JPH05100258A - 非線形光学装置 - Google Patents
非線形光学装置Info
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- JPH05100258A JPH05100258A JP26242691A JP26242691A JPH05100258A JP H05100258 A JPH05100258 A JP H05100258A JP 26242691 A JP26242691 A JP 26242691A JP 26242691 A JP26242691 A JP 26242691A JP H05100258 A JPH05100258 A JP H05100258A
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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
- 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
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3515—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam
- G02F1/3517—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer
- G02F1/3519—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer of Sagnac type, i.e. nonlinear optical loop mirror [NOLM]
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 短い制御パルスを用いてもパルス広がりを生
じず、高速動作が可能で、しかも低パワーで動作する非
線形光学装置を提供する。 【構成】 非線形屈折率効果をもつ光学媒質を有し、制
御光を用いて信号光の強度あるいは方向を制御する非線
形光学装置であって、制御光の波長を非線形光学媒質の
異常分散領域に設定した。
じず、高速動作が可能で、しかも低パワーで動作する非
線形光学装置を提供する。 【構成】 非線形屈折率効果をもつ光学媒質を有し、制
御光を用いて信号光の強度あるいは方向を制御する非線
形光学装置であって、制御光の波長を非線形光学媒質の
異常分散領域に設定した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非線形光学装置、さらに
詳細には光データ・情報処理や光通信システムにおいて
将来的に用いられる光スイッチや光メモリあるいは光信
号演算処理装置などの非線形光学装置に関するものであ
る。
詳細には光データ・情報処理や光通信システムにおいて
将来的に用いられる光スイッチや光メモリあるいは光信
号演算処理装置などの非線形光学装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】非線形光学効果とは、物質中の電気分極
Ｐが下記のように光の電界Ｅに比例する項以外にＥ2，
Ｅ3の高次項をもつために起こる効果である。 Ｐ＝χ(1)Ｅ＋χ(2)Ｅ2＋χ(3)Ｅ3＋・・ （１） 特に第３項は、非線形屈折率効果としてよく知られてい
るように、下式で示される光のパワー密度に依存した屈
折率変化をもたらす。 ｎ＝ｎ＋ｎ2｜Ｅ｜2 （２） 非線形屈折率ｎ2（ｍ2／ｖ2）は（１）式の３次非線形
感受率χ(3)（ｍ2／ｖ2）に対して、次式で与えられ
る。 ｎ2＝３／８ｎ・χ(3) （３） 但しｎは通常の屈折率、ｃは光速、｜Ｅ｜は光の平均電
界である。この効果を用いて種々の非線形光学素子を構
築することができるが、より小さな光パワーでこの効果
を利用するためには、光ファイバなどの導波構造によっ
て光のパワー密度を高くし、長い非線形光学媒質を用い
ることにより相互作用長を長くすることが有効である。
Ｐが下記のように光の電界Ｅに比例する項以外にＥ2，
Ｅ3の高次項をもつために起こる効果である。 Ｐ＝χ(1)Ｅ＋χ(2)Ｅ2＋χ(3)Ｅ3＋・・ （１） 特に第３項は、非線形屈折率効果としてよく知られてい
るように、下式で示される光のパワー密度に依存した屈
折率変化をもたらす。 ｎ＝ｎ＋ｎ2｜Ｅ｜2 （２） 非線形屈折率ｎ2（ｍ2／ｖ2）は（１）式の３次非線形
