JP3349945B2 - 信号変換装置及び信号変換装置を用いた光伝送方式 - Google Patents
信号変換装置及び信号変換装置を用いた光伝送方式Info
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、信号光の波長λs
を任意のn個の波長λ1〜λnに変換する信号変換装置と
その信号変換装置を用いた光伝送方式に関する。
を任意のn個の波長λ1〜λnに変換する信号変換装置と
その信号変換装置を用いた光伝送方式に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光通信、光情報処理、光計測等の
光応用技術は急速に発展しており、光信号の波長変換の
技術開発の要求が高まっている。
光応用技術は急速に発展しており、光信号の波長変換の
技術開発の要求が高まっている。
【0003】光ゲートともいわれる可飽和吸収領域を有
する光素子(SA:Saturable Absorber)、以下可飽和
吸収型光素子という、は、半導体導波路に逆バイアスを
印加することによる可飽和吸収効果を有しており、入力
光の強度に依存した非線形の透過特性をもっている。す
なわち、光強度の大きな信号光は光素子の吸収能力を越
えて透過するが、光強度の小さい信号光は強く吸収され
て低減する。
する光素子(SA:Saturable Absorber)、以下可飽和
吸収型光素子という、は、半導体導波路に逆バイアスを
印加することによる可飽和吸収効果を有しており、入力
光の強度に依存した非線形の透過特性をもっている。す
なわち、光強度の大きな信号光は光素子の吸収能力を越
えて透過するが、光強度の小さい信号光は強く吸収され
て低減する。
【0004】このような可飽和吸収型光素子について
は、半導体レーザー増幅器に逆バイアスを印加して実現
した例がハシモト等により報告された。(Technical Dig
est ofCPT 98, by Y. Hashimoto et. al. "Optical noi
se reduction by a semiconductor waveguide saturabl
e absorber" , pp215-216, Jan. 12-14, 1998,)
は、半導体レーザー増幅器に逆バイアスを印加して実現
した例がハシモト等により報告された。(Technical Dig
est ofCPT 98, by Y. Hashimoto et. al. "Optical noi
se reduction by a semiconductor waveguide saturabl
e absorber" , pp215-216, Jan. 12-14, 1998,)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、光信号の波長を
変換する信号変換技術としては、位相共役変換等の手段
が用いられている。
変換する信号変換技術としては、位相共役変換等の手段
が用いられている。
【0006】しかし、上述の従来の信号変換装置は、変
換された信号光の出力レベルが低く、かつ、不安定であ
るという問題点があった。
換された信号光の出力レベルが低く、かつ、不安定であ
るという問題点があった。
【0007】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
安定した出力レベルで信号光、特にパルス型の信号光の
波長を任意の波長に変換できる信号変換装置を提供する
ことにある。
安定した出力レベルで信号光、特にパルス型の信号光の
波長を任意の波長に変換できる信号変換装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】入力される波長λsの信
号光を所定の波長の信号光に変換する信号変換装置にお
いて、前記所定の波長のCW光を含み、それぞれ波長が
異なる複数のCW光を発光する光源と、可飽和吸収領域
を有する光素子と、前記光素子より出力される信号光を
光源の波長から選択された所望の波長の信号光に分波す
る波長分岐回路とを備え、本発明の信号変換装置は、前
記信号光と前記光源から出力されたCW光とが、それぞ
れ単独では光透過/吸収のしきい値レベルより低い光強
