JPH07168219A - 直角偏波されたポンプ信号を用いる偏波無依存光四−ホトンミキサ - Google Patents
直角偏波されたポンプ信号を用いる偏波無依存光四−ホトンミキサInfo
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- JPH07168219A JPH07168219A JP6215690A JP21569094A JPH07168219A JP H07168219 A JPH07168219 A JP H07168219A JP 6215690 A JP6215690 A JP 6215690A JP 21569094 A JP21569094 A JP 21569094A JP H07168219 A JPH07168219 A JP H07168219A
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Classifications
-
- 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
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
- G02F1/397—Amplification of light by wave mixing involving an interference pattern, e.g. using photorefractive material
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- G02F1/353—Frequency conversion, i.e. wherein a light beam is generated with frequency components different from those of the incident light beams
- G02F1/3536—Four-wave interaction
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は光信号の偏波無依存四−ホトン混合
を遂行するための装置及び方法を提供する。 【構成】 偏波無依存光ミキサは一つの入力光信号及び
二つの実質的に直角偏波されたポンプ信号を受信する。
これら入力光信号及び二つの実質的に直角偏波されたポ
ンプ信号はビーム結合器内で結合され、次に、複数の混
合生成信号を生成するために第一の非線型混合デバイス
内で四−ホトン混合される。これら二つの実質的に直角
偏波されたポンプ信号は、直角ポンプ信号生成器内で生
成されるが、これは、第一のポンプ信号の位相共役であ
る第二のポンプ信号を生成するために第一のポンプ信号
と混合信号を四−ホトン混合するための第二の非線型混
合デバイスを含む。 【効果】 幾つかの混合生成信号は入力光信号の位相共
役成分（phase conjugates）を表わし、従って、光ファ
イバ内の色歪を補償するために有効である。
を遂行するための装置及び方法を提供する。 【構成】 偏波無依存光ミキサは一つの入力光信号及び
二つの実質的に直角偏波されたポンプ信号を受信する。
これら入力光信号及び二つの実質的に直角偏波されたポ
ンプ信号はビーム結合器内で結合され、次に、複数の混
合生成信号を生成するために第一の非線型混合デバイス
内で四−ホトン混合される。これら二つの実質的に直角
偏波されたポンプ信号は、直角ポンプ信号生成器内で生
成されるが、これは、第一のポンプ信号の位相共役であ
る第二のポンプ信号を生成するために第一のポンプ信号
と混合信号を四−ホトン混合するための第二の非線型混
合デバイスを含む。 【効果】 幾つかの混合生成信号は入力光信号の位相共
役成分（phase conjugates）を表わし、従って、光ファ
イバ内の色歪を補償するために有効である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、光通信シ
ステムにおける向上に関する。より詳細には、本発明
は、光信号を周波数変換（frequency converting）及び
／或は位相共役化（phase conjugating ）するための４
−ホトン混合技法（four-photon mixingtechiques）に
関する。
ステムにおける向上に関する。より詳細には、本発明
は、光信号を周波数変換（frequency converting）及び
／或は位相共役化（phase conjugating ）するための４
−ホトン混合技法（four-photon mixingtechiques）に
関する。
【０００２】
【産業上の利用分野】通信システムにおいては、通常、
光信号を四−ホトン混合することが要求される。例え
ば、四ーホトン混合の重要な一面は、これが光信号の位
相共役（phaseconjugate ）を生成できることである。
光ファイバスパンの中央点（midpoint）において光信号
を位相共役化（phase conjugating ）することによっ
て、ファイバの色分散（chromatic dispersion）を補償
することができ、従って、そのスパンは、より高いビッ
ト速度・距離積（bit rate-distance products）をサポ
ートできる。色分散は、ファイバを通じての光信号の速
度が光信号周波数或は波長の関数として変動する現象を
指す。ある与えられた信号の位相共役（phase conjugat
e ）は時間の関数としての位相の反転（reversal of ph
ase ）を示すために、中間スパン共役化（mid-span con
jugation）は、ファイバスパンの第一の半分内の分散の
影響がこの位相共役化された信号（phase conjugated s
ignal ）が残りの半分に沿って伝播するときに相殺され
ることを許す。これに関しては、A.Yariv 、D.Fekete及
びD.Pepperによって、Optics Letters、vol.４、１９７
９年発行、ページ５２−５４に掲載の論文『非線型光位
相共役化によるチャネル分散の補償（Compensation for
channel dispersion by nonlinear optical phase con
jugation）を参照すること。ミッドシステム（Midsyste
m ）光位相共役化は、世界の現存するファイバ通信チャ
ネルの殆どを構成する通常の分散ファイバを通じて達成
可能なビット速度・距離積（bit rate-distance produc
t ）を向上させた。これに関しては、例えば、A.Gnauc
k、R.Jopson及びR.Derosierらによって、IEEEPhotonics
