JPWO2014104038A1 - Wavelength converter - Google Patents
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Abstract
容易に出力波形の特性を変更することが可能で、精確な出力波形を得ることのできる光パルス発生装置を用いた、簡易な構成で、しかも入力信号光に応じて高速に周波数、波長を切り替えることの可能な波長変換装置を提供する。波長変換装置(90)を、少なくとも一部に一定または略一定の勾配部分を含む波形を有する光パルスからなり、各々の光パルスの波形が同一である光パルス列を生成する光パルス発生装置(12)と、光パルス発生装置(12)から入力された光パルス列の各々の光パルスの勾配の大きさを制御して制御光PCを生成する勾配制御部(14)と、信号光PSおよび制御光PCを入力し、制御光PCの勾配の大きさに応じて信号光PSの各パルスの中心波長をシフトさせ、信号光PSの波長を可変にして出力する波長変換部(16)と、を含むように構成した。The characteristics of the output waveform can be easily changed, and the frequency and wavelength are switched at high speed according to the input signal light with a simple configuration using an optical pulse generator that can obtain an accurate output waveform. Provided is a wavelength conversion device capable of this. The wavelength converter (90) is an optical pulse generator (12) that includes an optical pulse having a waveform including a constant or substantially constant gradient portion at least partially, and generates an optical pulse train having the same waveform of each optical pulse. ), A gradient control unit (14) that generates the control light PC by controlling the magnitude of the gradient of each optical pulse of the optical pulse train input from the optical pulse generator (12), the signal light PS and the control light A wavelength converter (16) for inputting the PC, shifting the center wavelength of each pulse of the signal light PS in accordance with the gradient of the control light PC, and making the wavelength of the signal light PS variable. It was configured as follows.
Description
本発明は、波長変換装置に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion device.
近年、光伝送システムにおける伝送信号の大容量化に伴い、WDM(Wavelength Division Multiplexing:波長分割多重)通信システムが発展してきた。ネットワーク網としてWDM通信システムを用いた場合には、異なる経路からの信号光同士の波長が重ならないように波長変換することが要求される。そして、柔軟な光ネットワークを構築するためには、波長変換が高速になされることが肝要である。 In recent years, with an increase in transmission signal capacity in an optical transmission system, a WDM (Wavelength Division Multiplexing) communication system has been developed. When a WDM communication system is used as a network, it is required to perform wavelength conversion so that the wavelengths of signal lights from different paths do not overlap. In order to construct a flexible optical network, it is important that wavelength conversion be performed at high speed.
その高速波長変換技術の一手法として、非線形光学効果の1種である相互位相変調(Cross Phase Modulation:XPM)を用いたものがある。相互位相変調とは、信号光と制御光とを非線形媒質に入射した場合に、制御光の強度に比例した位相変調量が信号光に与えられる現象である。光周波数は位相変調の微分であるため、信号光に傾きが一定の位相変調を施せば、周波数シフト(波長変換)が実現できる。また、波長シフトの方向は制御光の強度勾配の正負によって決まり、スペクトルシフト量(変換波長幅)は制御光の強度勾配によって決まる。本手法で用いる非線形媒質としては、高非線形ファイバを代表として、特殊ガラスファイバやシリコン細線導波路など、非線形性の高い素子を広く用いることができる。 One method of the high-speed wavelength conversion technique is to use cross phase modulation (XPM), which is a kind of nonlinear optical effect. Cross-phase modulation is a phenomenon in which when signal light and control light are incident on a nonlinear medium, a phase modulation amount proportional to the intensity of the control light is given to the signal light. Since the optical frequency is a differential of phase modulation, frequency shift (wavelength conversion) can be realized if the signal light is subjected to phase modulation with a constant inclination. The direction of the wavelength shift is determined by the intensity gradient of the control light, and the amount of spectrum shift (conversion wavelength width) is determined by the intensity gradient of the control light. As the nonlinear medium used in the present method, a highly nonlinear element such as a special glass fiber or a silicon fine wire waveguide can be widely used as a representative of a highly nonlinear fiber.
上記相互位相変調を用いた波長変換の具体的な方法として、信号光パルスと制御光パルスとを時間的に重ね合わせ、非線形媒質中を伝搬させることによって、相互位相変調を介し波長変換する方法がある。そのような波長変換装置の従来例として、制御光にガウシアンパルスを用いる従来例1、および制御光に鋸歯状パルスを用いる従来例2を挙げることができる。 As a specific method of wavelength conversion using the above-mentioned cross-phase modulation, there is a method of performing wavelength conversion via cross-phase modulation by superimposing signal light pulses and control light pulses in time and propagating them in a nonlinear medium. is there. As a conventional example of such a wavelength converter, there can be mentioned a conventional example 1 that uses a Gaussian pulse for the control light and a conventional example 2 that uses a sawtooth pulse for the control light.
図14に、非特許文献1に開示された従来例1による波長変換装置800を示す。
図14(a)において太線は光ファイバを示しており、波長変換装置800は、高非線形ファイバ802、光フィルタ804、第1の入力ポート810、第2の入力ポート812、および出力ポート814を含んで構成されている。なお、第1の入力ポート810、第2の入力ポート812、および出力ポート814には通常の単一モードファイバが用いられる。FIG. 14 shows a
In FIG. 14A, a thick line indicates an optical fiber, and the
図14(a)において、第1の入力ポート810に波長λ1の信号光PS、第2の入力ポート812にガウシアンパルス型の制御光PCを入力し、時間的に重ね合わせて高非線形ファイバ802中を伝搬させることにより出力ポート814から波長変換された波長λ2の波長変換装置出力光PM(波長変換された信号光PS)を得ることができる。In FIG. 14 (a), the wavelength lambda 1 of the signal light P S to a first input port 810, the
図14(b)には、時間領域における信号光PSおよび制御光PCの波形の変化の一例を示している。同図に示すように、信号光PSと制御光PCとを立ち上がり部分が重なるようにして高非線形ファイバ802中を伝搬させることにより相互位相変調を生じさせている。ガウス波形をした制御光PCの立ち上がり部分の傾きが信号光PSに位相変調を与えるので、その位相変調量に応じ信号光PSの波長を変化させることができる。その結果、周波数領域での信号光PSおよび制御光PCの変化を表した図14(c)に示すように、入力された信号光PSの波長がλ1からλ2へと変換され、波長変換装置出力光PM(波長変換された信号光PS)として出力される。FIG. 14 (b) shows an example of a change in the waveform of the signal light P S and the control light P C in the time domain. As shown in the figure, causing cross phase modulation by the signal light P S and the control light P C so as to overlap the leading edge to propagate the highly
図15に、非特許文献2に開示された従来例2による波長変換装置900を示す。
図15(a)において太線は光ファイバを示しており、波長変換装置900は、高非線形ファイバ902、第1の入力ポート910、第2の入力ポート912、出力ポート914、サーキュレータ916、およびSSFBG(Super Structured Fiber Bragg Grating:超構造ファイバブラッググレーティング)918を含んで構成されている。なお、第1の入力ポート910、第2の入力ポート912、および出力ポート914には通常の単一モードファイバが用いられる。FIG. 15 shows a
In FIG. 15A, a thick line indicates an optical fiber, and the
図15(a)において、第1の入力ポート910に波長λ1の信号光PS、第2の入力ポート912にSSFBG918で生成された鋸歯状のパルスである制御光PCを入力し、時間的に重ね合わせて高非線形ファイバ902中を伝搬させることにより出力ポート914から波長変換された波長λ2の波長変換装置出力光PM(波長変換された信号光PS)を得ることができる。Figure 15 (a), the type wavelength lambda 1 of the signal light P S to a
SSFBGとは、光ファイバ型の帯域反射フィルタであるFBG(Fiber Bragg Grating:ファイバブラッググレーティング)を周期的に配置し、その間の位相を調整した素子である。本従来例2では、第2の入力ポート912から所定の光パルスPC’をSSFBG918に入射させることにより、鋸歯状パルスを形成するのに必要な周波数成分を反射させて合成することにより鋸歯状パルスを生成している。The SSFBG is an element in which FBG (Fiber Bragg Grating), which is an optical fiber type band reflection filter, is periodically arranged and the phase between them is adjusted. In the second conventional example, a predetermined optical pulse P C ′ is incident on the
図15(b)には、時間領域における各信号の波形の変化の一例を示している。同図に示すように、信号光PSに制御光PCの立ち上がり部分が重なるようして高非線形ファイバ902中を伝搬させることにより相互位相変調を生じさせている。鋸歯状の波形をした制御光PCの立ち上がり部分の傾きが信号光PSに位相変調を与えるので、その位相変調量に応じて信号光PSの波長を変化させることができる。その結果、周波数領域での信号光PSおよび制御光PCの変化を表した図15(c)に示すように、入力された信号光PSの波長がλ1からλ2へと変換され、波長変換装置出力光PM(波長変換された信号光PS)として出力される。FIG. 15B shows an example of a change in the waveform of each signal in the time domain. As shown in the figure, causing cross phase modulation by and so that the rising portion of the control light P C to the signal light P S overlap propagating highly
しかしながら、従来例1については、制御光PCがガウシアンパルスであるため、立ち上がり部分の傾きが一定の時間範囲Δt(図14(b)参照)が狭く、制御光PCと信号光PSとのタイミング合わせに厳密性が要求される。
さらに、従来例1では、変換された信号光を切り出すための光フィルタ804が必要とされる上、信号光PSの変換効率も低い。その理由を以下に説明する。However, for the conventional example 1, since the control light P C is Gaussian pulse, the rising portion of the slope is constant time range Delta] t (Fig. 14 (b) refer) is narrow, and the control light P C and the signal light P S Strictness is required for the timing adjustment.
Further, in the conventional example 1, on which the
図14(c)に示すように、信号光PSの光エネルギーのうち、制御光PCの傾きが一定の時間幅に入らなかった部分は、目的とする変換光の周波数とは異なる周波数成分に変換されるので、信号光PSのスペクトルが拡大される。したがって、目的とする波長λ2の波長変換装置出力光PMを切り出すために、中心波長λ2のバンドパス型の光フィルタ804を用いる必要がある。
この際、波長λ2以外のスペクトルは除去するので、光エネルギーの変換効率が非常に低いものとなってしまう。As shown in FIG. 14 (c), of the light energy of the signal light P S, the portion the inclination of the control light P C did not enter the predetermined time width, frequency component different from the frequency of the converted light of interest because it is converted into the spectrum of the signal light P S is enlarged. Therefore, in order to cut out the wavelength conversion device output light P M of the wavelength lambda 2 of interest, it is necessary to use a band-pass
At this time, since the spectrum other than the wavelength λ 2 is removed, the conversion efficiency of the light energy becomes very low.