度レベルで、また、信号がある場合には両者の合計の光
強度レベルが前記しきい値レベル以上となるようにし
て、前記光素子に入力されることを特徴とする。
号光を所定の波長の信号光に変換する信号変換装置にお
いて、前記所定の波長のCW光を含み、それぞれ波長が
異なる複数のCW光を発光する光源と、可飽和吸収領域
を有する光素子と、前記光素子より出力される信号光を
光源の波長から選択された所望の波長の信号光に分波す
る波長分岐回路とを備え、本発明の信号変換装置は、前
記信号光と前記光源から出力されたCW光とが、それぞ
れ単独では光透過/吸収のしきい値レベルより低い光強
度レベルで、また、信号がある場合には両者の合計の光
強度レベルが前記しきい値レベル以上となるようにし
て、前記光素子に入力されることを特徴とする。
【0009】この場合、入力される信号光と光源から発
光されるCW光とを合波する波長合波器を有することと
してもよい。
光されるCW光とを合波する波長合波器を有することと
してもよい。
【0010】また、光源を単体としてもよい。
【0011】また、信号光が可飽和吸収領域を有する光
素子の1端部から入力され、光源から発光されたCW光
が、前記信号光の入力端の反対側の端部から入力される
こととしてもよい。
素子の1端部から入力され、光源から発光されたCW光
が、前記信号光の入力端の反対側の端部から入力される
こととしてもよい。
【0012】さらに、光源から発光されるCW光の波長
は、信号光の波長λsを含むこととしてもよい。
は、信号光の波長λsを含むこととしてもよい。
【0013】本発明の波長多重伝送方式の光伝送方式
は、入力される光の波長を所定の波長に分波する波長分
波回路と、前記波長分波回路の各出力端に接続される上
記のいずれかに記載の信号変換装置と、前記信号変換装
置の出力端に接続される波長多重合波回路とを有するこ
とを特徴とする。
は、入力される光の波長を所定の波長に分波する波長分
波回路と、前記波長分波回路の各出力端に接続される上
記のいずれかに記載の信号変換装置と、前記信号変換装
置の出力端に接続される波長多重合波回路とを有するこ
とを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【0015】図1は、本発明の信号変換装置の参考例の
基本的な構成を示すブロック図、図2は、可飽和吸収型
光素子1の特性図である。
基本的な構成を示すブロック図、図2は、可飽和吸収型
光素子1の特性図である。
【0016】図1において、本参考例の信号変換装置
は、所定の波長λ1 〜λn のCW光を発光するレーザー
・ダイオード(LD)等の光源2と、所定の光透過/吸
収のしきい値レベルを持ち、波長λs の信号光と光源2
から発光されるCW光とが入力される可飽和吸収型光素
子(SA)1と、可飽和吸収型光素子1から出力される
信号光を所望の波長の信号光に分波する波長分岐回路3
とを備える。
は、所定の波長λ1 〜λn のCW光を発光するレーザー
・ダイオード(LD)等の光源2と、所定の光透過/吸
収のしきい値レベルを持ち、波長λs の信号光と光源2
から発光されるCW光とが入力される可飽和吸収型光素
子(SA)1と、可飽和吸収型光素子1から出力される
信号光を所望の波長の信号光に分波する波長分岐回路3
とを備える。
【0017】可飽和吸収型光素子1は、図2に示すよう
に、入力光の強度に依存した非線形の透過特性をもって
おり、光素子の吸収能力を越える光強度の大きな信号光
は透過するが、光強度の小さい信号光は強い吸収作用を
受けて低減される。
に、入力光の強度に依存した非線形の透過特性をもって
おり、光素子の吸収能力を越える光強度の大きな信号光
は透過するが、光強度の小さい信号光は強い吸収作用を
受けて低減される。
【0018】すなわち、信号データがHiレベルのとき
信号光パルスとCW光の合成の光強度が光素子の吸収能
力を越えて光が出力され、信号データがLoレベルのと
き光が吸収されるレベルに入力信号光と光源から発光さ
れた光のトータルの光強度を設定することにより、信号
光がHiレベルのときだけ波長λs の信号光と波長λ1
のCW光が可飽和吸収型光素子1から出力される。
信号光パルスとCW光の合成の光強度が光素子の吸収能
