JP2000221548A - 位相共役光発生装置 - Google Patents
位相共役光発生装置Info
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- JP2000221548A JP2000221548A JP11019821A JP1982199A JP2000221548A JP 2000221548 A JP2000221548 A JP 2000221548A JP 11019821 A JP11019821 A JP 11019821A JP 1982199 A JP1982199 A JP 1982199A JP 2000221548 A JP2000221548 A JP 2000221548A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可変光フィルタを用いることなく任意の信号
光波長に対する位相共役光を信号光と分離して出力する
ことができ、かつ信号光偏波に依存せずに効率よく位相
共役光を発生させる。 【解決手段】 ループ内に光非線形媒質を含む非線形ル
ープミラーの入力ポートから信号光を入力し、ループ
内に時計回りおよび反時計回りで同一光周波数および同
一パワーで互いに直交する直線偏波のポンプ光1,2を
入力する。非線形ループミラーは、出力ポートから
へ伝搬する信号光と、出力ポートからへ伝搬する信
号光が同じ伝搬位相を経験し、かつそれぞれ同一偏波状
態で出力ポート,に入力する構成である。入力ポー
トから入力された信号光は入力ポートから出力さ
れ、光非線形媒質で時計回りおよび反時計回りに発生し
た互いに直交する偏波の位相共役光は、入力ポート,
に等パワーで出力される。
光波長に対する位相共役光を信号光と分離して出力する
ことができ、かつ信号光偏波に依存せずに効率よく位相
共役光を発生させる。 【解決手段】 ループ内に光非線形媒質を含む非線形ル
ープミラーの入力ポートから信号光を入力し、ループ
内に時計回りおよび反時計回りで同一光周波数および同
一パワーで互いに直交する直線偏波のポンプ光1,2を
入力する。非線形ループミラーは、出力ポートから
へ伝搬する信号光と、出力ポートからへ伝搬する信
号光が同じ伝搬位相を経験し、かつそれぞれ同一偏波状
態で出力ポート,に入力する構成である。入力ポー
トから入力された信号光は入力ポートから出力さ
れ、光非線形媒質で時計回りおよび反時計回りに発生し
た互いに直交する偏波の位相共役光は、入力ポート,
に等パワーで出力される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光非線形媒質中に
誘起される3次の光パラメトリック効果による四光波混
合現象を利用し、信号光に対して位相(スペクトル)が
反転した位相共役光を発生する位相共役光発生装置に関
する。
誘起される3次の光パラメトリック効果による四光波混
合現象を利用し、信号光に対して位相(スペクトル)が
反転した位相共役光を発生する位相共役光発生装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ伝送では、光ファイバの波長
分散や光非線形性が伝搬距離や波長多重システムにおけ
る多重数の制限要因となる。これらを克服する手法とし
て、位相共役光を利用する方法が知られている。
分散や光非線形性が伝搬距離や波長多重システムにおけ
る多重数の制限要因となる。これらを克服する手法とし
て、位相共役光を利用する方法が知られている。
【0003】位相共役光は、元の信号光の位相が反転し
た光である。光ファイバ伝送路の中間地点において、前
半の伝送路の波長分散や光非線形性により波形が劣化し
た信号光の位相共役光を発生させ、後半の伝送路を伝搬
させる。この位相共役光の波形は前半部と逆過程をたど
って変化していき、最終地点では元の波形に戻る。この
性質を利用すると、波長分散や光非線形性による伝送制
限を克服することが可能である。
た光である。光ファイバ伝送路の中間地点において、前
半の伝送路の波長分散や光非線形性により波形が劣化し
た信号光の位相共役光を発生させ、後半の伝送路を伝搬
させる。この位相共役光の波形は前半部と逆過程をたど
って変化していき、最終地点では元の波形に戻る。この
性質を利用すると、波長分散や光非線形性による伝送制
限を克服することが可能である。
【0004】通常、位相共役光の発生には四光波混合現
象を利用する。四光波混合とは、光周波数がf1 ,
f2 ,f3 である3つの光波を光非線形媒質に入力する
と、各周波数光間の相互作用により、f1+f2−f3 =
f4 という新たな周波数光が発生する現象である。発生
する光周波数f4 の光の振幅E4 は、入力光振幅をそれ
ぞれE1 ,E2 ,E3 とすると、E4 =kE1E2E3 *と
表される。kは発生効率を表す比例定数、*は複素共役
を表す。
象を利用する。四光波混合とは、光周波数がf1 ,
f2 ,f3 である3つの光波を光非線形媒質に入力する
と、各周波数光間の相互作用により、f1+f2−f3 =
f4 という新たな周波数光が発生する現象である。発生
する光周波数f4 の光の振幅E4 は、入力光振幅をそれ
ぞれE1 ,E2 ,E3 とすると、E4 =kE1E2E3 *と
表される。kは発生効率を表す比例定数、*は複素共役
を表す。
【0005】したがって、光周波数f1 ,f2 の光を定
常光、光周波数f3 の光を信号光とすると、発生する光
周波数f4 の四光波混合光は信号光の位相共役光とな
る。なお、位相共役光を発生させるために用いる光周波
数f1 ,f2 の定常光をポンプ光という。通常は、簡単
のためにf1 =f2 とし、1つのポンプ光と信号光を光
非線形媒質に入力し、2f1−f3=f4 の光周波数位置
に位相共役光を発生させる。
常光、光周波数f3 の光を信号光とすると、発生する光
周波数f4 の四光波混合光は信号光の位相共役光とな
る。なお、位相共役光を発生させるために用いる光周波
数f1 ,f2 の定常光をポンプ光という。通常は、簡単
のためにf1 =f2 とし、1つのポンプ光と信号光を光
非線形媒質に入力し、2f1−f3=f4 の光周波数位置
に位相共役光を発生させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】位相共役光を発生させ
る光非線形媒質としては、光ファイバや半導体光増幅器
などが用いられる。これは、導波路構造により高密度の
光パワーがある長さにわたって閉じ込められるので、非
線形性を強めることができ、その結果として効率よく位
相共役光を発生することができるためである。
る光非線形媒質としては、光ファイバや半導体光増幅器
などが用いられる。これは、導波路構造により高密度の
光パワーがある長さにわたって閉じ込められるので、非
線形性を強めることができ、その結果として効率よく位
相共役光を発生することができるためである。
【0007】光ファイバや半導体光増幅器を用いる場
合、効率よく相互作用させるために信号光とポンプ光を
同一方向から入力すると、発生した位相共役光は信号光
およびポンプ光とともに出力される。したがって、位相
共役光のみを出力したいときには、信号光波長およびポ
ンプ光波長を阻止する光フィルタを出力段に備える必要
がある。任意の信号光波長に対して位相共役光のみを出
力するには、波長可変の光フィルタが必要となり、光フ
ィルタの同調機構など装置が複雑になる。
合、効率よく相互作用させるために信号光とポンプ光を
同一方向から入力すると、発生した位相共役光は信号光
およびポンプ光とともに出力される。したがって、位相
共役光のみを出力したいときには、信号光波長およびポ
ンプ光波長を阻止する光フィルタを出力段に備える必要
がある。任意の信号光波長に対して位相共役光のみを出
力するには、波長可変の光フィルタが必要となり、光フ
ィルタの同調機構など装置が複雑になる。
【0008】また、信号光と位相共役光がともに出力さ
れるという特性は、波長多重信号光から一括して位相共
役光を発生させる場合に、信号波長帯域を制限する要因
になる。図14は、この様子を示したものである。ここ
では、4チャネルの波長多重信号光の位相共役光につい
て例示している。光周波数の添字sは信号光、pはポン
プ光、cは位相共役光を示し、番号はそれぞれに対応す
る信号光と位相共役光を表す。(a) は光非線形媒質の入
力光、(b) は光非線形媒質の出力光を示す。
れるという特性は、波長多重信号光から一括して位相共
役光を発生させる場合に、信号波長帯域を制限する要因
になる。図14は、この様子を示したものである。ここ
では、4チャネルの波長多重信号光の位相共役光につい
て例示している。光周波数の添字sは信号光、pはポン
プ光、cは位相共役光を示し、番号はそれぞれに対応す
る信号光と位相共役光を表す。(a) は光非線形媒質の入
力光、(b) は光非線形媒質の出力光を示す。
【0009】図14(a) に示す4チャネルの信号光をポ
ンプ光とともに光非線形媒質に入力すると、出力端には
図14(b) に示す4チャネルの信号光、ポンプ光、4チ
ャネルの位相共役光が現れる。これから、光フィルタに
より位相共役光のみを取り出すためには、信号光と位相
共役光の波長帯が異なっている必要がある。すなわち、