感受率χ(3)（ｍ2／ｖ2）に対して、次式で与えられ
る。 ｎ2＝３／８ｎ・χ(3) （３） 但しｎは通常の屈折率、ｃは光速、｜Ｅ｜は光の平均電
界である。この効果を用いて種々の非線形光学素子を構
築することができるが、より小さな光パワーでこの効果
を利用するためには、光ファイバなどの導波構造によっ
て光のパワー密度を高くし、長い非線形光学媒質を用い
ることにより相互作用長を長くすることが有効である。
【０００３】従来、光ファイバを用いた非線形光学装置
としては、例えばK.J. Blow, N. J. Doran, B. K. Naya
r, and B. P. Nelson OPTICS LETTERS Vol. 15 (1990)
248に示されるようなファイバループミラースイッチな
どが知られている。以下、この種の非線形光学装置の原
理を従来例に従って簡単に説明する。この種の非線形光
学装置は、図４に示したように、情報を持った信号光の
行き先、あるいは信号光の波形等を別の制御光によって
制御しようとするものである。図中に示したように、一
方の入射端に入射された信号光４１を２つの出射端にほ
ぼ均等に分ける光カップラ４３と、光カップラの二つの
出射端に接続された光ファイバ４４などの光非線形屈折
率効果を有する光学媒質によって、この種の装置の主要
部分は構成されている。そして、例えば光カップラに、
制御光に対してはほぼ一方の出射端だけに出射するよう
な特性を持たせることにより、制御光が非線形屈折率効
果を有する光学媒質中を一方向だけに伝搬するような構
造を設ける。制御光が入射されない場合、光カップラの
一方の入射端に入射された信号光は光カップラでほぼ均
等に分けられ非線形光学媒質中を全く同じ距離だけそれ
ぞれ逆方向に伝搬し光カップラに戻ってくる。すると両
方向から伝搬してきた信号光の光カップラにおける干渉
効果によって、信号光が入射された入射端に信号光は出
射される（図中４５）。
としては、例えばK.J. Blow, N. J. Doran, B. K. Naya
r, and B. P. Nelson OPTICS LETTERS Vol. 15 (1990)
248に示されるようなファイバループミラースイッチな
どが知られている。以下、この種の非線形光学装置の原
理を従来例に従って簡単に説明する。この種の非線形光
学装置は、図４に示したように、情報を持った信号光の
行き先、あるいは信号光の波形等を別の制御光によって
制御しようとするものである。図中に示したように、一
方の入射端に入射された信号光４１を２つの出射端にほ
ぼ均等に分ける光カップラ４３と、光カップラの二つの
出射端に接続された光ファイバ４４などの光非線形屈折
率効果を有する光学媒質によって、この種の装置の主要
部分は構成されている。そして、例えば光カップラに、
制御光に対してはほぼ一方の出射端だけに出射するよう
な特性を持たせることにより、制御光が非線形屈折率効
果を有する光学媒質中を一方向だけに伝搬するような構
造を設ける。制御光が入射されない場合、光カップラの
一方の入射端に入射された信号光は光カップラでほぼ均
等に分けられ非線形光学媒質中を全く同じ距離だけそれ
ぞれ逆方向に伝搬し光カップラに戻ってくる。すると両
方向から伝搬してきた信号光の光カップラにおける干渉
効果によって、信号光が入射された入射端に信号光は出
射される（図中４５）。
【０００４】一方、制御光が入射された場合、非線形光
学媒質中を伝搬する信号光のうち、制御光と同方向に伝
搬する信号光は、制御光による非線形屈折率効果により
位相変化を受けることになる。この位相変化量ΔΦは次
式で与えられる。 ΔΦ＝４πｎ2Ｌ｜Ｅ｜2／λ （４） ここで、Ｌは媒質長、｜Ｅ｜は制御光の平均電界、λは
信号光の波長である。すると、非線形光学媒質中を両方
向に伝搬して光カップラに戻ってきた信号光の間に位相
変化量ΔΦだけ位相差が生じ、干渉効果によって光カッ
プラのもう一方の入射端に信号光が出射される（図中４
６）。この時、この入射端に出射される信号光の割合Ｔ
は次式で与えられる。 Ｔ＝ｓｉｎ2（ΔΦ／２） （５） 従って、位相変化量ΔΦがπになるように制御光を入射
すれば信号は完全に別の入射端に出射される。この構成
を持つ装置の特徴は、一本の非線形光学媒質を両方向に
伝搬する信号光を用いて干渉計を構成するため、２つの
光路の長さが必ず同じになり、安定した動作が得られる
点にあった。
