JP2000250084A - 波長変換装置 - Google Patents
波長変換装置Info
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Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光源が複数必要なく、又効率が良好で、且つ
大きなミリ波の電力を必要としなく、更に線形性が良好
で、信号波形が歪むことなく、高速通信に適した波形変
換装置を提供する。 【解決手段】 位相変調叉は強度を変調させた時に生じ
るサイドバンドを利用して、共振構造を具備する位相変
調器を集積した光導波回路で構成し、又２個の共振構造
を具備する強度変換器と、位相変調器と、及び移相器と
から成る第一の波長変換回路と、且つ２個の共振構造を
具備する強度変調器と、位相変調器と、及び移相器とか
ら成る第二の波長変換回路とを組み合わせる。
大きなミリ波の電力を必要としなく、更に線形性が良好
で、信号波形が歪むことなく、高速通信に適した波形変
換装置を提供する。 【解決手段】 位相変調叉は強度を変調させた時に生じ
るサイドバンドを利用して、共振構造を具備する位相変
調器を集積した光導波回路で構成し、又２個の共振構造
を具備する強度変換器と、位相変調器と、及び移相器と
から成る第一の波長変換回路と、且つ２個の共振構造を
具備する強度変調器と、位相変調器と、及び移相器とか
ら成る第二の波長変換回路とを組み合わせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長多重クロスコ
ネクトの中で用いられる波長変換装置に関し、特に詳細
には波長変動が小さく、微少な調整が可能で、光の波長
変換を利用する波長多重光通信（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、以
下、単にＷＤＭと略称する）用の交換機に導入すれば、
効率が良好な波長変換装置に関する。
ネクトの中で用いられる波長変換装置に関し、特に詳細
には波長変動が小さく、微少な調整が可能で、光の波長
変換を利用する波長多重光通信（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ
ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、以
下、単にＷＤＭと略称する）用の交換機に導入すれば、
効率が良好な波長変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平 １０−２２１７２５ 号公報に
は、大容量光波ネットワーク通信における波長多重クロ
スコネクトの中で用いられる波長変換回路を得るため
に、半導体利得部とスポットサイズ変換部を集積した光
半導体素子を石英系平面型光導波路に光学的に結合し搭
載したハイブリッド型マイケルソン干渉型波長変換回路
であって、マイケルソン干渉系の一方の光路が、前記半
導体利得部とスポットサイズ変換部を集積した光半導体
素子と光学的に結合した光導波路回路により構成され、
マイケルソン干渉系の他方の回路を光導波路回路のみに
より構成したと、開示されている。
は、大容量光波ネットワーク通信における波長多重クロ
スコネクトの中で用いられる波長変換回路を得るため
に、半導体利得部とスポットサイズ変換部を集積した光
半導体素子を石英系平面型光導波路に光学的に結合し搭
載したハイブリッド型マイケルソン干渉型波長変換回路
であって、マイケルソン干渉系の一方の光路が、前記半
導体利得部とスポットサイズ変換部を集積した光半導体
素子と光学的に結合した光導波路回路により構成され、
マイケルソン干渉系の他方の回路を光導波路回路のみに
より構成したと、開示されている。
【０００３】また、特開平 ５−１８１１７６ 号公報
には、光ファイバー増幅器の増幅を光学的に制御する光
伝送システムを得るために、レーザ活性物質及び第１の
波長λ１のポンプ光を発生する第１のレーザ１を含む光
増幅器と、第２の波長λ２の光を光増幅器に結合する手
段とを具備している光システムにおいて、さらに第３の
波長λ３で光を発生する第３のレーザを備え、光増幅器
にこの光を結合器によって結合し、第３のレーザ３によ
って発生された光の波長λ３によって発生された光の波
長λ３は、ポンプ光に基づく第２の波長λ２の光の増幅
がその強度の関数として制御されることができるように
選択されることを特徴とし、この光伝送システムは、第
３の波長λ３の入力信号を第２の波長λ２の光信号に変
換する周波数変換装置として機能させることもできる
と、開示されている。
には、光ファイバー増幅器の増幅を光学的に制御する光
伝送システムを得るために、レーザ活性物質及び第１の
波長λ１のポンプ光を発生する第１のレーザ１を含む光
増幅器と、第２の波長λ２の光を光増幅器に結合する手
段とを具備している光システムにおいて、さらに第３の
波長λ３で光を発生する第３のレーザを備え、光増幅器
にこの光を結合器によって結合し、第３のレーザ３によ
って発生された光の波長λ３によって発生された光の波
長λ３は、ポンプ光に基づく第２の波長λ２の光の増幅
