JP7095390B2 - 波長変換装置、光パラメトリック増幅器、伝送装置、及び光伝送システム - Google Patents
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Description
第1ポート、第2ポート、及び第3ポートを有し、互いに異なる周波数の信号光と励起光を含む入力光を前記第1ポートに入射し、前記入力光を前記第2ポートと前記第3ポートに分離する合分波器と、
一端が前記合分波器の前記第2ポートに光学的に接続され、他端が前記合分波器の前記第3ポートに光学的に接続され、主軸が前記第2ポートと前記第3ポートの間で90°回転しているループ状の非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質に挿入され、前記非線形光学媒質の中で双方向に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を除去する1以上の第1フィルタと、
前記非線形光学媒質を伝搬した後に前記合分波器で合波されて前記第1ポートから出力される出力光の中から、前記信号光と前記励起光の前記周波数のいずれとも異なる第3の周波数を有する変換光を取り出す第2フィルタと、
を有する。
図3は、第1実施形態の波長変換装置1Aの模式図である。波長変換装置1Aは、入力される信号光ESと励起光EPを互いに直交する2つの偏波成分に分離及び偏波合成するPBS9と、PBS9に光学的に接続されるループ状の非線形光学媒質と、非線形光学媒質に挿入されてSBS後方散乱光を双方向に遮断するSBS遮断フィルタ10とを有する。非線形光学媒質は、たとえば、偏波保持ファイバ(PMF)12である。
Sub/(HL)n・H・2mL・H・(LH)n/Air (1)
で表される。ここで、Subは基板、Airは最外層が接する空気層、(LH)nはLとHを交互にn回配置したミラー層である。2mLはキャビティ層であり、低屈折率側の膜Lの厚さを2m倍(mは整数)にすることを意味する。キャビティ層に入射する光は両側のミラー層によって反射される。2mLを調整することでフィルタの波長が決定される。
図10は、第1実施形態の構成を光パラメトリック増幅に適用する例を示す。光パラメトリック増幅器50の構成自体は、図3または図7の構成と類似するが、波長変換光(アイドラ光)の取得よりも、信号光の増幅を目的としている。したがって、光サーキュレータ8のポート8Cからバンドパスフィルタ14Aに入射した光から、増幅された信号光E’Sが取り出される。
Δβ’=Δβ-2γPP =0 (3)
である。ここで、Δβは、
Δβ=(βP-βS)+(βP-βi) (4)
で表される位相整合条件、γは非線形光学定数、PPは励起光パワーである。
図12は、第1実施形態の波長変換装置1を用いた光伝送システム600の概要図である。この例では、図7の波長変換装置1Bを用いているが、図3の波長変換装置1Aを用いてもよい。
図13は、第2実施形態の波長変換装置1Cの模式図である。第2実施形態ではSBS遮断フィルタを、可変波長フィルタにする。
図15は、SBS後方散乱光の遮断波長帯域の変形例を示す図である。SBS後方散乱光は、励起光の波長から約11.0GHzシフトした波長で生じる。上述した実施形態では、狭帯域の遮断フィルタで、約100MHz幅でSBS後方散乱光を除去していた。
νi=νP1+νP2-νS、
νi=νs+(νP2-νP1)
などで表される。ここで、νSは入力される信号光の周波数である。
(付記1)
第1ポート、第2ポート、及び第3ポートを有し、互いに異なる周波数の信号光と励起光を含む入力光を前記第1ポートに入射し、前記入力光を前記第2ポートと前記第3ポートに分離する合分波器と、
一端が前記合分波器の前記第2ポートに光学的に接続され、他端が前記合分波器の前記第3ポートに光学的に接続され、主軸が前記第2ポートと前記第3ポートの間で90°回転しているループ状の非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質に挿入され、前記非線形光学媒質の中で双方向に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を除去する1以上の第1フィルタと、
前記非線形光学媒質を伝搬した後に前記合分波器で合波されて前記第1ポートから出力される出力光の中から、前記信号光と前記励起光の前記周波数のいずれとも異なる第3の周波数を有する変換光を取り出す第2フィルタと、
を有することを特徴とする波長変換装置。
(付記2)
前記第1フィルタは、前記励起光の波長から11.0±0.5GHz低周波側にシフトした周波数位置で前記誘導ブリルアン後方散乱光を除去することを特徴とする付記1に記載の波長変換装置。
(付記3)
前記第1フィルタは、前記周波数位置に所定の透過帯域幅を有する透過膜を有することを特徴とする付記2に記載の波長変換装置。
(付記4)
前記第1フィルタは、前記非線形光学媒質のループの途中に接続される第1のポートと第2のポートを有し、