図14のように、波長多重信号光の全部をポンプ光より
高い(または低い)光周波数帯に配置する必要があっ
た。
ンプ光とともに光非線形媒質に入力すると、出力端には
図14(b) に示す4チャネルの信号光、ポンプ光、4チ
ャネルの位相共役光が現れる。これから、光フィルタに
より位相共役光のみを取り出すためには、信号光と位相
共役光の波長帯が異なっている必要がある。すなわち、
図14のように、波長多重信号光の全部をポンプ光より
高い(または低い)光周波数帯に配置する必要があっ
た。
【0010】ところで一般に、位相共役光の発生効率
は、ポンプ光周波数と信号光周波数が離れると低下する
性質がある。例えば、高効率で発生可能な光周波数差を
Δfとする。この場合には、光非線形媒質において、 fP −Δf<fS <fP +Δf の範囲の信号光に対して位相共役光発生が可能である
が、信号光と位相共役光とを分離させる必要性から、実
際に適用可能な信号光周波数範囲は、 fP <fS <fP +Δf(またはfP −Δf<fS <f
P ) となる。すなわち、原理的には2Δfの光周波数範囲に
わたって一括位相共役光の発生が可能であるが、実際に
適用可能な信号光帯域はΔfに制限される。
は、ポンプ光周波数と信号光周波数が離れると低下する
性質がある。例えば、高効率で発生可能な光周波数差を
Δfとする。この場合には、光非線形媒質において、 fP −Δf<fS <fP +Δf の範囲の信号光に対して位相共役光発生が可能である
が、信号光と位相共役光とを分離させる必要性から、実
際に適用可能な信号光周波数範囲は、 fP <fS <fP +Δf(またはfP −Δf<fS <f
P ) となる。すなわち、原理的には2Δfの光周波数範囲に
わたって一括位相共役光の発生が可能であるが、実際に
適用可能な信号光帯域はΔfに制限される。
【0011】さらに、光非線形媒質を用いる従来構成で
は、位相共役光の発生効率が信号光偏波に依存するとい
う問題がある。すなわち、光非線形媒質における四光波
混合効率は入力光の偏波状態に依存し、光ファイバや半
導体光増幅器では信号光とポンプ光が同一偏波のときに
最も効率が高く、直交しているときには四光波混合光は
発生しない。したがって、任意の偏波状態の信号光に対
して位相共役光を発生させるには、光非線形媒質の前段
に何らかの偏波制御手段を備える必要がある。しかし、
このような構成は、特に波長多重信号光から一括して位
相共役光を発生させる際に障害となる。
は、位相共役光の発生効率が信号光偏波に依存するとい
う問題がある。すなわち、光非線形媒質における四光波
混合効率は入力光の偏波状態に依存し、光ファイバや半
導体光増幅器では信号光とポンプ光が同一偏波のときに
最も効率が高く、直交しているときには四光波混合光は
発生しない。したがって、任意の偏波状態の信号光に対
して位相共役光を発生させるには、光非線形媒質の前段
に何らかの偏波制御手段を備える必要がある。しかし、
このような構成は、特に波長多重信号光から一括して位
相共役光を発生させる際に障害となる。
【0012】本発明は、可変光フィルタを用いることな
く任意の信号光波長に対する位相共役光を信号光と分離
して出力することができ、それにより光非線形媒質の性
能限界で決まる光周波数範囲の波長多重信号光から一括
して位相共役光のみを出力することができ、かつ信号光
偏波に依存せずに効率よく位相共役光を発生させること
ができる位相共役光発生装置を提供することを目的とす
る。
く任意の信号光波長に対する位相共役光を信号光と分離
して出力することができ、それにより光非線形媒質の性
能限界で決まる光周波数範囲の波長多重信号光から一括
して位相共役光のみを出力することができ、かつ信号光
偏波に依存せずに効率よく位相共役光を発生させること
ができる位相共役光発生装置を提供することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1,2に記載の位
相共役光発生装置は、ループ内に光非線形媒質を含む非
線形ループミラーの入力ポートから信号光を入力し、
ループ内に時計回りおよび反時計回りで同一光周波数お
よび同一パワーで互いに直交する直線偏波のポンプ光
1,2を入力する。非線形ループミラーは、出力ポート
から出力ポートへ伝搬する信号光と、出力ポート
から出力ポートへ伝搬する信号光が同じ伝搬位相を経
験し、かつそれぞれ同一偏波状態で出力ポート,に
入力する構成である。これにより、入力ポートから入
力された信号光は入力ポートから出力され、光非線形
媒質で時計回りおよび反時計回りに発生した互いに直交
する偏波の位相共役光は、入力ポート,に等パワー
で出力される。したがって、入力ポートから出力され
る位相共役光は、信号光偏波に依存せずにかつ信号光と
分離して取り出すことができる。
相共役光発生装置は、ループ内に光非線形媒質を含む非
線形ループミラーの入力ポートから信号光を入力し、
ループ内に時計回りおよび反時計回りで同一光周波数お
よび同一パワーで互いに直交する直線偏波のポンプ光
1,2を入力する。非線形ループミラーは、出力ポート
から出力ポートへ伝搬する信号光と、出力ポート
から出力ポートへ伝搬する信号光が同じ伝搬位相を経
験し、かつそれぞれ同一偏波状態で出力ポート,に
入力する構成である。これにより、入力ポートから入
力された信号光は入力ポートから出力され、光非線形
媒質で時計回りおよび反時計回りに発生した互いに直交
する偏波の位相共役光は、入力ポート,に等パワー
で出力される。したがって、入力ポートから出力され
る位相共役光は、信号光偏波に依存せずにかつ信号光と
分離して取り出すことができる。
【0014】請求項3〜5に記載の位相共役光発生装置
は、MZ分波器を用いた非線形ループミラーを構成し、
入力ポート,から同一光周波数および同一パワーで
互いに直交する直線偏波のポンプ光1,2を入力し、そ
れぞれループ内を時計回りおよび反時計回りで伝搬さ
せ、入力ポート,から出力させる。入力ポートか
ら信号光を入力し、出力ポートから出力される位相共
役光を取り出す構成は、請求項1,2に記載の位相共役
光発生装置と同様である。ただし、出力ポートに入力
するポンプ光2と出力されるポンプ光1および位相共役
光から、位相共役光のみを分離して出力する手段を用い
る。
は、MZ分波器を用いた非線形ループミラーを構成し、
入力ポート,から同一光周波数および同一パワーで
互いに直交する直線偏波のポンプ光1,2を入力し、そ
れぞれループ内を時計回りおよび反時計回りで伝搬さ
せ、入力ポート,から出力させる。入力ポートか
ら信号光を入力し、出力ポートから出力される位相共
役光を取り出す構成は、請求項1,2に記載の位相共役
光発生装置と同様である。ただし、出力ポートに入力
するポンプ光2と出力されるポンプ光1および位相共役
光から、位相共役光のみを分離して出力する手段を用い
る。
【0015】請求項6に記載の位相共役光発生装置は、
請求項1,3に記載の位相共役光発生装置において、非
線形ループミラーのループを構成する光ファイバおよび
光非線形媒質を偏波保持光ファイバとする。
請求項1,3に記載の位相共役光発生装置において、非
線形ループミラーのループを構成する光ファイバおよび
光非線形媒質を偏波保持光ファイバとする。
【0016】請求項7に記載の位相共役光発生装置は、
請求項1,3に記載の位相共役光発生装置において、非
線形ループミラーのループを構成する光ファイバおよび
光非線形媒質を偏波保持光ファイバおよび偏波無依存利
得の半導体光増幅器とする。
請求項1,3に記載の位相共役光発生装置において、非
線形ループミラーのループを構成する光ファイバおよび
光非線形媒質を偏波保持光ファイバおよび偏波無依存利
得の半導体光増幅器とする。
【0017】請求項8〜10に記載の位相共役光発生装
置は、偏波ビームスプリッタの出力ポート,を伝搬
光の偏波を保持した状態で接続する光ファイバおよび光
非線形媒質を備え、入力ポートに信号光およびポンプ
光1を入力し、入力ポートにポンプ光2を入力する。
ポンプ光1,2は、出力ポート,に等パワーで出力
される偏波状態であり、さらに同一光周波数かつ同一パ
ワーとする。信号光およびポンプ光1は入力ポートか
ら出力され、ポンプ光2は入力ポートから出力され
る。
置は、偏波ビームスプリッタの出力ポート,を伝搬
光の偏波を保持した状態で接続する光ファイバおよび光
非線形媒質を備え、入力ポートに信号光およびポンプ
光1を入力し、入力ポートにポンプ光2を入力する。
ポンプ光1,2は、出力ポート,に等パワーで出力
される偏波状態であり、さらに同一光周波数かつ同一パ
ワーとする。信号光およびポンプ光1は入力ポートか
ら出力され、ポンプ光2は入力ポートから出力され
る。
【0018】光非線形媒質では、信号光の第1偏波成分
と、ポンプ光1の第1偏波成分と、ポンプ光2の第2偏
波成分とから、第1偏波の位相共役光と第2偏波の位相
共役光を発生させる。第1偏波の位相共役光は偏波ビー
ムスプリッタの入力ポートから出力され、第2偏波の
位相共役光は偏波ビームスプリッタの入力ポートから
出力される。したがって、入力ポートの第2偏波の位
相共役光を取り出すことにより、入力ポートから出力
される信号光と分離して出力することができる。