Technology Letters 、vol.５、no. ６、１９９３年６
月発行に掲載の論文『ミッドシステムスペクトル反転を
使用しての分散ファイバを通じての１０Ｇｂ／ｓ ３６
０ｋｍ伝送（10 Gb/s 360km Transmission over Disper
sive Fiber Using Midsystem Spectral Inversion ）』
を参照すること。周波数変換は、多重チャネルシステム
内における誘導ラマン散乱（situmulated Raman scatte
ring）のチャネル信号周波数のグローバル反転（global
inversion）による補償、波長分割多重（ＷＤＭ）網に
おけるルーティング（routing ）及び波長分割スイッチ
内での交換を含む他の多くの用途において使用される。
光信号を四−ホトン混合することが要求される。例え
ば、四ーホトン混合の重要な一面は、これが光信号の位
相共役（phaseconjugate ）を生成できることである。
光ファイバスパンの中央点（midpoint）において光信号
を位相共役化（phase conjugating ）することによっ
て、ファイバの色分散（chromatic dispersion）を補償
することができ、従って、そのスパンは、より高いビッ
ト速度・距離積（bit rate-distance products）をサポ
ートできる。色分散は、ファイバを通じての光信号の速
度が光信号周波数或は波長の関数として変動する現象を
指す。ある与えられた信号の位相共役（phase conjugat
e ）は時間の関数としての位相の反転（reversal of ph
ase ）を示すために、中間スパン共役化（mid-span con
jugation）は、ファイバスパンの第一の半分内の分散の
影響がこの位相共役化された信号（phase conjugated s
ignal ）が残りの半分に沿って伝播するときに相殺され
ることを許す。これに関しては、A.Yariv 、D.Fekete及
びD.Pepperによって、Optics Letters、vol.４、１９７
９年発行、ページ５２−５４に掲載の論文『非線型光位
相共役化によるチャネル分散の補償（Compensation for
channel dispersion by nonlinear optical phase con
jugation）を参照すること。ミッドシステム（Midsyste
m ）光位相共役化は、世界の現存するファイバ通信チャ
ネルの殆どを構成する通常の分散ファイバを通じて達成
可能なビット速度・距離積（bit rate-distance produc
t ）を向上させた。これに関しては、例えば、A.Gnauc
k、R.Jopson及びR.Derosierらによって、IEEEPhotonics
Technology Letters 、vol.５、no. ６、１９９３年６
月発行に掲載の論文『ミッドシステムスペクトル反転を
使用しての分散ファイバを通じての１０Ｇｂ／ｓ ３６
０ｋｍ伝送（10 Gb/s 360km Transmission over Disper
sive Fiber Using Midsystem Spectral Inversion ）』
を参照すること。周波数変換は、多重チャネルシステム
内における誘導ラマン散乱（situmulated Raman scatte
ring）のチャネル信号周波数のグローバル反転（global
inversion）による補償、波長分割多重（ＷＤＭ）網に
おけるルーティング（routing ）及び波長分割スイッチ
内での交換を含む他の多くの用途において使用される。
【０００３】光信号の周波数変換は、典型的には、通
常、四波混合（four-wave mixing）とも呼ばれる四−ホ
トン混合を使用して遂行される。四−ホトン混合は、入
力光通信信号を一つ或は二つのより高いパワーの光信
号、或はポンプ信号と非線型媒体、例えば、半導体レー
ザ、半導体レーザ増幅器、或はある長さの分散シフトフ
ァイバ内で混合することによって様々な混合生成信号を
生成する非線型プロセスである。但し、四−ホトン混合
プロセスの効率は、入力光信号とポンプ信号の相対偏波
に強く依存する。入力信号の偏波は典型的には時間と共
にランダムに変動するために、四−ホトン混合プロセス
における最適の効率を維持するためには、通常、この変
動を制御或はこれに対する調節を行なうことが必要であ
る。現在利用できる信号及びポンプ信号の相対偏波を制
御するための技法は、典型的には、偏波コントローラ、
或は他の手操作に或は自動化された偏波調節ハードウエ
アを利用する。現存の偏波制御の他の欠点としては、幾
つかの技法における信号の減衰及び制限された光帯域幅
が含まれる。
常、四波混合（four-wave mixing）とも呼ばれる四−ホ
トン混合を使用して遂行される。四−ホトン混合は、入
力光通信信号を一つ或は二つのより高いパワーの光信
号、或はポンプ信号と非線型媒体、例えば、半導体レー
ザ、半導体レーザ増幅器、或はある長さの分散シフトフ
ァイバ内で混合することによって様々な混合生成信号を
生成する非線型プロセスである。但し、四−ホトン混合
プロセスの効率は、入力光信号とポンプ信号の相対偏波
に強く依存する。入力信号の偏波は典型的には時間と共
にランダムに変動するために、四−ホトン混合プロセス
における最適の効率を維持するためには、通常、この変
動を制御或はこれに対する調節を行なうことが必要であ
る。現在利用できる信号及びポンプ信号の相対偏波を制
御するための技法は、典型的には、偏波コントローラ、
或は他の手操作に或は自動化された偏波調節ハードウエ
アを利用する。現存の偏波制御の他の欠点としては、幾
つかの技法における信号の減衰及び制限された光帯域幅
が含まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】入力信号とポンプ信号
との間の適当な偏波整合の維持に失敗すると、結果とし
て、出力混合生成信号のパワーが大きく低減される。事
実、幾つかの偏波の組合わせに対しては、混合生成信号
内のパワーが結果としてゼロとなることがある。入力信
号の位相共役化のために四−ホトン混合が使用された場
合、光位相共役化の長所は、通常、共役化された信号パ
ワー（conjugated signal power ）の低減によってその
効果以上にオフセットされる。相対信号偏波を検出及び
調節するためには追加の要素、設備及び費用が要求され
るために、偏波依存性は、今日、商業上の用途における
周波数変換及び位相共役化（phase conjugation ）の有
用性を制限している。
との間の適当な偏波整合の維持に失敗すると、結果とし
て、出力混合生成信号のパワーが大きく低減される。事