がその強度の関数として制御されることができるように
選択されることを特徴とし、この光伝送システムは、第
３の波長λ３の入力信号を第２の波長λ２の光信号に変
換する周波数変換装置として機能させることもできる
と、開示されている。
【０００４】更に、電子情報通信学会論文雑 Ｃ−Ｉ
Ｖｏｌ．Ｊ３８１−Ｃ−Ｉ Ｎｏ．２ １９９８年２月
号に、井筒 雅之 氏の招待論文中に、「マイクロ波ホ
トニクスの展望」（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｐｈｏｔｏｎ
ｉｃｓ：Ｎｅｗ Ｄｉｒｅｃｔｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ））として、３．３に「光集積型
マイクロ波移相器」の章に、マイクロ波移相器を利用し
て実現したマイクロ波移相器が示され、ここで示される
デバイスは、光周波数変換器と光移相器を並列に集積し
た構造をもっている。また、光周波数変換器では、バラ
ンス型光変調器の二つのアームに位相差を９０°もたせ
た二つの変調信号を印加する。更に、両アームには光学
的にも９０°の位相差が生じるよう、バイアスが加えら
れている。一方、光位相器には準静的な電圧を加え、光
信号に可変位相を与える。これら二つの光信号を合波
し、干渉すれば、周波数変換器に加えた超高周波信号
が、光位相器によって与えられた誘導移相分だけ移相し
た電気信号が得られることとなる。井筒 雅之 氏の研
究グループでは、このような光集積デバイスを提案し、
試作・動作実験によりＧＨｚ領域で基本動作を確認して
いる。また、移相された超高周波信号は、光信号に乗せ
た形で本デバイスから出力されるので、ファイバ伝送を
組み合わせれば、移相超高周波信号を離れた地点に伝送
することも容易である。更に、アレーアンテナ用光給電
回路に示すように、このような機能デバイスを複数個集
積すれば、異なった移相量をもつ超高周波信号を同時に
得ることができ、フュードアレーアンテナなどへの応用
が期待される。
Ｖｏｌ．Ｊ３８１−Ｃ−Ｉ Ｎｏ．２ １９９８年２月
号に、井筒 雅之 氏の招待論文中に、「マイクロ波ホ
トニクスの展望」（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｐｈｏｔｏｎ
ｉｃｓ：Ｎｅｗ Ｄｉｒｅｃｔｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ））として、３．３に「光集積型
マイクロ波移相器」の章に、マイクロ波移相器を利用し
て実現したマイクロ波移相器が示され、ここで示される
デバイスは、光周波数変換器と光移相器を並列に集積し
た構造をもっている。また、光周波数変換器では、バラ
ンス型光変調器の二つのアームに位相差を９０°もたせ
た二つの変調信号を印加する。更に、両アームには光学
的にも９０°の位相差が生じるよう、バイアスが加えら
れている。一方、光位相器には準静的な電圧を加え、光
信号に可変位相を与える。これら二つの光信号を合波
し、干渉すれば、周波数変換器に加えた超高周波信号
が、光位相器によって与えられた誘導移相分だけ移相し
た電気信号が得られることとなる。井筒 雅之 氏の研
究グループでは、このような光集積デバイスを提案し、
試作・動作実験によりＧＨｚ領域で基本動作を確認して
いる。また、移相された超高周波信号は、光信号に乗せ
た形で本デバイスから出力されるので、ファイバ伝送を
組み合わせれば、移相超高周波信号を離れた地点に伝送
することも容易である。更に、アレーアンテナ用光給電
回路に示すように、このような機能デバイスを複数個集
積すれば、異なった移相量をもつ超高周波信号を同時に
得ることができ、フュードアレーアンテナなどへの応用
が期待される。
【０００５】しかしながら、上記の従来の方法に就いて
は、前者の方法では、複数個の光源が必要で、又効率が
悪く、更に線形性が悪く、信号波形が歪むという問題が
あり、他方、後者の方法では、光変換効率が悪いので、
大きなミリ波の電力を要するという問題があった。
は、前者の方法では、複数個の光源が必要で、又効率が
悪く、更に線形性が悪く、信号波形が歪むという問題が
あり、他方、後者の方法では、光変換効率が悪いので、
大きなミリ波の電力を要するという問題があった。
【０００６】本発明は、上記の課題に鑑みて、成された
もので、光源の数が少なく、又効率が良く、且つ大きな
ミリ波の電力を必要としなく、更に線形性が良好で、信
号波形が歪むことなく、高速通信に適した波長変換装置
を提供することを、目的としている。
もので、光源の数が少なく、又効率が良く、且つ大きな
ミリ波の電力を必要としなく、更に線形性が良好で、信
号波形が歪むことなく、高速通信に適した波長変換装置
を提供することを、目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、位相変調又は強度変調させた時に生じる
サイドバンドを利用して、共振構造を具備する位相変調
器を集積した光導波回路で構成したことを特徴としてい
る。
決するために、位相変調又は強度変調させた時に生じる
サイドバンドを利用して、共振構造を具備する位相変調
