JP3458613B2 - 波長変換装置及び光演算装置 - Google Patents
波長変換装置及び光演算装置Info
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
- G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
-
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/0157—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction modulating the optical absorption using electro-absorption effects, e.g. Franz-Keldysh [FK] effect or quantum confined stark effect [QCSE]
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- H—ELECTRICITY
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- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長変換装置及び
光演算装置に関し、より具体的には、光伝送システム又
は光通信システムにおいて、光信号の波長を別の波長に
変換する波長変換装置、及び信号光とプローブ光を光演
算する光演算装置に関する。
光演算装置に関し、より具体的には、光伝送システム又
は光通信システムにおいて、光信号の波長を別の波長に
変換する波長変換装置、及び信号光とプローブ光を光演
算する光演算装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、将来の情報化社会を支えるインフ
ラストラクチャとして波長多重光信号による大容量光通
信ネットワークの研究が精力的に進められている。その
結果、ネットワークのノードで信号波長を変換できれ
ば、ネットワークの性能を飛躍的に向上できることが判
明した。
ラストラクチャとして波長多重光信号による大容量光通
信ネットワークの研究が精力的に進められている。その
結果、ネットワークのノードで信号波長を変換できれ
ば、ネットワークの性能を飛躍的に向上できることが判
明した。
【0003】そこで、世界の主要な研究機関において実
用的な波長変換技術が研究及び検討されている。基本的
には、半導体レーザ増幅器の相互利得飽和、四光子混合
又は相互位相変調を利用したり、光ファイバの四光子混
合を用いる波長変換装置が提案されている。図11〜図
14は、従来例の概略構成ブロック図を示す。
用的な波長変換技術が研究及び検討されている。基本的
には、半導体レーザ増幅器の相互利得飽和、四光子混合
又は相互位相変調を利用したり、光ファイバの四光子混
合を用いる波長変換装置が提案されている。図11〜図
14は、従来例の概略構成ブロック図を示す。
【0004】図11に示す従来例では、半導体レーザ増
幅器の相互利得飽和特性を利用する。半導体レーザ増幅
器110の一端に、強度変調された波長λ1の信号光
と、波長λ2の連続光(CW)を入力する。半導体レー
ザ増幅器110の相互利得飽和特性により、半導体レー
ザ増幅器110の他端から出力される波長λ2の信号光
は、波長λ1の信号光のデータを反転した強度変調デー
タになる。
幅器の相互利得飽和特性を利用する。半導体レーザ増幅
器110の一端に、強度変調された波長λ1の信号光
と、波長λ2の連続光(CW)を入力する。半導体レー
ザ増幅器110の相互利得飽和特性により、半導体レー
ザ増幅器110の他端から出力される波長λ2の信号光
は、波長λ1の信号光のデータを反転した強度変調デー
タになる。
【0005】図12に示す従来例では、2つの半導体レ
ーザ増幅器112,114をカップラ116,118,
120によりマッハツェンダ干渉構成とし、半導体レー
ザ増幅器112,114の相互位相変調特性を利用す
る。このマッハツェンダ干渉計に、カップラ116によ
り波長λ1のデータ光信号を入力し、カップラ118に
より波長λ2の連続光を入力すると、波長λ1のデータ
光信号と同じように強度変調された波長λ2のデータ光
信号出力がカップラ120から得られる。
ーザ増幅器112,114をカップラ116,118,
120によりマッハツェンダ干渉構成とし、半導体レー
ザ増幅器112,114の相互位相変調特性を利用す
る。このマッハツェンダ干渉計に、カップラ116によ
り波長λ1のデータ光信号を入力し、カップラ118に
より波長λ2の連続光を入力すると、波長λ1のデータ
光信号と同じように強度変調された波長λ2のデータ光
信号出力がカップラ120から得られる。
【0006】図13に示す従来例では、半導体レーザ増
幅器の四光子混合を利用する。半導体レーザ増幅器12
2にデータ光信号(波長λ1)とポンプ光を入力する
と、四光子混合により、その出力光が、データ光信号
(波長λ1)とポンプ光以外に、サテライト光と波長λ
2のデータ光信号光を含む。出力光の内の、波長λ2の
データ光信号を変換光とする。
幅器の四光子混合を利用する。半導体レーザ増幅器12
2にデータ光信号(波長λ1)とポンプ光を入力する
と、四光子混合により、その出力光が、データ光信号
(波長λ1)とポンプ光以外に、サテライト光と波長λ
2のデータ光信号光を含む。出力光の内の、波長λ2の
データ光信号を変換光とする。
【0007】図14では、図12の半導体レーザ増幅器
122の代わりに、光ファイバ124(例えば、通常の
石英光ファイバ)の非線形性を使用する。
122の代わりに、光ファイバ124(例えば、通常の
石英光ファイバ)の非線形性を使用する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図11に示す
従来例は、他の従来例に比べ、最も簡便な構成になって
いるものの、変換光の消光比が十分にとれず、多段の波
長変換に適さないという問題点がある。
従来例は、他の従来例に比べ、最も簡便な構成になって
いるものの、変換光の消光比が十分にとれず、多段の波
長変換に適さないという問題点がある。
【0009】また、図12に示す従来例では、2台の半
導体レーザ増幅器112,114をマッハツェンダ干渉
構成とする必要があり、構成が複雑になる。また、18
0度の位相変調を僅かな光パワーで行なえるので、変換
光が、原信号光のわずかなパワー変動に敏感に影響され
るという問題がある。
導体レーザ増幅器112,114をマッハツェンダ干渉
構成とする必要があり、構成が複雑になる。また、18
0度の位相変調を僅かな光パワーで行なえるので、変換
光が、原信号光のわずかなパワー変動に敏感に影響され
るという問題がある。
【0010】図13及び図14に示す四光子混合を使用
する方式では、以下の問題点がある。即ち、半導体レー
ザ増幅器122を使用する構成(図13)では、変換波
長帯域が狭く、また、自然放出光によるS/N比の劣化
を無視できない。光ファイバ124を使用する構成(図
14)では、光ファイバ124を1km以上にする必要
があり、装置が大型化する。また、四光子混合では、原
理的に原信号光の偏波面とポンプ光の偏波面を一致させ
る必要があるが、一般に光ファイバを伝送する信号光の
偏波面は時間的に変動するので、この変動を解消する手
段を設けなければならない。