実、幾つかの偏波の組合わせに対しては、混合生成信号
内のパワーが結果としてゼロとなることがある。入力信
号の位相共役化のために四−ホトン混合が使用された場
合、光位相共役化の長所は、通常、共役化された信号パ
ワー（conjugated signal power ）の低減によってその
効果以上にオフセットされる。相対信号偏波を検出及び
調節するためには追加の要素、設備及び費用が要求され
るために、偏波依存性は、今日、商業上の用途における
周波数変換及び位相共役化（phase conjugation ）の有
用性を制限している。
【０００５】最近開発された実験的な技法は、入り光信
号及びポンプ信号の両方の別個に偏波されたバージョン
を生成及び混合するための偏波ビームスプリッタ及びフ
ァイバループを使用することによって四−ホトン混合に
おける偏波依存性を軽減することを試みる。これに関し
ては、T.Hasegawaらによって、Post Deadline Digestof
the Optical Amplifiers and their Applications Con
ference（光増幅器及びこれらの用途に関する会議の締
切後ダイジェスト）、ペーパＰＤ−７、日本の横浜市に
於て、１９９３年７月４から６日まで開催に掲載の論文
『ファイバ四波混合を使用しての１ＴＨｚを超えての多
重チャネル周波数変換（Multi-ChannelFrequency Conve
rsion Over 1 THz Using Fiber Four-Wave Mixing）』
を参照すること。このハセガワのファイバループ四−ホ
トン混合技法は、明らかにこの混合プロセスの効率の入
り信号偏波への依存性を低減させるが、これは幾つかの
重大な欠点を持つ。例えば、偏波コントローラがファイ
バループ内に混合生成信号の異なる偏波の適当な再結合
を行なうために要求される。これは、偏波コントローラ
自身並びに偏波コントローラを適当に調節するために要
求される任意の追加のデバイスの両方のために追加のハ
ードウエアコストを必要とする。さらに、このファイバ
ループは、四−ホトン混合のための非線型媒体として機
能するために比較的長い分散シフト或は非分散ファイバ
を使用する。このため、このファイバループ技法は、他
の一般的に使用されている四−ホトン混合媒体、例え
ば、半導体レーザ増幅器には簡単に適用することがでな
い。この技法が光ファイバの偏波独立非線型特性に依存
し、また、この技法が信号が偏波スプリッタにループバ
ックすることを要求するために、これを商業的に有利な
形式、例えば、光集積回路形式（photonic integrated
circuit ）にて実現することは困難である。この技法の
もう一つの短所は、偏波スプリッタ内における信号の減
衰である。
号及びポンプ信号の両方の別個に偏波されたバージョン
を生成及び混合するための偏波ビームスプリッタ及びフ
ァイバループを使用することによって四−ホトン混合に
おける偏波依存性を軽減することを試みる。これに関し
ては、T.Hasegawaらによって、Post Deadline Digestof
the Optical Amplifiers and their Applications Con
ference（光増幅器及びこれらの用途に関する会議の締
切後ダイジェスト）、ペーパＰＤ−７、日本の横浜市に
於て、１９９３年７月４から６日まで開催に掲載の論文
『ファイバ四波混合を使用しての１ＴＨｚを超えての多
重チャネル周波数変換（Multi-ChannelFrequency Conve
rsion Over 1 THz Using Fiber Four-Wave Mixing）』
を参照すること。このハセガワのファイバループ四−ホ
トン混合技法は、明らかにこの混合プロセスの効率の入
り信号偏波への依存性を低減させるが、これは幾つかの
重大な欠点を持つ。例えば、偏波コントローラがファイ
バループ内に混合生成信号の異なる偏波の適当な再結合
を行なうために要求される。これは、偏波コントローラ
自身並びに偏波コントローラを適当に調節するために要
求される任意の追加のデバイスの両方のために追加のハ
ードウエアコストを必要とする。さらに、このファイバ
ループは、四−ホトン混合のための非線型媒体として機
能するために比較的長い分散シフト或は非分散ファイバ
を使用する。このため、このファイバループ技法は、他
の一般的に使用されている四−ホトン混合媒体、例え
ば、半導体レーザ増幅器には簡単に適用することがでな
い。この技法が光ファイバの偏波独立非線型特性に依存
し、また、この技法が信号が偏波スプリッタにループバ
ックすることを要求するために、これを商業的に有利な
形式、例えば、光集積回路形式（photonic integrated
circuit ）にて実現することは困難である。この技法の
もう一つの短所は、偏波スプリッタ内における信号の減
衰である。
【０００６】多くの現在利用できる光混合プロセスにお
いては、ポンプ信号パワーが誘導ブリルアン散乱（stim
ulated Brillouin scattering 、ＳＢＳ）として知られ
る効果によって制限される。ＳＢＳ歪は、通常、３．０
から１０．０ｄＢｍのレンジ内のポンプパワーに対して
は、ファイバ内の重要な要因となる。ここで、Ｄｂｍ
は、１ミリワットに対するデシベルを表わす。周知のよ
うに、ＳＢＳしきい値は、ポンプ信号のライン幅が、約
２０ＭｈｚであるＳＢＳ帯域幅よりも広い場合に上昇
（増加）する。ポンプ信号のライン幅は、ポンプ信号を
位相変調することによってＳＢＳ帯域幅を超えて人工的
に広くすることができる。但し、ＳＢＳしきい値を上げ
るために位相変調を使用すると、結果としての混合生成
信号のライン幅も広がり、これは、この混合生成信号が
色分散を通過した後、信号受信機の所で位相歪を与え、
システム性能を劣化させる原因となる。現在の技法は、
典型的には、位相変調を使用してのＳＢＳしきい値の増
加、及び狭いライン幅を持つ出力混合生成信号の両方を
提供することはできない。
いては、ポンプ信号パワーが誘導ブリルアン散乱（stim
ulated Brillouin scattering 、ＳＢＳ）として知られ
る効果によって制限される。ＳＢＳ歪は、通常、３．０
から１０．０ｄＢｍのレンジ内のポンプパワーに対して
は、ファイバ内の重要な要因となる。ここで、Ｄｂｍ
は、１ミリワットに対するデシベルを表わす。周知のよ
うに、ＳＢＳしきい値は、ポンプ信号のライン幅が、約
２０ＭｈｚであるＳＢＳ帯域幅よりも広い場合に上昇
（増加）する。ポンプ信号のライン幅は、ポンプ信号を
位相変調することによってＳＢＳ帯域幅を超えて人工的
に広くすることができる。但し、ＳＢＳしきい値を上げ
るために位相変調を使用すると、結果としての混合生成
