ザ増幅器１１２，１１４の相互位相変調特性を利用す
る。このマッハツェンダ干渉計に、カップラ１１６によ
り波長λ１のデータ光信号を入力し、カップラ１１８に
より波長λ２の連続光を入力すると、波長λ１のデータ
光信号と同じように強度変調された波長λ２のデータ光
信号出力がカップラ１２０から得られる。
ーザ増幅器１１２，１１４をカップラ１１６，１１８，
１２０によりマッハツェンダ干渉構成とし、半導体レー
ザ増幅器１１２，１１４の相互位相変調特性を利用す
る。このマッハツェンダ干渉計に、カップラ１１６によ
り波長λ１のデータ光信号を入力し、カップラ１１８に
より波長λ２の連続光を入力すると、波長λ１のデータ
光信号と同じように強度変調された波長λ２のデータ光
信号出力がカップラ１２０から得られる。
【０００６】図１３に示す従来例では、半導体レーザ増
幅器の四光子混合を利用する。半導体レーザ増幅器１２
２にデータ光信号（波長λ１）とポンプ光を入力する
と、四光子混合により、その出力光が、データ光信号
（波長λ１）とポンプ光以外に、サテライト光と波長λ
２のデータ光信号光を含む。出力光の内の、波長λ２の
データ光信号を変換光とする。
幅器の四光子混合を利用する。半導体レーザ増幅器１２
２にデータ光信号（波長λ１）とポンプ光を入力する
と、四光子混合により、その出力光が、データ光信号
（波長λ１）とポンプ光以外に、サテライト光と波長λ
２のデータ光信号光を含む。出力光の内の、波長λ２の
データ光信号を変換光とする。
【０００７】図１４では、図１２の半導体レーザ増幅器
１２２の代わりに、光ファイバ１２４（例えば、通常の
石英光ファイバ）の非線形性を使用する。
１２２の代わりに、光ファイバ１２４（例えば、通常の
石英光ファイバ）の非線形性を使用する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図１１に示す
従来例は、他の従来例に比べ、最も簡便な構成になって
いるものの、変換光の消光比が十分にとれず、多段の波
長変換に適さないという問題点がある。
従来例は、他の従来例に比べ、最も簡便な構成になって
いるものの、変換光の消光比が十分にとれず、多段の波
長変換に適さないという問題点がある。
【０００９】また、図１２に示す従来例では、２台の半
導体レーザ増幅器１１２，１１４をマッハツェンダ干渉
構成とする必要があり、構成が複雑になる。また、１８
０度の位相変調を僅かな光パワーで行なえるので、変換
光が、原信号光のわずかなパワー変動に敏感に影響され
るという問題がある。
導体レーザ増幅器１１２，１１４をマッハツェンダ干渉
構成とする必要があり、構成が複雑になる。また、１８
０度の位相変調を僅かな光パワーで行なえるので、変換
光が、原信号光のわずかなパワー変動に敏感に影響され
るという問題がある。
【００１０】図１３及び図１４に示す四光子混合を使用
する方式では、以下の問題点がある。即ち、半導体レー
ザ増幅器１２２を使用する構成（図１３）では、変換波
長帯域が狭く、また、自然放出光によるＳ／Ｎ比の劣化
を無視できない。光ファイバ１２４を使用する構成（図
１４）では、光ファイバ１２４を１ｋｍ以上にする必要
があり、装置が大型化する。また、四光子混合では、原
理的に原信号光の偏波面とポンプ光の偏波面を一致させ
る必要があるが、一般に光ファイバを伝送する信号光の
偏波面は時間的に変動するので、この変動を解消する手
段を設けなければならない。
する方式では、以下の問題点がある。即ち、半導体レー
ザ増幅器１２２を使用する構成（図１３）では、変換波
長帯域が狭く、また、自然放出光によるＳ／Ｎ比の劣化
を無視できない。光ファイバ１２４を使用する構成（図
１４）では、光ファイバ１２４を１ｋｍ以上にする必要
があり、装置が大型化する。また、四光子混合では、原
理的に原信号光の偏波面とポンプ光の偏波面を一致させ
る必要があるが、一般に光ファイバを伝送する信号光の
偏波面は時間的に変動するので、この変動を解消する手
段を設けなければならない。
【００１１】本発明は、これら従来例の問題点を解決
し、より簡単な構成で効率的に波長変換できる波長変換
装置を提示することを目的とする。
し、より簡単な構成で効率的に波長変換できる波長変換
装置を提示することを目的とする。
【００１２】本発明はまた、より大きな消光比を得られ
る波長変換装置を提示することを目的とする。
る波長変換装置を提示することを目的とする。
【００１３】本発明は更に、信号光とプローブ光を光段
階で演算し、光段階で波形整形、雑音抑制及び論理演算
等の行なえる光演算装置を提示することを目的とする。
階で演算し、光段階で波形整形、雑音抑制及び論理演算
等の行なえる光演算装置を提示することを目的とする。
【００１４】本発明は更に、信号光により搬送される光
パルス列の位相を容易に検出できる光パルス位相検出回
路を提示することを目的とする。
パルス列の位相を容易に検出できる光パルス位相検出回
路を提示することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る波長変換装
置では、印加電圧により透過吸収特性の変化する吸収型
光変調器に、原信号光と当該原信号光の波長とは異なる
１以上の波長のプローブ光とを入射する。吸収型光変調
器から出力される当該プローブ光は、原信号光の波形に
応じて波形変換されているので、これを出力光とする。
これにより、非常に簡単な構成で波長を変換できる。偏
波面制御も不要である。
置では、印加電圧により透過吸収特性の変化する吸収型
光変調器に、原信号光と当該原信号光の波長とは異なる
１以上の波長のプローブ光とを入射する。吸収型光変調
器から出力される当該プローブ光は、原信号光の波形に
応じて波形変換されているので、これを出力光とする。
これにより、非常に簡単な構成で波長を変換できる。偏
波面制御も不要である。
【００１６】原信号光を吸収型光変調器に供給すると共
に、吸収型光変調器により波形変換されて出力されるプ
ローブ光を取り出す光方向性結合手段を設けることで、
原信号光を吸収型光変調器に供給するのと、吸収型光変
調器により波形変換されて出力されるプローブ光を取り
出すのとを、１つの光素子で実現でき、これも構成の簡
略化に寄与する。
に、吸収型光変調器により波形変換されて出力されるプ
ローブ光を取り出す光方向性結合手段を設けることで、
原信号光を吸収型光変調器に供給するのと、吸収型光変
調器により波形変換されて出力されるプローブ光を取り
出すのとを、１つの光素子で実現でき、これも構成の簡
略化に寄与する。
【００１７】光方向性結合手段と吸収型光変調器との間
に、少なくとも、吸収型光変調器から出力され波形変換
されたプローブ光を増幅する光増幅手段を設けること
で、仮に、光方向性結合手段で原信号光のクロストーク
があっても、波長変換光の信号品質を高く保てる。
に、少なくとも、吸収型光変調器から出力され波形変換
されたプローブ光を増幅する光増幅手段を設けること
で、仮に、光方向性結合手段で原信号光のクロストーク
があっても、波長変換光の信号品質を高く保てる。
【００１８】吸収型光変調器の印加電圧を直流電圧とす