する方式では、以下の問題点がある。即ち、半導体レー
ザ増幅器122を使用する構成(図13)では、変換波
長帯域が狭く、また、自然放出光によるS/N比の劣化
を無視できない。光ファイバ124を使用する構成(図
14)では、光ファイバ124を1km以上にする必要
があり、装置が大型化する。また、四光子混合では、原
理的に原信号光の偏波面とポンプ光の偏波面を一致させ
る必要があるが、一般に光ファイバを伝送する信号光の
偏波面は時間的に変動するので、この変動を解消する手
段を設けなければならない。
【0011】本発明は、これら従来例の問題点を解決
し、より簡単な構成で効率的に波長変換できる波長変換
装置を提示することを目的とする。
し、より簡単な構成で効率的に波長変換できる波長変換
装置を提示することを目的とする。
【0012】本発明はまた、より大きな消光比を得られ
る波長変換装置を提示することを目的とする。
る波長変換装置を提示することを目的とする。
【0013】本発明は更に、信号光とプローブ光を光段
階で演算し、光段階で波形整形、雑音抑制及び論理演算
等の行なえる光演算装置を提示することを目的とする。
階で演算し、光段階で波形整形、雑音抑制及び論理演算
等の行なえる光演算装置を提示することを目的とする。
【0014】
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明に係る波長変換装
置は、第1の波長及び当該第1の波長とは異なる第2の
波長を吸収可能であり、印加電圧により透過吸収特性の
変化する半導体電気吸収型光変調器と、当該半導体電気
吸収型光変調器に所定電圧を印加す電圧源とを具備し、
当該半導体電気吸収型光変調器に当該第1の波長の原信
号光と当該第2の波長のプローブ光を入射し、当該半導
体電気吸収型光変調器から出力される当該プローブ光を
出力信号光とすることを特徴とする。これにより、非常
に簡単な構成で波長を変換できる。偏波面制御も不要で
ある。
置は、第1の波長及び当該第1の波長とは異なる第2の
波長を吸収可能であり、印加電圧により透過吸収特性の
変化する半導体電気吸収型光変調器と、当該半導体電気
吸収型光変調器に所定電圧を印加す電圧源とを具備し、
当該半導体電気吸収型光変調器に当該第1の波長の原信
号光と当該第2の波長のプローブ光を入射し、当該半導
体電気吸収型光変調器から出力される当該プローブ光を
出力信号光とすることを特徴とする。これにより、非常
に簡単な構成で波長を変換できる。偏波面制御も不要で
ある。
【0016】原信号光を半導体電気吸収型光変調器に供
給すると共に、半導体電気吸収型光変調器により波形変
換されて出力されるプローブ光を取り出す光結合手段を
設けることで、原信号光を半導体電気吸収型光変調器に
供給するのと、半導体電気吸収型光変調器により波形変
換されて出力されるプローブ光を取り出すのとを、1つ
の光素子で実現でき、これも構成の簡略化に寄与する。
給すると共に、半導体電気吸収型光変調器により波形変
換されて出力されるプローブ光を取り出す光結合手段を
設けることで、原信号光を半導体電気吸収型光変調器に
供給するのと、半導体電気吸収型光変調器により波形変
換されて出力されるプローブ光を取り出すのとを、1つ
の光素子で実現でき、これも構成の簡略化に寄与する。
【0017】光結合手段と半導体電気吸収型光変調器と
の間に、半導体電気吸収型光変調器から出力され波形変
換されたプローブ光を増幅する光増幅手段を設けること
で、仮に、光結合手段で原信号光のクロストークがあっ
ても、波長変換光の信号品質を高く保てる。
の間に、半導体電気吸収型光変調器から出力され波形変
換されたプローブ光を増幅する光増幅手段を設けること
で、仮に、光結合手段で原信号光のクロストークがあっ
ても、波長変換光の信号品質を高く保てる。
【0018】半導体電気吸収型光変調器の印加電圧を直
流電圧とすることで、周辺回路を簡略化出来る。
流電圧とすることで、周辺回路を簡略化出来る。
【0019】半導体電気吸収型光変調器の印加電圧に信
号を重畳することで、波長変換光にその信号を重畳で
き、例えば、種々の制御信号に利用できる。
号を重畳することで、波長変換光にその信号を重畳で
き、例えば、種々の制御信号に利用できる。
【0020】プローブ光は、CW光であればその光源と
周辺回路を簡略化できるが、繰り返し変調光とすること
で、波形整形機能と雑音抑制機能を持たせることが出来
る。プローブ光をデータ変調光とすることで、プローブ
光のデータと原信号光のデータを光学的に演算でき、例
えば、原信号光から特定部分のデータを抽出できる。
周辺回路を簡略化できるが、繰り返し変調光とすること
で、波形整形機能と雑音抑制機能を持たせることが出来
る。プローブ光をデータ変調光とすることで、プローブ
光のデータと原信号光のデータを光学的に演算でき、例
えば、原信号光から特定部分のデータを抽出できる。
【0021】半導体電気吸収型光変調器の印加電圧が、
原信号光やプローブ光のクロック周波数と同じ周波数の
信号成分を具備することで、プローブ光の波形変化をよ
り顕著にでき、波形整形機能と雑音抑制機能を更に高め
ることができる。
原信号光やプローブ光のクロック周波数と同じ周波数の
信号成分を具備することで、プローブ光の波形変化をよ
り顕著にでき、波形整形機能と雑音抑制機能を更に高め
ることができる。
【0022】本発明に係る光演算装置は、第1の波長及
び当該第1の波長とは異なる第2の波長を吸収可能であ
り、当該第1の波長の入射光量及び印加電圧に応じて当
該第2の波長の吸収特性が変化する半導体電気吸収光変
調器と、当該半導体電気吸収光変調器に所定電圧を印加
する電圧源と、当該半導体電気吸収光変調器に当該第1
の波長の原信号光と当該第2の波長のプローブ光を入射
し、当該半導体電気吸収光変調器を透過した当該プロー
ブ光を出力信号光とすることを特徴とする。これによ
り、非常に簡単な構成で原信号光とプローブ光との間の
光演算を実現できる。偏波面制御も不要である。
び当該第1の波長とは異なる第2の波長を吸収可能であ
り、当該第1の波長の入射光量及び印加電圧に応じて当
該第2の波長の吸収特性が変化する半導体電気吸収光変
調器と、当該半導体電気吸収光変調器に所定電圧を印加
する電圧源と、当該半導体電気吸収光変調器に当該第1
の波長の原信号光と当該第2の波長のプローブ光を入射
し、当該半導体電気吸収光変調器を透過した当該プロー
ブ光を出力信号光とすることを特徴とする。これによ
り、非常に簡単な構成で原信号光とプローブ光との間の
光演算を実現できる。偏波面制御も不要である。
【0023】原信号光を半導体電気吸収光変調器に供給
すると共に、半導体電気吸収光変調器により波形変換さ
れて出力されるプローブ光を取り出す光結合手段を設け
ることで、原信号光を半導体電気吸収光変調器に供給す
るのと、半導体電気吸収光変調器により波形変換されて
出力されるプローブ光を取り出すのとを、1つの光素子
で実現でき、これも構成の簡略化に寄与する。
すると共に、半導体電気吸収光変調器により波形変換さ
れて出力されるプローブ光を取り出す光結合手段を設け
ることで、原信号光を半導体電気吸収光変調器に供給す
るのと、半導体電気吸収光変調器により波形変換されて
出力されるプローブ光を取り出すのとを、1つの光素子
で実現でき、これも構成の簡略化に寄与する。
【0024】光結合手段と半導体電気吸収光変調器との
間に、半導体電気吸収光変調器から出力され波形変換さ
れた当該プローブ光を増幅する光増幅手段を設けること
で、仮に、光結合手段で原信号光のクロストークがあっ