信号のライン幅も広がり、これは、この混合生成信号が
色分散を通過した後、信号受信機の所で位相歪を与え、
システム性能を劣化させる原因となる。現在の技法は、
典型的には、位相変調を使用してのＳＢＳしきい値の増
加、及び狭いライン幅を持つ出力混合生成信号の両方を
提供することはできない。
【０００７】上の説明から明かのように、入力信号の偏
波とは関係なく比較的一定した周波数変換された及び／
或は位相共役化された信号出力パワーを生成する偏波無
依存光ミキサに対する需要が存在する。これによって、
最大の利益が、分散を光位相共役化（optical phase co
njugation ）によって補償するシステム、並びに、他の
周波数変換用途において得られる。この光四−ホトンミ
キサは、任意のタイプの非線型混合デバイスと共に使用
でき、従って、光集積回路の形式にて実現するのに適当
であるべきである。さらに、この光ミキサは、出力混合
生成信号に位相歪を与えないようにポンプ信号のＳＢＳ
しきい値を増加するために低周波数位相変調を使用する
能力を持つべきである。
波とは関係なく比較的一定した周波数変換された及び／
或は位相共役化された信号出力パワーを生成する偏波無
依存光ミキサに対する需要が存在する。これによって、
最大の利益が、分散を光位相共役化（optical phase co
njugation ）によって補償するシステム、並びに、他の
周波数変換用途において得られる。この光四−ホトンミ
キサは、任意のタイプの非線型混合デバイスと共に使用
でき、従って、光集積回路の形式にて実現するのに適当
であるべきである。さらに、この光ミキサは、出力混合
生成信号に位相歪を与えないようにポンプ信号のＳＢＳ
しきい値を増加するために低周波数位相変調を使用する
能力を持つべきである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、光位相共役化
において使用するために特に適する偏波無依存光ミキサ
を提供する。本発明による偏波無依存光ミキサは、入力
光信号を受信するための信号入力；二つの実質的に直角
偏波されたポンプ信号を受信するためのポンプ信号入
力；これら光信号及び二つの実質的に直角偏波されたポ
ンプ信号を結合するためのビーム結合器；及び複数の混
合生成信号を生成するためにこうして結合された入力光
信号及び二つの直角偏波されたポンプ信号を四−ホトン
混合するための非線型混合デバイスを含む。生成された
混合生成信号の一つ或はそれ以上は、入力光信号の位相
共役成分（phase conjugates）であり、光ファイバ分散
補償技法において使用するために適当である。また、生
成された混合生成信号の一つ或はそれ以上は、入力信号
の周波数シフトされたコピーであり、周波数変換用途に
使用するために適当である。
において使用するために特に適する偏波無依存光ミキサ
を提供する。本発明による偏波無依存光ミキサは、入力
光信号を受信するための信号入力；二つの実質的に直角
偏波されたポンプ信号を受信するためのポンプ信号入
力；これら光信号及び二つの実質的に直角偏波されたポ
ンプ信号を結合するためのビーム結合器；及び複数の混
合生成信号を生成するためにこうして結合された入力光
信号及び二つの直角偏波されたポンプ信号を四−ホトン
混合するための非線型混合デバイスを含む。生成された
混合生成信号の一つ或はそれ以上は、入力光信号の位相
共役成分（phase conjugates）であり、光ファイバ分散
補償技法において使用するために適当である。また、生
成された混合生成信号の一つ或はそれ以上は、入力信号
の周波数シフトされたコピーであり、周波数変換用途に
使用するために適当である。
【０００９】本発明の一面によると、これら二つの実質
的に直角偏波されたポンプ信号は、直角ポンプ信号生成
器内において生成される。この直角ポンプ信号生成器
は、第一のポンプ信号を供給するための第一の信号源；
混合信号を供給するための第二の信号源；第一のポンプ
信号と混合信号を結合するためのビーム結合器；及び第
一のポンプ信号の位相共役である第二のポンプ信号を生
成するために第一のポンプ信号と混合信号を四−ホトン
混合するための第二の非線型混合デバイスを含む。第二
の光混合プロセスが、こうして、二つの位相共役ポンプ
信号を生成するために使用することができるが、これら
はポンプ信号は必要であれば、偏波無依存光混合のため
の二つの直角ポンプ信号を形成するために偏波をシフト
される。本発明の直角ポンプ信号生成器内で使用される
ポンプ信号及び混合信号の偏波は、時間によって変動し
ないために、ここで使用される光混合プロセスは、偏波
依存である必要はない。本発明の光ミキサはまた他のポ
ンプ信号生成器によって生成された直角偏波されたポン
プ信号を使用することもできる。
的に直角偏波されたポンプ信号は、直角ポンプ信号生成
器内において生成される。この直角ポンプ信号生成器
は、第一のポンプ信号を供給するための第一の信号源；
混合信号を供給するための第二の信号源；第一のポンプ
信号と混合信号を結合するためのビーム結合器；及び第
一のポンプ信号の位相共役である第二のポンプ信号を生
成するために第一のポンプ信号と混合信号を四−ホトン
混合するための第二の非線型混合デバイスを含む。第二
の光混合プロセスが、こうして、二つの位相共役ポンプ
信号を生成するために使用することができるが、これら
はポンプ信号は必要であれば、偏波無依存光混合のため
の二つの直角ポンプ信号を形成するために偏波をシフト
される。本発明の直角ポンプ信号生成器内で使用される
ポンプ信号及び混合信号の偏波は、時間によって変動し
ないために、ここで使用される光混合プロセスは、偏波
依存である必要はない。本発明の光ミキサはまた他のポ
ンプ信号生成器によって生成された直角偏波されたポン
プ信号を使用することもできる。
【００１０】本発明のもう一つの特徴によると、直角ポ
ンプ信号生成器は、第二の非線型混合デバイスの後ろに
差分偏波回転子（differential polarization rotator
）を含む。これは、第一のポンプ信号のそれと整合さ
れた偏波を持つ第二のポンプ信号を生成するために偏波
整合四−ホトン混合を使用することを許す。差分偏波回
転子は二つのポンプ信号間の相対偏波をこれらが互いに
直角になるように変化させる。
ンプ信号生成器は、第二の非線型混合デバイスの後ろに
差分偏波回転子（differential polarization rotator
）を含む。これは、第一のポンプ信号のそれと整合さ
れた偏波を持つ第二のポンプ信号を生成するために偏波
整合四−ホトン混合を使用することを許す。差分偏波回
転子は二つのポンプ信号間の相対偏波をこれらが互いに
直角になるように変化させる。
【００１１】本発明のもう一面によると、この二つの直