ることで、周辺回路を簡略化出来る。
ることで、周辺回路を簡略化出来る。
【００１９】吸収型光変調器の印加電圧に信号を重畳す
ることで、波長変換光の、その信号を重畳でき、例え
ば、種々の制御信号に利用できる。
ることで、波長変換光の、その信号を重畳でき、例え
ば、種々の制御信号に利用できる。
【００２０】プローブ光は、ＣＷ光であればその光源と
周辺回路を簡略化できるが、繰り返し変調光とすること
で、波形整形機能と雑音抑制機能を持たせることが出来
る。プローブ光をデータ変調光とすることで、プローブ
光のデータと原信号光のデータを光学的に演算でき、例
えば、原信号光から特定部分のデータを抽出できる。
周辺回路を簡略化できるが、繰り返し変調光とすること
で、波形整形機能と雑音抑制機能を持たせることが出来
る。プローブ光をデータ変調光とすることで、プローブ
光のデータと原信号光のデータを光学的に演算でき、例
えば、原信号光から特定部分のデータを抽出できる。
【００２１】吸収型光変調器の印加電圧が、原信号光や
プローブ光のクロック周波数と同じ周波数の信号成分を
具備することで、プローブ光の波形変化をより顕著にで
き、波形整形機能と雑音抑制機能を更に高めることがで
きる。
プローブ光のクロック周波数と同じ周波数の信号成分を
具備することで、プローブ光の波形変化をより顕著にで
き、波形整形機能と雑音抑制機能を更に高めることがで
きる。
【００２２】本発明に係る光演算装置では、入射光量及
び印加電圧に応じて吸収特性の変化する光吸収素子に原
信号光とプローブ光を入射する。光吸収素子の透過吸収
特性が、原信号光の強度に応じて変化するので、光吸収
素子から出力されるプローブ光は、原信号光の波形に応
じて波形変換されたものになっている。
び印加電圧に応じて吸収特性の変化する光吸収素子に原
信号光とプローブ光を入射する。光吸収素子の透過吸収
特性が、原信号光の強度に応じて変化するので、光吸収
素子から出力されるプローブ光は、原信号光の波形に応
じて波形変換されたものになっている。
【００２３】原信号光を光吸収素子に供給すると共に、
光吸収素子により波形変換されて出力されるプローブ光
を取り出す光方向性結合手段を設けることで、原信号光
を光吸収素子に供給するのと、光吸収素子により波形変
換されて出力されるプローブ光を取り出すのとを、１つ
の光素子で実現でき、これも構成の簡略化に寄与する。
光吸収素子により波形変換されて出力されるプローブ光
を取り出す光方向性結合手段を設けることで、原信号光
を光吸収素子に供給するのと、光吸収素子により波形変
換されて出力されるプローブ光を取り出すのとを、１つ
の光素子で実現でき、これも構成の簡略化に寄与する。
【００２４】光方向性結合手段と光吸収素子との間に、
少なくとも、光吸収素子から出力され波形変換された当
該プローブ光を増幅する光増幅手段を設けることで、仮
に、光方向性結合手段で原信号光のクロストークがあっ
ても、波形整形した光信号の信号品質を高く保てる。
少なくとも、光吸収素子から出力され波形変換された当
該プローブ光を増幅する光増幅手段を設けることで、仮
に、光方向性結合手段で原信号光のクロストークがあっ
ても、波形整形した光信号の信号品質を高く保てる。
【００２５】プローブ光を、原信号光のクロック周波数
の整数分の１の周波数とすることで、原信号光の信号波
形を持った光信号、又は、所定の間隔で原信号光をサン
プリングした光信号を得ることが出来る。時分割多重光
信号を、光のまま時間軸上で分離できることになる。
の整数分の１の周波数とすることで、原信号光の信号波
形を持った光信号、又は、所定の間隔で原信号光をサン
プリングした光信号を得ることが出来る。時分割多重光
信号を、光のまま時間軸上で分離できることになる。
【００２６】プローブ光の波長を原信号光の波長と異な
るものにすることで、同時に波長を変換できる。
るものにすることで、同時に波長を変換できる。
【００２７】本発明に係る光パルス位相検出回路は、信
号光の光パルス位相を検出する光パルス位相検出回路で
あって、プローブ光を発生するレーザ光源と、当該プロ
ーブ光の強度を当該信号光の強度に応じて変形する光演
算手段と、当該光演算手段により波形変形された当該プ
ローブ光を検出する受光手段とからなることを特徴とす
る。当該光演算手段により光の段階で信号光の信号の位
相を検出できるので、例えば、光ＰＬＬ回路の構成を簡
略化できる。光演算手段は例えば、上述の波長変換装置
又は波形変換装置である。
号光の光パルス位相を検出する光パルス位相検出回路で
あって、プローブ光を発生するレーザ光源と、当該プロ
ーブ光の強度を当該信号光の強度に応じて変形する光演
算手段と、当該光演算手段により波形変形された当該プ
ローブ光を検出する受光手段とからなることを特徴とす
る。当該光演算手段により光の段階で信号光の信号の位
相を検出できるので、例えば、光ＰＬＬ回路の構成を簡
略化できる。光演算手段は例えば、上述の波長変換装置
又は波形変換装置である。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態を詳細に説明する。
【００２９】図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。１０は、フランツケルディッシュ効果
を利用した導波透過型ＩｎＧａＡｓＰ電気吸収型光変調
器であり、一方の端面１０ａに波長変換のターゲットと
なる波長の連続光（プローブ光）１２が入力する。本実
施例では、光変調器１０には３Ｖの一定電圧が印加され
ている。光変調器１０は、ピエゾ素子などを使用した電
子冷却装置１１上に載置され、所望の温度に調節できる
ようになっている。
ロック図を示す。１０は、フランツケルディッシュ効果
を利用した導波透過型ＩｎＧａＡｓＰ電気吸収型光変調
器であり、一方の端面１０ａに波長変換のターゲットと
なる波長の連続光（プローブ光）１２が入力する。本実
施例では、光変調器１０には３Ｖの一定電圧が印加され
ている。光変調器１０は、ピエゾ素子などを使用した電
子冷却装置１１上に載置され、所望の温度に調節できる
ようになっている。
【００３０】１４は端子Ａに入力した光を端子Ｂから出
力し、端子Ｂに入力した光を端子Ｃから出力する光サー
キュレータであり、その端子Ａに原信号光（波長変換し
ようとする信号光）１６が入力する。光変調器１０の他
端面１０ｂは光サーキュレータ１４の端子Ｂに接続す
る。後述するように、光サーキュレータ１４の端子Ｃか
らの出力光が、波長変換された波長変換光１８になる。
力し、端子Ｂに入力した光を端子Ｃから出力する光サー
キュレータであり、その端子Ａに原信号光（波長変換し
ようとする信号光）１６が入力する。光変調器１０の他
端面１０ｂは光サーキュレータ１４の端子Ｂに接続す
る。後述するように、光サーキュレータ１４の端子Ｃか
らの出力光が、波長変換された波長変換光１８になる。
【００３１】本実施例では、原信号光１６は、１０Ｇｂ
ｉｔ／ｓでＲＺ変調（マーク率１／２）された波長１，
５５２ｎｍの信号光であり、プローブ光１２は、波長
１，５６０ｎｍの連続光である。後述する理由により、
変換光１８は、その波長が１，５６０ｎｍで、原信号光