ても、波形整形した光信号の信号品質を高く保てる。
間に、半導体電気吸収光変調器から出力され波形変換さ
れた当該プローブ光を増幅する光増幅手段を設けること
で、仮に、光結合手段で原信号光のクロストークがあっ
ても、波形整形した光信号の信号品質を高く保てる。
【0025】プローブ光を、原信号光のクロック周波数
の整数分の1の周波数とすることで、原信号光の信号波
形を持った光信号、又は、所定の間隔で原信号光をサン
プリングした光信号を得ることが出来る。時分割多重光
信号を、光のまま時間軸上で分離できることになる。
の整数分の1の周波数とすることで、原信号光の信号波
形を持った光信号、又は、所定の間隔で原信号光をサン
プリングした光信号を得ることが出来る。時分割多重光
信号を、光のまま時間軸上で分離できることになる。
【0026】
【0027】
【0028】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態を詳細に説明する。
【0029】図1は、本発明の第1実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。10は、フランツケルディッシュ効果
を利用した導波透過型InGaAsP電気吸収型光変調
器であり、一方の端面10aに波長変換のターゲットと
なる波長の連続光(プローブ光)12が入力する。本実
施例では、光変調器10には3Vの一定電圧が印加され
ている。光変調器10は、ピエゾ素子などを使用した電
子冷却装置11上に載置され、所望の温度に調節できる
ようになっている。
ロック図を示す。10は、フランツケルディッシュ効果
を利用した導波透過型InGaAsP電気吸収型光変調
器であり、一方の端面10aに波長変換のターゲットと
なる波長の連続光(プローブ光)12が入力する。本実
施例では、光変調器10には3Vの一定電圧が印加され
ている。光変調器10は、ピエゾ素子などを使用した電
子冷却装置11上に載置され、所望の温度に調節できる
ようになっている。
【0030】14は端子Aに入力した光を端子Bから出
力し、端子Bに入力した光を端子Cから出力する光サー
キュレータであり、その端子Aに原信号光(波長変換し
ようとする信号光)16が入力する。光変調器10の他
端面10bは光サーキュレータ14の端子Bに接続す
る。後述するように、光サーキュレータ14の端子Cか
らの出力光が、波長変換された波長変換光18になる。
力し、端子Bに入力した光を端子Cから出力する光サー
キュレータであり、その端子Aに原信号光(波長変換し
ようとする信号光)16が入力する。光変調器10の他
端面10bは光サーキュレータ14の端子Bに接続す
る。後述するように、光サーキュレータ14の端子Cか
らの出力光が、波長変換された波長変換光18になる。
【0031】本実施例では、原信号光16は、10Gb
it/sでRZ変調(マーク率1/2)された波長1,
552nmの信号光であり、プローブ光12は、波長
1,560nmの連続光である。後述する理由により、
変換光18は、その波長が1,560nmで、原信号光
16と同じデータ・パターンを具備する信号光、即ち、
10Gbit/sでRZ変調(マーク率1/2)された
信号光になっている。
it/sでRZ変調(マーク率1/2)された波長1,
552nmの信号光であり、プローブ光12は、波長
1,560nmの連続光である。後述する理由により、
変換光18は、その波長が1,560nmで、原信号光
16と同じデータ・パターンを具備する信号光、即ち、
10Gbit/sでRZ変調(マーク率1/2)された
信号光になっている。
【0032】本発明の発明者は、電気吸収型光変調器に
異なる2つの波長の光を入力したとき、相互吸収飽和特
性を示すことを発見した。図2は、導波透過型InGa
AsP電気吸収型光変調器の一端に1,555nm光を
入射し、他端に1,560nmを入射した場合で、1,
555nm光のパワーを変化させたとき、1,560n
m光の吸収損失がどのように変化するかを実験した実験
結果である。1,560nm光のパワーは光変調器の入
力において4dBmである。光変調器への印加電圧が3
Vのとき、波長1,555nmの光パワーを増加させる
と、波長1,560nmの光の吸収損失が13dB以
上、減少する。このような吸収損失特性により、1,5
55nm光が、強度変調された光信号であれば、光変調
器を通過した1,560nm光は、1,555nm光と
同じデータ・パターンで強度変調された光信号になる。
異なる2つの波長の光を入力したとき、相互吸収飽和特
性を示すことを発見した。図2は、導波透過型InGa
AsP電気吸収型光変調器の一端に1,555nm光を
入射し、他端に1,560nmを入射した場合で、1,
555nm光のパワーを変化させたとき、1,560n
m光の吸収損失がどのように変化するかを実験した実験
結果である。1,560nm光のパワーは光変調器の入
力において4dBmである。光変調器への印加電圧が3
Vのとき、波長1,555nmの光パワーを増加させる
と、波長1,560nmの光の吸収損失が13dB以
上、減少する。このような吸収損失特性により、1,5
55nm光が、強度変調された光信号であれば、光変調
器を通過した1,560nm光は、1,555nm光と
同じデータ・パターンで強度変調された光信号になる。
【0033】一般に、吸収型光変調器内で吸収に伴って
生成される電子・正孔対の量は、入射する光が強くなる
ほど、多くなる。この電子・正孔対は、外部印加電界を
打ち消すように内部電界を形成し、光入射レベルが大き
くなるとその内部電界が大きくなるので、光入射レベル
により吸収係数を大きく変化させることができる。換言
すると、通常の利用法では、変調された印加電圧を吸収
型光変調器の駆動源としている代わりに、本実施例で
は、光変調信号を駆動源としたものと見ることが出来
る。
生成される電子・正孔対の量は、入射する光が強くなる
ほど、多くなる。この電子・正孔対は、外部印加電界を
打ち消すように内部電界を形成し、光入射レベルが大き
くなるとその内部電界が大きくなるので、光入射レベル
により吸収係数を大きく変化させることができる。換言
すると、通常の利用法では、変調された印加電圧を吸収
型光変調器の駆動源としている代わりに、本実施例で
は、光変調信号を駆動源としたものと見ることが出来
る。
【0034】本実施例では、電気吸収型光変調器のこの
ような相互吸収飽和特性を利用して、波長を変換する。
なお、図2では、1,555nmから1,560nmに
5nmシフトさせているのに対し、図1に示す実施例で
は、1,552nmから1,560nmに8nmシフト
させている。信号光の波長が1,555nmと1,55
2nmとで原理的な相違は無く、図2の特性変化を図1
に示す実施例でも同様に享受できる。
ような相互吸収飽和特性を利用して、波長を変換する。
なお、図2では、1,555nmから1,560nmに
5nmシフトさせているのに対し、図1に示す実施例で
は、1,552nmから1,560nmに8nmシフト
させている。信号光の波長が1,555nmと1,55
2nmとで原理的な相違は無く、図2の特性変化を図1
に示す実施例でも同様に享受できる。
【0035】本実施例の動作を説明する。原信号光16
は光サーキュレータ14の端子A及び端子Bを介して光
変調器10の端面10bに入射し、光変調器10の端面
10aにはプローブ光12が入射する。光変調器10へ
の平均入力パワーは、1,552nm光(原信号光1
