JPH11119275A

JPH11119275A - 波長変換器

Info

Publication number: JPH11119275A
Application number: JP9286579A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hironishi; 一夫廣西
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-04-30
Anticipated expiration: 2017-10-20
Also published as: JP3952227B2; US6256137B1

Abstract

(57)【要約】【課題】損失が少なく、かつ消光比も良好な波長変換
器を提供する。【解決手段】偏光子１２は、λ2 の入射光を互いに直
交するＸ偏波光およびＹ偏波光に分離する。λ2 の入射
光は、直線偏波である。Ｘ偏波光は、半導体光アンプ１
６を通過させた後に偏光子１７に入射される。Ｙ偏波光
は、反射デバイス１３および１４により偏光子１７に導
かれる。半導体光アンプ１６の導波路の屈折率は、入射
光の強度により変化する。伝送信号に従って強度変調さ
れたλ1 の信号光を半導体光アンプ１６に入射する。偏
光子１７は、Ｘ偏波光とＹ偏波光とを合波する。偏光子
１８は、偏光子１７の出力光を受光して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長変換器に係わ
り、特に、信号を伝送する光の波長を変換する変換器に
係わる。

【０００２】

【従来の技術】膨大な量の情報を伝送するためのネット
ワークとして光通信システムが普及してきている。光通
信システムでは、通常、ある特定の波長の光を用いて信
号が伝送される。また、近年、伝送する情報の量を増や
す技術として、ＷＤＭ（波長多重：Wavelength Divisio
n Multiplex ）を利用した伝送システムが注目されてい
る。ＷＤＭは、１本の光伝送路を介して複数の信号をそ
れぞれ互いに異なる波長の光を用いて伝送する技術であ
る。

【０００３】波長変換器は、たとえば、上述のようなＷ
ＤＭを用いた伝送システムにおいて使用され、信号を伝
送する光の波長を変換する。すなわち、波長変換器は、
波長λ1 の光を用いて伝送される信号を波長λ2 の光に
乗せて出力する。既存の波長変換器の例を図４１〜図４
３に示す。

【０００４】図４１(a) は、半導体光アンプ（SOA : Se
miconductor Optical Amplifier ）における入力光によ
る利得飽和効果を利用した波長変換器である。この利得
飽和効果を利用した変調方式は、一般に、相互利得変調
（ＸＧＭ）と呼ばれる。この構成では、伝送信号に従っ
て強度変調された波長λ1 の光（入力信号光）、および
波長λ2 の連続光（CW : Continuous Wave）を半導体光
アンプ５０１に入力することにより、その半導体光アン
プ５０１の出力として上記伝送信号に従って強度変調さ
れた波長λ2 の光が得られる。このように、入力信号光
の波長は、光源５０２の出力光の波長に変換される。す
なわち、光源５０２として出力光の波長が可変であるも
のを用いれば、入力信号光の波長を所望の波長に変換で
きることになる。

【０００５】図４１(b) は、半導体レーザの利得のクロ
スゲイン変調を利用した波長変換器である。この構成で
は、固有の発振周波数に従って波長λ2 の光を生成する
半導体レーザ５１１を用いる。伝送信号に従って強度変
調された波長λ1 の光を半導体レーザ５１１に入力する
と、その半導体レーザ５１１の利得の波長分布が変動
し、これにより半導体レーザ５１１の発振光が強度変調
される。すなわち、半導体レーザ５１１により生成され
る光は、入力信号光によって強度変調される。

【０００６】図４２(a) および図４２(b) は、相互位相
変調（ＸＰＭ）を利用した波長変換器である。この構成
では、入射光強度および供給電流に応じて屈折率および
透過率が変動するデバイス（例えば、半導体光アンプ）
を２つ用いる。そして、波長λ2 の連続光を双方のデバ
イスに入力すると共に、伝送信号に従って強度変調され
た波長λ1 の光（入力信号光）を一方のデバイスのみに
入力する。この結果、これら２つのデバイスは、互いに
位相が異なるλ2 の光を出力する。この位相差は、入力
信号光の強度に依存する。したがって、これら２つのデ
バイスの出力をカプラ等を用いて合波すれば、λ1 の光
を用いて伝送されてくる信号に従って波長λ2 の光が強
度変調される。

【０００７】図４３(a) は、半導体レーザおよび干渉計
を用いた波長変換器である。この構成では、波長λ2 の
光を生成する半導体レーザ５２１を用いる。そして、伝
送信号に従って強度変調された波長λ1 の光を半導体レ
ーザ５２１に入力し、半導体レーザ５２１の利得の波長
分布を変動させることにより、半導体レーザ５２１の出
力光の周波数を変調させる。そして、その出力光を、光
バンドパスフィルタ５２２を通過させた後、たとえば、
マッハツェンダ干渉計等の干渉計５２３を用いて強度変
調信号に変換する。

【０００８】図４３(b) および図４３(c) は、光信号を
いったん電気信号に変換する構成の波長変換器である。
図４３(b) に示す構成では、伝送信号に従って強度変調
された波長λ1 の光を受光素子５３１を用いて電気信号
に変換する。この電気信号は伝送信号である。そして、
この電気信号で波長λ2 の光を生成する発光素子５３２
を駆動する。このことにより、波長λ2 の光は、伝送信
号により強度変調される。一方、図４３(c) に示す構成
では、光源５４１を用いて波長λ2 の連続光を生成し、
その連続光を光変調器５４２に入力する。そして、受光
素子５３１により得られた電気信号を光変調器５４２に
印加することにより、λ2 の光を強度変調する。参考文献(1) F.Masetti, et.al., "ATMOS (ATM Optical
Switching): Resultsand Conclusions of the RACE R2
039 project", Proc. 21stEuropean Conference on Opt
ical Communication ECOC'95We. L. 1.7, 1995 参考文献(2) K.E.Stubkjaer, et.al., "Wavelength con
version devices andtechniques", Proc. 22nd Europea
n Conference on OpticalCommunication ECOC'96, ThB.
2. 1, 1996 参考文献(3) C.Caspar, et.al., "Improvement of cros
stalk tolerance inoptical cross connects by regene
rative frequency converter",Proc. 22nd European Co
nference on Optical CommunicationECOC'96,ThD. 1.
5, 1996 参考文献(4) W.Idler, et.al., "10 Gb/s wavelength c
onversion withintegrated multiquantum-well-based 3
-port Mach-Zenderinterferometer", IEEE Photon. Tec
hnol. lett., vol.8,pp.1163-1165, 1996 参考文献(5) M.Shilling, et.al., "10 Gb/s monolithi
c MQW-based wavelengthconverter in Michelson inter
ferometer configuration",Optical Fiber Communicati
on (OFC'96) Technical Didest WG2,1996 参考文献(6) C.Joergensen, et.al., "Up to 20 Gbit/s
-rate transparentintegrated interferometric wavele
ngth converter", Proc. 22ndEuropean Conference on
Optical Communication ECOC'96, ThB.2. 2, 1996 参考文献(7) H.Yasaka, et.al., "Repeated wavelength
conversion of 10 Gb/ssignal using wavelength tuna
ble semiconductor lasers", IEEEPhoton. Technol. Le
tt., vol.7, pp. 161-163, 1995 参考文献(8) K.Inoue, et.al., "Wavelength conversio
n using a lightinjected DFB-LD and a Mach-Zender f
ilter with a ringresonator", IEEE Photon. Technol.
Lett., vol.7,pp. 998-1000, 1995

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４１
(a) および図４１(b) に示す波長変換器は、消光比の改
善が困難である。たとえば、図４１(a) に示す波長変換
器において消光比を改善するためには、さらに光アンプ
や中間光源が必要となり、調整が複雑となり、また、検
査工程も増えるので、歩留まりの悪化やコストの上昇と
いった問題が発生する。