と、ポンプ光1の第1偏波成分と、ポンプ光2の第2偏
波成分とから、第1偏波の位相共役光と第2偏波の位相
共役光を発生させる。第1偏波の位相共役光は偏波ビー
ムスプリッタの入力ポートから出力され、第2偏波の
位相共役光は偏波ビームスプリッタの入力ポートから
出力される。したがって、入力ポートの第2偏波の位
相共役光を取り出すことにより、入力ポートから出力
される信号光と分離して出力することができる。
【0019】請求項11〜13に記載の位相共役光発生
装置は、偏波ビームスプリッタの出力ポート,を伝
搬光の偏波を90度回転した状態で接続する光ファイバお
よび光非線形媒質を備え、入力ポートに信号光および
ポンプ光1を入力し、入力ポートにポンプ光2を入力
する。ポンプ光1,2は、出力ポート,に等パワー
で出力される偏波状態であり、さらに同一光周波数かつ
同一パワーとする。信号光およびポンプ光1は入力ポー
トから出力され、ポンプ光2は入力ポートから出力
される。
装置は、偏波ビームスプリッタの出力ポート,を伝
搬光の偏波を90度回転した状態で接続する光ファイバお
よび光非線形媒質を備え、入力ポートに信号光および
ポンプ光1を入力し、入力ポートにポンプ光2を入力
する。ポンプ光1,2は、出力ポート,に等パワー
で出力される偏波状態であり、さらに同一光周波数かつ
同一パワーとする。信号光およびポンプ光1は入力ポー
トから出力され、ポンプ光2は入力ポートから出力
される。
【0020】光非線形媒質では、同様に第1偏波の位相
共役光と第2偏波の位相共役光を発生させる。第1偏波
の位相共役光は偏波ビームスプリッタの入力ポートか
ら出力され、第2偏波の位相共役光は偏波ビームスプリ
ッタの入力ポートから出力される。したがって、入力
ポートの第2偏波の位相共役光を取り出すことによ
り、入力ポートから出力される信号光と分離して出力
することができる。
共役光と第2偏波の位相共役光を発生させる。第1偏波
の位相共役光は偏波ビームスプリッタの入力ポートか
ら出力され、第2偏波の位相共役光は偏波ビームスプリ
ッタの入力ポートから出力される。したがって、入力
ポートの第2偏波の位相共役光を取り出すことによ
り、入力ポートから出力される信号光と分離して出力
することができる。
【0021】なお、類似の構成は、特開平10−232
415号公報の図10および図35等にあるが、これは
信号光の第1偏波成分とポンプ光1の第1偏波成分から
第1偏波の位相共役光を発生させ、全体として偏波無依
存になるように構成したものであり、信号光と位相共役
光が同一の出力ポートから出力される。したがって、上
述した従来の問題点の解決にはならない。一方、本発明
の位相共役光発生装置は、信号光と異なる出力ポートか
ら位相共役光を取り出し、かつ入力信号光の偏波無依存
を実現したものである。
415号公報の図10および図35等にあるが、これは
信号光の第1偏波成分とポンプ光1の第1偏波成分から
第1偏波の位相共役光を発生させ、全体として偏波無依
存になるように構成したものであり、信号光と位相共役
光が同一の出力ポートから出力される。したがって、上
述した従来の問題点の解決にはならない。一方、本発明
の位相共役光発生装置は、信号光と異なる出力ポートか
ら位相共役光を取り出し、かつ入力信号光の偏波無依存
を実現したものである。
【0022】請求項14に記載の位相共役光発生装置
は、請求項1〜13に記載の位相共役光発生装置の光フ
ァイバを平面光導波路で構成したものである。
は、請求項1〜13に記載の位相共役光発生装置の光フ
ァイバを平面光導波路で構成したものである。
【0023】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は、本発
明の位相共役光発生装置の第1の実施形態を示す。図に
おいて、信号光は、2×2の3dBカプラ11のポート
に入力される。3dBカプラ11のポート,は、
偏波保持型のWDMカプラ12,13および偏波保持光
ファイバ14,15を介してループ状に接続される。な
お、WDMカプラ12はポート寄りの位置に配置さ
れ、WDMカプラ13はポート寄りの位置に配置され
る。
明の位相共役光発生装置の第1の実施形態を示す。図に
おいて、信号光は、2×2の3dBカプラ11のポート
に入力される。3dBカプラ11のポート,は、
偏波保持型のWDMカプラ12,13および偏波保持光
ファイバ14,15を介してループ状に接続される。な
お、WDMカプラ12はポート寄りの位置に配置さ
れ、WDMカプラ13はポート寄りの位置に配置され
る。
【0024】偏波保持光ファイバ14,15は複屈折フ
ァイバであり、2つの直交する屈折率軸を有する。ここ
で、一方の屈折率軸をP軸とし、図において矢印で表示
する。3dBカプラ11のポートに接続される偏波保
持光ファイバ14とWDMカプラ12の接続点ではP軸
が水平になり、ポートに接続される偏波保持光ファイ
バ15とWDMカプラ13の接続点ではP軸が垂直にな
るように接続される。さらに、偏波保持光ファイバ1
4,15同士が接続されるループの中間位置では、互い
にP軸が直交するように結合される。以下、紙面におい
て水平方向をx軸、垂直方向をy軸とする。
ァイバであり、2つの直交する屈折率軸を有する。ここ
で、一方の屈折率軸をP軸とし、図において矢印で表示
する。3dBカプラ11のポートに接続される偏波保
持光ファイバ14とWDMカプラ12の接続点ではP軸
が水平になり、ポートに接続される偏波保持光ファイ
バ15とWDMカプラ13の接続点ではP軸が垂直にな
るように接続される。さらに、偏波保持光ファイバ1
4,15同士が接続されるループの中間位置では、互い
にP軸が直交するように結合される。以下、紙面におい
て水平方向をx軸、垂直方向をy軸とする。
【0025】ポンプ光1,2は、それぞれx軸方向また
はy軸方向の直線偏波であり、同一光周波数かつ同一パ
ワーPp とする。ここで、ポンプ光1の振幅(x軸成
分)をEp1、ポンプ光2の振幅(y軸成分)をEp2とす
ると、|Ep1|2=|Ep2|2=Pp となる。ポンプ光1
はWDMカプラ12を介して偏波保持光ファイバ14に
時計回りに入力され、ポンプ光2はWDMカプラ13を
介して偏波保持光ファイバ15に反時計回りに入力され
る。2つのWDMカプラ12,13は、ポンプ光波長以
外の光は、スルーで透過させるものとする。ループ内を
それぞれ反対方向に伝搬したポンプ光1,2は、WDM
カプラ13,12からそれぞれ外部に出力される。
はy軸方向の直線偏波であり、同一光周波数かつ同一パ
ワーPp とする。ここで、ポンプ光1の振幅(x軸成
分)をEp1、ポンプ光2の振幅(y軸成分)をEp2とす
ると、|Ep1|2=|Ep2|2=Pp となる。ポンプ光1
はWDMカプラ12を介して偏波保持光ファイバ14に
時計回りに入力され、ポンプ光2はWDMカプラ13を
介して偏波保持光ファイバ15に反時計回りに入力され
る。2つのWDMカプラ12,13は、ポンプ光波長以
外の光は、スルーで透過させるものとする。ループ内を
それぞれ反対方向に伝搬したポンプ光1,2は、WDM
カプラ13,12からそれぞれ外部に出力される。
【0026】3dBカプラ11のポートに入力される
信号光のパワーをPs 、偏波状態を任意とする。ここ
で、信号光の振幅のx軸成分をEsx、y軸成分をEsyと
すると、|Esx|2+|Esy|2=Ps となる。この信号
光は3dBカプラ11で2つのポート,に分岐さ
れ、それぞれ時計回りおよび反時計回りに偏波保持光フ
ァイバ14,15を伝搬し、再び3dBカプラ11で合
波される。なお、両方向に伝搬する信号光の振幅のx軸
成分はEsx/√2 、y軸成分はEsy/√2 である。この
構成は非線形ループミラーとして知られており、合波さ
れた信号光は干渉の結果、必ずポートから出力され
る。そのためには、3dBカプラ11で分岐された信号
光が合波される際に、(ア)同一偏波、かつ(イ)時計
回り/反時計回りで同じ伝搬位相を経験していることが
必要である。偏波保持光ファイバ14,15を用いてい
るのは前者(ア)の条件を満たすためであり、ループの
中間点で偏波保持光ファイバ14,15の屈折率軸を直
交させて接続するのは後者(イ)の条件を満たすためで
ある。
信号光のパワーをPs 、偏波状態を任意とする。ここ
で、信号光の振幅のx軸成分をEsx、y軸成分をEsyと
すると、|Esx|2+|Esy|2=Ps となる。この信号
光は3dBカプラ11で2つのポート,に分岐さ
れ、それぞれ時計回りおよび反時計回りに偏波保持光フ
ァイバ14,15を伝搬し、再び3dBカプラ11で合
波される。なお、両方向に伝搬する信号光の振幅のx軸
成分はEsx/√2 、y軸成分はEsy/√2 である。この
構成は非線形ループミラーとして知られており、合波さ
れた信号光は干渉の結果、必ずポートから出力され
る。そのためには、3dBカプラ11で分岐された信号
光が合波される際に、(ア)同一偏波、かつ(イ)時計
回り/反時計回りで同じ伝搬位相を経験していることが
必要である。偏波保持光ファイバ14,15を用いてい
るのは前者(ア)の条件を満たすためであり、ループの
中間点で偏波保持光ファイバ14,15の屈折率軸を直
交させて接続するのは後者(イ)の条件を満たすためで
ある。
【0027】このような構成において、偏波保持光ファ