6)が11dBm、1,560nm光(プローブ光1
2)が12dBmである。先に述べたように、光変調器
10には3Vの一定電圧が印加されている。光変調器1
0内で、プローブ光12と原信号光16が互いに逆方向
に進行する間に、図2で説明したように、プローブ光1
2が原信号光16の強度変化と同じに変化する減衰を受
ける。即ち、原信号光16のデータ信号は、プローブ光
12の波長に波長変換される。その波長変換されたプロ
ーブ光、即ち、波長変換光18は、光サーキュレータ1
4の端子Bに入力する。光サーキュレータ14は端子B
に入力した光を端子Cから出力する光素子であるので、
波長1,560nmの変換光18は、端子Cから出力さ
れる。このようにして、10Gbit/sでRZ変調
(マーク率1/2)された信号光の波長を1,552n
mから波長1,560nmに変換できた。
は光サーキュレータ14の端子A及び端子Bを介して光
変調器10の端面10bに入射し、光変調器10の端面
10aにはプローブ光12が入射する。光変調器10へ
の平均入力パワーは、1,552nm光(原信号光1
6)が11dBm、1,560nm光(プローブ光1
2)が12dBmである。先に述べたように、光変調器
10には3Vの一定電圧が印加されている。光変調器1
0内で、プローブ光12と原信号光16が互いに逆方向
に進行する間に、図2で説明したように、プローブ光1
2が原信号光16の強度変化と同じに変化する減衰を受
ける。即ち、原信号光16のデータ信号は、プローブ光
12の波長に波長変換される。その波長変換されたプロ
ーブ光、即ち、波長変換光18は、光サーキュレータ1
4の端子Bに入力する。光サーキュレータ14は端子B
に入力した光を端子Cから出力する光素子であるので、
波長1,560nmの変換光18は、端子Cから出力さ
れる。このようにして、10Gbit/sでRZ変調
(マーク率1/2)された信号光の波長を1,552n
mから波長1,560nmに変換できた。
【0036】図3は実際の波長変換結果の波形図を示
す。図3(1)は原信号光16の波形パターン、同
(2)は変換光18の波形パターンを示す。約10ps
の超短光パルス波形の1,552nm光(原信号光1
6)のデータ・パターンが、波長1,560nmの変換
光18にほぼ忠実にコピーされていることが分かる。十
分な消光比も得られている。
す。図3(1)は原信号光16の波形パターン、同
(2)は変換光18の波形パターンを示す。約10ps
の超短光パルス波形の1,552nm光(原信号光1
6)のデータ・パターンが、波長1,560nmの変換
光18にほぼ忠実にコピーされていることが分かる。十
分な消光比も得られている。
【0037】本実施例では、フランツケルディッシュ効
果を利用した導波型InGaAsP電気吸収型光変調器
を用いたが、光変調器に印加される電圧によって光変調
器内部に形成される電界を用いて、吸収により光変調器
内に生成される電子及び/又は正孔を熱的な拡散よりも
速く外部回路に強制的に排出する機能を具備する吸収型
光変調器であれば、本発明に利用できる。例えば、半導
体の多重量子井戸(MQW)の量子シュタルク効果を用
いる導波型MQW光変調器でもよい。
果を利用した導波型InGaAsP電気吸収型光変調器
を用いたが、光変調器に印加される電圧によって光変調
器内部に形成される電界を用いて、吸収により光変調器
内に生成される電子及び/又は正孔を熱的な拡散よりも
速く外部回路に強制的に排出する機能を具備する吸収型
光変調器であれば、本発明に利用できる。例えば、半導
体の多重量子井戸(MQW)の量子シュタルク効果を用
いる導波型MQW光変調器でもよい。
【0038】また、プローブ光12を光変調器10に入
力する経路に光サーキュレータを設けることにより、光
変調器10を透過した原信号光16を取り出すことが出
来ることは明らかである。
力する経路に光サーキュレータを設けることにより、光
変調器10を透過した原信号光16を取り出すことが出
来ることは明らかである。
【0039】本実施例では、プローブ光12を1波長と
したが、複数波長の連続光とすることで、複数の波長に
波長変換できることを実験により確認した。波長変換光
18は、プローブ光12に含まれる各波長光で、原信号
光16と同じデータ・パターンを具備する光信号を波長
多重したものになっている。全ての波長について良好な
波形を得ることが出来た。
したが、複数波長の連続光とすることで、複数の波長に
波長変換できることを実験により確認した。波長変換光
18は、プローブ光12に含まれる各波長光で、原信号
光16と同じデータ・パターンを具備する光信号を波長
多重したものになっている。全ての波長について良好な
波形を得ることが出来た。
【0040】本実施例では、プローブ光12と原信号光
16を光変調器10内で逆方向に進行させている。これ
らを同方向に進行させた場合、一応、類似の波長変換を
達成できるが、吸収型光変調器の特性により波長変換光
にパターン効果が現われ、図3に示すような良好な波形
を得るのが難しい。本実施例では、透過型電気吸収型光
変調器を用いたが、例えば、片端面を高反射にした反射
型電気吸収光変調器を使用し、その内部で原信号光とプ
ローブ光の進行方向が逆方向になるような構成でも、原
信号光とプローブ光の相互吸収飽和特性により同様の効
果を得ることができる。
16を光変調器10内で逆方向に進行させている。これ
らを同方向に進行させた場合、一応、類似の波長変換を
達成できるが、吸収型光変調器の特性により波長変換光
にパターン効果が現われ、図3に示すような良好な波形
を得るのが難しい。本実施例では、透過型電気吸収型光
変調器を用いたが、例えば、片端面を高反射にした反射
型電気吸収光変調器を使用し、その内部で原信号光とプ
ローブ光の進行方向が逆方向になるような構成でも、原
信号光とプローブ光の相互吸収飽和特性により同様の効
果を得ることができる。
【0041】このように、本実施例では、通常の電気吸
収型光変調器をそのまま利用できるので、基本的には複
雑な構造を有する素子又は特殊な半導体結晶を使用しな
くて済む。この結果、簡便、高品質、高信頼性で低価格
の波長変換装置や光演算装置を提示できる。本実施例で
はまた、入射した原信号光が一度、電子・正孔対に変換
され、その光強度情報のみが波長変換光に転換されるの
で、原信号光の有する光位相歪みが波長変換光に変換さ
れないという利点がある。
収型光変調器をそのまま利用できるので、基本的には複
雑な構造を有する素子又は特殊な半導体結晶を使用しな
くて済む。この結果、簡便、高品質、高信頼性で低価格
の波長変換装置や光演算装置を提示できる。本実施例で
はまた、入射した原信号光が一度、電子・正孔対に変換
され、その光強度情報のみが波長変換光に転換されるの
で、原信号光の有する光位相歪みが波長変換光に変換さ
れないという利点がある。
【0042】原信号光16を光変調器10の端面10b
に入射すると共に、端面10bから出射されるデータ変
調後のプローブ光を取り出すのに、光サーキュレータ1
4を使用したが、同様の機能をWDMカップラや3dB
カップラのようなその他の合分波器でも実現できる。即
ち、外部からの原信号光16を光変調器10の端面10
bに入射すると共に、端面10bから出力される波長変
換光18を、原信号光16とは分離して取り出せる光素
子であればよい。
に入射すると共に、端面10bから出射されるデータ変
調後のプローブ光を取り出すのに、光サーキュレータ1
4を使用したが、同様の機能をWDMカップラや3dB
カップラのようなその他の合分波器でも実現できる。即