前記透過膜は、前記第1のポートから前記透過膜に入射した伝搬光のうち、前記誘導ブリルアン後方散乱光を除く光成分を前記第2のポートに結合し、前記第2のポートから前記透過膜に入射した伝搬光のうち、前記誘導ブリルアン後方散乱光を除く光成分を前記第1のポートに結合することを特徴とする付記3に記載の波長変換装置。
(付記5)
前記励起光を出力する励起光源、
をさらに有し、
前記透過膜の前記透過帯域幅は、前記誘導ブリルアン後方散乱光のスペクトル幅に前記励起光源の公差を加えた幅であることを特徴とする付記3に記載の波長変換装置。
(付記6)
前記信号光は、複数のサブキャリアが多重された波長多重信号であり、
前記変換光は、前記複数のサブキャリアの波長が一括して変換された位相共役光であることを特徴とする付記1に記載の波長変換装置。
(付記7)
前記第1フィルタは、前記誘導ブリルアン後方散乱光の遮断周波数を可変に設定することのできる可変波長フィルタであることを特徴とする付記1に記載の波長変換装置。
(付記8)
前記第1フィルタの前記遮断周波数を制御する第1の制御回路と、
前記励起光の波長を制御する第2の制御回路と、
を有し、前記第1の制御回路は、前記励起光の波長に応じて前記遮断周波数を制御することを特徴とする付記7に記載の波長変換装置。
(付記9)
第1の励起光源と第2の励起光源、
を有し、
前記励起光は、前記第1の励起光源から出力される第1励起光と、前記第2の励起光源から出力され前記第1励起光と異なる周波数を有する第2励起光を含んでおり、
前記変換光は、前記非線形光学媒質における非縮退四光波混合によって生成されることを特徴とする付記1に記載の波長変換装置。
(付記10)
前記第1励起光と前記第2励起光の周波数差をΔν、前記信号光の中心周波数をνSとすると、前記変換光の中心周波数はνS+Δνで表されることを特徴とする付記9に記載の波長変換装置。
(付記11)
前記非線形光学媒質のループに挿入される偏波コントローラ、
をさらに有し、
前記偏波コントローラは、前記変換光が前記合分波器を通過するように前記変換光の偏波面を制御することを特徴とする付記1に記載の波長変換装置。
(付記12)
第1ポート、第2ポート、及び第3ポートを有し、周波数の異なる信号光と励起光を前記第1ポートで受け取って合波し、合波された光を前記第2ポートと前記第3ポートに分離する合分波器と、
一端が前記合分波器の前記第2ポートに光学的に接続され、他端が前記合分波器の前記第3ポートに光学的に接続され、主軸が前記第2ポートと前記第3ポートの間で90°回転しているループ状の非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質に挿入され、前記非線形光学媒質の中で双方向に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を除去する1以上の第1フィルタと、
前記非線形光学媒質を伝搬した後に合波されて前記合分波器の前記第1ポートから出力される出力光の中から、前記信号光と同じ周波数の光を取り出す第2フィルタと、
を有し、
前記非線形光学媒質の非線形定数と伝搬定数、前記励起光のパワーと波長、及び前記信号光の波長は、所定の条件を満たすように設計されていることを特徴とする光パラメトリック増幅器。
(付記13)
付記1~11のいずれかに記載の波長変換装置を有する伝送装置。
(付記14)
前記波長変換装置は、第1バンドの前記信号光を、前記第1バンドと異なる第2バンドの前記変換光に変換し、
前記伝送装置は、前記第2バンドの前記変換光を光伝送路に出力する送信装置であることを特徴とする付記13に記載の伝送装置。
(付記15)
前記波長変換装置は、光伝送路から受信した第2バンドの信号光を、前記第2バンドと異なる第1バンドの前記変換光に変換し、
前記伝送装置は、前記第1バンドの前記変換光を処理する1以上の受信器を有する受信装置であることを特徴とする付記13に記載の伝送装置。
(付記16)
付記1~11のいずれかに記載の波長変換装置を、第1の波長変換装置及び第2の波長変換装置として用いる光伝送システムであって、
前記第1の波長変換装置で第1バンドの信号光を第2バンドの信号光に変換する送信装置と、
前記第2の波長変換装置で前記第2バンドの信号光を前記第1バンドの信号光に変換する受信装置と、
前記送信装置と、前記受信装置との間を接続する光伝送路と、
を有することを特徴とする光伝送システム。
9 PBS(合分波器)
10 SBS遮断フィルタ(第1フィルタ)
12 PMF(非線形光学媒質)
14、14A バンドパスフィルタ(第2フィルタ)
21-1~21-NL、22-1~22-NC、23-1~23-NS 送信器
31-1~31-NL、32-1~32-NC、33-1~33-NS 受信器
50 光パラメトリック増幅器
60TX 送信装置(伝送装置)
60RX 受信装置(伝送装置)
61 波長合波器
63 波長分波器
70 SBS遮断可変波長フィルタ