学媒質中を伝搬する信号光のうち、制御光と同方向に伝
搬する信号光は、制御光による非線形屈折率効果により
位相変化を受けることになる。この位相変化量ΔΦは次
式で与えられる。 ΔΦ＝４πｎ2Ｌ｜Ｅ｜2／λ （４） ここで、Ｌは媒質長、｜Ｅ｜は制御光の平均電界、λは
信号光の波長である。すると、非線形光学媒質中を両方
向に伝搬して光カップラに戻ってきた信号光の間に位相
変化量ΔΦだけ位相差が生じ、干渉効果によって光カッ
プラのもう一方の入射端に信号光が出射される（図中４
６）。この時、この入射端に出射される信号光の割合Ｔ
は次式で与えられる。 Ｔ＝ｓｉｎ2（ΔΦ／２） （５） 従って、位相変化量ΔΦがπになるように制御光を入射
すれば信号は完全に別の入射端に出射される。この構成
を持つ装置の特徴は、一本の非線形光学媒質を両方向に
伝搬する信号光を用いて干渉計を構成するため、２つの
光路の長さが必ず同じになり、安定した動作が得られる
点にあった。
【０００５】しかしながらこうした従来技術では、速い
動作速度の実現のために制御光に非常に短いパルスを用
いると、非線形媒質中の群速度分散と自己位相変調によ
るパルス広がりが起こり、動作速度と動作パワーが制御
されてしまう。以下に、群速度分散と自己位相変調によ
る制御光パルスの広がりについて説明する。非線形屈折
率効果を持つ光ファイバの伝搬定数βは次式で与えられ
る。 β＝（ω0／ｃ）・｛ｎ0（ω）＋ｎ2｜Ｅ｜2｝ （６） ここで、ωは角周波数、ｃは光速である。いまこの光フ
ァイバに高強度の光パルスが入射されると、瞬時角周波
数は次式で与えられる。 ω（ｔ）＝ω0−（ω0ｎ2ｚ／ｃ）・δ｜Ｅ｜2／δｔ （７） パルスの前端では δ｜Ｅ｜2／δｔ＞０であり、後端
では δ｜Ｅ｜2／δｔ＜０であるため、パルスの前端
では周波数が低下し、後端では周波数が上昇する。この
ように、非線形屈折率効果によってパルス内に大きな周
波数変化を起こす現象を自己位相変調と呼んでいる。
動作速度の実現のために制御光に非常に短いパルスを用
いると、非線形媒質中の群速度分散と自己位相変調によ
るパルス広がりが起こり、動作速度と動作パワーが制御
されてしまう。以下に、群速度分散と自己位相変調によ
る制御光パルスの広がりについて説明する。非線形屈折
率効果を持つ光ファイバの伝搬定数βは次式で与えられ
る。 β＝（ω0／ｃ）・｛ｎ0（ω）＋ｎ2｜Ｅ｜2｝ （６） ここで、ωは角周波数、ｃは光速である。いまこの光フ
ァイバに高強度の光パルスが入射されると、瞬時角周波
数は次式で与えられる。 ω（ｔ）＝ω0−（ω0ｎ2ｚ／ｃ）・δ｜Ｅ｜2／δｔ （７） パルスの前端では δ｜Ｅ｜2／δｔ＞０であり、後端
では δ｜Ｅ｜2／δｔ＜０であるため、パルスの前端
では周波数が低下し、後端では周波数が上昇する。この
ように、非線形屈折率効果によってパルス内に大きな周
波数変化を起こす現象を自己位相変調と呼んでいる。
【０００６】一方、光ファイバ中を光パルスが伝搬する
速度（群速度）の、光の波長（周波数）による違いは群
速度分散として知られている。単位長さ当りの群遅延Ｔ
（光パルスがある距離を伝搬するのに必要な時間）の単
位波長差における違いを群速度分散Ｄで定義すると次式
のようになる。 Ｄ＝（１／Ｌ）・δＴ／δλ＝−（２πｃ／λ2）・（δ2β／δω2） （８） ここで、Ｌはファイバの長さである。この群速度分散Ｄ
が０になる波長をゼロ分散波長と呼んでいる。この波長
より短波側ではＤは負に、長波側では正になる。従来例
で用いられてきた制御パルスの波長帯は光ファイバのゼ
ロ分散波長より短波側であったために、周波数の大きい
（波長の短い）光ほど群速度が遅くなる（群遅延が大き
くなる。）。従って自己位相変調を受けたパルスの前端
は速く、後端は遅く進むことになるので、光パルスは光
ファイバ中を伝搬するとともに広がってしまう。以上に
説明してきたように、こうした従来技術では速い動作速
度を実現しようとして短い制御パルスを用いると、パル
ス広がりによって動作速度が制限されてしまう、パルス
広がりによる制御パルスのピークパワーの減少によって
動作パワーが制限されてしまうなどの点に問題点があっ
た。
速度（群速度）の、光の波長（周波数）による違いは群
速度分散として知られている。単位長さ当りの群遅延Ｔ
（光パルスがある距離を伝搬するのに必要な時間）の単
位波長差における違いを群速度分散Ｄで定義すると次式
のようになる。 Ｄ＝（１／Ｌ）・δＴ／δλ＝−（２πｃ／λ2）・（δ2β／δω2） （８） ここで、Ｌはファイバの長さである。この群速度分散Ｄ