イバ14,15は光非線形媒質として作用し、信号光に
対する位相共役光を発生させる。位相共役光は、信号光
とポンプ光の偏波が一致した成分に対して発生する。こ
こでは、時計回りにはx軸方向のポンプ光1が伝搬し、
反時計回りにはy軸方向のポンプ光2が伝搬している。
したがって、時計回りには、x軸方向の振幅が Ecx=kEp1 2(Esx/√2)* …(1) の位相共役光が発生し、反時計回りには、y軸方向の振
幅が Ecy=kEp2 2(Esy/√2)* …(2) の位相共役光が発生する。
イバ14,15は光非線形媒質として作用し、信号光に
対する位相共役光を発生させる。位相共役光は、信号光
とポンプ光の偏波が一致した成分に対して発生する。こ
こでは、時計回りにはx軸方向のポンプ光1が伝搬し、
反時計回りにはy軸方向のポンプ光2が伝搬している。
したがって、時計回りには、x軸方向の振幅が Ecx=kEp1 2(Esx/√2)* …(1) の位相共役光が発生し、反時計回りには、y軸方向の振
幅が Ecy=kEp2 2(Esy/√2)* …(2) の位相共役光が発生する。
【0028】発生した各位相共役光は、図2に示すよう
にWDMカプラ12,13を通過して3dBカプラ11
に入力され、合波される。ここで、両方向で発生した位
相共役光は直交する偏波状態であるので、互いに干渉す
ることなく、それぞれポート,へ分岐されて出力さ
れる。ポートに出力される位相共役光のパワーは、 |Ecx/√2|2 +|Ecy/√2|2 =(k2/4){|Ep1|4|Esx|2+|Ep2|4|Esy|2} …(3) と表される。ここで、上記のように|Ep1|2=|Ep2
|2=Pp 、|Esx|2+|Esy|2=Psであるので、式
(3) は、 |Ecx/√2|2 +|Ecy/√2|2 =(k2/4)Pp 2{|Esx|2+|Esy|2} =(k2/4)Pp 2Ps …(4) となる。
にWDMカプラ12,13を通過して3dBカプラ11
に入力され、合波される。ここで、両方向で発生した位
相共役光は直交する偏波状態であるので、互いに干渉す
ることなく、それぞれポート,へ分岐されて出力さ
れる。ポートに出力される位相共役光のパワーは、 |Ecx/√2|2 +|Ecy/√2|2 =(k2/4){|Ep1|4|Esx|2+|Ep2|4|Esy|2} …(3) と表される。ここで、上記のように|Ep1|2=|Ep2
|2=Pp 、|Esx|2+|Esy|2=Psであるので、式
(3) は、 |Ecx/√2|2 +|Ecy/√2|2 =(k2/4)Pp 2{|Esx|2+|Esy|2} =(k2/4)Pp 2Ps …(4) となる。
【0029】なお、3dBカプラ11のポートに出力
される位相共役光も同様であるが、ポートには信号光
も同時に出力されるのでこの位相共役光は利用しない。
また、ポンプ光1がy軸方向の直線偏波、ポンプ光2が
x軸方向の直線偏波としても同様に考えることができ
る。
される位相共役光も同様であるが、ポートには信号光
も同時に出力されるのでこの位相共役光は利用しない。
また、ポンプ光1がy軸方向の直線偏波、ポンプ光2が
x軸方向の直線偏波としても同様に考えることができ
る。
【0030】式(4) をみると、3dBカプラ11のポー
トからは、入力信号光の偏波状態に依存せず、信号光
パワーPs およびポンプ光パワーPp のみに依存する位
相共役光が出力されることがわかる。また、上述のよう
に、入力信号光はポートから出力され、ポートには
現れない。したがって、信号光の波長および偏波状態に
関係なく、位相共役光のみを出力する位相共役光発生装
置が得られる。例えば、偏波保持光ファイバ14,15
において、 fP −Δf<fS <fP +Δf の範囲の信号光に対して位相共役光を高効率で発生させ
ることができるときに、図3に示すように信号光と位相
共役光が光周波数軸上で混在するような場合でも位相共
役光のみを出力させることができる。すなわち、偏波保
持光ファイバの性能限界で決まる光周波数範囲の波長多
重信号光から一括して位相共役光のみを出力することが
できる。
トからは、入力信号光の偏波状態に依存せず、信号光
パワーPs およびポンプ光パワーPp のみに依存する位
相共役光が出力されることがわかる。また、上述のよう
に、入力信号光はポートから出力され、ポートには
現れない。したがって、信号光の波長および偏波状態に
関係なく、位相共役光のみを出力する位相共役光発生装
置が得られる。例えば、偏波保持光ファイバ14,15
において、 fP −Δf<fS <fP +Δf の範囲の信号光に対して位相共役光を高効率で発生させ
ることができるときに、図3に示すように信号光と位相
共役光が光周波数軸上で混在するような場合でも位相共
役光のみを出力させることができる。すなわち、偏波保
持光ファイバの性能限界で決まる光周波数範囲の波長多
重信号光から一括して位相共役光のみを出力することが
できる。
【0031】なお、本実施形態では、偏波保持光ファイ
バを光非線形媒質として用いたが、例えば偏波無依存利
得を有する半導体光増幅器を光非線形媒質として用いて
もよい。
バを光非線形媒質として用いたが、例えば偏波無依存利
得を有する半導体光増幅器を光非線形媒質として用いて
もよい。
【0032】(第2の実施形態)図4は、本発明の位相
共役光発生装置の第2の実施形態を示す。本実施形態の
特徴は、第1の実施形態における3dBカプラ11に代
えて、2×2のMZ分波器21を用い、WDMカプラ1
2,13を介してループ内にポンプ光1,2を入力する
代わりに、ポートから信号光およびポンプ光1を入力
し、ポートからポンプ光2を入力するところにある。
MZ分波器21は偏波保持型とする。MZ分波器21の
ポート,をループ状に接続する偏波保持光ファイバ
14,15は、第1の実施形態と同様にループの中間位
置で互いにP軸が直交するように結合される。
共役光発生装置の第2の実施形態を示す。本実施形態の
特徴は、第1の実施形態における3dBカプラ11に代
えて、2×2のMZ分波器21を用い、WDMカプラ1
2,13を介してループ内にポンプ光1,2を入力する
代わりに、ポートから信号光およびポンプ光1を入力
し、ポートからポンプ光2を入力するところにある。
MZ分波器21は偏波保持型とする。MZ分波器21の
ポート,をループ状に接続する偏波保持光ファイバ
14,15は、第1の実施形態と同様にループの中間位
置で互いにP軸が直交するように結合される。
【0033】MZ分波器21は、図5に示すような周期
的な透過特性を有する。すなわち、スルーポート(と
、と)の透過特性(実線)と、クロスポート(
と、と)の透過特性(破線)が相補的な関係にな
っている。この透過特性において、信号光の光周波数を
2つの相補的な透過特性の交点、すなわちポートに入
力された信号光がポート,へ等パワーで出力される
光周波数位置になるように設定する。一方、ポンプ光
1,2の光周波数を実線の透過特性のピーク位置、すな
わちポートに入力されたポンプ光1がポートへ出力
され、ポートに入力されたポンプ光2がポートへ出
力される光周波数位置に設定する。
的な透過特性を有する。すなわち、スルーポート(と
、と)の透過特性(実線)と、クロスポート(
と、と)の透過特性(破線)が相補的な関係にな
っている。この透過特性において、信号光の光周波数を
2つの相補的な透過特性の交点、すなわちポートに入
力された信号光がポート,へ等パワーで出力される
光周波数位置になるように設定する。一方、ポンプ光
1,2の光周波数を実線の透過特性のピーク位置、すな
わちポートに入力されたポンプ光1がポートへ出力
され、ポートに入力されたポンプ光2がポートへ出
力される光周波数位置に設定する。
【0034】このような光周波数配置に設定すると、M
Z分波器21は信号光に対しては3dBカプラ11と同
様に作用する。したがって、第1の実施形態と同様に、
ループ内を伝搬した信号光はMZ分波器21のポート
から出力される。一方、ポンプ光1は図6(a) に示すよ
うに、MZ分波器21のポートからポートへ透過
し、時計回りにループを伝搬した後に、MZ分波器21
のポートからポートへ出力される。また、ポンプ光
2は図6(b) に示すように、MZ分波器21のポート
からポートへ透過し、反時計回りにループを伝搬した
後に、MZ分波器21のポートからポートへ出力さ
れる。すなわち、ループ内には、時計回りにx軸偏波の
ポンプ光1が伝搬し、反時計回りにy軸偏波のポンプ光
2が伝搬する。
Z分波器21は信号光に対しては3dBカプラ11と同
様に作用する。したがって、第1の実施形態と同様に、
ループ内を伝搬した信号光はMZ分波器21のポート
から出力される。一方、ポンプ光1は図6(a) に示すよ
うに、MZ分波器21のポートからポートへ透過
し、時計回りにループを伝搬した後に、MZ分波器21
のポートからポートへ出力される。また、ポンプ光
2は図6(b) に示すように、MZ分波器21のポート
からポートへ透過し、反時計回りにループを伝搬した
後に、MZ分波器21のポートからポートへ出力さ
れる。すなわち、ループ内には、時計回りにx軸偏波の
ポンプ光1が伝搬し、反時計回りにy軸偏波のポンプ光
2が伝搬する。
【0035】なお、ポンプ光1,2がMZ分波器21の