ち、外部からの原信号光16を光変調器10の端面10
bに入射すると共に、端面10bから出力される波長変
換光18を、原信号光16とは分離して取り出せる光素
子であればよい。
【0043】また、光変調器10の印加電圧をDC電圧
としたが、印加電圧に信号を重畳することにより、変換
光18にシステム監視用信号などを重畳できるし、後述
するようにサンプリング機能、波形整形機能及び雑音抑
制機能を持たせることが出来る。特に、印加電圧に原信
号光16のクロック周波数と同じ周波数で繰り返す信号
を重畳すると、その信号により光変調器10の吸収特性
が変化するので、波長変換光18の消光比を更に改善で
きる。
としたが、印加電圧に信号を重畳することにより、変換
光18にシステム監視用信号などを重畳できるし、後述
するようにサンプリング機能、波形整形機能及び雑音抑
制機能を持たせることが出来る。特に、印加電圧に原信
号光16のクロック周波数と同じ周波数で繰り返す信号
を重畳すると、その信号により光変調器10の吸収特性
が変化するので、波長変換光18の消光比を更に改善で
きる。
【0044】一般に、電気吸収型光変調器の吸収波長特
性は、光変調器の温度を変更することで制御できる。従
って、図1に示す実施例でも、必要に応じて電子冷却装
置11により光変調器10の温度を変更することで、広
い波長範囲にわたって良好な波長変換特性を実現でき
る。
性は、光変調器の温度を変更することで制御できる。従
って、図1に示す実施例でも、必要に応じて電子冷却装
置11により光変調器10の温度を変更することで、広
い波長範囲にわたって良好な波長変換特性を実現でき
る。
【0045】図4は、図1に示す実施例の変更実施例の
概略構成ブロック図を示す。光変調器10と光サーキュ
レータ14との間に、2つの光サーキュレータ20,2
2と光増幅器24を挿入し、光変調器10においてデー
タ変調されたプローブ光12の出力光を選択的に増幅で
きるようにしたものである。
概略構成ブロック図を示す。光変調器10と光サーキュ
レータ14との間に、2つの光サーキュレータ20,2
2と光増幅器24を挿入し、光変調器10においてデー
タ変調されたプローブ光12の出力光を選択的に増幅で
きるようにしたものである。
【0046】即ち、光変調器10の端面10bは光サー
キュレータ20の端子Bに接続し、光サーキュレータ2
0の端子Cは光増幅器24の入力に接続する。光増幅器
24の出力は光サーキュレータ14の端子Aに接続し、
光サーキュレータ22の端子Bは光サーキュレータ14
の端子Bに接続し、光サーキュレータ22の端子Cは光
サーキュレータ20の端子Aに接続する。
キュレータ20の端子Bに接続し、光サーキュレータ2
0の端子Cは光増幅器24の入力に接続する。光増幅器
24の出力は光サーキュレータ14の端子Aに接続し、
光サーキュレータ22の端子Bは光サーキュレータ14
の端子Bに接続し、光サーキュレータ22の端子Cは光
サーキュレータ20の端子Aに接続する。
【0047】原信号光16は、光サーキュレータ14の
端子Aに入力してその端子Bから光サーキュレータ22
の端子Bに入力し、光サーキュレータ22の端子Cから
光サーキュレータ20の端子Aに入力し、光サーキュレ
ータ20の端子Bから光変調器10の端面10bに入力
する。光変調器10の端面10aには、図1に示す実施
例と同様に連続光であるプローブ光12が入力してい
る。図1に示す実施例と同様に、光変調器10は、端面
10bから入力する原信号光16に従った減衰をプロー
ブ光12に与え、これにより、原信号光16の強度変化
と同じ強度変化を持ったプローブ光12、即ち波長変換
光18を、端面10bから光サーキュレータ20の端子
Bに出力する。
端子Aに入力してその端子Bから光サーキュレータ22
の端子Bに入力し、光サーキュレータ22の端子Cから
光サーキュレータ20の端子Aに入力し、光サーキュレ
ータ20の端子Bから光変調器10の端面10bに入力
する。光変調器10の端面10aには、図1に示す実施
例と同様に連続光であるプローブ光12が入力してい
る。図1に示す実施例と同様に、光変調器10は、端面
10bから入力する原信号光16に従った減衰をプロー
ブ光12に与え、これにより、原信号光16の強度変化
と同じ強度変化を持ったプローブ光12、即ち波長変換
光18を、端面10bから光サーキュレータ20の端子
Bに出力する。
【0048】光サーキュレータ20の端子Bに入力した
波長変換光18は、その端子Cから光増幅器24に印加
され、そこで光増幅されて、光サーキュレータ22の端
子Aに入力する。光サーキュレータ22の端子Aに入力
する光は、その端子Bから光サーキュレータ14の端子
Bに入力され、光サーキュレータ14の端子Cから出力
される。
波長変換光18は、その端子Cから光増幅器24に印加
され、そこで光増幅されて、光サーキュレータ22の端
子Aに入力する。光サーキュレータ22の端子Aに入力
する光は、その端子Bから光サーキュレータ14の端子
Bに入力され、光サーキュレータ14の端子Cから出力
される。
【0049】このようにして、図4に示す変更実施例で
は、光変調器12において波長変換された波長変換光1
8が、光増幅器24により光増幅された後、出力され
る。
は、光変調器12において波長変換された波長変換光1
8が、光増幅器24により光増幅された後、出力され
る。
【0050】例えば、図1に示す実施例では、光サーキ
ュレータ14で、端子Aに入力する原信号光16が端子
Cに漏れ出す場合、光サーキュレータ14の端子Cの出
力光から波長変換光18のみを光フィルタにより取り出
す必要があるが、図4に示す変更実施例では、端子Aに
入力する原信号光16が光サーキュレータ14の端子C
に漏洩したとしても、波長変換光18が光増幅器24に
より増幅されているので、光サーキュレータ14の端子
Cからの出力光から原信号光16の成分を除去しなくて
も、クロストークによる波長変換光18の信号品質劣化
を低減できる。
ュレータ14で、端子Aに入力する原信号光16が端子
Cに漏れ出す場合、光サーキュレータ14の端子Cの出
力光から波長変換光18のみを光フィルタにより取り出
す必要があるが、図4に示す変更実施例では、端子Aに
入力する原信号光16が光サーキュレータ14の端子C
に漏洩したとしても、波長変換光18が光増幅器24に
より増幅されているので、光サーキュレータ14の端子
Cからの出力光から原信号光16の成分を除去しなくて
も、クロストークによる波長変換光18の信号品質劣化
を低減できる。
【0051】図4に示す変更実施例では、波長変換光1
8のみを光増幅器24により光増幅したが、光サーキュ
レータ22の端子Cと光サーキュレータ20の端子Aと
の間にも光増幅器を設け、原信号光16を適宜に光増幅
してもよいことは勿論である。
8のみを光増幅器24により光増幅したが、光サーキュ
レータ22の端子Cと光サーキュレータ20の端子Aと
の間にも光増幅器を設け、原信号光16を適宜に光増幅
してもよいことは勿論である。
【0052】図1及び図4に示す実施例において、プロ
ーブ光12はCW光でなければならないわけではない。
例えば、プローブ光12が変調されている場合、波長変
換光18の波形は、原信号光16の波形によりプローブ
光12を強度変調した波形になる。即ち、波長変換光1
8の波形は、原信号光16の波形とプローブ光12の波
形を乗算(論理積)したものに相当する波形になる。
ーブ光12はCW光でなければならないわけではない。