一方、従来例2は、制御光PCにおける傾きが一定の時間幅が狭いという従来例1の欠点を、鋸歯状パルスの制御光PCを用いることにより改善している。鋸歯状パルスの立ち上がり部分の傾きは一定であるのでその時間幅は広く、制御光PCと信号光PSとのタイミング合わせに余裕が生じる。また、鋸歯状パルスの傾きが一定の時間幅に信号光PSのパルスを納めることが容易であるため、スペクトルが拡大することもなく波長シフトのみが生ずるので、波長変換効率を高くすることができる。On the other hand, conventional example 2, the drawbacks of the conventional example 1 of slope is narrow constant time width of the control light P C, it is improved by using the control light P C of serration pulses. The inclination of the rising portion of the sawtooth pulses is constant its time width is wide, a margin is generated in the time alignment of the control light P C and the signal light P S. Further, since the slope of the sawtooth pulses are easy to pay a pulse of the signal light P S to a certain time width, than only the wavelength shift without the spectrum is enlarged is produced, it is possible to increase the wavelength conversion efficiency it can.
しかしながら、従来例2においては、入出力特性が固定されたSSFBGを使用しているので、鋸歯状パルスの幅や波長を任意の値に変えることが困難である。そのため、出力される鋸歯状パルスの勾配も固定されている。したがって、たとえば、パルス列からなる信号光PSの幅や波長が当初の設定から変わったときに、対応することができない。また、信号光PSの各パルス単位で波長を可変にするようなこともできない。However, since the conventional example 2 uses the SSFBG with fixed input / output characteristics, it is difficult to change the width and wavelength of the sawtooth pulse to an arbitrary value. Therefore, the gradient of the output sawtooth pulse is also fixed. Thus, for example, when the width and wavelength of the signal light P S consisting of a pulse train is changed from the initial setting, it can not correspond to that. It is also not possible as the wavelength variable at each pulse unit signal light P S.
さらに、SSFBGは紫外線の干渉縞を光ファイバに照射し、紫外線誘起屈折率変化により周期的な屈折率の変化を光ファイバ中に形成しているので、屈折率の変化を精密に制御するのが難しく、生成される鋸歯状パルスの形状(特に立ち上がり部の直線性)の精確さに欠けるという欠点がある。鋸歯状パルスの立ち上がり部の直線性が悪いと、従来例1のガウシアンパルスによる場合と同様、信号光の波長を精確にシフトすることができない。 Furthermore, since SSFBG irradiates an optical fiber with ultraviolet interference fringes and a periodic refractive index change is formed in the optical fiber by the ultraviolet-induced refractive index change, the refractive index change can be precisely controlled. There is a drawback that the shape of the generated sawtooth pulse (particularly the linearity of the rising portion) is not accurate. If the linearity of the rising portion of the sawtooth pulse is poor, the wavelength of the signal light cannot be accurately shifted, as in the case of the Gaussian pulse of the conventional example 1.
本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、一定の勾配を有する光パルス列を発生することができ、その強度を調整することによって、入力信号光の波長を切り替えることの可能な波長変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the background as described above, and can generate an optical pulse train having a certain gradient, and can switch the wavelength of input signal light by adjusting the intensity thereof. An object of the present invention is to provide a simple wavelength conversion device.
本発明の第1の態様に係る波長変換装置は、信号光パルス列および制御光パルス列を時間的に重ね合わせて入力することにより、信号光パルス列の波長を変換する装置において、少なくとも一部に一定または略一定の勾配部分を含む波形を有する光パルスからなり、各々の光パルスの波形が同一である光パルス列を生成する光パルス発生装置と、前記光パルス発生装置から入力された前記光パルス列の各々の光パルスの前記勾配の大きさを制御して制御光パルス列を生成する勾配制御装置と、信号光パルス列および前記制御光パルス列を入力し、前記制御光パルス列の勾配の大きさに応じて信号光パルス列の各パルスの中心波長をシフトさせ、前記信号光パルス列の波長を可変にして出力する波長変換部と、を含むものである。 The wavelength conversion device according to the first aspect of the present invention is a device that converts the wavelength of the signal light pulse train by temporally superposing and inputting the signal light pulse train and the control light pulse train. An optical pulse generator that generates an optical pulse train having an optical pulse having a waveform including a substantially constant gradient portion, and each of the optical pulse trains input from the optical pulse generator. A gradient control device that generates a control light pulse train by controlling the magnitude of the gradient of the optical pulse, a signal light pulse train and the control light pulse train, and inputs signal light according to the slope magnitude of the control light pulse train And a wavelength converter that shifts the center wavelength of each pulse of the pulse train and makes the wavelength of the signal light pulse train variable.
本発明の第2の態様に係る波長変換装置は、第1の態様に係る波長変換装置において、前記信号光パルス列が複数のチャネルの光信号を時分割多重した光信号であり、前記チャネルごとに変換すべき波長を決定し、当該波長のシフト量に応じた勾配を有し、かつ前記チャネルの数を周期とする制御光パルス列が生成されるように前記勾配制御装置を制御する制御装置をさらに含み、前記波長変換部は、前記信号光パルス列の波長を前記チャネルごとにシフト量を異ならせて変換し出力光信号として出力するものである。 A wavelength conversion device according to a second aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to the first aspect, wherein the signal light pulse train is an optical signal obtained by time-division multiplexing optical signals of a plurality of channels. A controller that determines a wavelength to be converted and controls the gradient controller so that a control optical pulse train having a gradient according to the shift amount of the wavelength and having the number of channels as a period is generated; And the wavelength converter converts the wavelength of the signal light pulse train with a different shift amount for each channel and outputs the converted signal as an output optical signal.
本発明の第3の態様に係る波長変換装置は、第2の態様に係る波長変換装置において、前記信号光パルス列の先頭位置を検出する検出装置と、前記検出装置から入力された前記信号光パルス列および前記勾配制御装置から入力された前記制御光パルス列の少なくとも一方を遅延させ、前記信号光パルス列の先頭位置と前記制御光パルス列の先頭位置との時間差を調整する可変遅延装置と、をさらに含み、前記制御装置は、前記信号光パルス列と前記制御光パルス列との時間的な重なりが、前記波長変換部において波長変換を生じさせるように前記可変遅延装置を制御して前記時間差を調整するものである A wavelength conversion device according to a third aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to the second aspect, wherein a detection device that detects a head position of the signal light pulse train, and the signal light pulse train that is input from the detection device. And a variable delay device that delays at least one of the control light pulse trains input from the gradient control device and adjusts a time difference between the head position of the signal light pulse train and the head position of the control light pulse train, The control device adjusts the time difference by controlling the variable delay device so that a temporal overlap between the signal light pulse train and the control light pulse train causes wavelength conversion in the wavelength converter.
本発明の第4の態様に係る波長変換装置は、第2の態様または第3の態様に係る波長変換装置において、前記波長変換部から出力された前記出力光信号を入力する入力端と、前記出力光信号に含まれる前記チャネルを前記波長に応じて分離し出力する複数の出力端を有する分光素子をさらに含むものである。 A wavelength conversion device according to a fourth aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to the second aspect or the third aspect, wherein an input terminal for inputting the output optical signal output from the wavelength conversion unit, It further includes a spectroscopic element having a plurality of output terminals for separating and outputting the channel included in the output optical signal according to the wavelength.
本発明の第5の態様に係る波長変換装置は、第4の態様に係る波長変換装置において、前記複数の出力端が各々異なる送信先に接続され、前記制御装置は、前記チャネルの送信先の変更に伴い、当該チャネルの光信号が出力される出力端が変更後の送信先に接続された出力端となるように、前記勾配制御装置を制御して、当該チャネルに対応する制御光パルス列の各々の光パルスの勾配を変更後の出力端に対応する波長に応じた勾配に変更するものである。 The wavelength conversion device according to a fifth aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to the fourth aspect, wherein the plurality of output ends are connected to different transmission destinations, and the control device Along with the change, the gradient control device is controlled so that the output end from which the optical signal of the channel is output becomes the output end connected to the changed transmission destination, and the control optical pulse train corresponding to the channel is controlled. The gradient of each light pulse is changed to a gradient corresponding to the wavelength corresponding to the changed output end.
本発明の第6の態様に係る波長変換装置は、第1の態様に係る波長変換装置において、前記信号光パルス列が時系列で配置された複数のパケットからなる光信号であり、前記パケットごとに変換すべき波長を決定し、当該波長のシフト量に応じた勾配を有し、かつ前記パケットに含まれるビットの数を周期とする制御光パルス列が前記パケットごとに生成されるように前記勾配制御装置を制御する第2の制御装置をさらに含み、前記波長変換部は、前記信号光パルス列の波長を前記パケットごとにシフト量を異ならせて変換し出力光信号として出力するものである。 A wavelength conversion device according to a sixth aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to the first aspect, wherein the signal light pulse train is an optical signal composed of a plurality of packets arranged in time series. The gradient control is performed so that a wavelength to be converted is determined, and a control optical pulse train having a gradient according to the shift amount of the wavelength and having a period of the number of bits included in the packet is generated for each packet. A second control device for controlling the device is further included, and the wavelength conversion unit converts the wavelength of the signal light pulse train with a shift amount different for each packet and outputs it as an output optical signal.
本発明の第7の態様に係る波長変換装置は、第6の態様に係る波長変換装置において、前記パケットごとにその先頭位置を検出する検出装置と、前記検出装置から入力された前記信号光パルス列および前記勾配制御装置から入力された前記制御光パルス列の少なくとも一方を遅延させ、前記信号光パルス列の先頭位置と前記制御光パルス列の先頭位置との時間差を調整する可変遅延装置と、をさらに含み、前記第2の制御装置は、前記信号光パルス列と前記制御光パルス列との時間的な重なりが、前記波長変換部において波長変換を生じさせるように前記可変遅延装置を制御して前記時間差を調整するものである。 A wavelength conversion device according to a seventh aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to the sixth aspect, wherein a detection device that detects a head position of each packet and the signal light pulse train input from the detection device And a variable delay device that delays at least one of the control light pulse trains input from the gradient control device and adjusts a time difference between the head position of the signal light pulse train and the head position of the control light pulse train, The second control device adjusts the time difference by controlling the variable delay device such that a time overlap between the signal light pulse train and the control light pulse train causes wavelength conversion in the wavelength converter. Is.