クロスポートに出力されるような光周波数でもよい。ま
た、ポンプ光1がy軸方向の直線偏波、ポンプ光2がx
軸方向の直線偏波としてもよい。
クロスポートに出力されるような光周波数でもよい。ま
た、ポンプ光1がy軸方向の直線偏波、ポンプ光2がx
軸方向の直線偏波としてもよい。
【0036】本実施形態のループ内の状況は第1の実施
形態と同様である。また、信号光とポンプ光1,2の光
周波数を図5のように設定すると、必然的に位相共役光
の光周波数はMZ分波器21の2つの透過特性の交点、
すなわちMZ分波器21が3dBカプラ11として作用
する光周波数位置になる。したがって、第1の実施形態
と同様に位相共役光が発生し、式(4) で表されるパワー
でMZ分波器21のポートから出力される。
形態と同様である。また、信号光とポンプ光1,2の光
周波数を図5のように設定すると、必然的に位相共役光
の光周波数はMZ分波器21の2つの透過特性の交点、
すなわちMZ分波器21が3dBカプラ11として作用
する光周波数位置になる。したがって、第1の実施形態
と同様に位相共役光が発生し、式(4) で表されるパワー
でMZ分波器21のポートから出力される。
【0037】ここで、信号光はMZ分波器21のポート
に現れないが、ポンプ光1が位相共役光とともにポー
トから出力される。したがって、MZ分波器21のポ
ートに入力するポンプ光2と分離し、さらにポンプ光
1と分離して位相共役光のみを出力するには、光サーキ
ュレータ22およびポンプ光1を阻止する光フィルタ2
3を用いる。
に現れないが、ポンプ光1が位相共役光とともにポー
トから出力される。したがって、MZ分波器21のポ
ートに入力するポンプ光2と分離し、さらにポンプ光
1と分離して位相共役光のみを出力するには、光サーキ
ュレータ22およびポンプ光1を阻止する光フィルタ2
3を用いる。
【0038】また、光サーキュレータ22および光フィ
ルタ23に代えて、図7に示すようにポンプ光1,2を
スルーし、位相共役光を反射するWDMカプラ24を用
いてもよい。
ルタ23に代えて、図7に示すようにポンプ光1,2を
スルーし、位相共役光を反射するWDMカプラ24を用
いてもよい。
【0039】MZ分波器21は、図5に示すような周期
的な透過特性を有しているので、周期的な光周波数位置
で波長多重された信号光に対して、一括して位相共役光
を発生させ、かつその位相共役光のみを出力させること
ができる。
的な透過特性を有しているので、周期的な光周波数位置
で波長多重された信号光に対して、一括して位相共役光
を発生させ、かつその位相共役光のみを出力させること
ができる。
【0040】なお、本実施形態では、偏波保持光ファイ
バを光非線形媒質として用いたが、第1の実施形態と同
様に例えば偏波無依存利得を有する半導体光増幅器を光
非線形媒質として用いてもよい。
バを光非線形媒質として用いたが、第1の実施形態と同
様に例えば偏波無依存利得を有する半導体光増幅器を光
非線形媒質として用いてもよい。
【0041】(第3の実施形態)図8は、本発明の位相
共役光発生装置の第3の実施形態を示す。図において、
信号光およびポンプ光1は、光サーキュレータ31を介
して2×2の偏波ビームスプリッタ32のポートに入
力され、ポンプ光2は偏波ビームスプリッタ32のポー
トに入力される。偏波ビームスプリッタ32のポート
,は、偏波保持光ファイバ33および偏波無依存利
得を有する半導体光増幅器34を介してループ状に接続
される。
共役光発生装置の第3の実施形態を示す。図において、
信号光およびポンプ光1は、光サーキュレータ31を介
して2×2の偏波ビームスプリッタ32のポートに入
力され、ポンプ光2は偏波ビームスプリッタ32のポー
トに入力される。偏波ビームスプリッタ32のポート
,は、偏波保持光ファイバ33および偏波無依存利
得を有する半導体光増幅器34を介してループ状に接続
される。
【0042】偏波ビームスプリッタ32は、x軸方向の
偏波成分はスルーポートに出力し、y軸方向の偏波成分
は反射ポートに出力する。偏波保持光ファイバ33は、
偏波ビームスプリッタ32から出力された光がループを
周回して再び偏波ビームスプリッタ32へ入力される際
に、同じ偏波状態となるように接続される。したがっ
て、偏波ビームスプリッタ32のポートから入力され
た信号光は、そのx軸成分がポートから出力されて反
時計回りに伝搬してポートに入力し、y軸成分がポー
トから出力されて時計回りに伝搬してポートに入力
し、ともにポートから出力される。同様に、ポート
から入力されたポンプ光1はポートから出力され、ポ
ートから入力されたポンプ光2はポートから出力さ
れる。以上の様子を図9に示す。
偏波成分はスルーポートに出力し、y軸方向の偏波成分
は反射ポートに出力する。偏波保持光ファイバ33は、
偏波ビームスプリッタ32から出力された光がループを
周回して再び偏波ビームスプリッタ32へ入力される際
に、同じ偏波状態となるように接続される。したがっ
て、偏波ビームスプリッタ32のポートから入力され
た信号光は、そのx軸成分がポートから出力されて反
時計回りに伝搬してポートに入力し、y軸成分がポー
トから出力されて時計回りに伝搬してポートに入力
し、ともにポートから出力される。同様に、ポート
から入力されたポンプ光1はポートから出力され、ポ
ートから入力されたポンプ光2はポートから出力さ
れる。以上の様子を図9に示す。
【0043】信号光のパワーをPs 、偏波状態を任意と
する。ここで、信号光の振幅のx軸成分をEsx、y軸成
分をEsyとすると、|Esx|2+|Esy|2=Ps であ
る。ポンプ光1,2は、同一光周波数および同一パワー
であり、さらにx軸方向およびy軸方向の各偏波成分が
等パワーPppとする。ここで、ポンプ光1の振幅のx軸
成分をEp1x 、y軸成分をEp1y とし、ポンプ光2の振
幅のx軸成分をEp2x 、y軸成分をEp2y とすると、E
p1x =Ep1y 、Ep2x =Ep2y 、|Ep1x|2 =|Ep1y
|2=|Ep2x|2=|Ep2y|2=Pppである。
する。ここで、信号光の振幅のx軸成分をEsx、y軸成
分をEsyとすると、|Esx|2+|Esy|2=Ps であ
る。ポンプ光1,2は、同一光周波数および同一パワー
であり、さらにx軸方向およびy軸方向の各偏波成分が
等パワーPppとする。ここで、ポンプ光1の振幅のx軸
成分をEp1x 、y軸成分をEp1y とし、ポンプ光2の振
幅のx軸成分をEp2x 、y軸成分をEp2y とすると、E
p1x =Ep1y 、Ep2x =Ep2y 、|Ep1x|2 =|Ep1y
|2=|Ep2x|2=|Ep2y|2=Pppである。
【0044】図8に示すように、偏波ビームスプリッタ
32のポートには、信号光のy軸成分Esyと、ポンプ
光1のy軸成分Ep1y と、ポンプ光2のx軸成分Ep2x
が出力され、偏波保持光ファイバ33を介して時計回り
で半導体光増幅器34に入力される。また、ポートに
は、信号光のx軸成分Esxと、ポンプ光1のx軸成分E
p1x と、ポンプ光2のy軸成分Ep2y が出力され、偏波
保持光ファイバ33を介して反時計回りで半導体光増幅
器34に入力される。これらの光により、半導体光増幅
器34内で位相共役光が発生するが、第1および第2の
実施形態と異なって同一方向に入力されるポンプ光が直
交する2成分からなっている。
32のポートには、信号光のy軸成分Esyと、ポンプ
光1のy軸成分Ep1y と、ポンプ光2のx軸成分Ep2x
が出力され、偏波保持光ファイバ33を介して時計回り
で半導体光増幅器34に入力される。また、ポートに
は、信号光のx軸成分Esxと、ポンプ光1のx軸成分E
p1x と、ポンプ光2のy軸成分Ep2y が出力され、偏波
保持光ファイバ33を介して反時計回りで半導体光増幅
器34に入力される。これらの光により、半導体光増幅
器34内で位相共役光が発生するが、第1および第2の
実施形態と異なって同一方向に入力されるポンプ光が直
交する2成分からなっている。
【0045】このような場合に発生する位相共役光のう
ち、時計回りの位相共役光のx軸成分Ecyx およびy軸
成分Ecyy は、 Ecyx =kEp2xEp1yEsy * …(5a) Ecyy =kEp1y 2Esy * …(5b) となり、反時計回りの位相共役光のx軸成分Ecxx およ
びy軸成分Ecxy は、 Ecxx =kEp2x 2Esx * …(6a) Ecxy =kEp1xEp2yEsx * …(6b) となる。式(5b),(6a) は、第1および第2の実施形態と
同様に同一偏波間の相互作用により発生する位相共役光
であるが、さらに直交ポンプ光との相互作用により式(5
a),(6b) で表される位相共役光の各成分が発生する。
ち、時計回りの位相共役光のx軸成分Ecyx およびy軸
成分Ecyy は、 Ecyx =kEp2xEp1yEsy * …(5a) Ecyy =kEp1y 2Esy * …(5b) となり、反時計回りの位相共役光のx軸成分Ecxx およ
びy軸成分Ecxy は、 Ecxx =kEp2x 2Esx * …(6a) Ecxy =kEp1xEp2yEsx * …(6b) となる。式(5b),(6a) は、第1および第2の実施形態と
同様に同一偏波間の相互作用により発生する位相共役光