例えば、プローブ光12が変調されている場合、波長変
換光18の波形は、原信号光16の波形によりプローブ
光12を強度変調した波形になる。即ち、波長変換光1
8の波形は、原信号光16の波形とプローブ光12の波
形を乗算(論理積)したものに相当する波形になる。
【0053】例えば、図5に示すように、プローブ光1
2が繰り返し周波数f1でRZ変調された光とすると、
波長変換光18の波形は、原信号光16を繰り返し周波
数f1でサンプリングしたものになる。原信号光16に
雑音光が含まれていても、波長変換光18では、原信号
光16の雑音光レベルは大幅に抑圧される。即ち、波形
整形機能と雑音抑制機能を、光段階で実現できる。これ
も、吸収型光変調器10では、図2に示すように、原信
号光の光パワーに対する吸収損失の変化が十分に大きい
からである。
2が繰り返し周波数f1でRZ変調された光とすると、
波長変換光18の波形は、原信号光16を繰り返し周波
数f1でサンプリングしたものになる。原信号光16に
雑音光が含まれていても、波長変換光18では、原信号
光16の雑音光レベルは大幅に抑圧される。即ち、波形
整形機能と雑音抑制機能を、光段階で実現できる。これ
も、吸収型光変調器10では、図2に示すように、原信
号光の光パワーに対する吸収損失の変化が十分に大きい
からである。
【0054】光変調器10の印加電圧をプローブ光12
のようにパルス電圧としても、同様に、原信号光16を
サンプリングし、波形整形し、雑音を抑制できるが、プ
ローブ光12を変調した方が、一般に効果が大きく、プ
ローブ光の入力パワーを大きくすることにより出力パワ
ーを大きく出来る上、原信号光の有する光位相歪みも除
去できるので、利用しやすい。
のようにパルス電圧としても、同様に、原信号光16を
サンプリングし、波形整形し、雑音を抑制できるが、プ
ローブ光12を変調した方が、一般に効果が大きく、プ
ローブ光の入力パワーを大きくすることにより出力パワ
ーを大きく出来る上、原信号光の有する光位相歪みも除
去できるので、利用しやすい。
【0055】図5では、原信号光16がクロック周波数
f0の強度変調光であるとしたとき、波長変換光18の
波形は、f0とf1の関係により、図6、図7及び図8
のようになる。図6は、f0=f1の場合、図7はf0
<f1の場合、図8はプローブ光12の繰り返し周波数
f1が原信号光16のクロック周波数f0の半分、即
ち、f1=f0/2になっている場合の一例のタイミン
グ図を示す。図6、図7及び図8の何れも、(1)はプ
ローブ光12、(2)は原信号光16、(3)は波長変
換光18の各波形を示す。
f0の強度変調光であるとしたとき、波長変換光18の
波形は、f0とf1の関係により、図6、図7及び図8
のようになる。図6は、f0=f1の場合、図7はf0
<f1の場合、図8はプローブ光12の繰り返し周波数
f1が原信号光16のクロック周波数f0の半分、即
ち、f1=f0/2になっている場合の一例のタイミン
グ図を示す。図6、図7及び図8の何れも、(1)はプ
ローブ光12、(2)は原信号光16、(3)は波長変
換光18の各波形を示す。
【0056】図6に示すf0=f1の場合、プローブ光
12の光変調器10への入射タイミングと、原信号光1
6の光変調器10への入射タイミングとの関係により、
波長変換光18の波形が変化する。従って、波長変換光
18の波形、具体的には平均強度(又はピーク強度)に
より、波長変換光18の平均強度が最大になるようにプ
ローブ光12の光変調器10への入射タイミングを調節
することで、プローブ光12の光変調器10への入射タ
イミングを、原信号光16の光変調器10への入射タイ
ミングに追従して同期させることができる。また、f0
とf1が一致しない場合(図7及び図8)、波長変換光
18の波形は、いわばf0とf1の差周波数で強度変調
されたものになる。これらから、波長変換光18の平均
レベルを検出し、その検出結果が最大になるようにプロ
ーブ光12の変調周波数を制御することで、光PLL
(位相ロック・ループ)回路を形成できる。
12の光変調器10への入射タイミングと、原信号光1
6の光変調器10への入射タイミングとの関係により、
波長変換光18の波形が変化する。従って、波長変換光
18の波形、具体的には平均強度(又はピーク強度)に
より、波長変換光18の平均強度が最大になるようにプ
ローブ光12の光変調器10への入射タイミングを調節
することで、プローブ光12の光変調器10への入射タ
イミングを、原信号光16の光変調器10への入射タイ
ミングに追従して同期させることができる。また、f0
とf1が一致しない場合(図7及び図8)、波長変換光
18の波形は、いわばf0とf1の差周波数で強度変調
されたものになる。これらから、波長変換光18の平均
レベルを検出し、その検出結果が最大になるようにプロ
ーブ光12の変調周波数を制御することで、光PLL
(位相ロック・ループ)回路を形成できる。
【0057】図9は、図1に示す実施例を利用して形成
した光PLL回路の概略構成ブロック図を示す。図1と
同じ構成要素には同じ符号を付してある。受光素子30
は波長変換光18を電気信号に変換し、積分回路32は
受光素子30の出力を積分又は平滑化する。電圧制御発
振器34は積分回路32の出力電圧に応じた周波数で発
振し、その出力はレーザ駆動回路36に印加される。レ
ーザ駆動回路36は半導体レーザ38を、発振器34の
出力周波数で半導体レーザ38を駆動(例えば、パルス
駆動又は正弦波変調駆動)して、所望の波形のレーザ光
を出力させる。半導体レーザ38の出力光がプローブ光
12として光変調器10に印加される。
した光PLL回路の概略構成ブロック図を示す。図1と
同じ構成要素には同じ符号を付してある。受光素子30
は波長変換光18を電気信号に変換し、積分回路32は
受光素子30の出力を積分又は平滑化する。電圧制御発
振器34は積分回路32の出力電圧に応じた周波数で発
振し、その出力はレーザ駆動回路36に印加される。レ
ーザ駆動回路36は半導体レーザ38を、発振器34の
出力周波数で半導体レーザ38を駆動(例えば、パルス
駆動又は正弦波変調駆動)して、所望の波形のレーザ光
を出力させる。半導体レーザ38の出力光がプローブ光
12として光変調器10に印加される。
【0058】なお、光変調器10を透過して端面10a
から出力される原信号光16が、半導体レーザ38に入
射して悪影響を与えないように、半導体レーザ38と光
変調器10の端面10aとの間に、必要により、光変調
器10の端面10aから出力される原信号光16を吸収
する光アイソレータ40を設ける。同様の見地から、受
光素子30の直前にも、波長変換光18以外の波長光を
除去又は抑圧する光フィルタを配置するのが好ましい。
から出力される原信号光16が、半導体レーザ38に入
射して悪影響を与えないように、半導体レーザ38と光
変調器10の端面10aとの間に、必要により、光変調
器10の端面10aから出力される原信号光16を吸収
する光アイソレータ40を設ける。同様の見地から、受
光素子30の直前にも、波長変換光18以外の波長光を
除去又は抑圧する光フィルタを配置するのが好ましい。
【0059】受信回路42は、電圧制御発振器34の出
力クロックに従って、受光素子30の出力信号からデー
タを復調する。
力クロックに従って、受光素子30の出力信号からデー
タを復調する。
【0060】原信号光16が光ファイバ伝送路等を長距
離伝送したものの場合、雑音光が累積しており、従来
は、電気段で除去するようにされている。図9(又は図