【００１０】図４２(a) および図４２(b) に示す波長変
換器では、消光比の改善は可能であるが、光を分岐ある
いは合波するために光カプラを用いているので、変換先
の波長（上記の例では、λ2 ）の光の損失が大きくなっ
てしまう。

【００１１】図４３(a) に示す波長変換器では、干渉計
の調整が難しく、また、変換先の波長を変えることがで
きない。さらに、図４３(b) および図４３(c) に示す波
長変換器では、小型化、低価格化が困難である。

【００１２】本発明の課題は、上述のような従来の問題
点を解決することであり、損失が少なく、かつ消光比も
良好な波長変換器を低価格で提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の波長変換器は、
強度変調された第１の波長の信号光を受光し、その信号
光の変調状態に基づいて変調された第２の波長の信号光
を出力する構成を前提とする。第２の波長の入射光を互
いに直交する第１および第２の偏波光に分離する第１の
偏光子と、第１の偏波光を導波する導波路と、その導波
路からの出力光と第２の偏波光とを合波する合波デバイ
スと、その合波デバイスの出力光を受光して第２の波長
の信号光を出力する第２の偏光子と、を有する。上記導
波路は、入力光の強度に従ってその屈折率が変化する。
そして、第１の波長の信号光を上記導波路に入力する。

【００１４】上記構成において、第１の偏波光が導波路
を通過することによって生じる位相遅延は、第１の波長
の信号光の強度に依存する。このため、合波デバイスに
より合波される光の偏波状態も第１の波長の信号光の強
度に依存する。この結果、第２の偏光子の出力光の強度
は第１の波長の信号光の強度に依存して変化する。ここ
で、合波デバイスが合波する第１および第２の偏波光
は、第２の波長を有する光である。したがって、第２の
偏光子の出力光は、第２の波長を有し、且つ第１の波長
の信号光の強度に依存して変調された光となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の原理を説明する
図である。ここでは、伝送信号に従って強度変調された
波長λ1 の信号光を受光して、その伝送信号を波長λ2
の光に乗せて出力する構成を前提とする。

【００１６】偏光子１は、λ2 の入射光から互いに直交
する２つの直線偏波（Ｘ偏波光、Ｙ偏波光）を生成す
る。尚、λ2 の入射光は、直線偏波であるものとする。
また、λ2 の入射光は、少なくともλ1 の光を用いて伝
送されてくる伝送信号の帯域においては強度変調されて
いないものとする。ここでは、λ2 の入射光は、連続光
（ＣＷ：Continuous Wave ）であるものとする。偏光子
１の出力の一方（Ｘ偏波光）は、導波路２に入射され、
偏光子１の出力の他方（Ｙ偏波光）は、合波デバイス３
に入射される。

【００１７】導波路２は、入射光の強度に従ってその屈
折率が変化する物質を含み、λ1 の信号光およびＸ偏波
光を受光して導波する。ここで、よく知られているよう
に、導波路の屈折率が変化すると、それに伴ってその導
波路を伝搬される光の速度が変化する。従って、光が導
波路２を通過することにより生じる遅延時間は、λ1の
信号光およびＸ偏波光の強度に従って変化することにな
る。ここで、Ｘ偏波光は、連続光から生成されるので、
その強度は一定である。このため、光が導波路２を通過
することによって生じる遅延時間は、λ1 の信号光の強
度に従って変化する。導波路２の出力は、合波デバイス
３に入射される。なお、導波路２と合波デバイス３との
間に波長λ2 のみを通過させる光フィルタを設けても良
い。

【００１８】合波デバイス３は、導波路２を通過したＸ
偏波光と偏光子１から出力されたＹ偏波光とを合波す
る。合波デバイス３は、たとえば、偏光子から構成され
る。合波デバイス３の出力光は、偏光子４に入射され
る。

【００１９】偏光子４は、合波デバイス３に入射される
Ｘ偏波光の位相とＹ偏波光の位相とがある特定の関係を
満たすときに合波デバイス３から出力される光の偏波面
に対して所定の角度に設置される。一実施例としては、
合波デバイス３に入射されるＸ偏波光の位相とＹ偏波光
の位相とが一致するときに合波デバイス３から出力され
る光の偏波面と同じ角度に偏光子４を設置する。この場
合、合波デバイス３を偏光子とすると、偏光子４は、合
波デバイス３としての偏光子に対して光の進行方向を中
心として４５度または１３５度旋回させて設置する。そ
して、偏光子４は、合波デバイス３の出力光を互いに直
交する２つの偏波光に分離する。

【００２０】偏光子１、合波デバイス３および偏光子４
は、例えば、複屈折性物質または多層偏光分離膜を含
む。また、導波路２は、例えば、半導体光アンプであ
る。上記構成において、λ1 の信号光は、伝送信号に従
って強度変調されているので、導波路２の屈折率はその
伝送信号に従って変化し、光が導波路２を通過すること
によって生じる遅延時間もその伝送信号に従って変化す
る。この結果、導波路２を通過して合波デバイス３に入
射されるＸ偏波光の位相は、上記伝送信号に従って変化
することになる。なお、Ｙ偏波光の位相は上記伝送信号
によっては変化しない。

【００２１】Ｘ偏波光の位相が変化すると、それに従っ
て合波デバイス３の出力光のＸ方向の成分が変化する。
このように、合波デバイス３の出力光のＸ方向の成分が
変化すると、偏光子４の各出力光の成分が変化する。す
なわち、偏光子４の各出力光の強度は、上記伝送信号に
従って変化することになる。このように、偏光子４の出
力光は、λ1 の信号光を利用して伝送されてきた伝送信
号に従って強度変調され、また、その波長はλ2 であ
る。

【００２２】図２(a) は、導波路２に入射されるλ1 信
号光を模式的に示した図である。この信号光は、伝送信
号に従って強度変調されている。図２(a) では、光が強
い状態を伝送信号の「Ｈ」に対応させ、光が弱い状態
（あるいは、消光状態）を伝送信号の「Ｌ」に対応させ
ている。

【００２３】図２(b) は、偏光子１の入出力を模式的に
示す図である。λ2 の入射光は、直線偏波であるものと
する。なお、図２(b) においては、光は図２(b) の紙面
に垂直な方向に進み、また、矢印はその光電界の振動方
向を表している。偏光子１はこの入射光を互いに直交す
るＸ偏波光およびＹ偏波光に分離する。偏光子１を複屈
折性の物質で構成した場合には、常光線および異常光線
としてＸ偏波光およびＹ偏波光が得られる。尚、本発明
では、λ2 の入射光は必ずしも直線偏波である必要はな
く、信号帯域において安定した偏光状態の入射光から互
いに直交するＸ偏波光およびＹ偏波光を生成することも
可能であるが、以下の実施例では、λ2の入射光が直線
偏波であるものとする。

【００２４】このようにして生成されたＸ偏波光および
Ｙ偏波光は、その一方（Ｘ偏波光）が導波路２を通過し
た後に合波デバイス３に入射され、他方（Ｙ偏波光）は
そのまま合波デバイス３に入射される。

【００２５】図３(a) 、図４(a) 、および図５(a) は、
合波デバイス３に入射されるＸ偏波光の位相およびＹ偏
波光の位相の関係を示す図である。図３(a) では、Ｘ偏
波光の位相とＹ偏波光の位相とが互いにπ／３ずれてい
る状態を示している。また、図３(b) は、Ｘ偏波光およ
びＹ偏波光の位相関係が図３(a) に示す状態であるとき
の合波デバイス３の出力光の偏光状態を示す図である。
なお、合波デバイス３の出力光の電界ベクトルは、合波
デバイス３に入射されるＸ偏波光およびＹ偏波光の各電
界ベクトルの和である。このように、Ｘ偏波光の位相と
Ｙ偏波光の位相とが互いにずれているときには、合波デ
バイス３の出力光は直線偏波とはならない。