であるが、さらに直交ポンプ光との相互作用により式(5
a),(6b) で表される位相共役光の各成分が発生する。
【0046】発生した位相共役光は、偏波保持光ファイ
バ33を伝搬して偏波ビームスプリッタ32のポート
,に入力され、ポート,に出力される。ここ
で、偏波ビームスプリッタ32の作用により、ポート
へは図10に示すように、時計回りの位相共役光のx軸
成分Ecyx および反時計回りの位相共役光のy軸成分E
cx y が出力される。なお、ポートに出力される位相共
役光は、信号光とともに出力されるので利用しない。
バ33を伝搬して偏波ビームスプリッタ32のポート
,に入力され、ポート,に出力される。ここ
で、偏波ビームスプリッタ32の作用により、ポート
へは図10に示すように、時計回りの位相共役光のx軸
成分Ecyx および反時計回りの位相共役光のy軸成分E
cx y が出力される。なお、ポートに出力される位相共
役光は、信号光とともに出力されるので利用しない。
【0047】偏波ビームスプリッタ32のポートに出
力される位相共役光のパワーは、 |Ecyx|2+|Ecxy|2 =k2(|Ep2x|2|Ep1y|2|Esy|2+|Ep1x|2|Ep2y|2|Esx|2) …(7) となる。ここで、信号光およびポンプ光1,2が上記の
関係を有しているので、式(7) は、 |Ecyx|2+|Ecxy|2 =k2Ppp 2(|Esy|2+|Esx|2) =k2Ppp 2Ps …(8) となる。式(8) をみると、偏波ビームスプリッタ32の
ポートからは、入力信号光の偏波状態に依存せず、信
号光パワーPs およびポンプ光の各軸方向のパワーPpp
のみに依存する位相共役光が出力されることがわかる。
力される位相共役光のパワーは、 |Ecyx|2+|Ecxy|2 =k2(|Ep2x|2|Ep1y|2|Esy|2+|Ep1x|2|Ep2y|2|Esx|2) …(7) となる。ここで、信号光およびポンプ光1,2が上記の
関係を有しているので、式(7) は、 |Ecyx|2+|Ecxy|2 =k2Ppp 2(|Esy|2+|Esx|2) =k2Ppp 2Ps …(8) となる。式(8) をみると、偏波ビームスプリッタ32の
ポートからは、入力信号光の偏波状態に依存せず、信
号光パワーPs およびポンプ光の各軸方向のパワーPpp
のみに依存する位相共役光が出力されることがわかる。
【0048】ただし、図9に示すように、ポートには
位相共役光とともにポンプ光2が出力されるので、光サ
ーキュレータ31によりポートに入力する信号光およ
びポンプ光1から分離し、さらに光フィルタ35でポン
プ光2を阻止することにより、位相共役光のみを出力す
ることができる。なお、光サーキュレータ31および光
フィルタ35に代えて、ポンプ光1およびポンプ光2と
信号光および位相共役光を分離するWDMカプラを用い
てもよい。また、入力信号光はポートから出力され、
ポートには現れないので、信号光の波長および偏波状
態に関係なく、位相共役光のみを出力する位相共役光発
生装置を得ることができる。
位相共役光とともにポンプ光2が出力されるので、光サ
ーキュレータ31によりポートに入力する信号光およ
びポンプ光1から分離し、さらに光フィルタ35でポン
プ光2を阻止することにより、位相共役光のみを出力す
ることができる。なお、光サーキュレータ31および光
フィルタ35に代えて、ポンプ光1およびポンプ光2と
信号光および位相共役光を分離するWDMカプラを用い
てもよい。また、入力信号光はポートから出力され、
ポートには現れないので、信号光の波長および偏波状
態に関係なく、位相共役光のみを出力する位相共役光発
生装置を得ることができる。
【0049】なお、本実施形態では、半導体光増幅器3
4を光非線形媒質として用いているが、その他の媒質、
例えば光ファイバを用いても同様の作用を得ることがで
きる。ただし、光ファイバの場合には、一般に伝搬光の
偏波状態を保持しないので、「偏波ビームスプリッタか
らループ内へ出力された光が、ループを周回して同じ偏
波状態で偏波ビームスプリッタへ入力される」という条
件を満たすために、ループ経路上に偏波制御手段を備え
る必要がある。なお、偏波保持光ファイバを用いれば伝
搬光の偏波状態は保持されるものの、偏波分散の影響で
位相整合がとれず、直交する伝搬光間の相互作用が起き
ないので、本実施形態における光非線形媒質として用い
ることはできない。
4を光非線形媒質として用いているが、その他の媒質、
例えば光ファイバを用いても同様の作用を得ることがで
きる。ただし、光ファイバの場合には、一般に伝搬光の
偏波状態を保持しないので、「偏波ビームスプリッタか
らループ内へ出力された光が、ループを周回して同じ偏
波状態で偏波ビームスプリッタへ入力される」という条
件を満たすために、ループ経路上に偏波制御手段を備え
る必要がある。なお、偏波保持光ファイバを用いれば伝
搬光の偏波状態は保持されるものの、偏波分散の影響で
位相整合がとれず、直交する伝搬光間の相互作用が起き
ないので、本実施形態における光非線形媒質として用い
ることはできない。
【0050】(第4の実施形態)図11は、本発明の位
相共役光発生装置の第4の実施形態を示す。図におい
て、信号光およびポンプ光1は、2×2の偏波ビームス
プリッタ41のポートに入力され、ポンプ光2はWD
Mカプラ42を介して偏波ビームスプリッタ41のポー
トに入力される。偏波ビームスプリッタ41のポート
,は、偏波保持光ファイバ43、偏波無依存利得を
有する半導体光増幅器44およびλ/2波長板45を介
してループ状に接続される。ここでは、λ/2波長板4
5は偏波ビームスプリッタ41のポート側に接続され
る。WDMカプラ42は、ポンプ光波長以外の光は、ス
ルーで透過させるものとする。
相共役光発生装置の第4の実施形態を示す。図におい
て、信号光およびポンプ光1は、2×2の偏波ビームス
プリッタ41のポートに入力され、ポンプ光2はWD
Mカプラ42を介して偏波ビームスプリッタ41のポー
トに入力される。偏波ビームスプリッタ41のポート
,は、偏波保持光ファイバ43、偏波無依存利得を
有する半導体光増幅器44およびλ/2波長板45を介
してループ状に接続される。ここでは、λ/2波長板4
5は偏波ビームスプリッタ41のポート側に接続され
る。WDMカプラ42は、ポンプ光波長以外の光は、ス
ルーで透過させるものとする。
【0051】本実施形態の特徴は、第3の実施形態の構
成において、ループ経路上にλ/2波長板45を配置し
たところにある。これにより、偏波ビームスプリッタ4
1から出力された光がループを周回して入力される際
に、偏波が90度回転した状態になる。このため、偏波ビ
ームスプリッタ41のポートから入力された信号光お
よびポンプ光1はポートから出力され、ポートから
入力されたポンプ光2はポートから出力される。以上
の様子を図12に示す。
成において、ループ経路上にλ/2波長板45を配置し
たところにある。これにより、偏波ビームスプリッタ4
1から出力された光がループを周回して入力される際
に、偏波が90度回転した状態になる。このため、偏波ビ
ームスプリッタ41のポートから入力された信号光お
よびポンプ光1はポートから出力され、ポートから
入力されたポンプ光2はポートから出力される。以上
の様子を図12に示す。
【0052】信号光およびポンプ光1,2の条件は第3
の実施形態と同様とする。半導体光増幅器44への入力
状態は、時計回りについては第3の実施形態と同様であ
るが、反時計回りについては図11に示すように信号光
およびポンプ光ともに偏波が90度回転している。このた
め、時計回りに発生する位相共役光のx軸成分Ecyxお
よびy軸成分Ecyy は、式(5a),(5b) と同様になるが、
反時計回りに発生する位相共役光のx軸成分Ecxx およ
びy軸成分Ecxy は、 Ecxx =kEp1xEp2yEsx * …(9a) Ecxy =kEp1x 2Esx * …(9b) となる。
の実施形態と同様とする。半導体光増幅器44への入力
状態は、時計回りについては第3の実施形態と同様であ
るが、反時計回りについては図11に示すように信号光
およびポンプ光ともに偏波が90度回転している。このた
め、時計回りに発生する位相共役光のx軸成分Ecyxお
よびy軸成分Ecyy は、式(5a),(5b) と同様になるが、
反時計回りに発生する位相共役光のx軸成分Ecxx およ
びy軸成分Ecxy は、 Ecxx =kEp1xEp2yEsx * …(9a) Ecxy =kEp1x 2Esx * …(9b) となる。
【0053】発生した位相共役光は、偏波ビームスプリ
ッタ41のポート,に入力されるが、λ/2波長板
45の作用により、図13に示すように時計回りの位相
共役光は偏波が90度回転して入力される。このため、ポ
ートには、時計回りの位相共役光のy軸成分Ecyx お
よび反時計回りの位相共役光のx軸成分Ecxx が出力さ
れる。なお、ポートに出力される位相共役光は、信号
光とともに出力されるので利用しない。
ッタ41のポート,に入力されるが、λ/2波長板
45の作用により、図13に示すように時計回りの位相
共役光は偏波が90度回転して入力される。このため、ポ
ートには、時計回りの位相共役光のy軸成分Ecyx お