力を越えて光が出力され、信号データがLoレベルのと
き光が吸収されるレベルに入力信号光と光源から発光さ
れた光のトータルの光強度を設定することにより、信号
光がHiレベルのときだけ波長λs の信号光と波長λ1
のCW光が可飽和吸収型光素子1から出力される。
【0019】すなわち、可飽和吸収型光素子1の光透過
/吸収のしきい値レベルとは、信号データが有るHiレ
ベルのとき光を透過し、信号データが無いLoレベルの
とき光を吸収するレベルである。
/吸収のしきい値レベルとは、信号データが有るHiレ
ベルのとき光を透過し、信号データが無いLoレベルの
とき光を吸収するレベルである。
【0020】従って、波長λs の信号光の光強度と、n
個の波長λ1 〜λn のCW光の光強度とのトータルの光
強度を前述のしきい値レベルになるように設定して、可
飽和吸収型光素子1に入力すると、信号データが有ると
きは入力された信号光λs と同期した波長λ1 〜λn の
信号光を出力し、信号データが無いときは信号光は出力
されない。すなわち、入力された波長λs の信号データ
から波長λ1 〜λn の信号光が発生する。
個の波長λ1 〜λn のCW光の光強度とのトータルの光
強度を前述のしきい値レベルになるように設定して、可
飽和吸収型光素子1に入力すると、信号データが有ると
きは入力された信号光λs と同期した波長λ1 〜λn の
信号光を出力し、信号データが無いときは信号光は出力
されない。すなわち、入力された波長λs の信号データ
から波長λ1 〜λn の信号光が発生する。
【0021】この可飽和吸収型光素子1から出力された
信号光を波長分岐回路3によって分波することにより、
波長λs の入力信号光パルスを所望の波長λ1 〜λn の
信号光パルスに信号変換することができる。
信号光を波長分岐回路3によって分波することにより、
波長λs の入力信号光パルスを所望の波長λ1 〜λn の
信号光パルスに信号変換することができる。
【0022】
【実施例】次に、本発明の信号変換装置の参考例につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【0023】図3(A)は、n=1、すなわち、光源2
から発出されるCW光の波長がλ1である本発明の参考
例の構成を示すブロック図、図3(B)は信号変換の動
作説明図である。
から発出されるCW光の波長がλ1である本発明の参考
例の構成を示すブロック図、図3(B)は信号変換の動
作説明図である。
【0024】本参考例の信号変換装置は、波長λ1 のC
W光を発光する光源2と、波長λsの信号光パルスと光
源2から発出される波長λ1 のCW光とを合波する光合
波器4と、光合波器4で合波された信号光とCW光が入
力される可飽和吸収型光素子1と、可飽和吸収型光素子
1の出力から波長λ1 の信号光を分波する波長選択型光
分波器5とを有する。
W光を発光する光源2と、波長λsの信号光パルスと光
源2から発出される波長λ1 のCW光とを合波する光合
波器4と、光合波器4で合波された信号光とCW光が入
力される可飽和吸収型光素子1と、可飽和吸収型光素子
1の出力から波長λ1 の信号光を分波する波長選択型光
分波器5とを有する。
【0025】波長λs の信号光パルスと光源2から発出
される波長λ1 のCW光は、光合波器4で合波され
(a)、可飽和吸収型光素子1に入力される(b)。可
飽和吸収型光素子1は、入力光の合計パワーがあるしき
い値を超えるとき、つまり、信号光パルスのあるときだ
け、入力された波長λs の信号光パルスと波長λ1 のC
W光の合波光を透過する(c)。光分波器5は、入力さ
れた合波光から波長λ1 の信号光パルスを分波して出力
する(d)。
される波長λ1 のCW光は、光合波器4で合波され
(a)、可飽和吸収型光素子1に入力される(b)。可
飽和吸収型光素子1は、入力光の合計パワーがあるしき
い値を超えるとき、つまり、信号光パルスのあるときだ
け、入力された波長λs の信号光パルスと波長λ1 のC
W光の合波光を透過する(c)。光分波器5は、入力さ
れた合波光から波長λ1 の信号光パルスを分波して出力
する(d)。
【0026】すなわち、光合波器4に入力された信号光
パルスは、波長がλs からλ1 に変換されて光分波器5