本発明の第8の態様に係る波長変換装置は、第6の態様または第7の態様に係る波長変換装置において、前記波長変換部から出力された前記出力光信号を入力する入力端と、前記出力光信号に含まれる前記パケットを前記波長に応じて分離し出力する複数の出力端を有する分光素子をさらに含むものである。 A wavelength conversion device according to an eighth aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to the sixth aspect or the seventh aspect, wherein an input terminal for inputting the output optical signal output from the wavelength conversion unit, It further includes a spectroscopic element having a plurality of output terminals for separating and outputting the packet included in the output optical signal according to the wavelength.
本発明の第9の態様に係る波長変換装置は、第8の態様に係る波長変換装置において、前記複数の出力端が各々異なる送信先に接続され、前記第2の制御装置は、前記パケットの送信先の変更に伴い、当該パケットの光信号が出力される出力端が変更後の送信先に接続された出力端となるように、前記勾配制御装置を制御して、当該パケットに対応する制御光パルス列の各々の光パルスの勾配を変更後の出力端に対応する波長に応じた勾配に変更するものである。 A wavelength conversion device according to a ninth aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to the eighth aspect, wherein the plurality of output ends are connected to different transmission destinations, and the second control device With the change of the transmission destination, the gradient control device is controlled so that the output end from which the optical signal of the packet is output becomes the output end connected to the changed transmission destination, and the control corresponding to the packet The gradient of each optical pulse in the optical pulse train is changed to a gradient corresponding to the wavelength corresponding to the changed output end.
本発明の第10の態様に係る波長変換装置は、第1ないし第9のいずれか1つの態様に係る波長変換装置において、前記制御光パルス列の各々の光パルスの波形が、立ち上がり部および立ち下がり部の少なくとも一方に、一定または略一定の勾配を有する波形であるものである。 The wavelength conversion device according to a tenth aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the waveform of each optical pulse of the control light pulse train includes a rising portion and a falling portion. At least one of the parts has a waveform having a constant or substantially constant gradient.
本発明の第11の態様に係る波長変換装置は、第1ないし第10のいずれか1つの態様に係る波長変換装置において、前記制御光パルス列の各々の光パルスの波形が、立ち上がり部に一定または略一定の勾配を有するとともに立ち下がり部が速やかに立ち下がる鋸歯状波形、または、立ち下がり部に一定または略一定の勾配を有するとともに立ち上がり部が速やかに立ち上がる鋸歯状波形であるものである。 The wavelength conversion device according to an eleventh aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to any one of the first to tenth aspects, wherein the waveform of each optical pulse of the control light pulse train is constant at the rising portion or The sawtooth waveform has a substantially constant gradient and the falling portion quickly falls, or the sawtooth waveform has a constant or substantially constant gradient in the falling portion and the rising portion quickly rises.
本発明の第12の態様に係る波長変換装置は、第1ないし第11のいずれか1つの態様に係る波長変換装置において、前記勾配制御装置は、入力された光パルス列に含まれる各々の光パルスの強度を制御して前記勾配の大きさを制御するものである。 A wavelength conversion device according to a twelfth aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the gradient control device includes each optical pulse included in the input optical pulse train. Is controlled to control the magnitude of the gradient.
本発明の第13の態様に係る波長変換装置は、第1ないし第12のいずれか1つの態様に係る波長変換装置において、前記波長変換部が非線形ファイバまたは非線形光学結晶を含む非線形光学素子を用いて構成されるものである。 A wavelength conversion device according to a thirteenth aspect of the present invention is the wavelength conversion device according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the wavelength conversion unit uses a nonlinear optical element including a nonlinear fiber or a nonlinear optical crystal. Configured.
本発明の第14の態様に係る波長変換装置は、第1ないし第13のいずれか1つの態様に係る波長変換装置において、前記光パルス発生装置が、出力の一部を分岐し、光スペクトラムアナライザを介して測定された光スペクトル、および、光サンプリングオシロスコープを介して測定されたパルス波形をフィードバックして制御することにより前記パルス波形が同一である光パルス列を生成する光パルスシンセサイザであるものである。 A wavelength converter according to a fourteenth aspect of the present invention is the wavelength converter according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the optical pulse generator branches a part of the output, and an optical spectrum analyzer. Is an optical pulse synthesizer that generates an optical pulse train having the same pulse waveform by feeding back and controlling the optical spectrum measured via the optical waveform and the pulse waveform measured via the optical sampling oscilloscope. .
本発明の第15の態様に係る波長変換装置は、第1ないし第14のいずれか1つの態様に係る波長変換装置において、前記光パルス発生装置が、パルス光源、前記パルス光源から入力された光パルスの強度および位相を制御して一定または略一定の正の勾配部分を含む波形を有する光パルスを生成し出力する第1の光パルス整形器、前記パルス光源から入力された光パルスの強度および位相を制御して一定または略一定の負の勾配部分を含む波形を有する光パルスを生成し出力する第2の光パルス整形器、および、前記第1の光パルス整形器の出力および前記第2の光パルス整形器の出力のいずれか一方を選択して前記波形が同一である光パルス列として出力する光スイッチを含んで構成されるものである。 A wavelength converter according to a fifteenth aspect of the present invention is the wavelength converter according to any one of the first to fourteenth aspects, wherein the optical pulse generator is a pulse light source, and light input from the pulse light source. A first optical pulse shaper that generates and outputs an optical pulse having a waveform including a constant or substantially constant positive gradient portion by controlling the intensity and phase of the pulse; the intensity of the optical pulse input from the pulse light source; A second optical pulse shaper that generates and outputs an optical pulse having a waveform including a constant or substantially constant negative gradient portion by controlling the phase; and an output of the first optical pulse shaper and the second And an optical switch that selects one of the outputs of the optical pulse shaper and outputs it as an optical pulse train having the same waveform.
本発明によれば、一定の勾配を有する光パルス列を発生することができ、その強度を調整することによって、入力信号光の波長を切り替えることの可能な波長変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wavelength converter which can generate | occur | produce the optical pulse train which has a fixed gradient, and can switch the wavelength of input signal light by adjusting the intensity | strength can be provided.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
図1に本実施の形態に係る波長変換装置90に示す。波長変換装置90は、光パルス発生装置12、勾配制御部14、波長変換部16、光フィルタ64、第1の入力ポート66、第2の入力ポート67、および出力ポート68を含んで構成されている。[First Embodiment]
FIG. 1 shows a
光パルス発生装置12は、波形において一定または略一定の勾配部分を有する一定強度の光パルスを生成する部位であり、たとえば、後述するように光パルスシンセサイザにより構成することができる。本実施の形態では、該一定強度の光パルスを図8に示すような一定強度の鋸歯状波形のパルスとしている。光パルスシンセサイザを用いることにより、容易に鋸歯状波形パルスの波長や幅を変更することが可能で、精確な制御光波形を生成する光パルス発生装置を構成することができる。
The
勾配制御部14は、光パルス発生装置12から入力された光パルスのピーク強度(図8内のPh)を、たとえば、外部からの信号に基づき変えることにより該光パルスの勾配を制御して、制御光PCを生成する部位である。勾配制御部14は、一例として、光増幅器や光変調器(光減衰器)等により構成することができる。図8において、パルスの勾配をPOとすると、
(ここで、Tはゼロレベル幅であり、光強度が0の位置の光パルスの時間幅をいう)
なので、ピーク強度Phを変えることによって、パルスの勾配を制御できる。
なお本実施の形態における制御光PCの波形は、一定または略一定の勾配部分を有する波形であれば、特に鋸歯状波形に限定されることなく適用することができる。The
(Here, T is the zero level width, and the time width of the optical pulse at the position where the light intensity is 0)
So, by changing the peak intensity P h, it can be controlled gradient pulse.
Note waveforms of the control light P C in the present embodiment, if a waveform having a constant or substantially constant gradient section, can be applied without being limited to the sawtooth waveform.
波長変換部16は、制御光PCの一定または略一定の勾配部分を用いて信号光PSに傾き一定の強度変調を施し、信号光PSに周波数シフト(波長変換)を行う部位であり、たとえば、非線形ファイバや非線形光学結晶などを用いて構成することができる。本実施の形態では、波長変換の方法として、相互位相変調を用いた形態を例示して説明するが、これに限られず一定または略一定の勾配を有する制御光を利用するものであれば、特に限定されることなく用いることができる。
すなわち、非線形光学素子一般において、該非線形光学素子に一定または略一定の勾配を有する制御光を入射した場合の周波数シフト量Δf、あるいは波長シフト量Δλは、次の式で表される。
ここで、γ:非線形光学素子の非線形定数、P0:制御光のパルス強度の勾配、L:作用長
したがって、本発明では、非線形光学素子の上記特性を用いることにより、波長変換部16を構成することができる。That is, in general nonlinear optical elements, the frequency shift amount Δf or the wavelength shift amount Δλ when control light having a constant or substantially constant gradient is incident on the nonlinear optical element is expressed by the following equation.
Where γ: nonlinear constant of the nonlinear optical element, P 0 : gradient of pulse intensity of the control light, L: action length Therefore, in the present invention, the
波長変換装置90の第1の入力ポート66からはパルス状の波長λS1の信号光PSが、第2の入力ポート67からは波長λCの上記制御光PCが、両者のタイミングをそろえて入力される。そして、図1における横軸が波長のグラフが示すように、波長変換部16において、信号光PSの波長はλS1からλS2に変換されて出力ポート68から波長変換装置出力光PMとして出力される。From the
ここで、信号光パルスPS、および波長変換装置出力光パルスPMは一定のスペクトル分布を有するが、以下では、それぞれのパルスの中心波長λS1、λS2を単に波長と記載して説明する。Here, the signal light pulse P S and the wavelength converter output light pulse P M have a constant spectral distribution. In the following description, the center wavelengths λ S1 and λ S2 of each pulse are simply described as wavelengths. .