角偏波されたポンプ信号源は、そこから誘導ブリルアン
散乱（stimulated Brillouin scattering 、ＳＢＳ）に
起因する歪が始まるパワーしきい値を増加（上昇）させ
るための位相変調を含む。これら直角ポンプ信号の一つ
の上の位相変調は、他方のポンプ信号の上の変調と位相
が実質的に符号において反対であり、このために、これ
ら直角ポンプ信号の位相変調の結果としての位相共役出
力混合生成信号内の位相歪は排除される。
角偏波されたポンプ信号源は、そこから誘導ブリルアン
散乱（stimulated Brillouin scattering 、ＳＢＳ）に
起因する歪が始まるパワーしきい値を増加（上昇）させ
るための位相変調を含む。これら直角ポンプ信号の一つ
の上の位相変調は、他方のポンプ信号の上の変調と位相
が実質的に符号において反対であり、このために、これ
ら直角ポンプ信号の位相変調の結果としての位相共役出
力混合生成信号内の位相歪は排除される。
【００１２】本発明のさらにもう一面によると、偏波制
御が入力信号の偏波に対する混合プロセスの依存性を最
小にするために直角ポンプ信号に対して提供される。こ
の自動偏波制御は、入力信号偏波に対する依存性を最小
にするために、特定の混合生成信号、例えば、これら二
つのポンプ信号の二−トーン生成信号（two-tone produ
ct）を使用する。フィードバック制御を通じて二−トー
ン生成信号内のパワーを最小にすることによって、入力
信号の偏波からの最大の独立性を維持することができ
る。
御が入力信号の偏波に対する混合プロセスの依存性を最
小にするために直角ポンプ信号に対して提供される。こ
の自動偏波制御は、入力信号偏波に対する依存性を最小
にするために、特定の混合生成信号、例えば、これら二
つのポンプ信号の二−トーン生成信号（two-tone produ
ct）を使用する。フィードバック制御を通じて二−トー
ン生成信号内のパワーを最小にすることによって、入力
信号の偏波からの最大の独立性を維持することができ
る。
【００１３】本発明のさらにもう一面によると、ポンプ
信号周波数と入力信号周波数の相対的な配置に対する様
々な設計規則が提供される。本発明に従う要求されない
混合生成信号からの潜在的な干渉を最小にする一つの配
置は、混合されるべき入力光信号をポンプ信号よりも分
散ゼロに接近して配置することによって達成される。
信号周波数と入力信号周波数の相対的な配置に対する様
々な設計規則が提供される。本発明に従う要求されない
混合生成信号からの潜在的な干渉を最小にする一つの配
置は、混合されるべき入力光信号をポンプ信号よりも分
散ゼロに接近して配置することによって達成される。
【００１４】本発明の一つの特徴として、この偏波無依
存四−ホトンミキサは、入力信号の偏波とは関係なく最
大のそして実質的に一定の混合生成信号を生成する。本
発明は、従って、最大のビット速度距離積の向上が、例
えば、位相共役化分散補償技法（phase conjugation di
spersion compensation techniques）を使用して得られ
ることを保証する。
存四−ホトンミキサは、入力信号の偏波とは関係なく最
大のそして実質的に一定の混合生成信号を生成する。本
発明は、従って、最大のビット速度距離積の向上が、例
えば、位相共役化分散補償技法（phase conjugation di
spersion compensation techniques）を使用して得られ
ることを保証する。
【００１５】本発明のもう一つの特徴として、結果とし
ての偏波無依存性は、混合デバイスの特定のタイプには
依存しないことを挙げることができる。任意の適当な光
混合デバイス、或は媒体を使用することができる。例え
ば、本発明に従って分散シフトファイバが混合媒体とし
て使用されるが、アクティブな混合デバイス、例えば、
半導体レーザ増幅器を使用することも可能である。回路
サイズが重要な制約要因であるような多くの用途におい
ては、本発明は、分散シフト或は非分散ファイバの代わ
りにアクティブな混合デバイスを使用して光集積回路
（photonic integrated circuit ）の形式にて簡単に実
現できる。
ての偏波無依存性は、混合デバイスの特定のタイプには
依存しないことを挙げることができる。任意の適当な光
混合デバイス、或は媒体を使用することができる。例え
ば、本発明に従って分散シフトファイバが混合媒体とし
て使用されるが、アクティブな混合デバイス、例えば、
半導体レーザ増幅器を使用することも可能である。回路
サイズが重要な制約要因であるような多くの用途におい
ては、本発明は、分散シフト或は非分散ファイバの代わ
りにアクティブな混合デバイスを使用して光集積回路
（photonic integrated circuit ）の形式にて簡単に実
現できる。
【００１６】本発明のさらにもう一つの特徴として、Ｓ
ＢＳしきい値を上昇するために使用される位相変調に起
因する位相歪の影響は、二つの直角偏波されたポンプ信
号上の同一の、但し、符号が反対の変調を使用すること
によって排除される。入力信号及び二つの位相変調され
たビームの位相共役混合生成信号は、従って、通常、位
相変調によるＳＢＳ抑圧に付随する低周波数歪を持たな
い。
ＢＳしきい値を上昇するために使用される位相変調に起
因する位相歪の影響は、二つの直角偏波されたポンプ信
号上の同一の、但し、符号が反対の変調を使用すること
によって排除される。入力信号及び二つの位相変調され
たビームの位相共役混合生成信号は、従って、通常、位
相変調によるＳＢＳ抑圧に付随する低周波数歪を持たな
い。
【００１７】本発明の上に説明の特徴、並びに、追加の
特徴及び長所は、以下の詳細な説明及び付属の図面を参
照することによって明白となるものである。
特徴及び長所は、以下の詳細な説明及び付属の図面を参
照することによって明白となるものである。
【００１８】
【実施例】本発明は、偏波無依存（polarization-insen
sitive）光混合（optical mixing）装置、及び光通信信
号の位相共役化（pahase conjugation）のために特に適
する方法に関する。以下の詳細な説明においては、本発
明の用途が主に四−ホトン混合（four-photon mixing）
を使用する光位相共役化との関連で説明するが、これは
一例を示すためのものであり、制約を目的とするもので
はないものと理解されるべきである。本発明はまた光周
波数変換（optical frequency conversion）、グローバ
ルチャネル反転（global channel inversion）及び全光
学変調（all-optical modulation）などのアプリケーシ
ョンにおいて長所を持つ。