から出力されることになる。
パルスは、波長がλs からλ1 に変換されて光分波器5
から出力されることになる。
【0027】図4は、波長λ1 〜λn のCW光を多重化
する光多重回路6と、多重化された光を波長λ1 〜λn
の各波長に分波する波長分波回路7とを用いて、入力す
る波長λs の信号光をn個の波長の信号光に変換する本
発明の実施例である。波長多重回路6と波長分波回路7
としては、アレイ・ウェーブガイド・グレーティング
(AWG)等により実現できる。
する光多重回路6と、多重化された光を波長λ1 〜λn
の各波長に分波する波長分波回路7とを用いて、入力す
る波長λs の信号光をn個の波長の信号光に変換する本
発明の実施例である。波長多重回路6と波長分波回路7
としては、アレイ・ウェーブガイド・グレーティング
(AWG)等により実現できる。
【0028】図5は、図4の実施例の波長分波回路7の
構成の1例で、矢印の方向にのみ信号光を伝送する方向
性結合器11と、特定の波長の信号光のみ反射し他の波
長の信号光は透過する波長選択フィルタ12とからなる
波長選択型光分波器5をカスケードに接続して、各波長
選択型光分波器5ごとに1波長ずつ分岐するものであ
る。この方向性結合器11と波長選択フィルタ12とし
ては、サーキュレータ、ファイバグレーティング等が考
えられる。
構成の1例で、矢印の方向にのみ信号光を伝送する方向
性結合器11と、特定の波長の信号光のみ反射し他の波
長の信号光は透過する波長選択フィルタ12とからなる
波長選択型光分波器5をカスケードに接続して、各波長
選択型光分波器5ごとに1波長ずつ分岐するものであ
る。この方向性結合器11と波長選択フィルタ12とし
ては、サーキュレータ、ファイバグレーティング等が考
えられる。
【0029】図6は、図4の実施例の波長多重回路6の
1例として、光合波器4をカスケードに接続して1波長
ずつ多重化した1例である。
1例として、光合波器4をカスケードに接続して1波長
ずつ多重化した1例である。
【0030】図7は、図4の実施例の光源2として、単
体で複数の波長のCW光を発光する多波長光源9を使用
した構成例である。
体で複数の波長のCW光を発光する多波長光源9を使用
した構成例である。
【0031】また、図3の参考例において、波長選択型
分波器5による損失を補償するために、図8に示すよう
に可飽和吸収型光素子1の出力に光信号を増幅する光増
幅器8を使用してもよく、図9に示すように波長選択型
分波器5の出力に光増幅器8を使用してもよい。
分波器5による損失を補償するために、図8に示すよう
に可飽和吸収型光素子1の出力に光信号を増幅する光増
幅器8を使用してもよく、図9に示すように波長選択型
分波器5の出力に光増幅器8を使用してもよい。
【0032】また、図3の参考例において、可飽和吸収
型光素子1に安定した入力を供給するために、図10に
示すように光信号を増幅する光増幅器8を可飽和吸収型
光素子1の入力に使用するか、または、図11に示すよ
うに光増幅器8を波長合波器4の入力に使用してもよ
い。
型光素子1に安定した入力を供給するために、図10に
示すように光信号を増幅する光増幅器8を可飽和吸収型
光素子1の入力に使用するか、または、図11に示すよ
うに光増幅器8を波長合波器4の入力に使用してもよ
い。
【0033】図12は、光源2で発生した波長λ1 のC
W光を可飽和吸収型光素子1の信号光λs の入力部とは
反対側から入力し、信号光λs の入力部から光分岐器1
3によって分岐された波長λ1 の信号光を出力する構成
例である。
W光を可飽和吸収型光素子1の信号光λs の入力部とは
反対側から入力し、信号光λs の入力部から光分岐器1
3によって分岐された波長λ1 の信号光を出力する構成
例である。
【0034】この構成例の場合、光源2を多重波長発光
光源とし、信号光λs の入力部から波長分波回路5、
7、13等によって任意の波長の信号光を出力すること
もできる。
光源とし、信号光λs の入力部から波長分波回路5、
7、13等によって任意の波長の信号光を出力すること
もできる。
【0035】また、光源2の発生するCW光の波長λ1
〜λnのうちのいずれかを入力の信号光の波長λsと同
一に設定することも可能である。