なお、図1において光フィルタ64は制御光PCを除去するためのフィルタであるが、本実施の形態においては、たとえば波長変換された信号光PSとの関係で必要に応じ設ければよいものであり、以下の実施の形態においてはこれを省略した形態で説明する。Although the
以上のように、本実施の形態に係る波長変換装置90では、波形において一定または略一定の勾配部分を有する一定強度の光パルスを発生する光パルス発生装置12を採用している。そして、さらにその後段に、光パルス発生装置12から入力された光パルスの強度を変えることにより該光パルスの勾配を独立に制御して制御光PCを生成することが可能な勾配制御部14を配置する構成としている。
したがって、本実施の形態に係る波長変換装置によれば、一定の勾配を有する光パルス列を発生することができ、その強度を調整することによって、入力信号光の波長を切り替えることの可能な波長変換装置を提供することができる。As described above, the
Therefore, according to the wavelength conversion device according to the present embodiment, it is possible to generate an optical pulse train having a constant gradient, and to adjust the intensity, the wavelength conversion capable of switching the wavelength of the input signal light An apparatus can be provided.
[実施例]
以下に、本実施の形態に係る波長変換装置の実施例について説明する。本実施例では、図1に示す波長変換装置90を実際に実現し、以下に示す各データを取得している。[Example]
Examples of the wavelength conversion device according to this embodiment will be described below. In the present embodiment, the
図2は、波長変換装置90の光パルス発生装置12から出力された、制御光として使用する非対称な鋸歯状の光パルスの波形を示している。先述したように、当該光パルス発生装置12は、後述の光パルスシンセサイザにより構成されている。図2に実験値で示された波形は繰り返し周波数10GHz、パルス幅10ps(半値幅、FWHM)の光パルスであり、光パルス発生装置12の出力を観測したものである。
FIG. 2 shows a waveform of an asymmetric sawtooth optical pulse used as control light output from the
図2に示す波形では、ゼロレベル幅を20psとしている。また、実験値として示した波形が、実際の波長変換装置において観測した波形であり、目標値として示した波形は、シミュレーションにより求めた理想的な鋸歯状パルス波形である。 In the waveform shown in FIG. 2, the zero level width is 20 ps. Further, the waveform shown as the experimental value is a waveform observed in an actual wavelength converter, and the waveform shown as the target value is an ideal sawtooth pulse waveform obtained by simulation.
図2(a)に示す鋸歯状の光パルス波形では立ち上がり、立ち下がりの比を1:2としており、したがって、立ち上がり時間は6.7ps(ピークピーク値、peak−to−peak値)、立ち下がり時間(ピークピーク値、peak−to−peak値)は13.3psとなっている。また、図2(b)は、図2(a)に示す光パルス波形を強度軸に対して線対称とした光パルス波形である。したがって、図2(b)に示す光パルス波形の立ち上がり、立ち下がりの比は2:1となっており、立ち上がり時間は13.3ps、立ち下がり時間は6.7psとなっている。 In the sawtooth optical pulse waveform shown in FIG. 2 (a), the ratio of rise and fall is 1: 2, so the rise time is 6.7 ps (peak peak value, peak-to-peak value), and fall time. The time (peak peak value, peak-to-peak value) is 13.3 ps. FIG. 2B shows an optical pulse waveform in which the optical pulse waveform shown in FIG. Therefore, the ratio of rise and fall of the optical pulse waveform shown in FIG. 2B is 2: 1, the rise time is 13.3 ps, and the fall time is 6.7 ps.
図2(a)および(b)に示すように、実験値と目標値とはよく一致していることがわかる。したがって、本実施例に係る波長変換装置によれば、一例として、精確な鋸歯状パルス波形を有する制御光PCを生成することが可能であり、さらに、立ち上がり時間、立ち下がり時間、つまり鋸歯状パルス波形の勾配の設定等に対して柔軟に対応することが可能となっている。As shown in FIGS. 2A and 2B, it can be seen that the experimental value and the target value are in good agreement. Therefore, according to the wavelength conversion device according to this embodiment, as an example, it is possible to generate the control light P C with accurate sawtooth pulse waveform further rise time, fall time, i.e. serrated It is possible to flexibly cope with the setting of the gradient of the pulse waveform.
つぎに、波長変換幅についての実施結果について説明する。
先述したように、本実施の形態に係る波長変換装置では、制御光PCの勾配部分を用いて信号光PSに強度変調を施すことにより、勾配に比例した波長シフト量Δλを得ることができる。ここでいう波長変換幅とはこの波長シフト量Δλをさし、信号光PSの波長と波長変換装置出力光パルス(以下、「変換光」という場合がある)PMの波長との差分である。なお、本実施例では、制御光PC、信号光PS、および変換光PMの各波長は、各光スペクトラムのピーク値で読み取った波長としている。Next, the results of the wavelength conversion width will be described.
As previously described, in the wavelength conversion device according to this embodiment, by performing intensity modulation on the control light P C signal light P S with a gradient portion of, to obtain a wavelength shift amount Δλ proportional to the gradient it can. The wavelength conversion width here refers to the wavelength shift amount [Delta] [lambda], the wavelength and the wavelength conversion device output light pulse of the signal light P S (hereinafter sometimes referred to as "converted light") by the difference between the wavelength of the P M is there. In the present embodiment, the wavelength of the control light P C, the signal light P S, and the converted light P M is the wavelength read by the peak value of the optical spectrum.
本実施例では、波長変換装置90の第1の入力ポート66から入力する信号光PSを波長1540nmの連続光とし、光パルス発生装置12からの出力(つまり制御光PC)を図2(a)に示す鋸歯状波形を有する波長1550nmの光パルスとした。また、波長変換部16には、長さ100mの高非線形ファイバを用いた。In this embodiment, the signal light P S input from the
図3(a)に、図1に示す波長変換装置90における波長変換部16の出力で観測した光スペクトルを示す。同図において、波長1550nmを中心とする光スペクトルが制御光PCであり、波長1540nmの線スペクトルが信号光PSである。FIG. 3A shows an optical spectrum observed at the output of the
また、信号光PSの両側に発生している光スペクトルが変換光PMの光スペクトルである。信号光PSに対して長波長側に発生している変換光PMは制御光PCの正の勾配に対応して発生した変換光PMであり、いわゆるレッドシフトした変換光である。また、信号光PSに対して短波長側に発生している変換光PMは制御光PCの負の勾配に対応して発生した変換光PMであり、いわゆるブルーシフトした変換光である。Further, the optical spectrum occurring on either side of the signal light P S is the optical spectrum of the converted light P M. Converted light P M that is generated in the longer wavelength side with respect to the signal light P S is the converted light P M generated in response to the positive slope of the control light P C, it is converted light called red shift. Further, a converted light P M is converted light P M that is generated in the short wavelength side of the signal light P S generated in response to a negative slope of the control light P C, the conversion light called blue shift is there.
上記の短波長側および長波長側への変換光PMのスペクトルは、それぞれ制御光PCの立ち下がり時間13.3ps、および立ち上がり時間6.7psに対応する光周波数を有する矩形波の光スペクトル(sinc関数形状)とよく一致している。したがって、原理通りに相互位相変調による波長変換が実現されていることがわかる。Spectrum of the converted light P M to the short wavelength side and the long wavelength side of the above, the optical spectrum of a rectangular wave having a fall time 13.3Ps, and the corresponding optical frequency rise time 6.7ps respectively control light P C It is in good agreement with (sinc function shape). Therefore, it can be seen that wavelength conversion by mutual phase modulation is realized according to the principle.
図3(b)ないし(f)には、本実施例に係る波長変換装置の動作について説明するための模式図である。
図3(b)は連続光である信号光PSの波形、図3(c)は図2(a)に示す波形を有する制御光PCの波形を示している。なお、同図における横軸のtは時間を、縦軸のPは光パワーを表している。FIGS. 3B to 3F are schematic diagrams for explaining the operation of the wavelength converter according to the present embodiment.
3 (b) is a waveform of a continuous optical signal beam P S, FIG. 3 (c) shows the waveform of the control light P C having the waveform shown in FIG. 2 (a). In the figure, t on the horizontal axis represents time, and P on the vertical axis represents optical power.
また、図3(d)は、図3(c)に示す制御光PCの立ち上がり部分および立ち下がり部分のそれぞれに対応する、時間に対する変換光PMの光周波数fの変化を示している。同図に示すように、制御光PCの立ち上がり部分においては基準となる光周波数f(信号光PSの波長である1540nmに対応する周波数)に対して負側に偏移した(レッドシフトした)一定の光周波数となっており、制御光PCの立ち下がり部分においては基準となる光周波数fに対して正側に偏移した(ブルーシフトした)一定の光周波数となっている。Further, FIG. 3 (d), corresponding to each of the leading edge and trailing edge of the control light P C shown in FIG. 3 (c), shows the variation of the optical frequency f of the converted light P M with respect to time. As shown in the figure, and (red shift was shifted to the negative side with respect to the optical frequency f (the frequency corresponding to 1540nm, which is the wavelength of the signal light P S) to be a reference in the rising portion of the control light P C ) it has become a constant has a light frequency, and (blue-shifted and shifted to the positive side with respect to optical frequency f as a reference in the falling portion of the control light P C) constant light frequency.
さらに、図3(e)は制御光PCの立ち下がり部分に対応する変換光の波形を、図3(f)は制御光PCの立ち上がり部分に対応する変換光の波形を示している。図2(a)示す波形を有する制御光PCで連続光である信号光PSを時間的に一部切り出すため、制御光PCの立ち上がり部分および立ち下がり部分に対応する各変換光の波形は、図3(e)および(f)に示すように矩形波になる。Further, FIG. 3 (e) is a waveform of the converted light corresponding to the falling portion of the control light P C, FIG. 3 (f) shows a waveform of the converted light corresponding to the rising portion of the control light P C. FIGS. 2 (a) in the control light P C having the waveform shown for cutting out part of the signal light P S is continuous light temporally, each converted light having a waveform corresponding to the rising portion and falling portion of the control light P C Becomes a rectangular wave as shown in FIGS. 3 (e) and 3 (f).
ここで、先述したように、波長変換幅は制御光PCの強度の時間波形の傾き(強度の時間波形の微分値)に比例する。つまり、波長変換幅は制御光PCの強度勾配に比例し、該強度勾配の正負によって波長変換方向がそれぞれ+方向、−方向(周波数シフトの方向がそれぞれ−方向、+方向)となる。したがって、本実施の形態に係る波長変換装置では、図2に示す鋸歯状波形を有する制御光PCのピーク強度を変更することによって、変換光PMの変換波長を調整することができる。Here, as described above, the wavelength conversion width is proportional to the gradient of the temporal waveform of the intensity of the control light P C (differential value of the time waveform of the intensity). In other words, the wavelength conversion width is proportional to the intensity gradient of the control light P C, positive or negative by the wavelength conversion direction the respective said intensity gradient + direction, - direction (direction of the frequency shift, respectively - direction, + direction) and a. Thus, the wavelength conversion device according to this embodiment, by changing the peak intensity of the control light P C having a sawtooth waveform shown in FIG. 2, it is possible to adjust the conversion wavelength of the converted light P M.