よび反時計回りの位相共役光のx軸成分Ecxx が出力さ
れる。なお、ポートに出力される位相共役光は、信号
光とともに出力されるので利用しない。
【0054】偏波ビームスプリッタ41のポートに出
力される位相共役光のパワーは、 |Ecyx|2+|Ecxx|2 =k2(|Ep2x|2|Ep1y|2|Esy|2+|Ep1x|2|Ep2y|2|Esx|2) =k2Ppp 2(|Esy|2+|Esx|2) =k2Ppp 2Ps …(10) となる。式(10)をみると、偏波ビームスプリッタ41の
ポートからは、入力信号光の偏波状態に依存せず、信
号光パワーPs およびポンプ光の各軸方向のパワーPpp
のみに依存する位相共役光が出力されることがわかる。
力される位相共役光のパワーは、 |Ecyx|2+|Ecxx|2 =k2(|Ep2x|2|Ep1y|2|Esy|2+|Ep1x|2|Ep2y|2|Esx|2) =k2Ppp 2(|Esy|2+|Esx|2) =k2Ppp 2Ps …(10) となる。式(10)をみると、偏波ビームスプリッタ41の
ポートからは、入力信号光の偏波状態に依存せず、信
号光パワーPs およびポンプ光の各軸方向のパワーPpp
のみに依存する位相共役光が出力されることがわかる。
【0055】ただし、図12に示すように、ポートに
は位相共役光とともにポンプ光2が出力されるが、ポン
プ光2はWDMカプラ42で反射されるので、WDMカ
プラ42のスルーポートに位相共役光のみを出力するこ
とができる。また、入力信号光はポートから出力さ
れ、ポートには現れないので、信号光の波長および偏
波状態に関係なく、位相共役光のみを出力する位相共役
光発生装置を得ることができる。
は位相共役光とともにポンプ光2が出力されるが、ポン
プ光2はWDMカプラ42で反射されるので、WDMカ
プラ42のスルーポートに位相共役光のみを出力するこ
とができる。また、入力信号光はポートから出力さ
れ、ポートには現れないので、信号光の波長および偏
波状態に関係なく、位相共役光のみを出力する位相共役
光発生装置を得ることができる。
【0056】なお、図11の構成では、λ/2波長板4
5を偏波ビームスプリッタ41のポート側に接続して
いるが、ポート側に接続しても同様である。また、λ
/2波長板45を用いて偏波を90度回転させる代わり
に、単に偏波保持光ファイバ43を軸回りに90度捻って
偏波ビームスプリッタ41に接続しても同様である。ま
た、WDMカプラ42に代えて、第3の実施形態のよう
に光サーキュレータとポンプ光2を阻止する光フィルタ
を組み合わせたものを用いてもよい。
5を偏波ビームスプリッタ41のポート側に接続して
いるが、ポート側に接続しても同様である。また、λ
/2波長板45を用いて偏波を90度回転させる代わり
に、単に偏波保持光ファイバ43を軸回りに90度捻って
偏波ビームスプリッタ41に接続しても同様である。ま
た、WDMカプラ42に代えて、第3の実施形態のよう
に光サーキュレータとポンプ光2を阻止する光フィルタ
を組み合わせたものを用いてもよい。
【0057】また、本実施形態では、半導体光増幅器4
4を光非線形媒質として用いているが、その他の媒質、
例えば光ファイバを用いても同様の作用を得ることがで
きる。光ファイバを用いる場合には、ループ経路上に偏
波制御手段を備える必要があることなどは第3の実施形
態と同様である。
4を光非線形媒質として用いているが、その他の媒質、
例えば光ファイバを用いても同様の作用を得ることがで
きる。光ファイバを用いる場合には、ループ経路上に偏
波制御手段を備える必要があることなどは第3の実施形
態と同様である。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、可変光
フィルタを用いることなく、位相共役光のみを入力信号
光およびポンプ光から分離して出力することができ、か
つ入力信号光の偏波に依存しない位相共役光発生装置を
実現することができる。これにより、波長多重信号光に
対する位相共役光を一括して発生させる際に、各信号光
と位相共役光が光周波数軸上で近接していても支障はな
く、光非線形媒質の性能限界で決まる光周波数範囲の波
長多重信号光に対する動作が可能となる。
フィルタを用いることなく、位相共役光のみを入力信号
光およびポンプ光から分離して出力することができ、か
つ入力信号光の偏波に依存しない位相共役光発生装置を
実現することができる。これにより、波長多重信号光に
対する位相共役光を一括して発生させる際に、各信号光
と位相共役光が光周波数軸上で近接していても支障はな
く、光非線形媒質の性能限界で決まる光周波数範囲の波
長多重信号光に対する動作が可能となる。
【図1】本発明の位相共役光発生装置の第1の実施形態
を示す図。
を示す図。
【図2】第1の実施形態における位相共役光の流れを示
す図。
す図。
【図3】第1の実施形態における信号光と位相共役光の
関係を示す図。
関係を示す図。
【図4】本発明の位相共役光発生装置の第2の実施形態
を示す図。
を示す図。
【図5】MZ分波器の透過特性と光周波数配置を示す
図。
図。
【図6】第2の実施形態におけるポンプ光1,2の流れ
を示す図。
を示す図。
【図7】第2の実施形態におけるWDMカプラを用いた
構成例を示す図。
構成例を示す図。
【図8】本発明の位相共役光発生装置の第3の実施形態
を示す図。
を示す図。
【図9】第3の実施形態における信号光とポンプ光の流
れを示す図。
れを示す図。
【図10】第3の実施形態における位相共役光の流れを
示す図。
示す図。
【図11】本発明の位相共役光発生装置の第4の実施形
態を示す図。
態を示す図。
【図12】第4の実施形態における信号光とポンプ光の
流れを示す図。
流れを示す図。
【図13】第4の実施形態における位相共役光の流れを
示す図。
示す図。
【図14】従来の波長多重信号光および位相共役光の光
周波数配置を示す図。
周波数配置を示す図。
11 3dBカプラ 12,13 WDMカプラ 14,15 偏波保持光ファイバ 21 マッハツェンダ干渉計型光合分波器(MZ分波
器) 22 光サーキュレータ 23 光フィルタ 31 光サーキュレータ 32 偏波ビームスプリッタ 33 偏波保持光ファイバ 34 半導体光増幅器 35 光フィルタ 41 偏波ビームスプリッタ 42 WDMカプラ 43 偏波保持光ファイバ 44 半導体光増幅器 45 λ/2波長板
器) 22 光サーキュレータ 23 光フィルタ 31 光サーキュレータ 32 偏波ビームスプリッタ 33 偏波保持光ファイバ 34 半導体光増幅器 35 光フィルタ 41 偏波ビームスプリッタ 42 WDMカプラ 43 偏波保持光ファイバ 44 半導体光増幅器 45 λ/2波長板
Claims (14)
- 【請求項1】 2×2の入出力ポートを有し、入力ポー
トに信号光を入力し、出力ポート,に等パワーで
出力する3dBカプラと、 前記3dBカプラの出力ポート,を接続し、出力ポ
ートから出力ポートへ伝搬する信号光と、出力ポー
トから出力ポートへ伝搬する信号光が同じ伝搬位相
を経験し、かつそれぞれ同一偏波状態で前記3dBカプ
ラの出力ポート,に入力させる光ファイバおよび光
非線形媒質と、 前記3dBカプラの出力ポートから出力ポートへ伝
搬する信号光に、所定の直線偏波である第1のポンプ光
を合波する第1の合波手段と、 前記3dBカプラの出力ポートから出力ポートへ伝
搬する信号光に、前記第1のポンプ光と直交する偏波状
態であり、さらに同一光周波数かつ同一パワーである第
2のポンプ光を合波する第2の合波手段とを備え、 前記3dBカプラの入力ポートから、前記光非線形媒
質内で発生した位相共役光を出力する構成であることを
特徴とする位相共役光発生装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の位相共役光発生装置に
おいて、 前記第1の合波手段は、前記3dBカプラの出力ポート
寄りの位置で前記光ファイバに挿入された偏波保持型
の波長多重カプラであり、 前記第2の合波手段は、前記3dBカプラの出力ポート
寄りの位置で前記光ファイバに挿入された偏波保持型
の波長多重カプラであることを特徴とする位相共役光発
生装置。 - 【請求項3】 2×2の入出力ポートを有し、入出力ポ
ート間の透過特性が周期性を有する偏波保持型のマッハ
ツェンダ干渉計型合分波器(以下「MZ分波器」とい
う)と、 前記MZ分波器の出力ポート,を接続し、出力ポー
トから出力ポートへ伝搬する光と、出力ポートか
ら出力ポートへ伝搬する光が同じ伝搬位相を経験し、
かつそれぞれ同一偏波状態で前記MZ分波器の出力ポー
ト,に入力させる光ファイバおよび光非線形媒質
と、 前記MZ分波器の入力ポートの入出力光から前記光非
線形媒質内で発生した位相共役光を分離して出力する位
相共役光分離手段とを備え、 信号光は、前記MZ分波器の入力ポートから入力して
出力ポート,に等パワーで出力される光周波数であ
り、 第1のポンプ光は、前記MZ分波器の入力ポートから
入力して出力ポートまたはのいずれかに透過する光
周波数かつ所定の直線偏波であり、 第2のポンプ光は、前記MZ分波器の入力ポートから
入力され、前記第1のポンプ光と同一光周波数かつ同一
パワーであり、さらに前記第1のポンプ光と直交する偏