【００２６】導波路２から出力されるＸ偏波光の位相
は、上述したように、導波路２へ入射されるλ1 の信号
光の強度に従って変化する。本実施形態では、λ1 の信
号光の強度が弱い状態のとき（或いは、消光状態のと
き）に合波デバイス３により受光されるＸ偏波光および
Ｙ偏波光の位相が互いに一致するように導波路２におけ
る遅延量を調整する。望ましくは、上記の条件に加え、
λ1 の信号光の強度が強い状態のときに合波デバイス３
により受光されるＸ偏波光の位相とＹ偏波光の位相とが
互いにπずれるように、導波路２における遅延量を調整
する。なお、導波路２における遅延量は、たとえば、こ
の導波路２を半導体光アンプで構成する場合には、その
半導体光アンプに供給する電流を制御することにより調
整できる。Ｘ偏波光の位相とＹ偏波光の位相とが互いに
一致する状態、およびＸ偏波光の位相とＹ偏波光の位相
とが互いにπずれ状態をそれぞれ図４(a) および図５
(a) に示す。

【００２７】合波デバイス３においてＸ偏波光の位相と
Ｙ偏波光の位相とが互いに一致する状態では、合波デバ
イス３の出力光の電界は、図４(b) に示すように、Ｘ軸
（Ｘ偏波光の電界の振動方向）に対して反時計回りに４
５度旋回した方向に振動する。すなわち、この場合、合
波デバイス３の出力光は、Ｘ軸に対して反時計回りに４
５度旋回された直線偏波となる。

【００２８】一方、合波デバイス３においてＸ偏波光の
位相とＹ偏波光の位相とが互いにπずれた状態では、合
波デバイス３の出力光の電界は、図５(b) に示すよう
に、Ｘ軸に対して反時計周りに１３５度旋回した方向に
振動する。即ち、この場合、合波デバイス３の出力光
は、Ｘ軸に対して反時計回りに１３５度旋回された直線
偏波となる。

【００２９】このように、本実施形態の波長変換器で
は、λ1 の信号光の強度が弱い状態のとき、すなわち、
伝送信号が「Ｌ」のとき、合波デバイス３はＸ軸に対し
て４５度旋回された直線偏波を出力し、また、λ1 の信
号光の強度が強い状態のとき、すなわち、伝送信号が
「Ｈ」のとき、合波デバイス３はＸ軸に対して１３５度
旋回された直線偏波を出力する。ここで、合波デバイス
３は、λ2 の入射光から生成したＸ偏波光およびＹ偏波
光を合波して出力する。したがって、合波デバイス３の
出力光の波長はλ2 である。なお、合波デバイス３の出
力光は、λ1 も含んでいる可能性があるが、ここでは、
たとえば、波長フィルタなどを用いてカットされている
ものとする。

【００３０】本実施形態では、偏光子４は、上記Ｘ軸に
対して４５度旋回させて設置されている。従って、偏光
子４における座標系（Ｘ’−Ｙ’座標系）は、図６に示
すように、上述のＸ−Ｙ座標系に対して４５度回転した
状態となる。偏光子４は、入射光をこのＸ’軸方向の成
分およびＹ’方向の成分に分離して出力する。

【００３１】したがって、位相が互いに一致しているＸ
偏波光およびＹ偏波光が合波デバイス３に入射すると、
偏光子４は、Ｘ’方向の偏波光のみを出力し、Ｙ’方向
の成分は０となる。すなわち、λ1 の信号光の強度が弱
い状態のときには、偏光子４は、Ｘ’方向の偏波光のみ
を出力し、Ｙ’方向の成分は０となる。一方、位相が互
いにπずれているＸ偏波光およびＹ偏波光が合波デバイ
ス３に入射すると、偏光子４は、Ｙ’方向の偏波光のみ
を出力し、Ｘ’方向の成分は０となる。すなわち、λ1
の信号光の強度が強い状態のときには、偏光子４は、
Ｙ’方向の偏波光のみを出力し、Ｘ’方向の成分は０と
なる。

【００３２】本実施形態では、偏光子４から出力される
２つの偏波光（Ｘ’方向の偏波光およびＹ’方向の偏波
光）のうち、Ｘ’方向の偏波光を波長変換器の出力とす
る。このような構成とすれば、λ1 の信号光の強度が弱
い状態のときには、偏光子４は、出力光のＸ’方向の成
分は１となる。一方、λ1 の信号光の強度が強い状態の
ときには、偏光子４はＹ’方向の偏波光を出力する。す
なわち、偏光子４の出力光は、λ1 の信号光の変調状態
に反転した状態に変調された第２の波長の信号光とな
る。

【００３３】なお、上述の例では、λ2 の入射光が直線
偏波であるものとしているが、完全な直線偏波でなくて
も略直線偏波（直線偏波に近い状態の光）であれば同様
の作用によりλ1 の信号光の変調状態に従ってλ2 の光
を変調できる。また、上述の例では、λ1 の信号光がＬ
レベルおよびＨレベルであったときにそれぞれＸ偏波光
およびＹ偏波光の位相差が０およびπである場合を想定
しているが、このような条件を厳密に満たさなくても、
時間的に安定した偏光状態のλ2 の光であれば同様の作
用によりλ1 の信号光の変調状態に従ってそのλ2 の光
を変調できる。さらに、上述の例では、偏光子４は、上
記Ｘ軸に対して４５度旋回させて設置しているが、１３
５度旋回させて設置してもよい。また、λ1 の信号光が
ＬレベルのときにＸ偏波、Ｙ偏波の位相差がπとなるよ
うに設定してもよい。

【００３４】上記波長変換器の動作について図７を参照
しながら若干の補足説明を加える。図７(a) は、図２
(b) に示したＸ軸およびＹ軸を基準とする合波デバイス
３への入力におけるλ2 の光の偏光状態を示す。図７
(b) および(c) は、合波デバイス３の出力におけるλ2
の光の偏光状態を示す。

【００３５】Ｘ軸に平行な電界成分をＥx 、Ｙ軸に平行
な電界成分をＥy 、導波路２においてλ1 の信号光によ
って生じる位相差をΔφとし、光結合損失および偏光子
における損失を無視すると、電界Ｅx およびＥy は以下
のように表される。

【００３６】Ｅx ＝√２／２・√Ｔ・Ｅ0 ・ｃｏｓ（ω
ｔ＋θ＋Δφ）Ｅy ＝√２／２・√Ｔ・Ｅ0 ・ｃｏｓ（ωｔ＋θ）ここで、Ｅ0 はλ2 の光の電界強度、ωは、λ2 の光の
角周波数、ｔは時間、θは位相遅延、Ｔは導波路２の透
過率である。

【００３７】図７(b) および(c) において、偏光子４か
ら出力される２つの偏光の偏波面とそれぞれ一致する方
向の軸をそれぞれＸ’軸およびＹ’軸とすると、Ｘ’軸
に平行な電界をＥx'は以下のように表される。

【００３８】Ｅx'＝√２／２・Ｅx ＋Ｅy ＝√Ｔ／２・Ｅ0 ・ cos（ωｔ＋θ＋Δφ）＋cos （ωｔ＋θ）＝√Ｔ・Ｅ0 ・cos （ωｔ＋θ＋Δφ／２）・cos （Δφ／２）ここで、Δφ／２＝０とすれば、Ｅx'＝√Ｔ・Ｅ0
・cos （ωｔ＋θ） Δφ／２＝π／２とすれば、Ｅx'＝０このように、偏光子４の出力光のＸ’軸方向の成分は、
λ1 の信号光の入力によって導波路２において生じる位
相変化Δφが０のときに最大となり、その位相変化Δφ
がπのときに最小になることがわかる。なお、波長変換
器から出力されるλ2 の光の強度Ｓout は、偏光子１、
４、および合波デバイス３における損失を無視すると、
以下のように表される。