図4は、波長が1540nmで連続光の信号光PSと、波長1550nmの図2に示す鋸歯状波形を有する制御光PCとを波長変換部16に入力した場合の、制御光PCの光強度(同図では「入力パワー」と表記)に対する波長変換幅を示している。図4(a)は、波長変換部16を構成する高非線形ファイバの長さが100mの場合のレッドシフトおよびブルーシフトの波長変換幅を、図4(b)は、波長変換部16を構成する高非線形ファイバの長さが200mの場合のブルーシフトの波長変換幅を示している。なお、図4の入力パワーは平均値で表しているが、本実施例に係る制御光PCは、図2に示すようにゼロレベル幅が20psで一定の光パルス波形となっているので、制御光PCの入力パワーの変化はすなわち制御光PCのピーク強度の変化となっている。4, when the wavelength is input and the signal light P S of the continuous light and a control light P C having a sawtooth waveform shown in FIG. 2 wavelengths 1550nm
図4(a)に示すように、高非線形ファイバの長さが100mの場合、レッドシフトで約4nmの波長変換幅、ブルーシフトで約3nmの波長変換幅を実現している。また、図4(b)に示すように、高非線形ファイバの長さが200mの場合、ブルーシフトで約6nmの波長変換幅を実現している。したがって、本実施例に係る波長変換装置によれば、高非線形ファイバの長さ、制御光PCの入力パワーを調整することにより、レッドシフトおよびブルーシフトを合わせて10nm以上の波長変換幅を有する波長変換装置を構成することが可能である。As shown in FIG. 4A, when the length of the highly nonlinear fiber is 100 m, a wavelength conversion width of about 4 nm is realized by red shift, and a wavelength conversion width of about 3 nm is realized by blue shift. As shown in FIG. 4B, when the length of the highly nonlinear fiber is 200 m, a wavelength conversion width of about 6 nm is realized by blue shift. Therefore, according to the wavelength conversion device according to the present embodiment, the length of the highly nonlinear fiber, by adjusting the input power of the control light P C, having a wavelength conversion width of more than 10nm combined red shift and blue shift It is possible to configure a wavelength converter.
また、図4から、先に示した波長シフト量Δλを算出する式のとおり、波長変換幅は制御光PCの入力パワー、すなわち、本実施例では制御光PCのパルス強度の勾配に対して比例して変化していることがわかる。また、図4(b)に示す高非線形ファイバの長さが200mの場合の内挿した直線の傾きは、図4(a)に示す高非線形ファイバの長さが100mの場合の内挿した直線の傾きの約2倍となっていることがわかる。つまり、図4の結果から、本実施例に係る波長変換装置が理論通りの動作をしていることがわかる。Further, from FIG. 4, as an equation for calculating a wavelength shift amount Δλ indicated above, the input power of the wavelength conversion width control light P C, i.e., in the present embodiment to the gradient of the pulse intensity of the control light P C It can be seen that there is a proportional change. In addition, the slope of the interpolated straight line when the length of the highly nonlinear fiber shown in FIG. 4B is 200 m is the straight line interpolated when the length of the highly nonlinear fiber shown in FIG. 4A is 100 m. It can be seen that it is about twice the slope of. That is, it can be seen from the results of FIG. 4 that the wavelength converter according to the present example operates as theoretically.
つぎに、本実施例に係る波長変換装置の波長変換効率について以下に述べる。
波長変換効率とは、波長変換部16の出力で観測した場合の、信号光PSに対する波長変換を行った場合の光強度の波長変換を行わない場合の光強度に対する比であり、当該波長変換においてどの程度の光の損失(または増幅)が発生したかを示す指標である。Next, the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion device according to this embodiment will be described below.
The wavelength conversion efficiency, a ratio of light intensity in the case of not performing wavelength conversion of light intensity when performing when observed at the output of the
図5は、波長変換部16の出力を光フィルタ64で切り出した、波長変換を行った場合(同図では、「波長変換あり」と表記)の変換光PMの光スペクトルと、行わない場合(同図では、「波長変換なし」と表記)の信号光PSの光スペクトルを示している。図5では、信号光PSにパルス幅約5.5psのパルス列を用いており、制御光PCは短波長側に波長変換される条件、つまり、鋸歯状波形の光パルスの負の勾配部分を用いる条件としている。また、波長変換を行わない場合では光パルス発生装置12の動作を停止させ、波長変換部16に制御光PCを入力しないようにしている。5, the output of the
また、図5においては、波長変換の有無で損失を合わせるため、波長変換なしの場合には信号光PSの波長1540nmを中心波長とする光バンドパスフィルタで、波長変換ありの場合には変換光PMの波長1538.5nm(つまり、波長変換の結果、信号光PSの波長は短波長側に1.5nmシフトしている)を中心波長とする光バンドパスフィルタで波長変換部16の出力を切り出している。Further, in FIG. 5, to match the losses with and without wavelength conversion, if no wavelength conversion by the optical bandpass filter having a center wavelength a wavelength 1540nm signal light P S, conversion in the case of Yes wavelength conversion wavelength of light P M 1538.5nm (i.e., the result of the wavelength conversion, the signal light P wavelength of S are 1.5nm shifted to the short wavelength side) of the
図5から、波長変換なしの場合よりも波長変換ありの場合の方が光強度のピーク値が大きいことがわかる。また、波長変換なしの場合の平均光強度は−3.3dBm、波長変換ありの場合の平均光強度は−1.6dBmとなっており、波長変換効率は100%を越える150%となっていることがわかった。このことから、高非線形ファイバにおいて、相互位相変調による波長変換と同時にパラメトリック増幅が起こっており、本波長変換装置によれば信号光PSの増幅も可能であることがわかった。From FIG. 5, it can be seen that the peak value of the light intensity is greater in the case of wavelength conversion than in the case of no wavelength conversion. Further, the average light intensity without wavelength conversion is −3.3 dBm, the average light intensity with wavelength conversion is −1.6 dBm, and the wavelength conversion efficiency is 150% exceeding 100%. I understood it. Therefore, in the highly nonlinear fiber, the wavelength conversion by cross phase modulation and have occurred parametric amplification at the same time, it was found to be possible amplification of accordance when the signal light P S in the wavelength converter.
ところで、波長変換装置においては、所定の波長に正確に変換することのみならず、波長を変換するために要する時間(波長スイッチング時間)が重要である。そこで、この波長スイッチの速度を示す波長スイッチング時間を確認した結果について図6を参照しつつ説明する。 By the way, in the wavelength conversion device, not only the accurate conversion to a predetermined wavelength, but also the time required to convert the wavelength (wavelength switching time) is important. A result of confirming the wavelength switching time indicating the speed of the wavelength switch will be described with reference to FIG.
上記の波長変換効率の測定に際しては、繰り返し周波数10GHzの信号光PSの光パルスの各々に対して、同じ強度の光パルスとした制御光PCを作用させていた。ここでは、波長変換動作におけるスイッチング時間を確認するため、図1に示す勾配制御部14により制御光PCに強度変調を施し、制御光PCのビットごとの光パワーを信号光PSのビットごと対応させて変化させ、信号光PSのビットごとに波長変換を行った。In the measurement of the wavelength conversion efficiency for each of the signal light optical pulse P S of
その際、信号光PS、および制御光PCのパルスパターンとして固定パターン1101および固定パターン1000の2種類のパターンを用い、光フィルタ64として光バンドパスフィルタを用いて波長変換部16の出力を切り出し、各固定パターンに対応する変換光PMの波形を観測した。図6はその観測結果を示しており、図6(a)および(b)はそれぞれ固定パターン1101の場合の制御光PCの波形および変換光PMの波形を、図6(c)および(d)は、それぞれ固定パターン1000の場合の制御光PCの波形および変換光PMの波形を示している。At that time, the signal light P S, and the control light P C using two kinds of patterns of the fixed
図6に示すように、パルスパターンの異なる2種類の固定パターンの制御光PCによって100ps間隔のパルス列である信号光PCが抜き出されている。このことから、本実施例に係る波長変換装置では、100ps以下の波長スイッチング速度が得られていることがわかる。この波長スイッチング速度は、本実施の形態に係る波長変換装置のみならず、後述の波長分割多重伝送装置あるいは波長分割パケット伝送装置に対しても適用可能な速度である。As shown in FIG. 6, the signal light P C is a pulse train of 100ps intervals are extracted by the control light P C of the two fixed pattern of different pulse patterns. From this, it can be seen that the wavelength conversion device according to the present example has a wavelength switching speed of 100 ps or less. This wavelength switching speed is a speed applicable not only to the wavelength conversion apparatus according to the present embodiment but also to a wavelength division multiplexing transmission apparatus or wavelength division packet transmission apparatus described later.
[第2の実施の形態]
図7に、本実施の形態に係る波長変換装置10を示す。波長変換装置10は、単一光で時分割多重(Optical Time Division Multiplex:OTDM)された入力信号光PSを、波長分割多重された波長変換装置出力光PMに変換する装置である。また、波長変換装置10は、制御光を鋸歯状パルスとし、相互位相変調により波長変換を行う。[Second Embodiment]
FIG. 7 shows the
なお、本実施の形態では、入力信号光PSに波長が一定の単一光を適用した場合の形態を例示して説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、各光パルスの波長が異なる信号光、たとえば、波長分割多重された入力信号光PSについても同様に適用が可能である。In the present embodiment, the wavelength to the input signal light P S will be described by way of example a form of applying a certain single light, the present invention is not limited to this, each optical pulse wavelengths different signal light, for example, it is possible to similarly apply the input signal light P S which is wavelength division multiplexing.