１６と同じデータ・パターンを具備する信号光、即ち、
１０Ｇｂｉｔ／ｓでＲＺ変調（マーク率１／２）された
信号光になっている。
ｉｔ／ｓでＲＺ変調（マーク率１／２）された波長１，
５５２ｎｍの信号光であり、プローブ光１２は、波長
１，５６０ｎｍの連続光である。後述する理由により、
変換光１８は、その波長が１，５６０ｎｍで、原信号光
１６と同じデータ・パターンを具備する信号光、即ち、
１０Ｇｂｉｔ／ｓでＲＺ変調（マーク率１／２）された
信号光になっている。
【００３２】本発明の発明者は、電気吸収型光変調器に
異なる２つの波長の光を入力したとき、相互吸収飽和特
性を示すことを発見した。図２は、導波透過型ＩｎＧａ
ＡｓＰ電気吸収型光変調器の一端に１，５５５ｎｍ光を
入射し、他端に１，５６０ｎｍを入射した場合で、１，
５５５ｎｍ光のパワーを変化させたとき、１，５６０ｎ
ｍ光の吸収損失がどのように変化するかを実験した実験
結果である。１，５６０ｎｍ光のパワーは光変調器の入
力において４ｄＢｍである。光変調器への印加電圧が３
Ｖのとき、波長１，５５５ｎｍの光パワーを増加させる
と、波長１，５６０ｎｍの光の吸収損失が１３ｄＢ以
上、減少する。このような吸収損失特性により、１，５
５５ｎｍ光が、強度変調された光信号であれば、光変調
器を通過した１，５６０ｎｍ光は、１，５５５ｎｍ光と
同じデータ・パターンで強度変調された光信号になる。
異なる２つの波長の光を入力したとき、相互吸収飽和特
性を示すことを発見した。図２は、導波透過型ＩｎＧａ
ＡｓＰ電気吸収型光変調器の一端に１，５５５ｎｍ光を
入射し、他端に１，５６０ｎｍを入射した場合で、１，
５５５ｎｍ光のパワーを変化させたとき、１，５６０ｎ
ｍ光の吸収損失がどのように変化するかを実験した実験
結果である。１，５６０ｎｍ光のパワーは光変調器の入
力において４ｄＢｍである。光変調器への印加電圧が３
Ｖのとき、波長１，５５５ｎｍの光パワーを増加させる
と、波長１，５６０ｎｍの光の吸収損失が１３ｄＢ以
上、減少する。このような吸収損失特性により、１，５
５５ｎｍ光が、強度変調された光信号であれば、光変調
器を通過した１，５６０ｎｍ光は、１，５５５ｎｍ光と
同じデータ・パターンで強度変調された光信号になる。
【００３３】一般に、吸収型光変調器内で吸収に伴って
生成される電子・正孔対の量は、入射する光が強くなる
ほど、多くなる。この電子・正孔対は、外部印加電界を
打ち消すように内部電界を形成し、光入射レベルが大き
くなるとその内部電界が大きくなるので、光入射レベル
により吸収係数を大きく変化させることができる。換言
すると、通常の利用法では、変調された印加電圧を吸収
型光変調器の駆動源としている代わりに、本実施例で
は、光変調信号を駆動源としたものと見ることが出来
る。
生成される電子・正孔対の量は、入射する光が強くなる
ほど、多くなる。この電子・正孔対は、外部印加電界を
打ち消すように内部電界を形成し、光入射レベルが大き
くなるとその内部電界が大きくなるので、光入射レベル
により吸収係数を大きく変化させることができる。換言
すると、通常の利用法では、変調された印加電圧を吸収
型光変調器の駆動源としている代わりに、本実施例で
は、光変調信号を駆動源としたものと見ることが出来
る。
【００３４】本実施例では、電気吸収型光変調器のこの
ような相互吸収飽和特性を利用して、波長を変換する。
なお、図２では、１，５５５ｎｍから１，５６０ｎｍに
５ｎｍシフトさせているのに対し、図１に示す実施例で
は、１，５５２ｎｍから１，５６０ｎｍに８ｎｍシフト
させている。信号光の波長が１，５５５ｎｍと１，５５
２ｎｍとで原理的な相違は無く、図２の特性変化を図１
に示す実施例でも同様に享受できる。
ような相互吸収飽和特性を利用して、波長を変換する。
なお、図２では、１，５５５ｎｍから１，５６０ｎｍに
５ｎｍシフトさせているのに対し、図１に示す実施例で
は、１，５５２ｎｍから１，５６０ｎｍに８ｎｍシフト
させている。信号光の波長が１，５５５ｎｍと１，５５
２ｎｍとで原理的な相違は無く、図２の特性変化を図１
に示す実施例でも同様に享受できる。
【００３５】本実施例の動作を説明する。原信号光１６
は光サーキュレータ１４の端子Ａ及び端子Ｂを介して光
変調器１０の端面１０ｂに入射し、光変調器１０の端面
１０ａにはプローブ光１２が入射する。光変調器１０へ
の平均入力パワーは、１，５５２ｎｍ光（原信号光１
６）が１１ｄＢｍ、１，５６０ｎｍ光（プローブ光１
２）が１２ｄＢｍである。先に述べたように、光変調器
１０には３Ｖの一定電圧が印加されている。光変調器１
０内で、プローブ光１２と原信号光１６が互いに逆方向
に進行する間に、図２で説明したように、プローブ光１
２が原信号光１６の強度変化と同じに変化する減衰を受
ける。即ち、原信号光１６のデータ信号は、プローブ光
１２の波長に波長変換される。その波長変換されたプロ
ーブ光、即ち、波長変換光１８は、光サーキュレータ１
４の端子Ｂに入力する。光サーキュレータ１４は端子Ｂ
に入力した光を端子Ｃから出力する光素子であるので、
波長１，５６０ｎｍの変換光１８は、端子Ｃから出力さ
れる。このようにして、１０Ｇｂｉｔ／ｓでＲＺ変調
（マーク率１／２）された信号光の波長を１，５５２ｎ
ｍから波長１，５６０ｎｍに変換できた。
は光サーキュレータ１４の端子Ａ及び端子Ｂを介して光
変調器１０の端面１０ｂに入射し、光変調器１０の端面
１０ａにはプローブ光１２が入射する。光変調器１０へ
の平均入力パワーは、１，５５２ｎｍ光（原信号光１
６）が１１ｄＢｍ、１，５６０ｎｍ光（プローブ光１
２）が１２ｄＢｍである。先に述べたように、光変調器
１０には３Ｖの一定電圧が印加されている。光変調器１
０内で、プローブ光１２と原信号光１６が互いに逆方向
に進行する間に、図２で説明したように、プローブ光１
２が原信号光１６の強度変化と同じに変化する減衰を受
ける。即ち、原信号光１６のデータ信号は、プローブ光
１２の波長に波長変換される。その波長変換されたプロ
ーブ光、即ち、波長変換光１８は、光サーキュレータ１
４の端子Ｂに入力する。光サーキュレータ１４は端子Ｂ
に入力した光を端子Ｃから出力する光素子であるので、
波長１，５６０ｎｍの変換光１８は、端子Ｃから出力さ
れる。このようにして、１０Ｇｂｉｔ／ｓでＲＺ変調
（マーク率１／２）された信号光の波長を１，５５２ｎ
ｍから波長１，５６０ｎｍに変換できた。
【００３６】図３は実際の波長変換結果の波形図を示
す。図３（１）は原信号光１６の波形パターン、同
（２）は変換光１８の波形パターンを示す。約１０ｐｓ
の超短光パルス波形の１，５５２ｎｍ光（原信号光１
６）のデータ・パターンが、波長１，５６０ｎｍの変換
光１８にほぼ忠実にコピーされていることが分かる。十
分な消光比も得られている。
す。図３（１）は原信号光１６の波形パターン、同
（２）は変換光１８の波形パターンを示す。約１０ｐｓ
の超短光パルス波形の１，５５２ｎｍ光（原信号光１
６）のデータ・パターンが、波長１，５６０ｎｍの変換
光１８にほぼ忠実にコピーされていることが分かる。十
分な消光比も得られている。
【００３７】本実施例では、フランツケルディッシュ効