5)の場合、プローブ光12が原信号光16のクロック
周波数f1と同じ周波数でRZ変調された光である場合
で、原信号光16に完全に同期していると、波長変換光
18は、原信号光16により搬送されるデータ信号を復
元し、しかも累積雑音を抑圧したものになる。即ち、波
長変換光18の個々のパルス波形は、プローブ光12の
個々のパルス波形に依存するからである。図9に示す実
施例は、波形整形機能と雑音抑制機能を同時に併せ持つ
ことになる。
離伝送したものの場合、雑音光が累積しており、従来
は、電気段で除去するようにされている。図9(又は図
5)の場合、プローブ光12が原信号光16のクロック
周波数f1と同じ周波数でRZ変調された光である場合
で、原信号光16に完全に同期していると、波長変換光
18は、原信号光16により搬送されるデータ信号を復
元し、しかも累積雑音を抑圧したものになる。即ち、波
長変換光18の個々のパルス波形は、プローブ光12の
個々のパルス波形に依存するからである。図9に示す実
施例は、波形整形機能と雑音抑制機能を同時に併せ持つ
ことになる。
【0061】図5乃至図8では、プローブ光12を繰り
返しRZ信号としたが、光PLLのためには、2乗余弦
波形、又は、データ変調されたRZ若しくはNRZ変調
光等の任意の変調波形を有するものであってもよいこと
は明らかである。
返しRZ信号としたが、光PLLのためには、2乗余弦
波形、又は、データ変調されたRZ若しくはNRZ変調
光等の任意の変調波形を有するものであってもよいこと
は明らかである。
【0062】図5では、プローブ光12の繰り返し周波
数f1が原信号光16のクロック周波数f0の整数分の
1の場合、波長変換光18の波形は、原信号光16を時
間軸で分離したものになる。即ち、時間軸多重光信号
を、光信号のままで時間軸上で分離できることになる。
図2に示すように、電気吸収型光変調器10は、印加電
圧により吸収特性が変化する。印加電圧が低いと、プロ
ーブ光の吸収損失が原信号光のパワー変化に対して比較
的平坦になるが、印加電圧が高くなると、プローブ光の
吸収損失が原信号光のパワー変化に対して急峻になる。
ここから、光変調器10の印加電圧を、プローブ光12
の繰り返し周波数に同期して変更することで、時間軸多
重光信号の時間軸分離機能をより高めることができる。
具体的には、雑音を更に大幅に抑制できる。
数f1が原信号光16のクロック周波数f0の整数分の
1の場合、波長変換光18の波形は、原信号光16を時
間軸で分離したものになる。即ち、時間軸多重光信号
を、光信号のままで時間軸上で分離できることになる。
図2に示すように、電気吸収型光変調器10は、印加電
圧により吸収特性が変化する。印加電圧が低いと、プロ
ーブ光の吸収損失が原信号光のパワー変化に対して比較
的平坦になるが、印加電圧が高くなると、プローブ光の
吸収損失が原信号光のパワー変化に対して急峻になる。
ここから、光変調器10の印加電圧を、プローブ光12
の繰り返し周波数に同期して変更することで、時間軸多
重光信号の時間軸分離機能をより高めることができる。
具体的には、雑音を更に大幅に抑制できる。
【0063】例えば、図10に示すように、プローブ光
12を、原信号光16のクロック周波数f0の半分の周
波数でRZ変調した光とし(即ち、f1=f0/2)、
同時に、光変調器10の印加電圧を周波数(f0/2)
の正弦波電圧とする。勿論、光変調器10の印加電圧と
プローブ光12の周波数f0/2を同期させる。光変調
器10の印加電圧は、プローブ光12の強度が高レベル
であるときに、低電圧であるようにする。これにより、
波長変換光18の波形は、原信号光16をその1/2の
周波数でサンプリングし、且つ、雑音光を大幅に抑圧し
たものになっている。
12を、原信号光16のクロック周波数f0の半分の周
波数でRZ変調した光とし(即ち、f1=f0/2)、
同時に、光変調器10の印加電圧を周波数(f0/2)
の正弦波電圧とする。勿論、光変調器10の印加電圧と
プローブ光12の周波数f0/2を同期させる。光変調
器10の印加電圧は、プローブ光12の強度が高レベル
であるときに、低電圧であるようにする。これにより、
波長変換光18の波形は、原信号光16をその1/2の
周波数でサンプリングし、且つ、雑音光を大幅に抑圧し
たものになっている。
【0064】このように、光変調器10の印加電圧を、
プローブ光12の変調周波数に同期して変動させること
で雑音を抑制する機能は、f1=f0の場合(図6)に
も適用できることは明らかである。また、本実施例で
は、印加電圧を正弦波としたが、所望の効果を得るため
に、2乗余弦波やRZパルス波形など、任意の変調波形
を印加電圧に重畳又は付加してもよいことは明らかであ
る。
プローブ光12の変調周波数に同期して変動させること
で雑音を抑制する機能は、f1=f0の場合(図6)に
も適用できることは明らかである。また、本実施例で
は、印加電圧を正弦波としたが、所望の効果を得るため
に、2乗余弦波やRZパルス波形など、任意の変調波形
を印加電圧に重畳又は付加してもよいことは明らかであ
る。
【0065】図5乃至図10を参照した説明から分かる
ように、本実施例によれば、波長変換だけでなく、波形
整形と雑音抑制も同時に実現できる。光クロス・コネク
トする場合にも、本実施例を適用できる。
ように、本実施例によれば、波長変換だけでなく、波形
整形と雑音抑制も同時に実現できる。光クロス・コネク
トする場合にも、本実施例を適用できる。
【0066】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、非常に簡単な構成で波長を変換で
き、しかも、大きな消光比を得ることができる。原理的
には、吸収型光変調器への印加電圧を最適化することに
より、原信号光の消光比より大きな消光比を得ることも
できる。偏波面制御が不要であるので、構造が非常に簡
単になる。
に、本発明によれば、非常に簡単な構成で波長を変換で
き、しかも、大きな消光比を得ることができる。原理的
には、吸収型光変調器への印加電圧を最適化することに
より、原信号光の消光比より大きな消光比を得ることも
できる。偏波面制御が不要であるので、構造が非常に簡
単になる。
【0067】また、プローブ光又は吸収型光変調器への
印加電圧により波長変換光の波形を制御でき、雑音を除
去でき、更には、原信号光の光位相歪みを除去できるの
で、信号品質を改善できる。
印加電圧により波長変換光の波形を制御でき、雑音を除
去でき、更には、原信号光の光位相歪みを除去できるの
で、信号品質を改善できる。
【0068】このような結果、経済的で高性能な波長変
換装置、波形変換装置及び光PLL回路を提供でき、光
伝送システムの進歩に大きく寄与できる。
換装置、波形変換装置及び光PLL回路を提供でき、光
伝送システムの進歩に大きく寄与できる。
【図1】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図であ
る。
る。
【図2】 導波型電気吸収型光変調器の吸収損失特性図
である。
である。
【図3】 本実施例の波長変換結果の波形図である。
【図4】 本発明の変更実施例の概略構成ブロック図で
ある。
ある。
【図5】 プローブ光12を繰り返し周波数f1でRZ
変調したときの本実施例の利用例である。
変調したときの本実施例の利用例である。
【図6】 原信号光16のクロック周波数f0がf1に
等しい場合の波形図である。
等しい場合の波形図である。
【図7】 f0<f1の場合の波形図である。