【００３９】Ｓout ＝Ｅx' ² ＝Ｔ・Ｅ0 ・cos （ωｔ＋θ＋Δφ／２）・cos （Δφ／２） ² 次に、本発明の波長変換器の具体的な構成を示す。

【００４０】図８は、本発明の第１の実施例の構成図で
ある。光ファイバ１１を介して入射されるλ2 の入射光
は、直線偏波である。この場合、光ファイバ１１として
偏波面保存ファイバを用いてもよい。また、この入射光
は、少なくともλ1 の伝送信号の帯域において強度変調
されていないことを前提とする。一例としては、λ2の
入射光として連続光を用いる。

【００４１】この入射光は、偏光子１２により互いに直
交する２つの偏波光に分離される。これら２つの偏波光
をＸ偏波光およびＹ偏波光と呼ぶことにする。Ｘ偏波光
およびＹ偏波光の生成方法は、図２(b) に示した通りで
ある。

【００４２】偏光子１２により生成されたＹ偏波光は、
反射デバイス１３、１４により偏光子１７に導かれる。
一方、Ｘ偏波光は、ハーフミラー１５および半導体光ア
ンプ１６を通過した後に偏光子１７に導かれる。半導体
光アンプ１６は、入射光の強度および供給電流に応じて
その屈折率が変化する導波路を含む。したがって、半導
体光アンプ１６への入射光の強度が変化すれば、光が半
導体光アンプ１６を通過する際に生じる位相遅延量が変
化する。また、半導体光アンプ１６に供給する電流を制
御することにより、光が半導体光アンプ１６を通過する
際に生じる位相遅延量を調整できる。

【００４３】波長λ2 の光が半導体光アンプ１６を通過
する際に生じる位相遅延量Δφは、以下の式で表され
る。 Δφ∝（２πＬ／λ2 ）・（ｄｎ／ｄＮ）・(ｄＮ／ｄ
Ｐ)・ΔＰここで、Ｌは、半導体光アンプ１６の活性層の光学長、
ｎは、半導体光アンプ１６の活性層の実効屈折率、Ｎ
は、半導体光アンプ１６の活性層の電子密度、Ｐは半導
体光アンプ１６への入力光パワーである。上記の式によ
れば、半導体光アンプ１６への入射光のパワーが変化す
るとＰが変化し、半導体光アンプ１６に供給する電流を
変化させるとＮが変化することがわかる。したがって、
波長λ2 の光が半導体光アンプ１６を通過する際に生じ
る位相遅延量Δφは、半導体光アンプ１６への入射光の
パワー、および半導体光アンプ１６に供給する電流に従
って変化することになる。

【００４４】伝送信号に従って強度変調されたλ1 の信
号光は、光ファイバ２１を介して入射される。ここで
は、変調方式として、２値強度変調が採用されているも
のとする。この信号光は、ハーフミラー１５により半導
体光アンプ１６に導かれる。従って、半導体光アンプ１
６における遅延量は、この信号光の強度（２値変調なの
で、低レベル／高レベル）に従って変化することにな
る。

【００４５】半導体光アンプ１６における遅延量は、例
えば以下のようにして調整される。即ち、この信号光の
入力レベルが「低レベル」であった場合に、偏光子１２
から偏光子１７に至るＸ偏波光およびＹ偏波光の光路の
差が波長λ2 の整数倍（０を含む）となるように調整す
る。換言すれば、この信号光の入力レベルが「低レベ
ル」であった場合に、偏光子１７におけるＸ偏波光の位
相とＹ偏波光の位相とが一致するように調整する。この
調整は、たとえば、半導体光アンプ１６へ供給する電流
を制御することで行う。

【００４６】偏光子１７は、Ｘ偏波光とＹ偏波光とを合
波する。偏光子１７により合波された光の状態は、Ｘ偏
波光およびＹ偏波光の位相差に従って決まり、図３〜図
５に示した通りである。ここで、半導体光アンプ１６に
おける遅延量が上述のように調整されていると、偏光子
１７の出力光は以下のようになる。すなわち、λ1 の信
号光の入力レベルが「低レベル」であった場合には、図
４(a) に示したようにＸ偏波光の位相とＹ偏波光の位相
とが一致し、偏光子１７の出力光は、図４(b)に示した
ようにＸ軸に対して４５度旋回した偏波面を持つ偏光
（λ2 の入射光と同じ偏光状態）となる。この場合、図
６に示したＹ’軸方向の成分は０となる。一方、λ1 の
信号光の入力レベルが「高レベル」であった場合には、
Ｘ偏波光の位相とＹ偏波光の位相とが互いにずれ、偏光
子１７の出力光は、図６のＹ’軸方向の成分が０でなく
なる。

【００４７】偏光子１８は、Ｘ軸に対して４５度旋回し
た方向（図６のＸ’軸）に振動する偏波光、及びその偏
波光に直交する偏波光（図６のＹ’軸方向に電界が振動
する偏波光）を出力する。従って、偏光子１８から出力
される２つの偏波光のうち、Ｘ’軸方向に振動する偏波
光の強度は、λ1 の信号光の入力が「高レベル」であっ
た場合に最小となり、λ1 の信号光の入力が「高レベ
ル」であった場合には、λ1 の信号光の入力が「低レベ
ル」であった場合と比べて弱くなる。このＸ’軸方向に
振動する光は、光ファイバ２２を介して送出される。こ
のように、上記波長変換器は、強度変調されたλ1 の信
号光を受光し、その信号光の変調状態に基づいて反転変
調されたλ2 の光を出力する。

【００４８】なお、偏光子１２、１７、１８は、例え
ば、複屈折性物質および／または多層膜偏光分離膜を用
いることで実現可能である。また、図示はしていない
が、半導体光アンプ１６と偏光子１７との間に波長λ2
のみを通過させる光フィルタを設ける。さらに、ハーフ
ミラー１５の代わりに、光カプラを用いてもよい。ま
た、特には説明しなかったが、この波長偏光器の入出力
部および半導体光アンプ１６の入力側および出力側にレ
ンズを設ける。

【００４９】図９は、本発明の第２の実施例の構成図で
ある。第２の実施例は、第１の実施例の構成と比べる
と、半導体光アンプ１６へのλ1 の信号光の入射方向が
異なっている。すなわち、第１の実施例では、半導体光
アンプ１６に対してλ1 の信号光およびλ2 の光が同じ
方向から入射されているが、第２の実施例では、半導体
光アンプ１６に対してλ1 の信号光およびλ2 の光が互
いに反対の方向から入射されている。第２の実施例の構
成では、半導体光アンプ１６と偏光子１７との間に波長
λ2 のみを通過させる光フィルタを設る必要はない。

【００５０】図１０は、本発明の第３の実施例の構成図
である。第３の実施例は、第１の実施例の構成と比べる
と、偏光子１２と偏光子１７との間にＹ偏波光を増幅す
るための半導体光アンプ３１を設けた点が異なってい
る。このような構成とすることにより、λ2 の光の入力
ダイナミックレンジが大きくなる。

【００５１】図１１は、本発明の第４の実施例の構成図
である。第４の実施例は、第２の実施例の構成と第３の
実施例の構成との組合せである。図１２は、本発明の第
５の実施例の構成図である。第５の実施例では、波長変
換器の小型化を計るために、変換先の波長の光（λ2 の
光）を波長変換器内で反射させる構成を採用している。
以下、その動作を説明する。

【００５２】直線偏波であるλ2 の入射光は、偏光子４
０を透過した後に偏光子１２によって互いに直交する２
つの偏波光に分離される。なお、偏光子４０は、直線偏
波であるλ2 の入射光をそのまま透過するような角度に
設置されている。偏光子１２により生成されたＸ偏波光
は、半導体光アンプ１６を通過した後に反射デバイス４
２により反射されて偏光子１２に戻される。一方、偏光
子１２により生成されたＹ偏波光は、反射デバイス４１
および４３により偏光子１２に戻される。