図7に示すように、波長変換装置10は、波長変換部16、光パルス発生装置12、勾配制御部14、可変遅延器20、同期信号検出部24、波長変換装置制御部18、および光カプラ22を含んで構成されている。光パルス発生装置12、勾配制御部14、および可変遅延器20を具備して制御光生成部30が構成されている。
As shown in FIG. 7, the
同期信号検出部24は、伝送路から波長変換装置10に入力された時分割多重された信号光PSから、波長変換処理を行う上で必要となる各種同期信号SS、すなわち時分割多重信号の多重数、先頭ビットの位置、クロック周波数等の検出を行う。同期信号検出部24は、たとえば、光信号を一旦電気信号に変換し、電子回路で処理して同期信号SSを抽出した後、再度光信号に変換する公知の回路を用いて構成することができる。検出された同期信号SSは、波長変換装置制御部18に送られる。本実施の形態では、一例として、多重数を4とし、時分割多重信号のチャネルをch1、ch2、sh3およびch4の4チャネルとしている。Synchronization
制御光生成部30における、光パルス発生装置12は、図8に示すような一定強度の鋸歯状波形のパルスを発生する装置であり、たとえば光パルスシンセサイザで構成することができる。
The
図9に、本実施の形態に係る光パルス発生装置12の構成例を示す。
図9(a)に示す光パルス発生装置12は、パルスレーザ70、および光パルス整形器72を含んで構成されている。パルスレーザ70は、次段の光パルス整形器72において鋸歯状波形の制御光パルスに整形するためのパルス光源である。FIG. 9 shows a configuration example of the
The
光パルス整形器72は光パルスを入力し、該光パルスの各周波数成分の強度と位相とを独立に調整することで任意形状の光パルスを合成する。周波数スペクトルと時間波形はフーリエ変換で結ばれる表裏一体の関係にあるから、光スペクトルを調整すれば、時間波形を任意形状に合成することが可能である。
The
光パルス整形器72は、図示しない光スペクトラムアナライザおよび光サンプリングオシロスコープ(または自己相関器)を含んで構成されている。そして、強度および位相の制御には、光出力の一部を分岐して、光スペクトラムアナライザで測定した光スペクトルと、光サンプリングオシロスコープからのパルス波形を元に、理想的な鋸歯状パルスの形状になるようにフィードバック制御を行う。光パルス整形器72で合成された制御光パルスは、光パルス発生装置出力光PPとして出力される。The
図9(b)に、本実施の形態に係る光パルス発生装置12の他の構成例を示す。
同図に示す光パルス発生装置12は、単一周波数レーザ74、光コム発生器76、信号発生器78、および光パルス整形器72を含んで構成されており、図9(a)に示す光パルス発生装置12におけるパルスレーザ70の代わりに光コム発生器76を用いた構成例である。FIG. 9B shows another configuration example of the
The
光コム発生器76は、単一周波数レーザ74から入力された光パルスを、たとえば、ニオブ酸リチウム(LN)を材料とする位相変調器で位相変調することにより光周波数コムを発生する。信号発生器78は該位相変調器を駆動するためのマイクロ波信号を発生するものである。光周波数コムの周波数間隔および生成する光パルス列の繰り返し周波数は、この信号発生器78で発生されるマイクロ波信号の周波数と等しくなる。光パルス整形器72で合成された制御光パルスは、光パルス発生装置出力光PPとして出力される。ここで、単一周波数レーザ74として周波数可変レーザを用いれば、光周波数コムの中心波長を選択することができる。The
また、図9(a)および図9(b)に示すように、光パルス整形器72は、周波数制御信号CS1が入力される入力部を有しており、該周波数制御信号CS1に基づいて生成する制御光パルスの周波数を変更可能なように構成されている。Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, the
ここで、図9(c)を参照して、光パルス発生装置12において、勾配の傾きの正負を切り替える構成について説明する。
光パルス発生装置12は、任意の形状を有する光パルスを発生させることが可能であるから、たとえば、鋸歯状パルスの勾配の傾きの正負が異なる光パルス(たとえば、図8に示す光パルスと図8に示す光パルスの光強度軸に対して線対称な光パルス)を切り替えて、入力信号光の波長に対する波長シフトの方向を異ならせることが可能である。Here, with reference to FIG.9 (c), the structure which switches the positive / negative of the inclination of a gradient in the
Since the
しかしながら、光ネットワークにおいては高速な波長切り替えが要求されるため、変換波長の切り替えは波長シフトの方向も含めて、確実に行うことが求められる。図9(c)に示す光パルス発生装置80は、この点を考慮した構成となっている。
光パルス発生装置80は、正の傾きを有する鋸歯状パルスを発生する光パルス整形器72A、負の傾きを有する鋸歯状パルスを発生する光パルス整形器72B、パルスレーザ70、および2×1光スイッチ82を含んで構成されている。However, since high-speed wavelength switching is required in an optical network, it is required to surely switch the conversion wavelength including the wavelength shift direction. The
The
図9(c)において、光パルス整形器72Aと光パルス整形器72Bとは同期をとって並列に動作させるようになっている。そして、波長シフトの方向に応じて、2×1光スイッチ82を制御することにより、光パルス整形器72Aまたは光パルス整形器72Bの出力を切り替えて光パルス発生装置出力光PPとすることにより、鋸歯状パルスの勾配の傾きの正負を速やかに切り換えることが可能となっている。光パルス整形器72Aおよび光パルス整形器72Bの切り替え信号は、たとえば、周波数制御信号を送信するCS1に含ませることができる。光パルス発生装置80によれば、入力信号光において、たとえばビット単位で波長シフトの方向が異なる信号光が混在したとしても、変換の取りこぼしを発生させることなく波長変換を行うことが可能である。In FIG. 9C, the optical pulse shaper 72A and the optical pulse shaper 72B are operated in parallel in synchronization. Then, depending on the direction of the wavelength shift, by controlling the 2 × 1
以上のように構成された光パルス発生装置12によれば、波形等が精密に制御された制御光パルスを発生することが可能である。
According to the
制御光生成部30における勾配制御部14は、上記鋸歯状パルスの強度を変化させてその勾配を制御する。上述したように、制御光の傾きの大きさにより信号光PSの周波数のシフト量、すなわち変換波長幅を制御できるので、本構成により時分割多重された信号光PSに含まれる各チャネルに対して、ビット単位の波長変換を行うことができる。勾配制御部14は、光増幅器や光変調器(光減衰器)等により構成してもよい。The
制御光生成部30における可変遅延器20は、信号光PSのチャネルの配列と勾配を制御された制御光PCの配列とのタイミングを合わせるために、制御光PCに対して必要な遅延を与える。その結果、信号光PSの各チャネルに対して波長が割り当てられ、かつ信号光PSと制御光PCとがタイミングが合わされた状態で光カプラ22により合波され、波長変換部16へと導かれる。
波長変換部16は、合波された信号光PSおよび制御光PCに基づき相互位相変調により波長を変換して、波長変換装置出力光PMとして出力ポート146から出力する部位であり、本実施の形態では、高非線形ファイバを採用している。
波長変換装置制御部18は、同期信号検出部24から受け取った同期信号SSに基づいて、制御光生成部30の制御を行う。Wavelength
まず、同期信号SSに含まれる信号光PSのクロック周波数を、光パルス発生装置12に周波数制御信号CS1として送る。
光パルス発生装置12は、受け取った周波数制御信号CS1に基づき、光パルス整形器72に備えられた制御部(図示省略)が発生させる鋸歯状パルスの周波数を決定し、強度一定の鋸歯状パルス列を発生させる。First, the clock frequency of the signal light P S included in the synchronization signal S S is sent to the
また、波長変換装置制御部18は、同期信号SSに含まれる多重数および波長変換装置出力光PMに許容される波長等を考慮して、信号光PSの各チャネルに割り当てる波長配置を決定し、波長制御信号CS2として勾配制御部14に送る。
勾配制御部14は、受け取った波長制御信号CS2に基づき各チャネルの波長に対応する鋸歯状パルスの強度を決定する。決定した強度に基づき、光パルス発生装置12から勾配制御部14に入力された一定強度の鋸歯状パルス列である光パルス発生装置出力光PPに対して、各チャネルに対応する鋸歯状パルスごとに強度を変える。その結果、信号光PSの各チャネルに対応して波長を変えるための制御光PCが得られる。本実施の形態では、一例として、多重数を4としているので、ch1ないしch4に対応して、変換波長はλ1、λ2、λ3、およびλ4の4波が決定される。The wavelength
The
さらに、波長変換装置制御部18は、同期信号SSに含まれる信号光PSの先頭ビット位置と上記で生成した制御光PCのパルス列の先頭ビット位置との時間差を計算し、必要な遅延時間を求め、遅延時間制御信号CS3として可変遅延器20に送る。
可変遅延器20は、受け取った遅延時間制御信号CS3に基づき制御光PCを遅延させて遅延制御光PDとする。その結果、信号光PSと制御光PCとのタイミングを合わせることが可能となる。
なお、可変遅延器20としては、遅延時間に応じて光路長の異なる伝送線を選択する方式のもの(たとえば、特開平08−220343号公報に開示されたもの)等公知のものを用いることができる。Further, the wavelength
As the
ここで、本実施の形態では、制御光PCを遅延させて信号光PSと制御光PCのタイミングを合わせる形態を例示して説明したが、これを信号光PSを遅延させて行ってもよいし、あるいは制御光PCおよび信号光PSの双方を遅延させて行ってもよい。信号光PSを遅延させる場合には、同期信号検出部24の後段に可変遅延器20を配置すればよい。Here, in the present embodiment has been described by way of example the form of delays the control light P C timing the signal light P S and the control light P C, performed which delays the signal light P S it may be, or both of the control light P C and the signal light P S may be performed with a delay. If delaying the signal light P S may be arranged to
つぎに、図10を参照して、タイミングチャートに基づく波長変換装置10の各部波形について説明する。
Next, with reference to FIG. 10, each part waveform of the
図10(a)は、ch1ないしch4の時分割多重された信号光PSを示している。このチャネルごと(ビットごと)に波長変換を行う。
図10(b)は、光パルス発生装置12から発生した光パルスである光パルス発生装置出力光PPを示している。同図に示すように、光パルス発生装置出力光PPの強度は一定である。
図10(c)は、勾配制御部14で光パルスごとに傾きを変化させた制御光PCを示す。同図においてch1ないしch4に対応する光パルスの傾きの大きさは、ch2>ch4>ch3>ch1の順序なので、波長変換される光パルスの波長シフト量はこの順序で大きくなる。FIG. 10 (a) shows the division multiplexed signal light P S when of from ch1 ch4. Wavelength conversion is performed for each channel (for each bit).