器を集積した光導波回路で構成したことを特徴としてい
る。
【０００８】また、本発明は、上記において、位相変調
する際に生じる入力光の光の周波数ω０と変調周波数ω
ｍの和と差を、２つの位相変調器を組み合わせることに
より、前記何れかの成分のみにし、且つこの段階で変調
によって波長がシフトした成分（ωＯ十ωｍ又はωＯ−
ωｍ）と、入力光の波長成分（ωＯ）の２成分となり、
更に入力光の強度と位相と調整したもので、前記入力光
の波長成分を打ち消し、波長とがシフトした成分（ω０
十ωｍ又はω０−ωｍ）のみを出力することを特徴とし
ている。
する際に生じる入力光の光の周波数ω０と変調周波数ω
ｍの和と差を、２つの位相変調器を組み合わせることに
より、前記何れかの成分のみにし、且つこの段階で変調
によって波長がシフトした成分（ωＯ十ωｍ又はωＯ−
ωｍ）と、入力光の波長成分（ωＯ）の２成分となり、
更に入力光の強度と位相と調整したもので、前記入力光
の波長成分を打ち消し、波長とがシフトした成分（ω０
十ωｍ又はω０−ωｍ）のみを出力することを特徴とし
ている。
【０００９】更に、本発明は、直流電圧源を具備し、２
個の共振構造をもつ強度変調器と、位相変調器と、及び
移相器とから成る第一の波長変換回路と、且つ２個の直
流電圧源を具備し、２個の位相変調器と、２個の共振構
造をもつ強度変調器と、位相変調器と、及び移相器とか
ら成る第二の波長変換回路とを組み合わせたことを特徴
としている。
個の共振構造をもつ強度変調器と、位相変調器と、及び
移相器とから成る第一の波長変換回路と、且つ２個の直
流電圧源を具備し、２個の位相変調器と、２個の共振構
造をもつ強度変調器と、位相変調器と、及び移相器とか
ら成る第二の波長変換回路とを組み合わせたことを特徴
としている。
【００１０】本発明による請求項１又は請求項２の発明
の基本構成を、図１に示す。図１において、１、２は共
振型位相変調器を、３、４は位相変調器を示し、及び５
は強度変調器を示す。位相変調器３により、位相変調器
１に入力される光と、及び位相変調器２に入力される光
との間にπ／２又は−π／２の位相差が生じる。
の基本構成を、図１に示す。図１において、１、２は共
振型位相変調器を、３、４は位相変調器を示し、及び５
は強度変調器を示す。位相変調器３により、位相変調器
１に入力される光と、及び位相変調器２に入力される光
との間にπ／２又は−π／２の位相差が生じる。
【００１１】位相変調器４と強度変調器５を出力で入力
光の波長成分であるωＯを打ち消すように、調整する。
光の波長成分であるωＯを打ち消すように、調整する。
【００１２】また、強度変調器は、電気光学的な効果を
利用したマッハツェンダー型干渉計によるもの、又は入
力電圧に応じて光吸収率が変化する効果を用いたものを
利用することができる。
利用したマッハツェンダー型干渉計によるもの、又は入
力電圧に応じて光吸収率が変化する効果を用いたものを
利用することができる。
【００１３】本発明による別の基本構成構成を、図２に
示す。位相変調器６により、共振型強度変調器７及び共
振型強度変調器８に入力される光と、及び強度変調器１
０及び強度変調器１１に入力される光との間にπ／２又
は−π／２の位相差が生じる。
示す。位相変調器６により、共振型強度変調器７及び共
振型強度変調器８に入力される光と、及び強度変調器１
０及び強度変調器１１に入力される光との間にπ／２又
は−π／２の位相差が生じる。
【００１４】位相変調器６により、共振型強度変調器１
０に入力される光と、共振型強度変調器１１に入力され
る光との間にπの位相差が生じる。４つの強度変調器
（７，８，１０及び１１）に入力される変調信号は、同
一の周波数であるが、共振型強度変調器７への入力を基
準とすると、位相差は、共振型強度変調器８がπで、共
振型強度変調器１０が−π／２で、及び共振型強度変調
器１１がπ／２である。
０に入力される光と、共振型強度変調器１１に入力され
る光との間にπの位相差が生じる。４つの強度変調器
（７，８，１０及び１１）に入力される変調信号は、同
一の周波数であるが、共振型強度変調器７への入力を基
準とすると、位相差は、共振型強度変調器８がπで、共
振型強度変調器１０が−π／２で、及び共振型強度変調
器１１がπ／２である。
【００１５】本発明による波長変換装置を、複数個で且
つ直列にして用いれば、２ωｍ、３ωｍ及びそれら以上
の波長を発生させる波長変換装置を作製することが、可
能となる。
つ直列にして用いれば、２ωｍ、３ωｍ及びそれら以上
の波長を発生させる波長変換装置を作製することが、可
能となる。
【００１６】本発明は、光に変調をかけると、サイドバ
ンドが生じる現象を利用しているので、別個の光源が不
要となる。また、変換の精度は、不調信号の周波数の精
度によって決定されるが、本発明により５０〜１００Ｇ
Ｈｚ程度のミリ波発信器で、且つ非常に高い精度のもの
を得ることが、可能となる。
ンドが生じる現象を利用しているので、別個の光源が不
要となる。また、変換の精度は、不調信号の周波数の精
度によって決定されるが、本発明により５０〜１００Ｇ
Ｈｚ程度のミリ波発信器で、且つ非常に高い精度のもの