【００５３】λ1 の信号光は、ハーフミラー１５により
半導体光アンプ１６に導かれる。半導体光アンプ１６に
おける遅延量は、この信号光の強度に従って変化する。
従って、Ｘ偏波光の位相は、λ1 の信号光の強度に従っ
て変化することになる。

【００５４】偏光子１２は、反射デバイス４２および４
３により反射されて戻ってきたＸ偏波光およびＹ偏波光
を合波する。ここで、Ｘ偏波光の位相は、λ1 の信号光
の強度に依存している。従って、偏光子１２により合波
されるλ2 の光の偏光状態もλ1 の信号光の強度依存し
ている。偏光子１２により合波されたλ2 の光は、偏光
子４０に導かれる。

【００５５】偏光子４０は、偏光子１２により合波され
た光から互いに直交する偏波光を生成し、その一方を光
ファイバ２２へ導く。ここで、偏光子１２により合波さ
れたλ2 の光の偏光状態はλ1 の信号光の強度依存して
いるので、偏光子４０から光ファイバ２２へ送出される
光の強度は、λ1 の信号光の変調状態に従って変調され
ている。このように、第５の実施例は、いわゆる反射型
であるが、このような構成においても、波長を変換する
ための作用は、図１〜図７を参照しながら説明した手法
と同じである。

【００５６】図１３は、本発明の第６の実施例の構成図
である。第６の実施例は、第５の実施例の構成と比べる
と、反射デバイス２１、４３間にＹ偏波光を増幅するた
めの半導体光アンプ３１を設けた点が異なっている。こ
のような構成とすることによる効果は、第３の実施例と
同じであり、λ2 の光の入力ダイナミックレンジが大き
くなる。

【００５７】図１４は、本発明の第７の実施例の構成図
である。第７の実施例では、λ2 の光の損失を抑えるた
めに、λ2 の光路上にハーフミラーまたは光カプラを設
けないようにした構成を採用している。

【００５８】λ2 の入射光の光路については、基本的に
第１の実施例の場合と同じである。すなわち、λ2 の入
射光は、偏光子１２により互いに直交するＸ偏波光およ
びＹ偏波光に分離され、Ｘ偏波光は半導体光アンプ１６
にを通過した後に偏光子１７に導かれ、Ｙ偏波光は編者
デバイス１３、１４により偏光子１７に導かれる。ただ
し、第７の実施例では、Ｘ偏波光は、ハーフミラーを透
過することなく偏光子１７に導かれる。

【００５９】λ1 の信号光は、偏光子５１により互いに
直交する偏波光に分離される。一方の偏波光は、反射デ
バイス５２により偏光子１７に導かれ、他方の偏波光
は、反射デバイス５３および５５により偏光子１２に導
かれる。偏光子１７に導かれる偏波光は、偏光子１７に
よって半導体光アンプ１６に導かれるような偏波面を持
っているものとする。また、偏光子１２に導かれる偏波
光が偏光子１２によって半導体光アンプ１６に導かれる
ように、反射デバイス５３、５５間に旋光子５４が設け
られている。旋光子５４は、通過光の偏波面を９０度旋
回させる。

【００６０】このように、第７の実施例では、第１〜第
６の実施例と異なり、ハーフミラー等を用いることなく
λ1 の信号光を半導体光アンプ１６に導く。このため、
λ2の光はハーフミラー等を透過することなく偏光子１
７に導かれるので、その損失を小さくすることができ
る。

【００６１】図１５は、本発明の第８の実施例の構成図
である。第８の実施例は、第７の実施例の構成と比べる
と、反射デバイス１３、１４間にＹ偏波光を増幅するた
めの半導体光アンプ３１を設けた点が異なっている。

【００６２】図１６は、本発明の第９の実施例の構成図
である。第９の実施例は、図１３に示した第６の実施例
の構成をベースとし、λ1 の信号光の入射方法を変えた
ものである。第９の実施例では、反射デバイス４２およ
び４３の代わりにハーフミラー６１および６２を使用す
る。そして、λ1 の信号光は、そのハーフミラー６１を
通過して半導体光アンプ１６に入射される。

【００６３】図１７は、本発明の第１０の実施例の構成
図である。第１０の実施例は、図１６に示した第９の実
施例の変形例である。第１０の実施例では、偏光子１２
によって生成されたＸ偏波光およびＹ偏波光をそれぞれ
半導体光アンプ１６および３１に直接入射する。また、
第９の実施例で使用しているハーフミラー６１および６
２を１つのハーフミラー（ハーフミラー６３）で代用す
る。尚、複屈折物質等の偏光子１２は、上記構成を満足
するようにその設置角度が工夫されている。

【００６４】図１８は、本発明の第１１の実施例の構成
図である。第１１の実施例は、図１３に示した第６の実
施例の変形例である。第１１の実施例では、λ2 の入射
光から分離された一方の偏波光を半導体光アンプに導く
ための反射デバイスとして反射率が１よりも小さいもの
を用い、その反射デバイスを利用してλ1 の信号光を半
導体光アンプに導く。すなわち、λ2 の入射光は、偏光
子１２により互いに直交する偏波光に分離され、その一
方はそのまま半導体光アンプ１６に導かれ、他方はハー
フミラー７１により半導体光アンプ３１に導かれる。λ
1 の信号光は、ハーフミラー７１を透過してその一部が
半導体光アンプ３１に導かれる。

【００６５】上記構成では、偏光子１２により生成され
た２つの偏波光のうち、半導体光アンプ３１に導かれる
偏波光の位相がλ1 の信号光の強度に従って調整される
ことになるが、それら２つの偏波光を合波した後に偏光
子４０を用いて所定の偏波面の成分を分離して出力する
方法は他の実施例における手法と同じである。

【００６６】図１９は、本発明の第１２の実施例の構成
図である。第１２の実施例は、基本的には図１７に示し
た第１０の実施例と同じである。第１０および第１２の
実施例とでは、レンズを設ける位置などが互いに異なっ
ている。

【００６７】図２０および図２１は、それぞれ本発明の
第１３および第１４の実施例の構成図である。第１３お
よび第１４の実施例は、図８に示した第１の実施例をベ
ースとし、λ1 の信号光の入射方法として図１８に示す
第１１の実施例の手法を採用した構成である。すなわ
ち、λ1 の信号光は、ハーフミラー７１により半導体光
アンプ３１に導かれる。第１３の実施例と第１４の実施
例とでは、λ1 の信号光の入射方向が異なる。

【００６８】図２２および図２３は、それぞれ本発明の
第１５および第１６の実施例の構成図である。第１５お
よび第１６の実施例は、それぞれ図１０および図１１に
示した第３および第４実施例をベースとし、偏光子１２
の前段に偏光子４０を設けた構成である。偏光子４０
は、λ2 の入射光を直線偏波に近づける。こうすると、
そのλ2 の光を強度変調した場合の消光比（光の強度が
強いときと弱いときとの差）が改善する。なお、λ2 の
入射光として直線偏波以外の時間的に安定した偏波状態
の光を入射させ、偏光子４０を用いてその入射光から直
線偏波を生成することも可能である。

【００６９】図２４は、本発明の第１７の実施例の構成
図である。第１７の実施例は、図１５に示した第８の実
施例をベースとし、偏光子１２の前段に偏光子４０を設
けた構成である。偏光子４０を設けることによる効果
は、第１５または第１６の実施例と同じである。