果を利用した導波型ＩｎＧａＡｓＰ電気吸収型光変調器
を用いたが、光変調器に印加される電圧によって光変調
器内部に形成される電界を用いて、吸収により光変調器
内に生成される電子及び／又は正孔を熱的な拡散よりも
速く外部回路に強制的に排出する機能を具備する吸収型
光変調器であれば、本発明に利用できる。例えば、半導
体の多重量子井戸（ＭＱＷ）の量子シュタルク効果を用
いる導波型ＭＱＷ光変調器でもよい。
果を利用した導波型ＩｎＧａＡｓＰ電気吸収型光変調器
を用いたが、光変調器に印加される電圧によって光変調
器内部に形成される電界を用いて、吸収により光変調器
内に生成される電子及び／又は正孔を熱的な拡散よりも
速く外部回路に強制的に排出する機能を具備する吸収型
光変調器であれば、本発明に利用できる。例えば、半導
体の多重量子井戸（ＭＱＷ）の量子シュタルク効果を用
いる導波型ＭＱＷ光変調器でもよい。
【００３８】また、プローブ光１２を光変調器１０に入
力する経路に光サーキュレータを設けることにより、光
変調器１０を透過した原信号光１６を取り出すことが出
来ることは明らかである。
力する経路に光サーキュレータを設けることにより、光
変調器１０を透過した原信号光１６を取り出すことが出
来ることは明らかである。
【００３９】本実施例では、プローブ光１２を１波長と
したが、複数波長の連続光とすることで、複数の波長に
波長変換できることを実験により確認した。波長変換光
１８は、プローブ光１２に含まれる各波長光で、原信号
光１６と同じデータ・パターンを具備する光信号を波長
多重したものになっている。全ての波長について良好な
波形を得ることが出来た。
したが、複数波長の連続光とすることで、複数の波長に
波長変換できることを実験により確認した。波長変換光
１８は、プローブ光１２に含まれる各波長光で、原信号
光１６と同じデータ・パターンを具備する光信号を波長
多重したものになっている。全ての波長について良好な
波形を得ることが出来た。
【００４０】本実施例では、プローブ光１２と原信号光
１６を光変調器１０内で逆方向に進行させている。これ
らを同方向に進行させた場合、一応、類似の波長変換を
達成できるが、吸収型光変調器の特性により波長変換光
にパターン効果が現われ、図３に示すような良好な波形
を得るのが難しい。本実施例では、透過型電気吸収型光
変調器を用いたが、例えば、片端面を高反射にした反射
型電気吸収光変調器を使用し、その内部で原信号光とプ
ローブ光の進行方向が逆方向になるような構成でも、原
信号光とプローブ光の相互吸収飽和特性により同様の効
果を得ることができる。
１６を光変調器１０内で逆方向に進行させている。これ
らを同方向に進行させた場合、一応、類似の波長変換を
達成できるが、吸収型光変調器の特性により波長変換光
にパターン効果が現われ、図３に示すような良好な波形
を得るのが難しい。本実施例では、透過型電気吸収型光
変調器を用いたが、例えば、片端面を高反射にした反射
型電気吸収光変調器を使用し、その内部で原信号光とプ
ローブ光の進行方向が逆方向になるような構成でも、原
信号光とプローブ光の相互吸収飽和特性により同様の効
果を得ることができる。
【００４１】このように、本実施例では、通常の電気吸
収型光変調器をそのまま利用できるので、基本的には複
雑な構造を有する素子又は特殊な半導体結晶を使用しな
くて済む。この結果、簡便、高品質、高信頼性で低価格
の波長変換装置や光演算装置を提示できる。本実施例で
はまた、入射した原信号光が一度、電子・正孔対に変換
され、その光強度情報のみが波長変換光に転換されるの
で、原信号光の有する光位相歪みが波長変換光に変換さ
れないという利点がある。
収型光変調器をそのまま利用できるので、基本的には複
雑な構造を有する素子又は特殊な半導体結晶を使用しな
くて済む。この結果、簡便、高品質、高信頼性で低価格
の波長変換装置や光演算装置を提示できる。本実施例で
はまた、入射した原信号光が一度、電子・正孔対に変換
され、その光強度情報のみが波長変換光に転換されるの
で、原信号光の有する光位相歪みが波長変換光に変換さ
れないという利点がある。
【００４２】原信号光１６を光変調器１０の端面１０ｂ
に入射すると共に、端面１０ｂから出射されるデータ変
調後のプローブ光を取り出すのに、光サーキュレータ１
４を使用したが、同様の機能をＷＤＭカップラや３ｄＢ
カップラのようなその他の合分波器でも実現できる。即
ち、外部からの原信号光１６を光変調器１０の端面１０
ｂに入射すると共に、端面１０ｂから出力される波長変
換光１８を、原信号光１６とは分離して取り出せる光素
子であればよい。
に入射すると共に、端面１０ｂから出射されるデータ変
調後のプローブ光を取り出すのに、光サーキュレータ１
４を使用したが、同様の機能をＷＤＭカップラや３ｄＢ
カップラのようなその他の合分波器でも実現できる。即
ち、外部からの原信号光１６を光変調器１０の端面１０
ｂに入射すると共に、端面１０ｂから出力される波長変
換光１８を、原信号光１６とは分離して取り出せる光素
子であればよい。
【００４３】また、光変調器１０の印加電圧をＤＣ電圧
としたが、印加電圧に信号を重畳することにより、変換
光１８にシステム監視用信号などを重畳できるし、後述
するようにサンプリング機能、波形整形機能及び雑音抑
制機能を持たせることが出来る。特に、印加電圧に原信
号光１６のクロック周波数と同じ周波数で繰り返す信号
を重畳すると、その信号により光変調器１０の吸収特性
が変化するので、波長変換光１８の消光比を更に改善で
きる。
としたが、印加電圧に信号を重畳することにより、変換
光１８にシステム監視用信号などを重畳できるし、後述
するようにサンプリング機能、波形整形機能及び雑音抑
制機能を持たせることが出来る。特に、印加電圧に原信
号光１６のクロック周波数と同じ周波数で繰り返す信号
を重畳すると、その信号により光変調器１０の吸収特性
が変化するので、波長変換光１８の消光比を更に改善で
きる。
【００４４】一般に、電気吸収型光変調器の吸収波長特
性は、光変調器の温度を変更することで制御できる。従
って、図１に示す実施例でも、必要に応じて電子冷却装
置１１により光変調器１０の温度を変更することで、広
い波長範囲にわたって良好な波長変換特性を実現でき
る。
性は、光変調器の温度を変更することで制御できる。従
って、図１に示す実施例でも、必要に応じて電子冷却装
置１１により光変調器１０の温度を変更することで、広
い波長範囲にわたって良好な波長変換特性を実現でき
る。
【００４５】図４は、図１に示す実施例の変更実施例の
概略構成ブロック図を示す。光変調器１０と光サーキュ
レータ１４との間に、２つの光サーキュレータ２０，２
２と光増幅器２４を挿入し、光変調器１０においてデー
タ変調されたプローブ光１２の出力光を選択的に増幅で
きるようにしたものである。
概略構成ブロック図を示す。光変調器１０と光サーキュ
レータ１４との間に、２つの光サーキュレータ２０，２
２と光増幅器２４を挿入し、光変調器１０においてデー
タ変調されたプローブ光１２の出力光を選択的に増幅で
きるようにしたものである。
【００４６】即ち、光変調器１０の端面１０ｂは光サー