波状態であることを特徴とする位相共役光発生装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載の位相共役光発生装置に
おいて、 前記位相共役光分離手段は、前記MZ分波器の入力ポー
トに入力される第2のポンプ光と入力ポートから出
力される第1のポンプ光および位相共役光とを分離する
光サーキュレータと、光サーキュレータで分離された第
1のポンプ光および位相共役光から第1のポンプ光を阻
止して位相共役光のみを出力する光フィルタとを備えた
構成であることを特徴とする位相共役光発生装置。 - 【請求項5】 請求項3に記載の位相共役光発生装置に
おいて、 前記位相共役光分離手段は、前記MZ分波器の入力ポー
トに入出力される第2のポンプ光および第1のポンプ
光と、入力ポートから出力される位相共役光を分離す
る波長多重カプラであることを特徴とする位相共役光発
生装置。 - 【請求項6】 請求項1または請求項3に記載の位相共
役光発生装置において、 前記3dBカプラまたは前記MZ分波器の出力ポート
,を接続する光ファイバおよび光非線形媒質は、偏
波保持光ファイバであることを特徴とする位相共役光発
生装置。 - 【請求項7】 請求項1または請求項3に記載の位相共
役光発生装置において、 前記3dBカプラまたは前記MZ分波器の出力ポート
,を接続する光ファイバおよび光非線形媒質は、偏
波保持光ファイバおよび偏波無依存利得の半導体光増幅
器であることを特徴とする位相共役光発生装置。 - 【請求項8】 2×2の入出力ポートを有し、入力ポー
トから入力される信号光を偏波分離して出力ポート
,に出力する偏波ビームスプリッタと、 前記偏波ビームスプリッタの出力ポート,を、伝搬
光の偏波を保持した状態で接続する光ファイバおよび光
非線形媒質と、 前記偏波ビームスプリッタの入力ポートの入出力光か
ら前記光非線形媒質内で発生した位相共役光を分離して
出力する位相共役光分離手段とを備え、 第1のポンプ光は、前記偏波ビームスプリッタの入力ポ
ートから入力し、出力ポート,に等パワーで出力
される偏波状態であり、 第2のポンプ光は、前記偏波ビームスプリッタの入力ポ
ートから入力し、出力ポート,に等パワーで出力
される偏波状態であり、さらに前記第1のポンプ光と同
一光周波数かつ同一パワーであることを特徴とする位相
共役光発生装置。 - 【請求項9】 請求項8に記載の位相共役光発生装置に
おいて、 前記位相共役光分離手段は、前記偏波ビームスプリッタ
の入力ポートに入力される信号光および第1のポンプ
光と入力ポートから出力される第2のポンプ光および
位相共役光とを分離する光サーキュレータと、光サーキ
ュレータで分離された第2のポンプ光および位相共役光
から第2のポンプ光を阻止して位相共役光のみを出力す
る光フィルタとを備えた構成であることを特徴とする位
相共役光発生装置。 - 【請求項10】 請求項8に記載の位相共役光発生装置
において、 前記位相共役光分離手段は、前記偏波ビームスプリッタ
の入力ポートに入出力される第1のポンプ光および第
2のポンプ光と、入力ポートに入出力される信号光お
よび位相共役光を分離する波長多重カプラであることを
特徴とする位相共役光発生装置。 - 【請求項11】 2×2の入出力ポートを有し、入力ポ
ートから入力される信号光を偏波分離して出力ポート
,に出力する偏波ビームスプリッタと、 前記偏波ビームスプリッタの出力ポート,を、伝搬
光の偏波を90度回転した状態で接続する光ファイバおよ
び光非線形媒質と、 前記偏波ビームスプリッタの入力ポートの入出力光か
ら前記光非線形媒質内で発生した位相共役光を分離して
出力する位相共役光分離手段とを備え、 第1のポンプ光は、前記偏波ビームスプリッタの入力ポ
ートから入力し、出力ポート,に等パワーで出力
される偏波状態であり、 第2のポンプ光は、前記偏波ビームスプリッタの入力ポ
ートから入力し、出力ポート,に等パワーで出力
される偏波状態であり、さらに前記第1のポンプ光と同
一光周波数かつ同一パワーであることを特徴とする位相
共役光発生装置。 - 【請求項12】 請求項11に記載の位相共役光発生装
置において、 前記位相共役光分離手段は、前記偏波ビームスプリッタ
の入力ポートに入力される第2のポンプ光と入力ポー
トから出力される第2のポンプ光および位相共役光と
を分離する光サーキュレータと、光サーキュレータで分
離された第2のポンプ光および位相共役光から第2のポ
ンプ光を阻止して位相共役光のみを出力する光フィルタ
とを備えた構成であることを特徴とする位相共役光発生
装置。 - 【請求項13】 請求項11に記載の位相共役光発生装
置において、 前記位相共役光分離手段は、前記偏波ビームスプリッタ
の入力ポートに入出力される第2のポンプ光と、入力
ポートから出力される位相共役光とを分離する波長多
重カプラであることを特徴とする位相共役光発生装置。 - 【請求項14】 請求項1〜13のいずれかに記載の位
相共役光発生装置において、 光ファイバを平面光導波路で構成したことを特徴とする
位相共役光発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11019821A JP2000221548A (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | 位相共役光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11019821A JP2000221548A (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | 位相共役光発生装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000221548A true JP2000221548A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12009991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11019821A Pending JP2000221548A (ja) | 1999-01-28 | 1999-01-28 | 位相共役光発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000221548A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6867903B2 (en) | 2000-03-21 | 2005-03-15 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical parametric circuit |
JP2008076752A (ja) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Fujitsu Ltd | 光集積素子及び波長変換方式 |
JP2015222314A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 日本電信電話株式会社 | 光増幅装置 |
JPWO2022244229A1 (ja) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 |
-
1999
- 1999-01-28 JP JP11019821A patent/JP2000221548A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6867903B2 (en) | 2000-03-21 | 2005-03-15 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical parametric circuit |
US7012740B2 (en) | 2000-03-21 | 2006-03-14 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical parametric circuit |
JP2008076752A (ja) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Fujitsu Ltd | 光集積素子及び波長変換方式 |
JP2015222314A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 日本電信電話株式会社 | 光増幅装置 |
JPWO2022244229A1 (ja) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | ||
WO2022244229A1 (ja) * | 2021-05-21 | 2022-11-24 | 三菱電機株式会社 | 多波長レーザ装置 |
JP7317266B2 (ja) | 2021-05-21 | 2023-07-28 | 三菱電機株式会社 | 多波長レーザ装置 |
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