sitive）光混合（optical mixing）装置、及び光通信信
号の位相共役化（pahase conjugation）のために特に適
する方法に関する。以下の詳細な説明においては、本発
明の用途が主に四−ホトン混合（four-photon mixing）
を使用する光位相共役化との関連で説明するが、これは
一例を示すためのものであり、制約を目的とするもので
はないものと理解されるべきである。本発明はまた光周
波数変換（optical frequency conversion）、グローバ
ルチャネル反転（global channel inversion）及び全光
学変調（all-optical modulation）などのアプリケーシ
ョンにおいて長所を持つ。
【００１９】前述のように、四−ホトン混合は、入力光
通信信号を半導体レーザ増幅器或はある長さの分散シフ
トファイバなどのような非線型混合媒体内で一つ或はそ
れ以上の一般的に高いパワーのポンプ信号と混合するこ
とによって混合生成信号（mixing products） を生成す
る非線型プロセスである。これら様々な四−ホトン混合
媒体は、ここでは、非線型混合デバイス（nonlinear mi
xing devices）と呼ばれる。一例としての従来の技術に
よる四−ホトンミキサが図１に示される。四−ホトンミ
キサ１０は、ポンプ信号源１１及び光信号入力１２を持
つ。ポンプ信号源１２は、通常、単にポンプ（pump）と
呼ばれるポンプ信号（pump signal）を生成し、これ
は、ビーム結合器（beam combiner） １３内において入
力からの入力光信号１２と結合される。入力光信号及び
ポンプ信号の両方とも光信号であるが、これらは、ここ
では、それぞれ、光信号及びポンプ信号と呼ばれる。結
合された光信号及びポンプ信号は非線型混合媒体として
機能する半導体レーザ増幅器１４に供給される。第一の
フィルタ１５は要求される混合生成信号をパスし、他方
において、元の信号、ポンプ信号、及び任意の要求され
る混合生成信号を減衰する。この要求される混合生成信
号は、次に、光増幅器１６内において増幅され、最終的
に、要求される混合生成信号出力１８から増幅された自
然放射（amplified spontaneous emission、ＡＳＥ）ノ
イズを除去するために再度第二のフィルタ１７内でろ波
される。出力１８上の信号は、入力１２の所の信号の位
相共役或は他の要求される混合生成信号である。
通信信号を半導体レーザ増幅器或はある長さの分散シフ
トファイバなどのような非線型混合媒体内で一つ或はそ
れ以上の一般的に高いパワーのポンプ信号と混合するこ
とによって混合生成信号（mixing products） を生成す
る非線型プロセスである。これら様々な四−ホトン混合
媒体は、ここでは、非線型混合デバイス（nonlinear mi
xing devices）と呼ばれる。一例としての従来の技術に
よる四−ホトンミキサが図１に示される。四−ホトンミ
キサ１０は、ポンプ信号源１１及び光信号入力１２を持
つ。ポンプ信号源１２は、通常、単にポンプ（pump）と
呼ばれるポンプ信号（pump signal）を生成し、これ
は、ビーム結合器（beam combiner） １３内において入
力からの入力光信号１２と結合される。入力光信号及び
ポンプ信号の両方とも光信号であるが、これらは、ここ
では、それぞれ、光信号及びポンプ信号と呼ばれる。結
合された光信号及びポンプ信号は非線型混合媒体として
機能する半導体レーザ増幅器１４に供給される。第一の
フィルタ１５は要求される混合生成信号をパスし、他方
において、元の信号、ポンプ信号、及び任意の要求され
る混合生成信号を減衰する。この要求される混合生成信
号は、次に、光増幅器１６内において増幅され、最終的
に、要求される混合生成信号出力１８から増幅された自
然放射（amplified spontaneous emission、ＡＳＥ）ノ
イズを除去するために再度第二のフィルタ１７内でろ波
される。出力１８上の信号は、入力１２の所の信号の位
相共役或は他の要求される混合生成信号である。
【００２０】図１の従来の技術によるミキサ内での四−
ホトン混合は、縮退或は非縮退であり得る。縮退四−ホ
トン混合の場合は、これら混合信号の二つが単一のポン
プ（ポンプ信号源）によって供給される。こうして、周
波数ｆｓの光信号と周波数ｆｐのポンプ信号に対して
は、縮退四−ホトン混合は、ｆ１＝２ｆｐ−ｆｓの光信
号の位相共役（成分）及びｆ２＝２ｆｓ−ｆｐのポンプ
信号の位相共役（成分）を生成する。縮退四−ホトン混
合と関連するこれら周波数成分ｆｓ、ｆｐ、ｆ１及びｆ
２が図２に示される。ポンプ信号のパワーが光信号のパ
ワーよりも大きな場合は、ｆ１のパワーレベルはｆ２の
パワーレベルよりも大きい。これは典型的なケースであ
るが、ポンプ信号パワーが光信号パワーよりも低い場合
もある。成分ｆ１はファイバ分散を補償するためのｆｓ
の位相共役として使用される。縮退混合においては、周
知のように、光信号とポンプ信号の位相整合（phase ma
tching）が、混合媒体としての分散シフトファイバを用
い、また、分散シフトファイバのゼロ分散周波数に対応
するポンプ周波数を用いることによって提供される。適
当な位相整合は、混合出力生成信号のパワーがある与え
られた混合プロセスに対して最適化されることを保証す
る。位相整合は、混合生成信号及び混合生成信号を生成
する信号成分の相対的な位相に関係し、これら成分に
は、縮退四−ホトン混合においては、単一周波数ポンプ
源から派生されたポンプ信号の両方、並びに入力信号が
含まれる。非線型媒体を通じて任意の特定な混合生成信
号が生成され、こうして生成された生成信号は、非線型
媒体の残りの長さを通じて伝播する。要求される混合生
成信号の生成における効率を高めるためには、四−ホト
ンプロセスがその生成信号に対してよく位相整合されて
いなければならない。生成された混合生成信号の光学位
相がそのポイントを通じて伝播する前に生成された混合
生成信号の光学位相と、非線型媒体の任意のポイントに
おいて、どの程度一致するかその条件を記述するために
ある特定の混合生成信号の位相整合（phase maching）
という用語が使用される。この条件がある特定の混合生
成信号に対して満足された場合は、こうして生成された
生成信号が非線型媒体全体を通じて位相において前に生
成された生成信号と加算的となり、最大の効率が得られ
る。こうして、偏波が入力信号とこれらポンプ信号との
間で整合することが要求される一方で、出力信号パワー
をさらに最適にするために入力信号と出力信号の位相整
合も要求される。
ホトン混合は、縮退或は非縮退であり得る。縮退四−ホ
トン混合の場合は、これら混合信号の二つが単一のポン