キュレータ２０の端子Ｂに接続し、光サーキュレータ２
０の端子Ｃは光増幅器２４の入力に接続する。光増幅器
２４の出力は光サーキュレータ１４の端子Ａに接続し、
光サーキュレータ２２の端子Ｂは光サーキュレータ１４
の端子Ｂに接続し、光サーキュレータ２２の端子Ｃは光
サーキュレータ２０の端子Ａに接続する。
キュレータ２０の端子Ｂに接続し、光サーキュレータ２
０の端子Ｃは光増幅器２４の入力に接続する。光増幅器
２４の出力は光サーキュレータ１４の端子Ａに接続し、
光サーキュレータ２２の端子Ｂは光サーキュレータ１４
の端子Ｂに接続し、光サーキュレータ２２の端子Ｃは光
サーキュレータ２０の端子Ａに接続する。
【００４７】原信号光１６は、光サーキュレータ１４の
端子Ａに入力してその端子Ｂから光サーキュレータ２２
の端子Ｂに入力し、光サーキュレータ２２の端子Ｃから
光サーキュレータ２０の端子Ａに入力し、光サーキュレ
ータ２０の端子Ｂから光変調器１０の端面１０ｂに入力
する。光変調器１０の端面１０ａには、図１に示す実施
例と同様に連続光であるプローブ光１２が入力してい
る。図１に示す実施例と同様に、光変調器１０は、端面
１０ｂから入力する原信号光１６に従った減衰をプロー
ブ光１２に与え、これにより、原信号光１６の強度変化
と同じ強度変化を持ったプローブ光１２、即ち波長変換
光１８を、端面１０ｂから光サーキュレータ２０の端子
Ｂに出力する。
端子Ａに入力してその端子Ｂから光サーキュレータ２２
の端子Ｂに入力し、光サーキュレータ２２の端子Ｃから
光サーキュレータ２０の端子Ａに入力し、光サーキュレ
ータ２０の端子Ｂから光変調器１０の端面１０ｂに入力
する。光変調器１０の端面１０ａには、図１に示す実施
例と同様に連続光であるプローブ光１２が入力してい
る。図１に示す実施例と同様に、光変調器１０は、端面
１０ｂから入力する原信号光１６に従った減衰をプロー
ブ光１２に与え、これにより、原信号光１６の強度変化
と同じ強度変化を持ったプローブ光１２、即ち波長変換
光１８を、端面１０ｂから光サーキュレータ２０の端子
Ｂに出力する。
【００４８】光サーキュレータ２０の端子Ｂに入力した
波長変換光１８は、その端子Ｃから光増幅器２４に印加
され、そこで光増幅されて、光サーキュレータ２２の端
子Ａに入力する。光サーキュレータ２２の端子Ａに入力
する光は、その端子Ｂから光サーキュレータ１４の端子
Ｂに入力され、光サーキュレータ１４の端子Ｃから出力
される。
波長変換光１８は、その端子Ｃから光増幅器２４に印加
され、そこで光増幅されて、光サーキュレータ２２の端
子Ａに入力する。光サーキュレータ２２の端子Ａに入力
する光は、その端子Ｂから光サーキュレータ１４の端子
Ｂに入力され、光サーキュレータ１４の端子Ｃから出力
される。
【００４９】このようにして、図４に示す変更実施例で
は、光変調器１２において波長変換された波長変換光１
８が、光増幅器２４により光増幅された後、出力され
る。
は、光変調器１２において波長変換された波長変換光１
８が、光増幅器２４により光増幅された後、出力され
る。
【００５０】例えば、図１に示す実施例では、光サーキ
ュレータ１４で、端子Ａに入力する原信号光１６が端子
Ｃに漏れ出す場合、光サーキュレータ１４の端子Ｃの出
力光から波長変換光１８のみを光フィルタにより取り出
す必要があるが、図４に示す変更実施例では、端子Ａに
入力する原信号光１６が光サーキュレータ１４の端子Ｃ
に漏洩したとしても、波長変換光１８が光増幅器２４に
より増幅されているので、光サーキュレータ１４の端子
Ｃからの出力光から原信号光１６の成分を除去しなくて
も、クロストークによる波長変換光１８の信号品質劣化
を低減できる。
ュレータ１４で、端子Ａに入力する原信号光１６が端子
Ｃに漏れ出す場合、光サーキュレータ１４の端子Ｃの出
力光から波長変換光１８のみを光フィルタにより取り出
す必要があるが、図４に示す変更実施例では、端子Ａに
入力する原信号光１６が光サーキュレータ１４の端子Ｃ
に漏洩したとしても、波長変換光１８が光増幅器２４に
より増幅されているので、光サーキュレータ１４の端子
Ｃからの出力光から原信号光１６の成分を除去しなくて
も、クロストークによる波長変換光１８の信号品質劣化
を低減できる。
【００５１】図４に示す変更実施例では、波長変換光１
８のみを光増幅器２４により光増幅したが、光サーキュ
レータ２２の端子Ｃと光サーキュレータ２０の端子Ａと
の間にも光増幅器を設け、原信号光１６を適宜に光増幅
してもよいことは勿論である。
８のみを光増幅器２４により光増幅したが、光サーキュ
レータ２２の端子Ｃと光サーキュレータ２０の端子Ａと
の間にも光増幅器を設け、原信号光１６を適宜に光増幅
してもよいことは勿論である。
【００５２】図１及び図４に示す実施例において、プロ
ーブ光１２はＣＷ光でなければならないわけではない。
例えば、プローブ光１２が変調されている場合、波長変
換光１８の波形は、原信号光１６の波形によりプローブ
光１２を強度変調した波形になる。即ち、波長変換光１
８の波形は、原信号光１６の波形とプローブ光１２の波
形を乗算（論理積）したものに相当する波形になる。
ーブ光１２はＣＷ光でなければならないわけではない。
例えば、プローブ光１２が変調されている場合、波長変
換光１８の波形は、原信号光１６の波形によりプローブ
光１２を強度変調した波形になる。即ち、波長変換光１
８の波形は、原信号光１６の波形とプローブ光１２の波
形を乗算（論理積）したものに相当する波形になる。
【００５３】例えば、図５に示すように、プローブ光１
２が繰り返し周波数ｆ１でＲＺ変調された光とすると、
波長変換光１８の波形は、原信号光１６を繰り返し周波
数ｆ１でサンプリングしたものになる。原信号光１６に
雑音光が含まれていても、波長変換光１８では、原信号
光１６の雑音光レベルは大幅に抑圧される。即ち、波形
整形機能と雑音抑制機能を、光段階で実現できる。これ
も、吸収型光変調器１０では、図２に示すように、原信
号光の光パワーに対する吸収損失の変化が十分に大きい
からである。
２が繰り返し周波数ｆ１でＲＺ変調された光とすると、
波長変換光１８の波形は、原信号光１６を繰り返し周波
数ｆ１でサンプリングしたものになる。原信号光１６に
雑音光が含まれていても、波長変換光１８では、原信号
光１６の雑音光レベルは大幅に抑圧される。即ち、波形
整形機能と雑音抑制機能を、光段階で実現できる。これ
も、吸収型光変調器１０では、図２に示すように、原信
号光の光パワーに対する吸収損失の変化が十分に大きい
からである。
【００５４】光変調器１０の印加電圧をプローブ光１２
のようにパルス電圧としても、同様に、原信号光１６を
サンプリングし、波形整形し、雑音を抑制できるが、プ
ローブ光１２を変調した方が、一般に効果が大きく、プ
ローブ光の入力パワーを大きくすることにより出力パワ
ーを大きく出来る上、原信号光の有する光位相歪みも除
去できるので、利用しやすい。
のようにパルス電圧としても、同様に、原信号光１６を
サンプリングし、波形整形し、雑音を抑制できるが、プ
ローブ光１２を変調した方が、一般に効果が大きく、プ
ローブ光の入力パワーを大きくすることにより出力パワ