が０になる波長をゼロ分散波長と呼んでいる。この波長
より短波側ではＤは負に、長波側では正になる。従来例
で用いられてきた制御パルスの波長帯は光ファイバのゼ
ロ分散波長より短波側であったために、周波数の大きい
（波長の短い）光ほど群速度が遅くなる（群遅延が大き
くなる。）。従って自己位相変調を受けたパルスの前端
は速く、後端は遅く進むことになるので、光パルスは光
ファイバ中を伝搬するとともに広がってしまう。以上に
説明してきたように、こうした従来技術では速い動作速
度を実現しようとして短い制御パルスを用いると、パル
ス広がりによって動作速度が制限されてしまう、パルス
広がりによる制御パルスのピークパワーの減少によって
動作パワーが制限されてしまうなどの点に問題点があっ
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
のような従来技術の問題点を解決し、短い制御パルスを
用いてもパルス広がりを生じず、高速動作が可能で、し
かも低パワーで動作する非線形光学装置を提供すること
にある。
のような従来技術の問題点を解決し、短い制御パルスを
用いてもパルス広がりを生じず、高速動作が可能で、し
かも低パワーで動作する非線形光学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】上記目的を達成するため
に、本発明は、非線形屈折率効果を有する光学媒質を有
し、制御光を用いて信号光の強度あるいは方向を制御す
る非線形光学装置であって、制御光の波長が該非線形光
学媒質の異常分散領域であるようにしたものである。
に、本発明は、非線形屈折率効果を有する光学媒質を有
し、制御光を用いて信号光の強度あるいは方向を制御す
る非線形光学装置であって、制御光の波長が該非線形光
学媒質の異常分散領域であるようにしたものである。
【０００９】
【作用】本発明では、従来と異なり、制御光の波長を該
非線形光学媒質の異常分散領域に選ぶことにより、ソリ
トン効果を利用して制御光パルスの広がりを抑制するこ
とができる。以下にソリトン効果について説明する。前
に述べたように、制御光の波長を正常分散領域に設定し
た場合、自己位相変調によって、制御光パルスの広がり
が起きてしまう。しかし異常分散領域に設定した場合、
自己位相変調を受けたパルスの前端は遅く、後端は速く
進むので、パルスは狭くなろうとする。このような自己
位相変調によるパルス圧縮効果と分散によるパルス広が
りとがつり合って相殺する状態では、光パルスは波形を
保ったままで伝搬することができる。これを光ソリトン
と呼んでいる。
非線形光学媒質の異常分散領域に選ぶことにより、ソリ
トン効果を利用して制御光パルスの広がりを抑制するこ
とができる。以下にソリトン効果について説明する。前
に述べたように、制御光の波長を正常分散領域に設定し
た場合、自己位相変調によって、制御光パルスの広がり
が起きてしまう。しかし異常分散領域に設定した場合、
自己位相変調を受けたパルスの前端は遅く、後端は速く
進むので、パルスは狭くなろうとする。このような自己
位相変調によるパルス圧縮効果と分散によるパルス広が
りとがつり合って相殺する状態では、光パルスは波形を
保ったままで伝搬することができる。これを光ソリトン
と呼んでいる。
【００１０】いま、ｓｅｃｈ2型のパルス波形を仮定す
ると、光ソリトンを発生させるためにはパルスのピーク
パワーＰ（Ｗ）とパルス半値全幅τ（ｐｓ）の間に次式
の関係が満たされる必要がある。 Ｐτ2＝２．６４×１０-22・Ａeffλ3Ｄｃｎε0／ｎ2 （９） ここで、Ａeffは有効コア面積（μｍ2）、λは制御光の
波長（μｍ）、Ｄは群速度分散（ｐｓ／ｋｍ・ｎｍ）、
ε0は真空の誘電率である。本発明では（９）式を満た
すピークパワーの制御光を入射したときに、（４）式の
位相変化量がπになるように、媒質長、有効コア面積、
分散（波長）等を設定することによって、ソリトン効果
を利用して制御光パルスの広がりのない動作を実現する
ことができる。さらに、信号光の波長を制御光と等しい
群速度を持つ正常分散領域に選べば、信号光、制御光の
群速度の違いによる制限からも開放され、高速動作が可
能で、しかも低パワーで動作する非線形光学装置を実現
することができる。
ると、光ソリトンを発生させるためにはパルスのピーク
パワーＰ（Ｗ）とパルス半値全幅τ（ｐｓ）の間に次式
の関係が満たされる必要がある。 Ｐτ2＝２．６４×１０-22・Ａeffλ3Ｄｃｎε0／ｎ2 （９） ここで、Ａeffは有効コア面積（μｍ2）、λは制御光の