を得ることが、可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施の形態
に限定されない。 ［実施例−１］１００ＧＨｚ間隔のＷＤＭへの応用を考
え、５０ＧＨｚの波長変換器の２個を直列に接続する。
面に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施の形態
に限定されない。 ［実施例−１］１００ＧＨｚ間隔のＷＤＭへの応用を考
え、５０ＧＨｚの波長変換器の２個を直列に接続する。
【００１８】回路の構成は、上記した図１に示した回路
を基本としている。図３に示すように、ミリ波発振器２
２で発生させた５０ＧＨｚミリ波信号を共振型位相変調
器１３及び共振型位相変調器１４に入力し、位相変調を
行う。移相器１６で位相変調器１３及び位相変調器１４
に入力されるミリ波の位相はπ／２ずれているように調
整される。直流電圧源６は位相変調器１５で位相変調器
１３及び位相変調器１４に入力される光の位相が十π／
２又は−π／２ずれるように、調整される。直流電圧源
２０及び直流電圧源２１は、出力での入射光の波長成分
が打ち消されるように、調整される。
を基本としている。図３に示すように、ミリ波発振器２
２で発生させた５０ＧＨｚミリ波信号を共振型位相変調
器１３及び共振型位相変調器１４に入力し、位相変調を
行う。移相器１６で位相変調器１３及び位相変調器１４
に入力されるミリ波の位相はπ／２ずれているように調
整される。直流電圧源６は位相変調器１５で位相変調器
１３及び位相変調器１４に入力される光の位相が十π／
２又は−π／２ずれるように、調整される。直流電圧源
２０及び直流電圧源２１は、出力での入射光の波長成分
が打ち消されるように、調整される。
【００１９】図３に示すような５０ＧＨｚの波長変換装
置２個を直列に接続すると、１００ＧＨｚ分に相当する
波長変換装置を、実現することができる。また、位相変
調器１７での位相変化の符号を切り換えることにより、
波長が増大する方向に変換するか、又は減少する方向に
変換するかのどちらかを選択することが、可能になる。
置２個を直列に接続すると、１００ＧＨｚ分に相当する
波長変換装置を、実現することができる。また、位相変
調器１７での位相変化の符号を切り換えることにより、
波長が増大する方向に変換するか、又は減少する方向に
変換するかのどちらかを選択することが、可能になる。
【００２０】回路の構成は、上記した図２に示した回路
を基本としている。図４に示すように、共振型強度変調
器２３、２４、２５、及び２６に光導波路を通して入力
する。また、移相器３０，３１及び３２により、各々強
度変調器２３、２４、２５及び２６に入力するミリ波の
位相を調整する。
を基本としている。図４に示すように、共振型強度変調
器２３、２４、２５、及び２６に光導波路を通して入力
する。また、移相器３０，３１及び３２により、各々強
度変調器２３、２４、２５及び２６に入力するミリ波の
位相を調整する。
【００２１】直流電圧源３４は、位相変調器２７によ
り、光の位相が十π／２又は−π／２ずれるように調整
される。また、直流電圧源３５は、位相変調器２８によ
り、光の位相がπずれるように調整される。更に、直流
電圧源３３は、位相変調器２９により、光の位相がπず
れるように調整される。
り、光の位相が十π／２又は−π／２ずれるように調整
される。また、直流電圧源３５は、位相変調器２８によ
り、光の位相がπずれるように調整される。更に、直流
電圧源３３は、位相変調器２９により、光の位相がπず
れるように調整される。
【００２２】位相変調器２６での位相変化の符号を切り
換えることにより、波長が増大する方向に変換するか、
又は波長が減少するかを選択することが、可能となる。
換えることにより、波長が増大する方向に変換するか、
又は波長が減少するかを選択することが、可能となる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の波長変換装置を用いることによ
り、入力信号波形を用いることなく、高効率な波長変換
が可能となり、且つ出力側では入力側の波長成分を含ま
ないので、フィルタが不要となる。また、電気信号によ
り制御するので、出力側での波長を非常に高い精度で制
御でき、且つ光信号を電気信号に変換することなく、波
長変換するので、高速通信に適した波長変換装置を得る
ことが、可能となる。
り、入力信号波形を用いることなく、高効率な波長変換
が可能となり、且つ出力側では入力側の波長成分を含ま
ないので、フィルタが不要となる。また、電気信号によ
り制御するので、出力側での波長を非常に高い精度で制
御でき、且つ光信号を電気信号に変換することなく、波
長変換するので、高速通信に適した波長変換装置を得る
ことが、可能となる。
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の別の基本構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】本発明の別の実施の形態を示すブロック図であ
る。
る。
１，２，１３，１４：共振型位相変調器 ５，１８： 強度変調器 ７，８，１０，１１，２３，２４，２５，２６： 共振