ーを大きく出来る上、原信号光の有する光位相歪みも除
去できるので、利用しやすい。
【００５５】図５では、原信号光１６がクロック周波数
ｆ０の強度変調光であるとしたとき、波長変換光１８の
波形は、ｆ０とｆ１の関係により、図６、図７及び図８
のようになる。図６は、ｆ０＝ｆ１の場合、図７はｆ０
＜ｆ１の場合、図８はプローブ光１２の繰り返し周波数
ｆ１が原信号光１６のクロック周波数ｆ０の半分、即
ち、ｆ１＝ｆ０／２になっている場合の一例のタイミン
グ図を示す。図６、図７及び図８の何れも、（１）はプ
ローブ光１２、（２）は原信号光１６、（３）は波長変
換光１８の各波形を示す。
ｆ０の強度変調光であるとしたとき、波長変換光１８の
波形は、ｆ０とｆ１の関係により、図６、図７及び図８
のようになる。図６は、ｆ０＝ｆ１の場合、図７はｆ０
＜ｆ１の場合、図８はプローブ光１２の繰り返し周波数
ｆ１が原信号光１６のクロック周波数ｆ０の半分、即
ち、ｆ１＝ｆ０／２になっている場合の一例のタイミン
グ図を示す。図６、図７及び図８の何れも、（１）はプ
ローブ光１２、（２）は原信号光１６、（３）は波長変
換光１８の各波形を示す。
【００５６】図６に示すｆ０＝ｆ１の場合、プローブ光
１２の光変調器１０への入射タイミングと、原信号光１
６の光変調器１０への入射タイミングとの関係により、
波長変換光１８の波形が変化する。従って、波長変換光
１８の波形、具体的には平均強度（又はピーク強度）に
より、波長変換光１８の平均強度が最大になるようにプ
ローブ光１２の光変調器１０への入射タイミングを調節
することで、プローブ光１２の光変調器１０への入射タ
イミングを、原信号光１６の光変調器１０への入射タイ
ミングに追従して同期させることができる。また、ｆ０
とｆ１が一致しない場合（図７及び図８）、波長変換光
１８の波形は、いわばｆ０とｆ１の差周波数で強度変調
されたものになる。これらから、波長変換光１８の平均
レベルを検出し、その検出結果が最大になるようにプロ
ーブ光１２の変調周波数を制御することで、光ＰＬＬ
（位相ロック・ループ）回路を形成できる。
１２の光変調器１０への入射タイミングと、原信号光１
６の光変調器１０への入射タイミングとの関係により、
波長変換光１８の波形が変化する。従って、波長変換光
１８の波形、具体的には平均強度（又はピーク強度）に
より、波長変換光１８の平均強度が最大になるようにプ
ローブ光１２の光変調器１０への入射タイミングを調節
することで、プローブ光１２の光変調器１０への入射タ
イミングを、原信号光１６の光変調器１０への入射タイ
ミングに追従して同期させることができる。また、ｆ０
とｆ１が一致しない場合（図７及び図８）、波長変換光
１８の波形は、いわばｆ０とｆ１の差周波数で強度変調
されたものになる。これらから、波長変換光１８の平均
レベルを検出し、その検出結果が最大になるようにプロ
ーブ光１２の変調周波数を制御することで、光ＰＬＬ
（位相ロック・ループ）回路を形成できる。
【００５７】図９は、図１に示す実施例を利用して形成
した光ＰＬＬ回路の概略構成ブロック図を示す。図１と
同じ構成要素には同じ符号を付してある。受光素子３０
は波長変換光１８を電気信号に変換し、積分回路３２は
受光素子３０の出力を積分又は平滑化する。電圧制御発
振器３４は積分回路３２の出力電圧に応じた周波数で発
振し、その出力はレーザ駆動回路３６に印加される。レ
ーザ駆動回路３６は半導体レーザ３８を、発振器３４の
出力周波数で半導体レーザ３８を駆動（例えば、パルス
駆動又は正弦波変調駆動）して、所望の波形のレーザ光
を出力させる。半導体レーザ３８の出力光がプローブ光
１２として光変調器１０に印加される。
した光ＰＬＬ回路の概略構成ブロック図を示す。図１と
同じ構成要素には同じ符号を付してある。受光素子３０
は波長変換光１８を電気信号に変換し、積分回路３２は
受光素子３０の出力を積分又は平滑化する。電圧制御発
振器３４は積分回路３２の出力電圧に応じた周波数で発
振し、その出力はレーザ駆動回路３６に印加される。レ
ーザ駆動回路３６は半導体レーザ３８を、発振器３４の
出力周波数で半導体レーザ３８を駆動（例えば、パルス
駆動又は正弦波変調駆動）して、所望の波形のレーザ光
を出力させる。半導体レーザ３８の出力光がプローブ光
１２として光変調器１０に印加される。
【００５８】なお、光変調器１０を透過して端面１０ａ
から出力される原信号光１６が、半導体レーザ３８に入
射して悪影響を与えないように、半導体レーザ３８と光
変調器１０の端面１０ａとの間に、必要により、光変調
器１０の端面１０ａから出力される原信号光１６を吸収
する光アイソレータ４０を設ける。同様の見地から、受
光素子３０の直前にも、波長変換光１８以外の波長光を
除去又は抑圧する光フィルタを配置するのが好ましい。
から出力される原信号光１６が、半導体レーザ３８に入
射して悪影響を与えないように、半導体レーザ３８と光
変調器１０の端面１０ａとの間に、必要により、光変調
器１０の端面１０ａから出力される原信号光１６を吸収
する光アイソレータ４０を設ける。同様の見地から、受
光素子３０の直前にも、波長変換光１８以外の波長光を
除去又は抑圧する光フィルタを配置するのが好ましい。
【００５９】受信回路４２は、電圧制御発振器３４の出
力クロックに従って、受光素子３０の出力信号からデー
タを復調する。
力クロックに従って、受光素子３０の出力信号からデー
タを復調する。
【００６０】原信号光１６が光ファイバ伝送路等を長距
離伝送したものの場合、雑音光が累積しており、従来
は、電気段で除去するようにされている。図９（又は図
５）の場合、プローブ光１２が原信号光１６のクロック
周波数ｆ１と同じ周波数でＲＺ変調された光である場合
で、原信号光１６に完全に同期していると、波長変換光
１８は、原信号光１６により搬送されるデータ信号を復
元し、しかも累積雑音を抑圧したものになる。即ち、波
長変換光１８の個々のパルス波形は、プローブ光１２の
個々のパルス波形に依存するからである。図９に示す実
施例は、波形整形機能と雑音抑制機能を同時に併せ持つ
ことになる。
離伝送したものの場合、雑音光が累積しており、従来
は、電気段で除去するようにされている。図９（又は図
５）の場合、プローブ光１２が原信号光１６のクロック
周波数ｆ１と同じ周波数でＲＺ変調された光である場合
で、原信号光１６に完全に同期していると、波長変換光
１８は、原信号光１６により搬送されるデータ信号を復
元し、しかも累積雑音を抑圧したものになる。即ち、波
長変換光１８の個々のパルス波形は、プローブ光１２の
個々のパルス波形に依存するからである。図９に示す実
施例は、波形整形機能と雑音抑制機能を同時に併せ持つ
ことになる。
【００６１】図５乃至図８では、プローブ光１２を繰り
返しＲＺ信号としたが、光ＰＬＬのためには、２乗余弦
波形、又は、データ変調されたＲＺ若しくはＮＲＺ変調
光等の任意の変調波形を有するものであってもよいこと
は明らかである。
返しＲＺ信号としたが、光ＰＬＬのためには、２乗余弦
波形、又は、データ変調されたＲＺ若しくはＮＲＺ変調
光等の任意の変調波形を有するものであってもよいこと