FIG. 10 (b) shows an optical pulse generator output light P P is an optical pulse generated from the
Figure 10 (c) shows the control light P C of changing the inclination for each optical pulse with a
図10(d)は、光カプラ22において、信号光PSと可変遅延器20で遅延された遅延制御光PDとが合波された状態の合波光PGを示している。同図に示されるようにタイミング調整された信号光PSと制御光PCとが、波長変換部16に入力される。FIG. 10 (d) in the
図10(e)に示すように、波長変換部16において、信号光PSの各チャネルの光パルス信号は、対応する制御光PCの鋸歯状パルスの傾きに応じて周波数シフトされ、波長変換装置出力光PMとして出力される。このとき、制御光PCの鋸歯状パルスの傾きは、ch2>ch4>ch3>ch1であったので、波長変換後の各チャネルの波長λ1、λ2、λ3、λ4は、λ2>λ4>λ3>λ1の順序となる。すなわち、波長変換装置出力光PMの波長配置は、図7の波長配置に示すような配置となる。As shown in FIG. 10 (e), in the
ここで、波長制御信号CS2、鋸歯状パルスの傾き、および変換波長の相互の関係は、予め波長変換装置制御部18接続されたROM等の記憶部(図示省略)に格納しておいてもよい。Here, the mutual relationship among the wavelength control signal CS 2 , the slope of the sawtooth pulse, and the conversion wavelength may be stored in advance in a storage unit (not shown) such as a ROM connected to the wavelength conversion
以上のような動作によって、波長変換装置10は、時分割多重された入力信号光PSを波長分割多重された波長変換装置出力光PMとして出力する。
本実施の形態に係る波長変換装置10によれば、光変調器等により構成された勾配制御部14において鋸歯状パルスである制御光PCの強度を変化させるだけで波長を変換できるので、高速に波長を切り替える(スイッチングする)ことが可能である。By the above described operation, the
According to the
以上のように、本実施の形態に係る波長変換装置によっても、一定の勾配を有する光パルス列を発生することができ、その強度を調整することによって、入力信号光の波長を切り替えることの可能な波長変換装置を提供することができる。 As described above, the wavelength conversion device according to the present embodiment can also generate an optical pulse train having a constant gradient, and the wavelength of the input signal light can be switched by adjusting the intensity thereof. A wavelength converter can be provided.
[第3の実施の形態]
図11に、本実施の形態に係る波長変換装置40を示す。
第2の実施の形態に係る波長変換装置10がビット単位で波長変換するものであったのに対し、本実施の形態に係る波長変換装置40はパケット単位で波長変換を行う形態であり、その構成は図7に示す波長変換装置10と同様である。[Third Embodiment]
FIG. 11 shows a
Whereas the
なお、本実施の形態に係る波長変換装置40では、入力される各パケットの波長は特に限定されるものではなく、各パケットがどのような波長の組み合わせであっても、同様に適用することができる。たとえば、すべて同一の波長のパケットから構成されていてもよいし、波長の異なるパケットを含んでいてもよい。
In the
図12に示すように、パケット200は、通常ヘッダ領域204およびデータ領域206を含んで構成されている。ヘッダ領域204には、送信元アドレス、宛先アドレス等データの伝送に必要な情報が含まれ、データ領域206には、伝送すべき情報の本体が含まれている。ヘッダ領域204およびデータ領域206を併せてフレーム202と呼ぶ。パケット通信では、個々のパケットがバースト的に、つまり離散的に伝送されるので、パケット単位で波長変換する波長変換装置にも高速な応答性が要求される。
As shown in FIG. 12, the
図11を参照して、波長変換装置40の動作について説明する。同図においては、各パケットを4ビット単位として4本の直線で示しており、時間的に早い順から1ないし4の番号を付してある。また、パケットとパケットの間に設けられたガードタイムも示している。
同期信号検出部24は、ヘッダ領域204に含まれる情報から、パケットの先頭位置、パケットの種別等を読み取り、同期信号SSとして波長変換装置制御部18へ送る。The operation of the
Synchronization
同期信号SSを受け取った波長変換装置制御部18は、該同期信号SSに基づき、周波数制御信号CS1を生成して光パルス発生装置12に送り、波長制御信号CS2を生成して勾配制御部14に送り、遅延時間制御信号CS3を生成して可変遅延器20に送り、それぞれを制御する。Wavelength
波長変換装置40では、勾配制御部14から出力される制御光PCがパケット単位で生成されるので、1フレームに含まれるビット数(図11では4ビット)だけの同一強度の鋸歯状パルス列となる。制御光PCは可変遅延器20で遅延させて遅延制御光PDとされ、対応するパケット信号の先頭とタイミングを合わせた後、光カプラ22で合波され、波長変換部16へ導かれる。波長変換部16では、同一パケットに含まれる各ビットが同一の波長に変換されて、パケット単位で波長変換され、波長変換装置出力光PMとして出力ポート146から出力される。In the
その後に引き続くパケットに対しては、変換波長を異ならせて、または同一変換波長で上記同様にパケット単位で波長変換を行う。変換すべき波長の配置(パケットごとの波長の配置)は、ヘッダ領域204に含まれる宛先アドレス等に基づいて、波長変換装置制御部18が行ってもよい。
For subsequent packets, wavelength conversion is performed on a packet-by-packet basis with different conversion wavelengths or with the same conversion wavelength as described above. The wavelength conversion
図11においては、パケット1ないしパケット4の波長が、波長変換装置出力光PMにおいて、λ1ないしλ4に変換されている。遅延制御光PDの勾配の大きさが、ch3>ch2>ch1>ch4となっているので、波長変換後の波長は、λ3>λ2>λ1>λ4となり、波長変換装置出力光PMの波長配置は図11に示すような配置となる。ここで、パケット4に対応する遅延制御光PDの傾きは負であるので、波長λ4は元の波長に対して小さくなる方向にシフトする。In Figure 11, the wavelength of the
なお、本実施の形態では、パケットとパケットの間にガードタイムが設けられているので、たとえば、図11で波長スイッチング時間として示しているように、勾配制御部14で勾配を制御する場合において、過渡的に光強度が制御値に達しない状態が発生したとしても問題はなく、ガードタイムの間に光強度が制御値に達すればよい。
In the present embodiment, since a guard time is provided between packets, for example, when the gradient is controlled by the
以上のように、本実施の形態に係る波長変換装置によっても、一定の勾配を有する光パルス列を発生することができ、その強度を調整することによって、入力信号光の波長を切り替えることの可能な波長変換装置を提供することができる。
さらに、本実施の形態に係る波長変換装置は、パケット伝送のようなバースト的な信号の波長変換にも適したものとなっている。As described above, the wavelength conversion device according to the present embodiment can also generate an optical pulse train having a constant gradient, and the wavelength of the input signal light can be switched by adjusting the intensity thereof. A wavelength converter can be provided.
Furthermore, the wavelength converter according to the present embodiment is suitable for wavelength conversion of bursty signals such as packet transmission.
[第4の実施の形態]
本実施の形態は、第2の実施の形態に係る波長変換装置10を時分割多重分離装置50に適用した形態である。時分割多重分離装置とは、時分割多重された単一波長の信号(OTDM信号)をチャネルごとに分離(Demultiplexing:DEMUX)する装置である。時分割多重分離装置50は、チャネルごとに波長を変えて波長変換し、分光素子でチャネルごとに分離する形態を採用している。時分割多重分離装置50は、変換波長を動的に切り替えることにより、送信先を任意に変更可能な経路スイッチング装置としても機能する。[Fourth Embodiment]
In the present embodiment, the
図13を参照して、時分割多重分離装置50について説明する。
図13において、時分割多重分離装置50は、第2の実施の形態に係る波長変換装置10および波長変換装置10の出力ポート146に接続された分光素子としての分波器502、O/E変換器(Optical/Electrical Converter:光/電気変換器)504、および伝送路506含んで構成されている。OTDM信号光PSの多重数は4であり、ch1ないしch4が多重化されている。図7と同様に、OTDM信号光PSは、波長変換装置10において各チャネルのビットごとに波長を変えて波長変換が行われ、波長変換装置出力光PMとして波長変換装置10の出力ポート146から出力され、分波器502に導かれる。The time
In FIG. 13, the time
分波器502は、各チャネルごとの波長に応じて、波長変換装置出力光PMを各チャネルごとに分離する。分離された信号光PSの一部のチャネルは、時分割多重分離装置50に付随するO/E変換器504に入力され、電気信号に変換されて受信信号を生成する。この場合のチャネルはドロップチャネルと呼ばれる場合もある。また、分離された信号光PSの他のチャネルは、そのまま他の伝送路506に入力され、さらに他のノード(中継装置等)に向けて伝送される場合もある。この場合のチャネルはスルーチャネルと呼ばれる場合もある。図13では、ch1およびch4がドロップチャネル、ch2およびch3がスルーチャネルとなっている。
なお、分波器502は、一例として、AWGなどを用いて構成してもよい。
Note that the
以上のように、本実施の形態に係る時分割多重分離装置50は、第2の実施の形態に係る波長変換装置10を採用しているので、時分割多重信号光の一括分離が可能となっている。
As described above, the time
また、時分割多重分離装置50は、図13において、制御光生成部30における制御光の波長を動的に変化させることにより、チャネル単位の高速波長ルーティングを行うことが可能である。すなわち、たとえば、ドロップチャネルであったch1を、波長を変えることによって分波器502の出力端子を変更し、スルーチャネルに変えるようなことが可能である。
さらに、パケット単位で動的に波長を変化させれば、パケット単位の高速波長ルーティングが可能となる。In addition, the time
Furthermore, if the wavelength is dynamically changed in units of packets, high-speed wavelength routing in units of packets becomes possible.
以上のように、本実施の形態に係る波長変換装置によっても、一定の勾配を有する光パルス列を発生することができ、その強度を調整することによって、入力信号光の波長を切り替えることの可能な波長変換装置を提供することができる。 As described above, the wavelength conversion device according to the present embodiment can also generate an optical pulse train having a constant gradient, and the wavelength of the input signal light can be switched by adjusting the intensity thereof. A wavelength converter can be provided.
なお、上記各実施の形態においては、各機能における損失を補償するために、適宜な位置にEDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier:エルビウム添加光ファイバ増幅器)やSOA(Semiconductor Optical Amplifier:半導体光増幅器)などの光増幅器を配してもよい。 In each of the above embodiments, in order to compensate for the loss in each function, an EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) or SOA (Semiconductor Optical Amplifier) is provided at an appropriate position. An optical amplifier may be provided.
日本出願2012−283058の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。The disclosure of Japanese application 2012-283058 is incorporated herein by reference in its entirety.
All documents, patent applications, and technical standards mentioned in this specification are to the same extent as if each individual document, patent application, and technical standard were specifically and individually described to be incorporated by reference, Incorporated herein by reference.