【００７０】図２５および図２６は、それぞれ本発明の
第１８および第１９の実施例の構成図である。第１８お
よび第１９の実施例は、それぞれ図１０に示した第３の
実施例をベースとする。第１８の実施例は、λ2 の入射
光を互いに直交する偏波光に分離するための偏光子１２
を利用してλ1 の信号光を半導体光アンプ１６に導く構
成であり、第１９の実施例は、互いに直交するλ2 の偏
波光を合波するための偏光子１７を利用してλ1 の信号
光を半導体光アンプ１６に導く構成である。

【００７１】図２５に示す第１８の実施例において、λ
1 の信号光を偏光子１２に入射すると、その信号光は常
光線と異常光線とに分離される。第１８の実施例では、
この常光線または異常光線のうちの一方が半導体光アン
プ１６に導かれるように入射角などが設定される。第１
９の実施例においても同様である。

【００７２】図２７は、本発明の第２０の実施例の構成
図である。第２０の実施例は、図１５に示した第８の実
施例をベースとし、λ1 の信号光を半導体光アンプ１６
に導く方法として第１８の実施例の手法を採用した構成
である。

【００７３】図２８〜図３０は、本発明の第２１〜２３
の実施例の構成図である。第２１〜２３の実施例は、図
１４に示した第７の実施例の構成において、半導体光ア
ンプ１６と偏光子１７との間にファラデー回転子８１お
よび旋光子８２を設けた構成である。ファラデー回転子
８１および旋光子８２は、それぞれ４５度の回転角を持
つ。そして、ファラデー回転子８１および旋光子８２
は、光を半導体光アンプ１６から偏光子１７へ伝送させ
るときに、その光がファラデー回転子８１および旋光子
８２により互いに反対方向に回転されるように配置され
る。

【００７４】このような構成とすれば、光が半導体光ア
ンプ１６から偏光子１７へ伝送される際には、その光の
偏光状態は、ファラデー回転子８１および旋光子８２を
通過することによって変化しない。したがって、λ2 の
入射光を互いに直交する偏波光に分離することによって
得られたＸ偏波光は、半導体光アンプ１６から出力され
た偏光状態のまま偏光子１７に入射されることになる。
一方、光が偏光子１７から半導体光アンプ１６へ伝送さ
れる際には、その光は、旋光子８２を通過することによ
って４５度旋回させられた後に、ファラデー回転子８１
を通過することによってさらに同じ方向に４５度回転さ
せられる。すなわち、光が偏光子１７から半導体光アン
プ１６へ伝送される際には、その光の偏光状態は、９０
度回転させられることになる。したがって、λ1 の信号
光は、偏光子１７から半導体光アンプ１６へ導かれる際
に旋光子８２およびファラデー回転子８１により９０度
旋回させられる。

【００７５】上記第２１〜第２３の実施例では、λ1 の
信号光は、半導体光アンプ１６の両端から入射される。
ところが、偏光子１７から半導体光アンプ１６へ入射さ
れる信号光は、旋光子８２およびファラデー回転子８１
により９０度旋回させられている。したがって、半導体
光アンプ１６の両端から入射される信号光は互いに直交
し、半導体光アンプ１６内においてそれら２つの信号光
どうしの干渉は極めて小さくなる。このように半導体光
アンプ１６における干渉が小さくなると、波長変換器の
動作が安定する。

【００７６】なお、第２２の実施例は、第２１の実施例
の構成に対してＹ偏波光を増幅するための半導体光アン
プ３１を設けた構成である。また、第２３の実施例は、
第２２の実施例の構成に対してλ2 の入射光の偏光度を
改善するための偏光子４０を設けた構成である。

【００７７】図３１は、本発明の第２４の実施例の構成
図である。第２４の実施例は、図１３に示した第６に実
施例の反射型構成をベースとし、λ1 の信号光の入射方
法として、その信号光を互いに直交する２つの偏波光に
分離した後にそれらを半導体光アンプ３１に導く手法を
採用している。

【００７８】λ2 の入射光は、偏光子１２により互いに
直交するＸ偏波光およびＹ偏波光とに分離される。Ｘ偏
波光は、ファラデー回転子９１、半導体光アンプ１６、
ファラデー回転子９６、旋光子９７を通過した後に偏光
子９８に入射される。偏光子９８の出力光は、その偏光
子９８の背面に設けられた反射デバイス９９により反射
され、偏光子１２から反射デバイス９９に至る経路を反
対方向に伝搬されて偏光子１２に戻る。一方、Ｙ偏波光
は、半導体光アンプ３１により増幅されながら反射デバ
イス４３により偏光子１２に導かれる。

【００７９】λ1 の信号光は、偏光子５１によって互い
に直交する２つの偏波光に分離される。一方の偏波光
は、反射デバイス９０により反射された後、偏光子１２
およびファラデー回転子９１を通過した後に半導体光ア
ンプ１６に入射される。他方の偏波光は、ファラデー回
転子９３、偏光子９８、旋回子９７、およびファラデー
回転子９６を通過した後に半導体光アンプ１６に入射さ
れる。

【００８０】なお、ファラデー回転子９１、９３、およ
び９６は、それぞれ通過光の偏波面を反時計回りに４５
度回転させる。旋回子９７は、光がファラデー回転子９
６から偏光子９８へ向かう方向に旋回子９７を通過する
場合には、その光の偏波面を反時計回りに４５度回転さ
せ、光が偏光子９６からファラデー回転子９６へ向かう
方向に旋回子９７を通過する場合には、その光の偏波面
を時計回りに４５度回転させる。また、ファラデー回転
子９３の代わりに、通過光を４５度回転させる旋光子を
用いてもよい。

【００８１】図３２は、上記第２４に実施例の構成にお
けるλ1 の信号光の偏波状態を説明する図である。λ1
の信号光は、偏光子５１により互いに直交する２つの偏
波光に分離される。これらの偏波光をＸ偏波光およびＹ
偏波光と呼ぶことにする。Ｘ偏波光は、ファラデー回転
子９３、旋光子９７、ファラデー回転子９６により、そ
れぞれその偏波面が＋４５度、−４５度、＋４５度回転
させられて半導体光アンプ１６に入射される。ここで
は、「反時計回り」の回転方向を正の方向としている。
一方、Ｙ偏波光は、ファラデー回転子９１によりその偏
波面が＋４５度回転させられて半導体光アンプ１６に入
射される。したがって、λ1 の信号光は、２つの偏波光
に分離された後、互いに直交した状態で半導体光アンプ
１６に入射される。

【００８２】図３３は、上記第２４に実施例の構成にお
けるλ2 の入射光の偏波状態を説明する図である。λ2
の入射光は、偏光子１２によりＸ偏波光およびＹ偏波光
に分離される。Ｘ偏波光は、まず、ファラデー回転子９
１、ファラデー回転子９６、旋光子９７により、それぞ
れその偏波面が＋４５度、＋４５度、＋４５度回転させ
られて反射デバイス９９に到達する。そして、反射デバ
イス９９により反射されたＸ偏波光は、旋光子９７、フ
ァラデー回転子９６、ファラデー回転子９１により、そ
れぞれその偏波面が−４５度、＋４５度、＋４５度回転
させられて偏光子１２に戻る。従って、Ｘ偏波光は、反
射デバイス９９により反射された後、ｘ方向に偏光した
状態で偏光子１２に入射される。一方、Ｙ偏波光は、そ
の偏波面が回転することなく反射デバイス４３により反
射されて偏光子１２に戻る。従って、Ｙ偏波光は、反射
デバイス４３により反射された後、ｙ方向に偏光した状
態で偏光子１２に入射される。

【００８３】図３４〜図３８は、それぞれ本発明の第２
５〜２９の実施例の構成図である。第２５〜２９の実施
例は、それぞれ図９に示した第２の実施例、図１１に示
した第４の実施例、図２３に示した第１６の実施例、図
２１に示した第１４の実施例および図２６に示した第１
９の実施例をベースとし、Ｘ偏波光の光路長とＹ偏波光
の光路長とを互いに一致させた構成である。