〜λnのうちのいずれかを入力の信号光の波長λsと同
一に設定することも可能である。
【0036】次に、本発明の信号変換装置を使用した波
長多重方式の光伝送方式について説明する。
長多重方式の光伝送方式について説明する。
【0037】図13は、本発明の信号変換装置を使用し
た波長多重方式の光伝送方式のシステム構成図である。
た波長多重方式の光伝送方式のシステム構成図である。
【0038】図13において、AWG、光分波器と光フ
ィルタを接続した波長分波回路7の各出力端に、本発明
の信号変換装置10が接続され、信号変換装置10の出
力端は、AWGや光合波器等の波長多重合波回路6に接
続される。
ィルタを接続した波長分波回路7の各出力端に、本発明
の信号変換装置10が接続され、信号変換装置10の出
力端は、AWGや光合波器等の波長多重合波回路6に接
続される。
【0039】入力された波長(λa ...λn )の波長
多重信号光は、波長分波器7により各波長(λa
),...,(λn )ごとに分波され、さらに、各信
号が信号変換装置10によってそれぞれ波長(λA
),...,(λN )に変換されて波長合波回路6に
入力され、波長合波回路6によって波長(λA ...λ
N )に多重化されて出力される。
多重信号光は、波長分波器7により各波長(λa
),...,(λn )ごとに分波され、さらに、各信
号が信号変換装置10によってそれぞれ波長(λA
),...,(λN )に変換されて波長合波回路6に
入力され、波長合波回路6によって波長(λA ...λ
N )に多重化されて出力される。
【0040】
【発明の効果】上述のように本発明は、所定の波長のC
W光を発光する光源と、所定の光透過のしきい値レベル
を持ち、波長λsの信号光と光源から発光されるCW光
とが入力される可飽和吸収型光素子と、可飽和吸収型光
素子から出力される信号光を分波する波長分岐回路とを
備えることにより、入力された信号光の波長を光源の波
長λ1〜λnのうちの任意の数の波長に変換できる効果
がある。また、入力される信号光の波長と同じ波長を光
源の波長の中に含めて設定することにより、出力信号の
中に、入力信号の波長が変換された信号光と波長変換さ
れない信号光とを含めて同時に出力することができる。
W光を発光する光源と、所定の光透過のしきい値レベル
を持ち、波長λsの信号光と光源から発光されるCW光
とが入力される可飽和吸収型光素子と、可飽和吸収型光
素子から出力される信号光を分波する波長分岐回路とを
備えることにより、入力された信号光の波長を光源の波
長λ1〜λnのうちの任意の数の波長に変換できる効果
がある。また、入力される信号光の波長と同じ波長を光
源の波長の中に含めて設定することにより、出力信号の
中に、入力信号の波長が変換された信号光と波長変換さ
れない信号光とを含めて同時に出力することができる。
【0041】また、光増幅器を光合波器、可法話吸収型
光素子、光分波器の各入力側、または出力側に設けるこ
とにより、安定した出力レベルで信号光の波長を変換で
きる効果がある。
光素子、光分波器の各入力側、または出力側に設けるこ
とにより、安定した出力レベルで信号光の波長を変換で
きる効果がある。
【0042】本発明の信号変換装置は、入力された信号
光の波長を任意の数の波長に変換できるので、特に波長
多重方式において、簡単な構成で光伝送方式を実現でき
る効果がある。
光の波長を任意の数の波長に変換できるので、特に波長
多重方式において、簡単な構成で光伝送方式を実現でき
る効果がある。
【図1】本発明の信号変換装置の参考例の基本的な構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図2】可飽和吸収型光素子の透過/吸収特性の説明図
である。
である。
【図3】本発明の信号変換装置の参考例の構成を示すブ
ロック図である。(A)回路構成(B)信号変換経緯
ロック図である。(A)回路構成(B)信号変換経緯
【図4】本発明の実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図5】波長分波回路7の構成例を示す図である。
【図6】光多重回路6の構成例を示す図である。