プ（ポンプ信号源）によって供給される。こうして、周
波数ｆｓの光信号と周波数ｆｐのポンプ信号に対して
は、縮退四−ホトン混合は、ｆ１＝２ｆｐ−ｆｓの光信
号の位相共役（成分）及びｆ２＝２ｆｓ−ｆｐのポンプ
信号の位相共役（成分）を生成する。縮退四−ホトン混
合と関連するこれら周波数成分ｆｓ、ｆｐ、ｆ１及びｆ
２が図２に示される。ポンプ信号のパワーが光信号のパ
ワーよりも大きな場合は、ｆ１のパワーレベルはｆ２の
パワーレベルよりも大きい。これは典型的なケースであ
るが、ポンプ信号パワーが光信号パワーよりも低い場合
もある。成分ｆ１はファイバ分散を補償するためのｆｓ
の位相共役として使用される。縮退混合においては、周
知のように、光信号とポンプ信号の位相整合（phase ma
tching）が、混合媒体としての分散シフトファイバを用
い、また、分散シフトファイバのゼロ分散周波数に対応
するポンプ周波数を用いることによって提供される。適
当な位相整合は、混合出力生成信号のパワーがある与え
られた混合プロセスに対して最適化されることを保証す
る。位相整合は、混合生成信号及び混合生成信号を生成
する信号成分の相対的な位相に関係し、これら成分に
は、縮退四−ホトン混合においては、単一周波数ポンプ
源から派生されたポンプ信号の両方、並びに入力信号が
含まれる。非線型媒体を通じて任意の特定な混合生成信
号が生成され、こうして生成された生成信号は、非線型
媒体の残りの長さを通じて伝播する。要求される混合生
成信号の生成における効率を高めるためには、四−ホト
ンプロセスがその生成信号に対してよく位相整合されて
いなければならない。生成された混合生成信号の光学位
相がそのポイントを通じて伝播する前に生成された混合
生成信号の光学位相と、非線型媒体の任意のポイントに
おいて、どの程度一致するかその条件を記述するために
ある特定の混合生成信号の位相整合（phase maching）
という用語が使用される。この条件がある特定の混合生
成信号に対して満足された場合は、こうして生成された
生成信号が非線型媒体全体を通じて位相において前に生
成された生成信号と加算的となり、最大の効率が得られ
る。こうして、偏波が入力信号とこれらポンプ信号との
間で整合することが要求される一方で、出力信号パワー
をさらに最適にするために入力信号と出力信号の位相整
合も要求される。
【００２１】非縮退四−ホトン混合においては、二つの
異なるポンプ信号が入り光信号と混合されて第四の信号
が生成される。周波数ｆｓの光信号、周波数ｆｐ１の第
一のポンプ信号、及び周波数ｆｐ２の第二のポンプ信号
に対して、非縮退混合プロセスは、周波数ｆｐ１＋ｆｐ
２−ｆｓ、並びに周波数２ｆｐ１−ｆｓ及び周波数２ｆ
ｐ２−ｆｐｓの光信号の位相共役（成分）を生成する。
図３は、本発明に従う非縮退四−ホトン混合に対するポ
ンプ信号及び入力信号の周波数の位置を図解する一例と
いての周波数スペクトルである。図３のスペクトルにお
いては、入力信号とポンプ信号のスペクトルは変調さ
れ、図２に示される無変調の光信号及びポンプ信号のケ
ースの場合の離散周波数のようではなく、グループ化さ
れたスペクトルラインとして出現する。変調の重要性に
ついては後に詳細に説明される。周波数軸に沿ってのｆ
０とラベル付けされたポイントはこの実施例において混
合媒体として使用される分散シフトファイバの分散ゼロ
に対応する。半導体レーザ増幅器などのようなデバイス
を使用して混合が遂行された場合は、ポイントｆ０は、
色分散は典型的には位相整合において重要な役割を果た
さないために、このデバイスの動作帯域幅内の任意のポ
イントに対応する。これは、主に、アクティブの非線型
混合媒体の短い長さの結果である。本発明においては、
ファイバ混合媒体内で位相共役混合生成信号を生成する
ために使用された場合は、非縮退混合のためのこれら二
つのポンプ信号の周波数をファイバ分散ゼロの回りに対
称的に位置することが要求される。これら二つのポンプ
信号ｆｐ１及びｆｐ２は、従って、同一であるが、ただ
し、ファイバ分散ゼロから反対のオフセットを持つ周波
数を持つ。分散ゼロの回りの対称配置は入力信号の共役
（成分）に対して最適な位相整合を提供し、結果とし
て、共役出力信号のパワーを高める。非縮退四−ホトン
混合のために別の信号及びポンプ周波数配置を使用する
こともできることに注意する。例えば、入力信号の周波
数シフトが要求される場合は、入力信号とポンプ信号の
一つが分散ゼロの回りに対称的に位置されるべきであ
る。
異なるポンプ信号が入り光信号と混合されて第四の信号
が生成される。周波数ｆｓの光信号、周波数ｆｐ１の第
一のポンプ信号、及び周波数ｆｐ２の第二のポンプ信号
に対して、非縮退混合プロセスは、周波数ｆｐ１＋ｆｐ
２−ｆｓ、並びに周波数２ｆｐ１−ｆｓ及び周波数２ｆ
ｐ２−ｆｐｓの光信号の位相共役（成分）を生成する。
図３は、本発明に従う非縮退四−ホトン混合に対するポ
ンプ信号及び入力信号の周波数の位置を図解する一例と
いての周波数スペクトルである。図３のスペクトルにお
いては、入力信号とポンプ信号のスペクトルは変調さ
れ、図２に示される無変調の光信号及びポンプ信号のケ
ースの場合の離散周波数のようではなく、グループ化さ
れたスペクトルラインとして出現する。変調の重要性に
ついては後に詳細に説明される。周波数軸に沿ってのｆ
０とラベル付けされたポイントはこの実施例において混
合媒体として使用される分散シフトファイバの分散ゼロ
に対応する。半導体レーザ増幅器などのようなデバイス
を使用して混合が遂行された場合は、ポイントｆ０は、
色分散は典型的には位相整合において重要な役割を果た
さないために、このデバイスの動作帯域幅内の任意のポ
イントに対応する。これは、主に、アクティブの非線型
混合媒体の短い長さの結果である。本発明においては、
ファイバ混合媒体内で位相共役混合生成信号を生成する
ために使用された場合は、非縮退混合のためのこれら二
つのポンプ信号の周波数をファイバ分散ゼロの回りに対
称的に位置することが要求される。これら二つのポンプ
信号ｆｐ１及びｆｐ２は、従って、同一であるが、ただ
し、ファイバ分散ゼロから反対のオフセットを持つ周波
数を持つ。分散ゼロの回りの対称配置は入力信号の共役
（成分）に対して最適な位相整合を提供し、結果とし
て、共役出力信号のパワーを高める。非縮退四−ホトン
混合のために別の信号及びポンプ周波数配置を使用する
こともできることに注意する。例えば、入力信号の周波
数シフトが要求される場合は、入力信号とポンプ信号の
一つが分散ゼロの回りに対称的に位置されるべきであ
る。
【００２２】前述のように、四−ホトン混合における最
適な効率は、一つ或は複数のポンプ信号の偏波が混合さ
れている光信号の偏波と同一であるときに得られる。こ
の点を解説する式は周知であり、ここでは複製されな