型強度変調器 ３，４，６，９，１２，１５，１７，２７，２８，２
９： 位相変調器 １６，３０，３１，３２： 移相器 １９，２０，２１，３３，３４，３５： 直流電圧源 ２２，３６： ミリ波発振器
型強度変調器 ３，４，６，９，１２，１５，１７，２７，２８，２
９： 位相変調器 １６，３０，３１，３２： 移相器 １９，２０，２１，３３，３４，３５： 直流電圧源 ２２，３６： ミリ波発振器
Claims (3)
- 【請求項１】 位相変調又は強度変調させた時に生じる
サイドバンドを利用して、共振構造を具備する位相変調
器を集積した光導波回路で構成したことを特徴とする波
長変換装置。 - 【請求項２】 請求項１において、位相変調する際に生
じる入力光の光の周波数ω０と変調周波数ωｍの和と差
を、２つの位相変調器を組み合わせることにより、前記
何れかの成分のみにし、且つこの段階で変調によって波
長がシフトした成分（ωＯ十ωｍ又はωＯ−ωｍ）と、
入力光の波長成分（ωＯ）の２成分となり、更に入力光
の強度と位相と調整したもので、前記入力光の波長成分
を打ち消し、波長とがシフトした成分（ω０十ωｍ又は
ω０−ωｍ）のみを出力することを特徴とする波長変換
装置。 - 【請求項３】 直流電圧源を具備し、２個の共振構造を
もつ強度変調器と、位相変調器と、及び移相器とから成
る第一の波長変換回路と、且つ２個の直流電圧源を具備
し、２個の位相変調器と、２個の共振構造をもつ強度変
調器と、位相変調器と、及び移相器とから成る第二の波
長変換回路とを組み合わせたことを特徴とする波長変換
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9796099A JP2000250084A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 波長変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9796099A JP2000250084A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 波長変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000250084A true JP2000250084A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=14206250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9796099A Pending JP2000250084A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 波長変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000250084A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6940638B2 (en) * | 2002-04-18 | 2005-09-06 | Agilent Technologies, Inc. | Optical frequency conversion systems and methods |
| JP2008219774A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | 光位相変調装置 |
| JP2010197753A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | National Institute Of Information & Communication Technology | 光信号波長変換方法および光信号波長変換装置 |
-
1999
- 1999-03-01 JP JP9796099A patent/JP2000250084A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6940638B2 (en) * | 2002-04-18 | 2005-09-06 | Agilent Technologies, Inc. | Optical frequency conversion systems and methods |
| JP2008219774A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Mitsubishi Electric Corp | 光位相変調装置 |
| JP2010197753A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | National Institute Of Information & Communication Technology | 光信号波長変換方法および光信号波長変換装置 |
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