【００８４】図９に示した第２の実施例と図３４に示す
第２５の実施例とを比較してその改良点を説明する。第
２の実施例では、偏光子１２から偏光子１７に至るＸ偏
波光の光路長よりもＹ偏波光の光路長の方が長くなって
しまう。これに対して、第２５の実施例では、反射デバ
イス（ミラー）、偏光子１７、および偏光子１８の配置
を変えることにより、偏光子１２から偏光子１７に至る
Ｘ偏波光の光路長とＹ偏波光の光路長とを互いに一致さ
せている。この構成は、第２６〜２９の実施例において
も同じである。

【００８５】このように、偏光子１２から偏光子１７に
至る２つの光路長を互いに一致またはほぼ一致させた構
成では、温度変化に対する波長変動を小さくする（或い
は、実質的に０にする）ことができる。

【００８６】ところで、上記各実施例において、波長変
換器の動作を入力波長の変動に対して安定させるために
は、その波長変換器内の光路が短いことが望ましい。特
に、偏光子１２により得られる互いに直交する偏波光の
光路を短くすることが望ましい。このため、上記各実施
例の各光学素子（半導体光アンプを含む）は、シリコン
などを基板として用いた導波路上に集積化される場合も
ある。

【００８７】図３９は、波長変換器の実装方法を説明す
る図である。本実施形態の波長変換器には、上述したよ
うに、３本の光ファイバ１１、２１、２２が接続され
る。これらの光ファイバは、例えば、１本の光ファイバ
ケーブル（光ファイバアレイ）の中に束ねられる。ま
た、上記各実施例の波長変換器は、塵、ほこり、水など
から光学素子や回路などを保護するためのパッケージ内
に設けられる。

【００８８】このパッケージには、光ファイバ１１、２
１および２２を波長変換器本体部に接続するための開口
部を有する。これらの開口部は、一カ所にまとめて設け
られる。たとえば、このパッケージを直方体とすると、
その直方体を構成する６つの面の中の所定の１つの面に
それらの開口部をまとめて設ける。そして、この開口部
を通してピグティル光ファイバアレイを接続する。ま
た、各開口部に光コネクタを設ける構成とすれば、この
パッケージは、光ケーブルから容易に脱着可能となる。
さらに、これらの開口部は、特に、３本の光ファイバ１
１、２１、２２が１本の光ファイバケーブルの中に束ね
られる場合に、その接続が容易なように、同じ方向に向
けられている。

【００８９】図４０(a) は、本発明の効果を示す図であ
る。ここでは、変換元の光（λ1 の光）の利用効率に対
する変換先の光（λ2 の光）の波長変換器の透過率を従
来の構成と比較して表す。従来の波長変換器としては、
図４０(b) に示す構成（図４２(a) に示した構成）を採
り上げている。なお、各光ファイバの端部における結合
損失、導波路（半導体光アンプ）における損失、および
各偏光子における損失は無視している。

【００９０】図４０(b) に示す従来の波長変換器では、
λ2 の入射光を２つの光に分岐し、その一方の分岐光を
λ1 の信号光に従って変化させる点では本発明の構成と
同じである。ところが、従来の波長変換器では、λ2 の
入射光を単に２つに分岐するので、それらを再び結合す
る際に光カプラなどを用いる必要がある。このため、従
来の波長変換器では、変換先の波長の光の透過率が低か
った。

【００９１】これに対し、本発明は、λ2 の入射光を偏
光子などを用いて互いに直交する２つの偏波光に分離
し、その一方の偏波光をλ1 の信号光に従って変化させ
る構成である。したがって、それらの２つの偏波光を合
波するための光学素子として損失が極めて少ない偏光子
などを用いることができる。この結果、本発明の波長変
換器では、従来の構成と比べて変換先の波長の光の透過
率が高くなる。

【００９２】なお、図４０(a) において、「基本型」と
は、例えば、図８〜１３に示す構成である。また、「低
損失型」は、例えば、図１４、図１５、図２４〜図３１
に示す構成である。低損失型では、λ1 の信号光を偏光
子などを用いて半導体光アンプに導入する構成なので、
λ1 の利用効率とは無関係にλ2 の光の透過率を常に１
にできる。

【００９３】

【発明の効果】変換先の波長の光を互いに直交する偏波
光に分離し、そのうちの一方の偏波光を信号光の変調状
態に従って変化させた後にそれら２つの偏波光を合波し
てその合波光の一部として波長変換がなされた信号光を
出力する構成なので、合波する際の変換先の波長の光の
損失が低下し、変換効率が向上する。

【００９４】変換先の波長の光を損失の大きい素子を通
過させない構成を導入することにより、さらに変換効率
が向上する。また、このことにより、信号光の利用効率
も向上する。さらに、偏光子を用いて変換元の波長の光
を導入する構成としたことも変換効率の向上に寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明する図である。