波長（μｍ）、Ｄは群速度分散（ｐｓ／ｋｍ・ｎｍ）、
ε0は真空の誘電率である。本発明では（９）式を満た
すピークパワーの制御光を入射したときに、（４）式の
位相変化量がπになるように、媒質長、有効コア面積、
分散（波長）等を設定することによって、ソリトン効果
を利用して制御光パルスの広がりのない動作を実現する
ことができる。さらに、信号光の波長を制御光と等しい
群速度を持つ正常分散領域に選べば、信号光、制御光の
群速度の違いによる制限からも開放され、高速動作が可
能で、しかも低パワーで動作する非線形光学装置を実現
することができる。
【００１１】
【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を具体的
に説明する。図１は本発明の一実施例を示す図である。
ここで、１１は波長１．３２μｍの信号光、１２は波長
１．５５μｍの幅２ｐｓの制御光パルス、１３は信号光
と制御光を合波するＰＡＮＤＡファイバカップラ、１４
は信号光と制御光を分岐するＰＡＮＤＡファイバカップ
ラ、１５は信号光に対してはほぼ５０％、制御光に対し
てほぼ０％の分岐比を持つＰＡＮＤＡファイバカップ
ラ、１６は非線形光学媒質となる長さ４７５ｍの石英系
光ファイバ、１７は分波された出射制御光、１８は制御
光によってスイッチングされた信号光、１９はスイッチ
ングされなかった信号光、１３ａは信号光入射端、１３
ｂは制御光入射端、１４ａは信号光出射端、１４ｂは制
御光出射端である。
に説明する。図１は本発明の一実施例を示す図である。
ここで、１１は波長１．３２μｍの信号光、１２は波長
１．５５μｍの幅２ｐｓの制御光パルス、１３は信号光
と制御光を合波するＰＡＮＤＡファイバカップラ、１４
は信号光と制御光を分岐するＰＡＮＤＡファイバカップ
ラ、１５は信号光に対してはほぼ５０％、制御光に対し
てほぼ０％の分岐比を持つＰＡＮＤＡファイバカップ
ラ、１６は非線形光学媒質となる長さ４７５ｍの石英系
光ファイバ、１７は分波された出射制御光、１８は制御
光によってスイッチングされた信号光、１９はスイッチ
ングされなかった信号光、１３ａは信号光入射端、１３
ｂは制御光入射端、１４ａは信号光出射端、１４ｂは制
御光出射端である。
【００１２】図１中に示したように、制御光入射端１３
ｂに制御光が入射されない場合、信号光入射端１３ａか
ら入射された信号光は、光ファイバ１６とＰＡＮＤＡフ
ァイバカップラ１５とによって構成される干渉計により
信号光入射端１３に戻ってくる。一方、制御光入射端１
３ｂに制御光が入射された場合、ＰＡＮＤＡファイバカ
ップラ１５で均等に分けられた信号光のうち非線形ファ
イバ中を制御光パルスと同一方向に進む信号光が非線形
屈折率効果による位相変調をうけるので、ＰＡＮＤＡフ
ァイバカップラ１５における干渉効果によってスイッチ
ングされた信号光が信号光出射端１４ａに出射される。
ｂに制御光が入射されない場合、信号光入射端１３ａか
ら入射された信号光は、光ファイバ１６とＰＡＮＤＡフ
ァイバカップラ１５とによって構成される干渉計により
信号光入射端１３に戻ってくる。一方、制御光入射端１
３ｂに制御光が入射された場合、ＰＡＮＤＡファイバカ
ップラ１５で均等に分けられた信号光のうち非線形ファ
イバ中を制御光パルスと同一方向に進む信号光が非線形
屈折率効果による位相変調をうけるので、ＰＡＮＤＡフ
ァイバカップラ１５における干渉効果によってスイッチ
ングされた信号光が信号光出射端１４ａに出射される。
【００１３】本実施例では図中１６の光ファイバを図２
に示すように信号光と制御光の波長において等しい群速
度を持つように設計した。制御光の波長における分散値
は＋３．３ｐｓ／ｋｍ・ｎｍであり、モード径は５５μ
ｍ2であった。従って、石英のｎ2値１．２２×１０-22
（ｍ2／ｖ2）を用いると、（９）式からソリトンを起こ
すのに必要な制御光のピークパワーＰとパルス幅τは次
式を満たす必要がある 。 Ｐτ2＝５．５８（ｗ・ｐｓ2） 一方、（４）式から信号光にπの位相変化を与え信号光
を完全にスイッチングするには次式で与えられるピーク
パワーの制御光が必要になる。 Ｐ＝λＡeffｃｎε0／４ｎ2ｌ
に示すように信号光と制御光の波長において等しい群速
度を持つように設計した。制御光の波長における分散値
は＋３．３ｐｓ／ｋｍ・ｎｍであり、モード径は５５μ
ｍ2であった。従って、石英のｎ2値１．２２×１０-22