は明らかである。
【００６２】図５では、プローブ光１２の繰り返し周波
数ｆ１が原信号光１６のクロック周波数ｆ０の整数分の
１の場合、波長変換光１８の波形は、原信号光１６を時
間軸で分離したものになる。即ち、時間軸多重光信号
を、光信号のままで時間軸上で分離できることになる。
図２に示すように、電気吸収型光変調器１０は、印加電
圧により吸収特性が変化する。印加電圧が低いと、プロ
ーブ光の吸収損失が原信号光のパワー変化に対して比較
的平坦になるが、印加電圧が高くなると、プローブ光の
吸収損失が原信号光のパワー変化に対して急峻になる。
ここから、光変調器１０の印加電圧を、プローブ光１２
の繰り返し周波数に同期して変更することで、時間軸多
重光信号の時間軸分離機能をより高めることができる。
具体的には、雑音を更に大幅に抑制できる。
数ｆ１が原信号光１６のクロック周波数ｆ０の整数分の
１の場合、波長変換光１８の波形は、原信号光１６を時
間軸で分離したものになる。即ち、時間軸多重光信号
を、光信号のままで時間軸上で分離できることになる。
図２に示すように、電気吸収型光変調器１０は、印加電
圧により吸収特性が変化する。印加電圧が低いと、プロ
ーブ光の吸収損失が原信号光のパワー変化に対して比較
的平坦になるが、印加電圧が高くなると、プローブ光の
吸収損失が原信号光のパワー変化に対して急峻になる。
ここから、光変調器１０の印加電圧を、プローブ光１２
の繰り返し周波数に同期して変更することで、時間軸多
重光信号の時間軸分離機能をより高めることができる。
具体的には、雑音を更に大幅に抑制できる。
【００６３】例えば、図１０に示すように、プローブ光
１２を、原信号光１６のクロック周波数ｆ０の半分の周
波数でＲＺ変調した光とし（即ち、ｆ１＝ｆ０／２）、
同時に、光変調器１０の印加電圧を周波数（ｆ０／２）
の正弦波電圧とする。勿論、光変調器１０の印加電圧と
プローブ光１２の周波数ｆ０／２を同期させる。光変調
器１０の印加電圧は、プローブ光１２の強度が高レベル
であるときに、低電圧であるようにする。これにより、
波長変換光１８の波形は、原信号光１６をその１／２の
周波数でサンプリングし、且つ、雑音光を大幅に抑圧し
たものになっている。
１２を、原信号光１６のクロック周波数ｆ０の半分の周
波数でＲＺ変調した光とし（即ち、ｆ１＝ｆ０／２）、
同時に、光変調器１０の印加電圧を周波数（ｆ０／２）
の正弦波電圧とする。勿論、光変調器１０の印加電圧と
プローブ光１２の周波数ｆ０／２を同期させる。光変調
器１０の印加電圧は、プローブ光１２の強度が高レベル
であるときに、低電圧であるようにする。これにより、
波長変換光１８の波形は、原信号光１６をその１／２の
周波数でサンプリングし、且つ、雑音光を大幅に抑圧し
たものになっている。
【００６４】このように、光変調器１０の印加電圧を、
プローブ光１２の変調周波数に同期して変動させること
で雑音を抑制する機能は、ｆ１＝ｆ０の場合（図６）に
も適用できることは明らかである。また、本実施例で
は、印加電圧を正弦波としたが、所望の効果を得るため
に、２乗余弦波やＲＺパルス波形など、任意の変調波形
を印加電圧に重畳又は付加してもよいことは明らかであ
る。
プローブ光１２の変調周波数に同期して変動させること
で雑音を抑制する機能は、ｆ１＝ｆ０の場合（図６）に
も適用できることは明らかである。また、本実施例で
は、印加電圧を正弦波としたが、所望の効果を得るため
に、２乗余弦波やＲＺパルス波形など、任意の変調波形
を印加電圧に重畳又は付加してもよいことは明らかであ
る。
【００６５】図５乃至図１０を参照した説明から分かる
ように、本実施例によれば、波長変換だけでなく、波形
整形と雑音抑制も同時に実現できる。光クロス・コネク
トする場合にも、本実施例を適用できる。
ように、本実施例によれば、波長変換だけでなく、波形
整形と雑音抑制も同時に実現できる。光クロス・コネク
トする場合にも、本実施例を適用できる。
【００６６】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、非常に簡単な構成で波長を変換で
き、しかも、大きな消光比を得ることができる。原理的
には、吸収型光変調器への印加電圧を最適化することに
より、原信号光の消光比より大きな消光比を得ることも
できる。偏波面制御が不要であるので、構造が非常に簡
単になる。
に、本発明によれば、非常に簡単な構成で波長を変換で
き、しかも、大きな消光比を得ることができる。原理的
には、吸収型光変調器への印加電圧を最適化することに
より、原信号光の消光比より大きな消光比を得ることも
できる。偏波面制御が不要であるので、構造が非常に簡
単になる。
【００６７】また、プローブ光又は吸収型光変調器への
印加電圧により波長変換光の波形を制御でき、雑音を除
去でき、更には、原信号光の光位相歪みを除去できるの
で、信号品質を改善できる。
印加電圧により波長変換光の波形を制御でき、雑音を除
去でき、更には、原信号光の光位相歪みを除去できるの
で、信号品質を改善できる。
【００６８】このような結果、経済的で高性能な波長変
換装置、波形変換装置及び光ＰＬＬ回路を提供でき、光
伝送システムの進歩に大きく寄与できる。
換装置、波形変換装置及び光ＰＬＬ回路を提供でき、光
伝送システムの進歩に大きく寄与できる。
【図１】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図であ
る。
る。
【図２】 導波型電気吸収型光変調器の吸収損失特性図
である。
である。
【図３】 本実施例の波長変換結果の波形図である。
【図４】 本発明の変更実施例の概略構成ブロック図で
ある。
ある。
【図５】 プローブ光１２を繰り返し周波数ｆ１でＲＺ
変調したときの本実施例の利用例である。
変調したときの本実施例の利用例である。
【図６】 原信号光１６のクロック周波数ｆ０がｆ１に
等しい場合の波形図である。
等しい場合の波形図である。
【図７】 ｆ０＜ｆ１の場合の波形図である。
【図８】 ｆ１＝ｆ０／２の場合の波形図である。
【図９】 図１に示す実施例を利用して形成した光ＰＬ
Ｌ回路の概略構成ブロック図である。
Ｌ回路の概略構成ブロック図である。
【図１０】 光変調器１０の印加電圧を変調して雑音抑
圧機能を高めた利用例である。
圧機能を高めた利用例である。
【図１１】 半導体レーザ増幅器の相互利得飽和特性を
利用する従来の波長変換装置の概略説明図である。
利用する従来の波長変換装置の概略説明図である。
【図１２】 半導体レーザ増幅器の相互位相変調特性を
利用する従来の波長変換装置の概略説明図である。
利用する従来の波長変換装置の概略説明図である。
【図１３】 半導体レーザ増幅器の四光子混合を利用す
る従来の波長変換装置の概略説明図である。
る従来の波長変換装置の概略説明図である。
【図１４】 光ファイバの四光子混合を利用する従来の
波長変換装置の概略説明図である。
波長変換装置の概略説明図である。