【図２】(a) は、導波路に入射される信号光を模式的に
示す図、(b) は、偏光子の入出力を模式的に示す図であ
る。

【図３】(a) は、互いに直交する偏波光の位相（位相差
が任意）を示す図であり、(b)は、合波デバイスの出力
を示す図である。

【図４】(a) は、互いに直交する偏波光の位相（位相差
０）を示す図であり、(b) は、合波デバイスの出力を示
す図である。

【図５】(a) は、互いに直交する偏波光の位相（位相差
π）を示す図であり、(b) は、合波デバイスの出力を示
す図である。

【図６】波長変換器の出力を説明する図である。

【図７】本発明の原理を補足的に説明する図である。

【図８】本発明の第１の実施例の構成図である。

【図９】本発明の第２の実施例の構成図である。

【図１０】本発明の第３の実施例の構成図である。

【図１１】本発明の第４の実施例の構成図である。

【図１２】本発明の第５の実施例の構成図である。

【図１３】本発明の第６の実施例の構成図である。

【図１４】本発明の第７の実施例の構成図である。

【図１５】本発明の第８の実施例の構成図である。

【図１６】本発明の第９の実施例の構成図である。

【図１７】本発明の第１０の実施例の構成図である。

【図１８】本発明の第１１の実施例の構成図である。

【図１９】本発明の第１２の実施例の構成図である。

【図２０】本発明の第１３の実施例の構成図である。

【図２１】本発明の第１４の実施例の構成図である。

【図２２】本発明の第１５の実施例の構成図である。

【図２３】本発明の第１６の実施例の構成図である。

【図２４】本発明の第１７の実施例の構成図である。

【図２５】本発明の第１８の実施例の構成図である。

【図２６】本発明の第１９の実施例の構成図である。

【図２７】本発明の第２０の実施例の構成図である。

【図２８】本発明の第２１の実施例の構成図である。

【図２９】本発明の第２２の実施例の構成図である。

【図３０】本発明の第２３の実施例の構成図である。

【図３１】本発明の第２４の実施例の構成図である。

【図３２】第２４に実施例におけるλ1 の信号光の偏波
状態を説明する図である。

【図３３】第２４に実施例におけるλ2 の入射光の偏波
状態を説明する図である。

【図３４】本発明の第２５の実施例の構成図である。

【図３５】本発明の第２６の実施例の構成図である。

【図３６】本発明の第２７の実施例の構成図である。

【図３７】本発明の第２８の実施例の構成図である。

【図３８】本発明の第２９の実施例の構成図である。

【図３９】波長変換器の実装方法を説明する図である。

【図４０】(a) は、本発明の効果を示す図であり、(b)
は、同図(a) において本発明と比較される従来の波長変
換器の構成を示す図である。

【図４１】既存の波長変換器の例を示す図（その１）で
ある。

【図４２】既存の波長変換器の例を示す図（その２）で
ある。

【図４３】既存の波長変換器の例を示す図（その３）で
ある。

【符号の説明】

１偏光子２導波路３合波デバイス４偏光子１２、１７、１８、４０偏光子１６、３１半導体光アンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強度変調された第１の波長の信号光を受
光し、その信号光の変調状態に基づいて変調された第２
の波長の信号光を出力する波長変換器であって、第２の波長の入射光を互いに直交する第１および第２の
偏波光に分離する第１の偏光子と、上記第１および第２の偏波光のうちの少なくとも一方を
通過させるように設けられ、入力光の強度により屈折率
が変化する１または複数の導波路と、上記少なくとも一方が上記導波路を通過した第１および
第２の偏波光を合波する合波デバイスと、その合波デバイスの出力光を受光して第２の波長の信号
光を出力する第２の偏光子と、を有し、上記１または複数の導波路のうちの１つに上記第１の波
長の信号光を入力する波長変換器。
【請求項２】強度変調された第１の波長の信号光を受
光し、その信号光の変調状態に基づいて変調された第２
の波長の信号光を出力する波長変換器であって、第２の波長の入射光を互いに直交する第１および第２の
偏波光に分離する第１の偏光子と、上記第１の偏波光を通過させるように設けられ、入力光
の強度により屈折率が変化する導波路と、上記導波路からの出力光と上記第２の偏波光とを合波す
る合波デバイスと、その合波デバイスの出力光を受光して第２の波長の信号
光を出力する第２の偏光子と、を有し、上記導波路に上記第１の波長の信号光を入力する波長変
換器。
【請求項３】上記第２の偏光子は、上記合波デバイス
の出力光を互いに直交する偏波光に分離し、それらの偏
波光のうちの少なくとも一方を第２の波長の信号光とし
て出力する請求項２に記載の波長変換器。
【請求項４】上記第１および第２の偏光子を複屈折性
物質または多層膜で構成する請求項２に記載の波長変換
器。
【請求項５】上記導波路は半導体光アンプである請求
項２に記載の波長変換器。
【請求項６】上記第２の波長の入射光が直線偏光また
は略直線偏光である請求項２に記載の波長変換器。
【請求項７】上記合波デバイスを第３の偏光子で構成
し、上記第２の偏光子をその第３の偏光子に対して光の
進行方向において垂直または略垂直な面内で４５度また
は１３５度回転させて配置する請求項２に記載の波長変
換器。
【請求項８】上記第１の偏光子と上記導波路との間、
または上記導波路と上記合波デバイスとの間にハーフミ
ラーを設け、そのハーフミラーを用いて上記第１の波長の信号光を上
記導波路に入射する請求項２に記載の波長変換器。
【請求項９】上記第１の偏光子と上記導波路との間、
または上記導波路と上記合波デバイスとの間に光カプラ
を設け、その光カプラを用いて上記第１の波長の信号光を上記導
波路に入射する請求項２に記載の波長変換器。
【請求項１０】上記第２の偏波光を増幅する光アンプ
をさらに有する請求項２に記載の波長変換器。
【請求項１１】上記第１の波長の信号光を互いに直交
する第３および第４の偏波光に分離する第４の偏光子を
設け、それら第３および第４の偏波光をそれぞれ上記第１の偏
光子および上記合波デバイスを用いて上記導波路に導く
請求項２に記載の波長変換器。
【請求項１２】回転角が４５度であるファラデー回転
子および回転角が４５度である旋光子を上記導波路と上
記合波デバイスとの間に設けた請求項１１に記載の波長
変換器。
【請求項１３】上記第１の偏光子の前段に上記第２の
波長の入射光を受光する第５の偏光子を設け、その第５
の偏光子の出力を上記第１の偏光子に入射する請求項２
に記載の波長変換器。
【請求項１４】上記第１の偏光子または上記合波デバ
イスを用いて上記第１の波長の信号光を上記導波路に導
く請求項２に記載の波長変換器。
【請求項１５】上記第１の偏光子から上記合波デバイ
スに至る第１の偏波光の光路長と第２の偏波光の光路長
とを互いに一致させた請求項２に記載の波長変換器。
【請求項１６】強度変調された第１の波長の信号光を
受光し、その信号光の変調状態に基づいて変調された第
２の波長の信号光を出力する波長変換器であって、第２の波長の入射光を受光する第１の偏光子と、その第１の偏光子の出力光を互いに直交する第１および
第２の偏波光に分離する第２の偏光子と、上記第１の波長の信号光および上記第１の偏波光を受光
し、入力光の強度に従って屈折率が変化する導波路と、上記導波路の出力光を上記第２の偏光子に導く第１の反
射デバイスと、上記第２の偏波光を上記第２の偏光子に導く第２の反射
デバイスとを有し、上記第２の偏光子は上記第１および第２の反射デバイス
からの各反射光を合波し、上記第１の偏光子はその第２
の偏光子によって合波された光を受光して第２の波長の
信号光を出力する波長変換器。
【請求項１７】上記第１の反射デバイスとして反射率
が１よりも小さいものを用い、上記第１の波長の信号光
をその第１の反射デバイスを透過させて上記導波路に入
射する請求項１６に記載の波長変換器。
【請求項１８】上記第１の偏波光を上記導波路に導く
ために反射率が１よりも小さい第３の反射デバイスを設
け、上記第１の波長の信号光をその第３の反射デバイス
を用いて上記導波路に入射する請求項２または１６に記
載の波長変換器。
【請求項１９】上記第２の偏光子を用いて上記第１の
波長の信号光を上記導波路に導く請求項１６に記載の波
長変換器。
【請求項２０】上記第２の偏光子と上記導波路との間
に設けられ、通過光の偏波面を４５度回転させる第１の
ファラデー回転子と、上記導波路と上記第１の反射デバイスとの間に設けら
れ、通過光の偏波面を４５度回転させる第２のファラデ
ー回転子と、上記導波路と上記第１の反射デバイスとの間に設けら
れ、通過光の偏波面を４５度回転させる旋光子と、上記第１の波長の信号光を互いに直交する第３および第
４の偏波光に分離する第３の偏光子と、をさらに有し、上記第３の偏波光の偏波面を４５度回転させた後に、そ
の第３の偏波光を上記旋光子および第２のファラデー回
転子を介して上記導波路に入射し、上記第４の偏光波を
上記第１のファラデー回転子を介して上記導波路に入射
する請求項１６に記載の波長変換器。
【請求項２１】上記第１および第２の偏光子、および
上記合波デバイスを単一の基板上に集積化した請求項２
に記載の波長変換器。
【請求項２２】上記第１および第２の偏光子、上記合
波デバイス、および上記導波路を単一の基板上に集積化
した請求項２に記載の波長変換器。
【請求項２３】上記第１および第２の偏光子、および
上記第１および第２の反射デバイスを単一の基板上に集
積化した請求項１６に記載の波長変換器。
【請求項２４】上記第１および第２の偏光子、上記第
１および第２の反射デバイス、および上記導波路を単一
の基板上に集積化した請求項１６に記載の波長変換器。
【請求項２５】上記第１の波長の信号光、上記第２の
波長の入射光、および上記第２の波長の信号光をそれぞ
れ伝搬する光ファイバの入出力を互いに同じ方向に向け
て設けた請求項２または１６に記載の波長変換器。
【請求項２６】強度変調された第１の波長の信号光を
受光し、その信号光の変調状態に基づいて変調された第
２の波長の信号光を出力する波長変換器であって、それぞれ第２の波長を有し互いに直交する第１および第
２の偏波光を生成する生成手段と、上記第１の波長の信号光および上記第１の偏波光を受光
し、入力光の強度に従って屈折率が変化する導波路と、上記導波路からの出力光と上記第２の偏波光とを合波す
る合波デバイスと、その合波デバイスの出力光を受光して第２の波長の信号
光を出力する第２の偏光子と、を有する波長変換器。