81 フィルタ波長制御回路(第1の制御回路)
82 フィルタ波長目標値
83 励起光波長目標値
84 励起光波長制御回路(第2の制御回路)
85 波長シフト量
121 非線形光学媒質
122 非線形光ファイバ(非線形光学媒質)
600 光伝送システム
602 光伝送路
800 コントローラ
810 プロセッサ
820 メモリ
Claims (8)
- 第1ポート、第2ポート、及び第3ポートを有し、互いに異なる周波数の信号光と励起光を含む入力光を前記第1ポートに入射し、前記入力光を前記第2ポートと前記第3ポートに分離する合分波器と、
一端が前記合分波器の前記第2ポートに光学的に接続され、他端が前記合分波器の前記第3ポートに光学的に接続され、主軸が前記第2ポートと前記第3ポートの間で90°回転しているループ状の非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質に挿入され、前記非線形光学媒質の中で双方向に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を除去する1以上の第1フィルタと、
前記非線形光学媒質を伝搬した後に前記合分波器で合波されて前記第1ポートから出力される出力光の中から、前記信号光と前記励起光の前記周波数のいずれとも異なる第3の周波数を有する変換光を取り出す第2フィルタと、
を有し、
前記第1フィルタは、前記第2ポートから前記非線形光学媒質に入射して前記第1フィルタを第1方向に通過する第1偏波の第1の誘導ブリルアン後方散乱光と、前記第3ポートから前記非線形光学媒質に入射して前記第1フィルタを前記第1方向と逆の第2方向に通過する、前記第1偏波と直交する第2偏波の第2の誘導ブリルアン後方散乱光とを除去する
ことを特徴とする波長変換装置。 - 前記第1フィルタは、前記励起光の波長から11.0±0.5GHz低周波側にシフトした周波数位置で前記誘導ブリルアン後方散乱光を除去することを特徴とする請求項1に記載の波長変換装置。
- 前記第1フィルタは、前記周波数位置に所定の透過帯域幅を有する透過膜を有することを特徴とする請求項2に記載の波長変換装置。
- 前記第1フィルタは、前記非線形光学媒質のループの途中に接続される第1のポートと第2のポートを有し、
前記透過膜は、前記第1のポートから前記透過膜に入射した伝搬光のうち、前記誘導ブリルアン後方散乱光を除く光成分を前記第2のポートに結合し、前記第2のポートから前記透過膜に入射した伝搬光のうち、前記誘導ブリルアン後方散乱光を除く光成分を前記第1のポートに結合することを特徴とする請求項3に記載の波長変換装置。 - 前記第1フィルタは、前記誘導ブリルアン後方散乱光の遮断周波数を可変に設定することのできる可変波長フィルタであることを特徴とする請求項1に記載の波長変換装置。
- 第1ポート、第2ポート、及び第3ポートを有し、周波数の異なる信号光と励起光を前記第1ポートで受け取って合波し、合波された光を前記第2ポートと前記第3ポートに分離する合分波器と、
一端が前記合分波器の前記第2ポートに光学的に接続され、他端が前記合分波器の前記第3ポートに光学的に接続され、主軸が前記第2ポートと前記第3ポートの間で90°回転しているループ状の非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質に挿入され、前記非線形光学媒質の中で双方向に発生する誘導ブリルアン後方散乱光を除去する1以上の第1フィルタと、
前記非線形光学媒質を伝搬した後に合波されて前記合分波器の前記第1ポートから出力される出力光の中から、前記信号光と同じ周波数の光を取り出す第2フィルタと、
を有し、
前記第1フィルタは、前記第2ポートから前記非線形光学媒質に入射して前記第1フィルタを第1方向に通過する第1偏波の第1の誘導ブリルアン後方散乱光と、前記第3ポートから前記非線形光学媒質に入射して前記第1フィルタを前記第1方向と逆の第2方向に通過する、前記第1偏波と直交する第2偏波の第2の誘導ブリルアン後方散乱光とを除去し、
前記非線形光学媒質の非線形定数と伝搬定数、前記励起光のパワーと波長、及び前記信号光の波長は、光パラメトリック増幅を発生させる位相整合条件を満たすように設計されていることを特徴とする光パラメトリック増幅器。 - 請求項1~5のいずれか1項に記載の波長変換装置を有する伝送装置。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の波長変換装置を、第1の波長変換装置及び第2の波長変換装置として用いる光伝送システムであって、
前記第1の波長変換装置で第1バンドの信号光を第2バンドの信号光に変換する送信装置と、
前記第2の波長変換装置で前記第2バンドの信号光を前記第1バンドの信号光に変換する受信装置と、
前記送信装置と、前記受信装置との間を接続する光伝送路と、
を有することを特徴とする光伝送システム。
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