１０：導波型ＩｎＧａＡｓＰ電気吸収型光変調器 １０ａ，１０ｂ：光変調器１０の端面 １１：電子冷却装置 １２：プローブ光 １４：光サーキュレータ １６：原信号光 １８：波長変換光 ２０，２２：光サーキュレータ ２４：光増幅器 ３０：受光素子 ３２：積分回路 ３４：電圧制御発振器 ３６：レーザ駆動回路 ３８：半導体レーザ ４０：光アイソレータ ４２：受信回路 １１０：半導体レーザ増幅器 １１２，１１４：半導体レーザ増幅器 １１６，１１８，１２０：カップラ １２２：半導体レーザ増幅器 １２４：光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (22)
- 【請求項１】 原信号光により搬送される情報を、当該
原信号光とは異なる波長の光信号に転換する波長変換装
置であって、印加電圧により透過吸収特性の変化する吸
収型光変調器に所定電圧を印加した状態で、当該吸収型
光変調器に原信号光と当該原信号光の波長とは異なる１
以上の波長のプローブ光とを入射し、当該吸収型光変調
器から出力される当該プローブ光を出力光とすることを
特徴とする波長変換装置。 - 【請求項２】 更に、当該原信号光を当該吸収型光変調
器に供給すると共に、当該吸収型光変調器により波形変
換されて出力される当該プローブ光を取り出す光方向性
結合手段を具備する請求項１に記載の波長変換装置。 - 【請求項３】 更に、当該光方向性結合手段と当該吸収
型光変調器との間に、少なくとも、当該吸収型光変調器
から出力され波形変換された当該プローブ光を増幅する
光増幅手段を設けた請求項２に記載の波長変換装置。 - 【請求項４】 更に、当該吸収型光変調器の温度を調節
する温度調節手段を設けた請求項１に記載の波長変換装
置。 - 【請求項５】 当該吸収型光変調器に印加される当該所
定電圧が直流電圧である請求項１に記載の波長変換装
置。 - 【請求項６】 当該吸収型光変調器に印加される当該所
定電圧に信号が重畳されている請求項１に記載の波長変
換装置。 - 【請求項７】 当該吸収型光変調器に印加される当該所
定電圧が、当該原信号光のクロック周波数信号を具備す
る請求項１に記載の波長変換装置。 - 【請求項８】 当該プローブ光がＣＷ光である請求項１
に記載の波長変換装置。 - 【請求項９】 当該プローブ光が繰り返し変調光である
請求項１に記載の波長変換装置。 - 【請求項１０】 当該プローブ光がデータ変調光である
請求項１に記載の波長変換装置。 - 【請求項１１】 当該吸収型光変調器に印加される当該
所定電圧が、当該プローブ光のクロック周波数と同じ周
波数の信号成分を具備する請求項９又は１０に記載の波
長変換装置。 - 【請求項１２】 入射光量及び印加電圧に応じて別の入
射光の吸収特性が変化する光吸収素子に所定電圧を印加
した状態で、原信号光とプローブ光を入射し、当該光吸
収素子を透過した当該プローブ光を出力光とすることを
特徴とする光演算装置。 - 【請求項１３】 更に、当該原信号光を当該光吸収素子
に供給すると共に、当該光吸収素子により当該原信号光
と光演算されて出力される当該プローブ光を取り出す光
方向性結合手段を具備する請求項１２に記載の光演算装
置。 - 【請求項１４】 更に、当該光方向性結合手段と当該光
吸収素子との間に、少なくとも、当該光吸収素子により
当該原信号光と光演算されて出力される当該プローブ光
を増幅する光増幅手段を設けた請求項１３に記載の光演
算装置。 - 【請求項１５】 当該光吸収素子が電気吸収型光変調器
である請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の光演算
装置。 - 【請求項１６】 当該光吸収素子に印加される当該所定
電圧が直流電圧である請求項１５に記載の光演算装置。 - 【請求項１７】 当該光吸収素子に印加される当該所定
電圧が、当該原信号光のクロック周波数信号を具備する
請求項１５に記載の光演算装置。 - 【請求項１８】 当該プローブ光が、当該原信号光のク
ロック周波数の整数分の１の周波数の繰り返し変調光で
ある請求項１２に記載の光演算装置。 - 【請求項１９】 当該プローブ光の波長が、当該原信号
光の波長とは異なる請求項１２に記載の光演算装置。 - 【請求項２０】 信号光の光パルス位相を検出する光パ
ルス位相検出回路であって、プローブ光を発生するレー
ザ光源と、 当該プローブ光の強度を当該信号光の強度に応じて変形
する光演算手段と、 当該光演算手段により波形変形された当該プローブ光を
検出する受光手段とからなることを特徴とする光パルス
位相検出回路 - 【請求項２１】 当該光演算手段が請求項９に記載の波
長変換装置である請求項２０に記載の光パルス位相検出
回路。 - 【請求項２２】 当該光演算手段が請求項１２に記載の
光演算装置である請求項２０に記載の光パルス位相検出
回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23379696A JP3458613B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 波長変換装置及び光演算装置 |
| EP97114500A EP0828174A3 (en) | 1996-09-04 | 1997-08-21 | Optical wavelength converter device and optical pulse phase detecting circuit |
| US08/923,349 US5959764A (en) | 1996-09-04 | 1997-09-04 | Wavelength converter, optically operational device and optical pulse phase detecting circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23379696A JP3458613B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 波長変換装置及び光演算装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1078595A true JPH1078595A (ja) | 1998-03-24 |
| JP3458613B2 JP3458613B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=16960714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23379696A Expired - Fee Related JP3458613B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 波長変換装置及び光演算装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5959764A (ja) |
| EP (1) | EP0828174A3 (ja) |
| JP (1) | JP3458613B2 (ja) |
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