（ｍ2／ｖ2）を用いると、（９）式からソリトンを起こ
すのに必要な制御光のピークパワーＰとパルス幅τは次
式を満たす必要がある 。 Ｐτ2＝５．５８（ｗ・ｐｓ2） 一方、（４）式から信号光にπの位相変化を与え信号光
を完全にスイッチングするには次式で与えられるピーク
パワーの制御光が必要になる。 Ｐ＝λＡeffｃｎε0／４ｎ2ｌ
【００１４】従って本実施例で、パルス幅２ｐｓの制御
パルスを用いた場合、ソリトンを起こすのに必要なピー
クパワーは１．４ｗとなり、このパワーでスイッチング
を行うためには媒質長を４７５ｍとすればよい。図３
に、本実施例の光制御光スイッチに信号光として幅１０
ｐｓの光パルス、パルス幅２ｐｓの光パルスを制御光と
して入射した場合の制御光パルスと信号光出射端２４に
出射された信号光パルス波形を示す。本実施例では制御
パルスの広がりはみられず、有効なスイッチング特性が
得られる。本実施例によれば、図３から明らかなように
１０ｐｓ以下のスイッチングスピードを有するため、信
号光に１００ＧＨｚ以上の変調をかける変調機能、１０
０ＧＨｚ以上の繰り返し周波数をもつ信号光パルス列か
ら任意の信号パルスを取り出し、低繰り返しのパルス列
に変換するデマルチプレクシング機能、いくつかの低繰
り返し光パルス列を１００ＧＨｚ以上の光パルス列に多
重化するマルチプレクシング機能等を実現することがで
きる。なお、上記実施例においては、カップラおよびフ
ァイバとしてＰＡＮＤＡを用いたもののみを記載してき
たが、本発明はこれに限定されるものではない。しかし
ながら、ＰＡＮＤＡを用いた場合には、偏波方向が安定
し、特性が向上する効果がある。
パルスを用いた場合、ソリトンを起こすのに必要なピー
クパワーは１．４ｗとなり、このパワーでスイッチング
を行うためには媒質長を４７５ｍとすればよい。図３
に、本実施例の光制御光スイッチに信号光として幅１０
ｐｓの光パルス、パルス幅２ｐｓの光パルスを制御光と
して入射した場合の制御光パルスと信号光出射端２４に
出射された信号光パルス波形を示す。本実施例では制御
パルスの広がりはみられず、有効なスイッチング特性が
得られる。本実施例によれば、図３から明らかなように
１０ｐｓ以下のスイッチングスピードを有するため、信
号光に１００ＧＨｚ以上の変調をかける変調機能、１０
０ＧＨｚ以上の繰り返し周波数をもつ信号光パルス列か
ら任意の信号パルスを取り出し、低繰り返しのパルス列
に変換するデマルチプレクシング機能、いくつかの低繰
り返し光パルス列を１００ＧＨｚ以上の光パルス列に多
重化するマルチプレクシング機能等を実現することがで
きる。なお、上記実施例においては、カップラおよびフ
ァイバとしてＰＡＮＤＡを用いたもののみを記載してき
たが、本発明はこれに限定されるものではない。しかし
ながら、ＰＡＮＤＡを用いた場合には、偏波方向が安定
し、特性が向上する効果がある。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の非線形光
学装置においては、制御光の波長が異常分散領域である
ため、ソリトン効果を利用して制御光パルスの広がりを
抑制し、低い光パワーで動作可能な、かつ、動作の速い
全光型スイッチを実現することができる。また、本発明
によれば、１０ｐｓ以下の極めて高速で動作するスイッ
チを実現できるため、１００ＧＨｚ以上の大容量の光通
信が可能になる利点を生じる。
学装置においては、制御光の波長が異常分散領域である
ため、ソリトン効果を利用して制御光パルスの広がりを
抑制し、低い光パワーで動作可能な、かつ、動作の速い
全光型スイッチを実現することができる。また、本発明
によれば、１０ｐｓ以下の極めて高速で動作するスイッ
チを実現できるため、１００ＧＨｚ以上の大容量の光通
信が可能になる利点を生じる。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】光ファイバの分散特性図である。
【図３】本発明の実施例の動作を説明するための図であ
る。
る。
【図４】従来の非線形光学装置の原理を説明するための
図である。
図である。
１１ 信号光 １２ 制御光 １３ 光カップラ １４ 光ファイバ １５ 制御光が入射されない時の出射信号光 １６ 制御光が入射された時の出射信号光 ２１ 信号光 ２２ 制御光 ２３ 第１のＰＡＮＤＡファイバカップラ ２３ａ 信号入射端 ２３ｂ 制御光入射端 ２４ 第２のＰＡＮＤＡファイバカップラ ２４ａ 信号光出射端 ２４ｂ 制御光出射端 ２５ 第３のＰＡＮＤＡファイバカップラ ２６ 光ファイバ ２７ 出射制御光 ２８ スイッチングされた出射信号光 ２９ スイッチングされない出射信号光