【図8】 f1=f0/2の場合の波形図である。
【図9】 図1に示す実施例を利用して形成した光PL
L回路の概略構成ブロック図である。
L回路の概略構成ブロック図である。
【図10】 光変調器10の印加電圧を変調して雑音抑
圧機能を高めた利用例である。
圧機能を高めた利用例である。
【図11】 半導体レーザ増幅器の相互利得飽和特性を
利用する従来の波長変換装置の概略説明図である。
利用する従来の波長変換装置の概略説明図である。
【図12】 半導体レーザ増幅器の相互位相変調特性を
利用する従来の波長変換装置の概略説明図である。
利用する従来の波長変換装置の概略説明図である。
【図13】 半導体レーザ増幅器の四光子混合を利用す
る従来の波長変換装置の概略説明図である。
る従来の波長変換装置の概略説明図である。
【図14】 光ファイバの四光子混合を利用する従来の
波長変換装置の概略説明図である。
波長変換装置の概略説明図である。
10:導波型InGaAsP電気吸収型光変調器
10a,10b:光変調器10の端面
11:電子冷却装置
12:プローブ光
14:光サーキュレータ
16:原信号光
18:波長変換光
20,22:光サーキュレータ
24:光増幅器
30:受光素子
32:積分回路
34:電圧制御発振器
36:レーザ駆動回路
38:半導体レーザ
40:光アイソレータ
42:受信回路
110:半導体レーザ増幅器
112,114:半導体レーザ増幅器
116,118,120:カップラ
122:半導体レーザ増幅器
124:光ファイバ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI
H04B 10/152
(56)参考文献 特開 平7−79014(JP,A)
特開 平5−259581(JP,A)
特開 平4−274210(JP,A)
特開 昭63−177109(JP,A)
特開 平8−220494(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
G02F 2/02
G02F 3/00
G02F 1/00 - 1/29
Claims (19)
- 【請求項1】 第1の波長及び当該第1の波長とは異な
る第2の波長を吸収可能であり、印加電圧により透過吸
収特性の変化する半導体電気吸収型光変調器と、当該半導体電気吸収型光変調器に所定電圧を印加す電圧
源とを具備し、 当該半導体電気吸収型光変調器に当該第1の波長の原信
号光と当該第2の波長のプローブ光を入射し、 当該半導体電気吸収型光変調器から出力される当該プロ
ーブ光を出力信号光とすることを特徴とする波長変換装
置。 - 【請求項2】 当該所定電圧が直流電圧である請求項1
に記載の波長変換装置。 - 【請求項3】 当該所定電圧に信号が重畳されている請
求項1に記載の波長変換装置。 - 【請求項4】 当該所定電圧が当該原信号光のクロック
周波数信号を具備する請求項1に記載の波長変換装置。 - 【請求項5】 当該プローブ光がCW光である請求項1
乃至4の何れか1項に記載の波長変換装置。 - 【請求項6】 当該プローブ光が繰り返し変調光である
請求項1乃至4の何れか1項に記載の波長変換装置。 - 【請求項7】 当該プローブ光がデータ変調光である請
求項1乃至4の何れか1項に記載の波長変換装置。 - 【請求項8】 当該所定電圧が、当該プローブ光のクロ
ック周波数と同じ周波数の信号成分を具備する請求項6
又は7に記載の波長変換装置。 - 【請求項9】 当該原信号光を当該半導体電気吸収型光
変調器に供給すると共に、当該半導体電気吸収型光変調
器により波形変換されて出力される当該プローブ光を取
り出す光結合手段を具備する請求項1乃至8の何れか1
項に記載の波長変換装置。 - 【請求項10】 更に、当該光結合手段と当該半導体電
気吸収型光変調器との間に、当該半導体電気吸収型光変
調器から出力され波形変換された当該プローブ光を増幅
する光増幅手段を具備する請求項9に記載の波長変換装
置。 - 【請求項11】 更に、当該半導体電気吸収型光変調器
の温度を調節する温度調節手段を具備する請求項1乃至
8の何れか1項に記載の波長変換装置。 - 【請求項12】 当該半導体電気吸収型光変調器を当該
原信号光と当該プローブ光が互いに逆方向に伝搬する請
求項1乃至11の何れか1項に記載の波長変換装置。 - 【請求項13】 第1の波長及び当該第1の波長とは異
なる第2の波長を吸収可能であり、当該第1の波長の入
射光量及び印加電圧に応じて当該第2の波長の吸収特性
が変化する半導体電気吸収光変調器と、 当該半導体電気吸収光変調器に所定電圧を印加する電圧
源と、 当該半導体電気吸収光変調器に当該第1の波長の原信号
光と当該第2の波長のプローブ光を入射し、 当該半導体電気吸収光変調器を透過した当該プローブ光
を出力信号光とすることを特徴とする光演算装置。 - 【請求項14】 当該所定電圧が直流電圧である請求項
13に記載の光演算装置。 - 【請求項15】 当該所定電圧が、当該原信号光のクロ
ック周波数信号を具備する請求項13に記載の光演算装
置。 - 【請求項16】 当該プローブ光が、当該原信号光のク
ロック周波数の整数分の1の周波数の繰り返し変調光で
ある請求項13乃至15の何れか1項に記載の光演算装
置。 - 【請求項17】 当該原信号光を当該半導体電気吸収光
変調器に供給すると共に、当該半導体電気吸収光変調器
により当該原信号光と光演算されて出力される当該プロ
ーブ光を取り出す光結合手段を具備する請求項13乃至
16の何れか1項に記載の光演算装置。 - 【請求項18】 更に、当該光結合手段と当該半導体電
気吸収光変調器との間に、当該半導体電気吸収光変調器
により当該原信号光と光演算されて出力される当該プロ
ーブ光を増幅する光増幅手段を設けた請求項17に記載
の光演算装置。 - 【請求項19】 当該半導体電気吸収型光変調器を当該
原信号光と当該プローブ光が互いに逆方向に伝搬する請
求項13乃至18の何れか1項に記載の光演算装 置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP23379696A JP3458613B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 波長変換装置及び光演算装置 |
EP97114500A EP0828174A3 (en) | 1996-09-04 | 1997-08-21 | Optical wavelength converter device and optical pulse phase detecting circuit |
US08/923,349 US5959764A (en) | 1996-09-04 | 1997-09-04 | Wavelength converter, optically operational device and optical pulse phase detecting circuit |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23379696A JP3458613B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 波長変換装置及び光演算装置 |
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---|---|
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