【図7】実施例の光源2を多波長光源9とした構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図8】参考例に光増幅器8を付加した構成の第1例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図9】参考例に光増幅器8を付加した構成の第2例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図10】参考例に光増幅器8を付加した構成の第3例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図11】参考例に光増幅器8を付加した構成の第4例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図12】本発明の他の例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図13】本発明の信号変換装置を用いた光伝送方式の
構成図である。
構成図である。
1 可飽和吸収型光素子、SA 2 光源、LD 3 波長分岐回路 4 光合波器 5 光分波器 6 光多重回路 7 波長分波回路 8 光増幅器 9 多波長光源 10 信号変換装置 11 光方向性結合器 12 波長選択フィルタ 13 光分岐器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 10/28 H04J 14/00 14/02 (56)参考文献 特開 平2−235033(JP,A) 特開 平8−82814(JP,A) 特開 平8−97771(JP,A) 特開 平3−101584(JP,A) 特開 平1−126096(JP,A) 特開 平4−136826(JP,A) 独国公開19535772(DE,A1) Proceedings of th e SPIE−The Interna tional Society for Optical Engineeri ng,Vol.1378,pp.116−126 (1991)P.E.Barnsley e t.al. (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/00 - 1/025 G02F 1/35 - 7/00 H04J 14/00 - 14/02 H04B 10/00 - 10/28 H04Q 3/522 JICSTファイル(JOIS) WPI(DIALOG)
Claims (6)
- 【請求項1】 入力される波長λsの信号光を所定の波
長の信号光に変換する信号変換装置において、 前記所定の波長のCW光を含み、それぞれ波長が異なる
複数のCW光を発光する光源と、可飽和吸収領域を有す
る光素子と、前記光素子より出力される信号光を光源の
波長から選択された所望の波長の信号光に分波する波長
分岐回路とを備え、 前記信号光と前記光源から出力されたCW光とが、それ
ぞれ単独では光透過/吸収のしきい値レベルより低い光
強度レベルで、また、信号がある場合には両者の合計の
光強度レベルが前記しきい値レベル以上となるようにし
て、前記光素子に入力されることを特徴とする信号変換
装置。 - 【請求項2】 入力される信号光と光源から発光される
CW光とを合波する波長合波器を有する請求項1に記載
の信号変換装置。 - 【請求項3】 光源が単体である請求項1に記載の信号
変換装置。 - 【請求項4】 信号光が可飽和吸収領域を有する光素子
の1端部から入力され、光源から発光されたCW光が、
前記信号光の入力端の反対側の端部から入力される請求
項1に記載の信号変換装置。 - 【請求項5】 光源から発光されるCW光の波長は、信
号光の波長λsを含む請求項4に記載の信号変換装置。 - 【請求項6】 入力される光の波長を所定の波長に分波
する波長分波回路と、前記波長分波回路の各出力端に接
続される請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の信
号変換装置と、前記信号変換装置の出力端に接続される
波長多重合波回路とを有することを特徴とする波長多重
伝送方式の光伝送方式。
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