Claims (2)
- 【請求項１】 ２つの入射端と２つの出射端を有し一方
の入射端に入射された信号光を２つの出射端にほぼ均等
に分ける光カップラと、該光カップラの２つの出射端に
接続された非線形屈折率効果を有する光学媒質と、該非
線形光学媒質中を制御光がほぼ一方向に伝播するための
構造からなり、制御光を用いて信号光の強度あるいは方
向を制御する非線形光学装置であって、前記制御光の波
長が該非線形光学媒質の異常分散領域であることを特徴
とする非線形光学装置。 - 【請求項２】 信号光の波長が該非線形光学媒質の正常
分散領域であり、かつ制御光と等しい群速度を持つこと
を特徴とする請求項１記載の非線形光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26242691A JPH05100258A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 非線形光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26242691A JPH05100258A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 非線形光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05100258A true JPH05100258A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17375622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26242691A Pending JPH05100258A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 非線形光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05100258A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08146479A (ja) * | 1994-11-22 | 1996-06-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光波長変換回路および光遅延補償回路 |
| US5655039A (en) * | 1995-12-22 | 1997-08-05 | Corning, Inc. | Nonlinear optical loop mirror device including dispersion decreasing fiber |
-
1991
- 1991-10-09 JP JP26242691A patent/JPH05100258A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08146479A (ja) * | 1994-11-22 | 1996-06-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光波長変換回路および光遅延補償回路 |
| US5655039A (en) * | 1995-12-22 | 1997-08-05 | Corning, Inc. | Nonlinear optical loop mirror device including dispersion decreasing fiber |
| US5689596A (en) * | 1995-12-22 | 1997-11-18 | Corning, Inc. | Nonlinear optical loop mirror device providing pulse width switching |
| US5717797A (en) * | 1995-12-22 | 1998-02-10 | Corning, Inc. | Non-linear optical loop mirror device providing pulse amplitude switching |
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