10 波長変換装置
12 光パルス発生装置
14 勾配制御部
16 波長変換部
18 波長変換装置制御部
20 可変遅延器
22 光カプラ
24 同期信号検出部
30 制御光生成部
40 波長変換装置
50 時分割多重分離装置
64 光フィルタ
66 第1の入力ポート
67 第2の入力ポート
68 出力ポート
70 パルスレーザ
72、72A、72B 光パルス整形器
74 単一周波数レーザ
76 光コム発生器
78 信号発生器
80 光パルス発生装置
82 2×1光スイッチ
90 波長変換装置
146 出力ポート
200 パケット
202 フレーム
204 ヘッダ領域
206 データ領域
502 分波器
504 O/E変換器
506 伝送路
800 波長変換装置
802 高非線形ファイバ
804 光フィルタ
810 第1の入力ポート
812 第2の入力ポート
814 出力ポート
900 波長変換装置
902 高非線形ファイバ
910 第1の入力ポート
912 第2の入力ポート
914 出力ポート
916 サーキュレータ
918 SSFBG
PS 信号光
PC 制御光
PP 光パルス発生装置出力光
PD 遅延制御光
PG 合波光
PM 波長変換装置出力光DESCRIPTION OF
P S signal light P C control light P P optical pulse generator output light P D delay control light P G multiplexed light P M wavelength converter output light
Claims (15)
少なくとも一部に一定または略一定の勾配部分を含む波形を有する光パルスからなり、各々の光パルスの波形が同一である光パルス列を生成する光パルス発生装置と、
前記光パルス発生装置から入力された前記光パルス列の各々の光パルスの前記勾配の大きさを制御して制御光パルス列を生成する勾配制御装置と、
信号光パルス列および前記制御光パルス列を入力し、前記制御光パルス列の勾配の大きさに応じて信号光パルス列の各パルスの中心波長をシフトさせ、前記信号光パルス列の波長を可変にして出力する波長変換部と、
を含む波長変換装置。In the apparatus for converting the wavelength of the signal light pulse train by temporally superposing and inputting the signal light pulse train and the control light pulse train,
An optical pulse generator that generates an optical pulse train that includes an optical pulse having a waveform including a constant or substantially constant gradient portion at least in part, and the waveform of each optical pulse is the same;
A gradient controller for controlling the magnitude of the gradient of each optical pulse of the optical pulse train input from the optical pulse generator to generate a control optical pulse train;
A wavelength for inputting the signal light pulse train and the control light pulse train, shifting the center wavelength of each pulse of the signal light pulse train according to the gradient of the control light pulse train, and changing the wavelength of the signal light pulse train to be output A conversion unit;
Including a wavelength conversion device.
前記チャネルごとに変換すべき波長を決定し、当該波長のシフト量に応じた勾配を有し、かつ前記チャネルの数を周期とする制御光パルス列が生成されるように前記勾配制御装置を制御する制御装置をさらに含み、
前記波長変換部は、前記信号光パルス列の波長を前記チャネルごとにシフト量を異ならせて変換し出力光信号として出力する
請求項1に記載の波長変換装置。The signal light pulse train is an optical signal obtained by time-division multiplexing optical signals of a plurality of channels,
The wavelength to be converted is determined for each channel, and the gradient control apparatus is controlled so that a control optical pulse train having a gradient according to the shift amount of the wavelength and having the number of channels as a cycle is generated. Further comprising a control device;
The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the wavelength conversion unit converts the wavelength of the signal light pulse train with a shift amount different for each channel and outputs the converted signal as an output optical signal.
前記検出装置から入力された前記信号光パルス列および前記勾配制御装置から入力された前記制御光パルス列の少なくとも一方を遅延させ、前記信号光パルス列の先頭位置と前記制御光パルス列の先頭位置との時間差を調整する可変遅延装置と、をさらに含み、
前記制御装置は、前記信号光パルス列と前記制御光パルス列との時間的な重なりが、前記波長変換部において波長変換を生じさせるように前記可変遅延装置を制御して前記時間差を調整する
請求項2に記載の波長変換装置。A detection device for detecting a leading position of the signal light pulse train;
At least one of the signal light pulse train input from the detection device and the control light pulse train input from the gradient control device is delayed, and a time difference between the head position of the signal light pulse train and the head position of the control light pulse train is determined. A variable delay device for adjusting,
3. The control device adjusts the time difference by controlling the variable delay device such that a temporal overlap between the signal light pulse train and the control light pulse train causes wavelength conversion in the wavelength conversion unit. The wavelength converter described in 1.
請求項2または請求項3に記載の波長変換装置。And a spectral element having an input terminal for inputting the output optical signal output from the wavelength converter, and a plurality of output terminals for separating and outputting the channel included in the output optical signal according to the wavelength. Item 4. The wavelength converter according to Item 2 or Item 3.
前記制御装置は、前記チャネルの送信先の変更に伴い、当該チャネルの光信号が出力される出力端が変更後の送信先に接続された出力端となるように、前記勾配制御装置を制御して、当該チャネルに対応する制御光パルス列の各々の光パルスの勾配を変更後の出力端に対応する波長に応じた勾配に変更する
請求項4に記載の波長変換装置。The plurality of output terminals are connected to different destinations,
The control device controls the gradient control device so that the output end from which the optical signal of the channel is output becomes the output end connected to the changed transmission destination in accordance with the change of the transmission destination of the channel. The wavelength converter according to claim 4, wherein the gradient of each optical pulse of the control optical pulse train corresponding to the channel is changed to a gradient corresponding to the wavelength corresponding to the changed output end.
前記パケットごとに変換すべき波長を決定し、当該波長のシフト量に応じた勾配を有し、かつ前記パケットに含まれるビットの数を周期とする制御光パルス列が前記パケットごとに生成されるように前記勾配制御装置を制御する第2の制御装置をさらに含み、
前記波長変換部は、前記信号光パルス列の波長を前記パケットごとにシフト量を異ならせて変換し出力光信号として出力する
請求項1に記載の波長変換装置。The signal light pulse train is an optical signal composed of a plurality of packets arranged in time series,
A wavelength to be converted is determined for each packet, and a control optical pulse train having a gradient according to the shift amount of the wavelength and having a period of the number of bits included in the packet is generated for each packet. A second control device for controlling the gradient control device,
The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the wavelength conversion unit converts the wavelength of the signal light pulse train with a shift amount different for each packet, and outputs the converted signal as an output optical signal.
前記検出装置から入力された前記信号光パルス列および前記勾配制御装置から入力された前記制御光パルス列の少なくとも一方を遅延させ、前記信号光パルス列の先頭位置と前記制御光パルス列の先頭位置との時間差を調整する可変遅延装置と、をさらに含み、
前記第2の制御装置は、前記信号光パルス列と前記制御光パルス列との時間的な重なりが、前記波長変換部において波長変換を生じさせるように前記可変遅延装置を制御して前記時間差を調整する
請求項6に記載の波長変換装置。A detection device for detecting the head position of each packet;
At least one of the signal light pulse train input from the detection device and the control light pulse train input from the gradient control device is delayed, and a time difference between the head position of the signal light pulse train and the head position of the control light pulse train is determined. A variable delay device for adjusting,
The second control device adjusts the time difference by controlling the variable delay device such that a time overlap between the signal light pulse train and the control light pulse train causes wavelength conversion in the wavelength converter. The wavelength conversion device according to claim 6.
請求項6または請求項7に記載の波長変換装置。And further comprising: a spectroscopic element having an input terminal for inputting the output optical signal output from the wavelength converter, and a plurality of output terminals for separating and outputting the packet included in the output optical signal according to the wavelength. Item 8. The wavelength converter according to Item 6 or Item 7.
前記第2の制御装置は、前記パケットの送信先の変更に伴い、当該パケットの光信号が出力される出力端が変更後の送信先に接続された出力端となるように、前記勾配制御装置を制御して、当該パケットに対応する制御光パルス列の各々の光パルスの勾配を変更後の出力端に対応する波長に応じた勾配に変更する
請求項8に記載の波長変換装置。The plurality of output terminals are connected to different destinations,
In accordance with the change of the transmission destination of the packet, the second control device is configured so that the output end from which the optical signal of the packet is output becomes the output end connected to the changed transmission destination. The wavelength conversion device according to claim 8, wherein the gradient of each optical pulse of the control optical pulse train corresponding to the packet is changed to a gradient corresponding to the wavelength corresponding to the changed output end.
請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の波長変換装置。10. The waveform of each of the control light pulse trains is a waveform having a constant or substantially constant gradient in at least one of a rising portion and a falling portion. 11. Wavelength converter.
請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の波長変換装置。The waveform of each light pulse of the control light pulse train has a constant or substantially constant gradient at the rising portion and a sawtooth waveform in which the falling portion rapidly falls, or a constant or substantially constant gradient at the falling portion. The wavelength conversion device according to any one of claims 1 to 10, wherein the wavelength conversion device has a sawtooth waveform having a rising portion that rises quickly.
請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の波長変換装置。The wavelength converter according to any one of claims 1 to 11, wherein the gradient control device controls the magnitude of the gradient by controlling the intensity of each optical pulse included in the input optical pulse train. .
請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の波長変換装置。The wavelength converter according to any one of claims 1 to 12, wherein the wavelength converter is configured using a nonlinear optical element including a nonlinear fiber or a nonlinear optical crystal.
請求項1ないし請求項13のいずれか1項に記載の波長変換装置。The optical pulse generator divides a part of the output and feeds back and controls the optical spectrum measured through the optical spectrum analyzer and the pulse waveform measured through the optical sampling oscilloscope. The wavelength converter according to any one of claims 1 to 13, wherein the wavelength converter is an optical pulse synthesizer that generates optical pulse trains having the same waveform.
請求項1ないし請求項14のいずれか1項に記載の波長変換装置。The optical pulse generation device generates and outputs a first optical pulse having a waveform including a constant or substantially constant positive gradient portion by controlling the intensity and phase of the optical pulse input from the pulse light source and the pulse light source. A second optical pulse shaper that generates and outputs an optical pulse having a waveform including a constant or substantially constant negative gradient portion by controlling the intensity and phase of the optical pulse input from the pulse light source. And an optical switch that selects one of the output of the first optical pulse shaper and the output of the second optical pulse shaper and outputs the same as an optical pulse train having the same waveform The wavelength converter according to any one of claims 1 to 14.
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