い。これらの式は、例えば、K.Inoue によって、Journa
l of Quantum Electoronics 、Ｖｏｌ．２８、１９９２
年出版、ページ８８３−８９４に掲載の論文『単一モー
ドファイバ内での四−ホトン混合効率への偏波の影響
（Polarization Effect on For-wave Mixing Efficienc
y in a Single-Mode Fiber）』において示されている。
偏波無依存四−ホトン混合は、入力信号の偏波を検出
し、制御し、或は調節することなしに、混合生成信号の
効率的な生成を可能にする。本発明は、非線型混合デバ
イス、例えば、分散シフトファイバの分散ゼロを中心と
してその回りに位置された二つの直角に偏波されたポン
プ信号を使用することによって偏波無依存性（polariza
tion insensitivity）を提供する。
適な効率は、一つ或は複数のポンプ信号の偏波が混合さ
れている光信号の偏波と同一であるときに得られる。こ
の点を解説する式は周知であり、ここでは複製されな
い。これらの式は、例えば、K.Inoue によって、Journa
l of Quantum Electoronics 、Ｖｏｌ．２８、１９９２
年出版、ページ８８３−８９４に掲載の論文『単一モー
ドファイバ内での四−ホトン混合効率への偏波の影響
（Polarization Effect on For-wave Mixing Efficienc
y in a Single-Mode Fiber）』において示されている。
偏波無依存四−ホトン混合は、入力信号の偏波を検出
し、制御し、或は調節することなしに、混合生成信号の
効率的な生成を可能にする。本発明は、非線型混合デバ
イス、例えば、分散シフトファイバの分散ゼロを中心と
してその回りに位置された二つの直角に偏波されたポン
プ信号を使用することによって偏波無依存性（polariza
tion insensitivity）を提供する。
【００２３】図４は本発明に従う一例としての偏波無依
存光学四−ホトンミキサ４０の一つの実現を示す。光学
四−ホトンミキサ４０は、光信号入力４１及び直角ポン
プ信号入力４２を含む。単一チャネル或は多重チャネル
光通信信号が光信号入力４１に加えられる。二つの直角
に偏波したポンプ信号ｆｐ１及びｆｐ２がポンプ信号入
力４２に加えられる。ポアレンカの球上の約１０゜の完
全な直交性からの変動は本発明の目的に対しては実質的
に直角であると見なされる。直角に偏波したポンプ信号
ｆｐ１及びｆｐ２を生成するための技法については以下
に議論される。光信号は、偏波の二つの直角状態の総和
として特性化することができる。入力光信号とポンプ信
号はビーム結合器４３内で結合され、必要であれば、光
増幅器４４内で増幅される。光増幅器４４は、エルビウ
ムドープされたファイバ増幅器、半導体レーザ増幅器、
或は他のタイプの光増幅器であり得る。混合生成信号を
得るためには増幅器は必要でないが、これは通常混合生
成信号内の光学パワーを増加するために挿入される。ノ
イズフィルタ４５が混合の前に結合及び増幅された入力
及びポンプ信号からの増幅された自然放射（ＡＳＥ）ノ
イズを制限するために挿入される。
存光学四−ホトンミキサ４０の一つの実現を示す。光学
四−ホトンミキサ４０は、光信号入力４１及び直角ポン
プ信号入力４２を含む。単一チャネル或は多重チャネル
光通信信号が光信号入力４１に加えられる。二つの直角
に偏波したポンプ信号ｆｐ１及びｆｐ２がポンプ信号入
力４２に加えられる。ポアレンカの球上の約１０゜の完
全な直交性からの変動は本発明の目的に対しては実質的
に直角であると見なされる。直角に偏波したポンプ信号
ｆｐ１及びｆｐ２を生成するための技法については以下
に議論される。光信号は、偏波の二つの直角状態の総和
として特性化することができる。入力光信号とポンプ信
号はビーム結合器４３内で結合され、必要であれば、光
増幅器４４内で増幅される。光増幅器４４は、エルビウ
ムドープされたファイバ増幅器、半導体レーザ増幅器、
或は他のタイプの光増幅器であり得る。混合生成信号を
得るためには増幅器は必要でないが、これは通常混合生
成信号内の光学パワーを増加するために挿入される。ノ
イズフィルタ４５が混合の前に結合及び増幅された入力
及びポンプ信号からの増幅された自然放射（ＡＳＥ）ノ
イズを制限するために挿入される。
【００２４】増幅された光信号及びポンプ信号は混合デ
バイス４６に供給されるが、この中でこれら成分の非縮
退四−ホトン混合が遂行される。示される実施例におい
ては、約２０ｋｍの長さのシリカ分散シフトファイバが
混合デバイスとして使用される。一つの代替混合デバイ
スは、前に述べたように、半導体レーザ増幅器である。
光集積回路実現が要求されるような空間の制約された用
途においては半導体レーザ増幅器が使用される。この混
合プロセスは、複数の混合生成信号を生成し、これらの
一つ或は複数が光入力信号の位相共役（成分）として使
用される。混合デバイス４６内の非縮退混合の一つの位
相共役生成信号ｆｓ＊が図３に示される。この位相生成
共役混合生成信号ｆｓ＊はｆｐ１＋ｆｐ２−ｆｓに対応
する生成信号である。フィルタ４７が混合デバイス４６
の後ろに、要求される混合生成信号をパスする一方で、
入力信号、ポンプ信号及び望ましくない混合生成信号周
波数を減衰するために挿入される。例えば、フィルタ４
７は、ｆｓ＊及びその変調された成分はパスするが、ｆ
ｓ、ｆｐ１、ｆｐ２、望ましくない三次混合生成信号及
びより高次の混合生成信号を拒絶するように設計された
帯域通過フィルタであり得る。要求される生成信号ｆｓ
＊は光ミキサ出力４８の所に提供される。
バイス４６に供給されるが、この中でこれら成分の非縮
退四−ホトン混合が遂行される。示される実施例におい
ては、約２０ｋｍの長さのシリカ分散シフトファイバが
混合デバイスとして使用される。一つの代替混合デバイ
スは、前に述べたように、半導体レーザ増幅器である。
光集積回路実現が要求されるような空間の制約された用
途においては半導体レーザ増幅器が使用される。この混
合プロセスは、複数の混合生成信号を生成し、これらの
一つ或は複数が光入力信号の位相共役（成分）として使
用される。混合デバイス４６内の非縮退混合の一つの位
相共役生成信号ｆｓ＊が図３に示される。この位相生成
共役混合生成信号ｆｓ＊はｆｐ１＋ｆｐ２−ｆｓに対応
する生成信号である。フィルタ４７が混合デバイス４６
の後ろに、要求される混合生成信号をパスする一方で、
入力信号、ポンプ信号及び望ましくない混合生成信号周
波数を減衰するために挿入される。例えば、フィルタ４
７は、ｆｓ＊及びその変調された成分はパスするが、ｆ
ｓ、ｆｐ１、ｆｐ２、望ましくない三次混合生成信号及
びより高次の混合生成信号を拒絶するように設計された
帯域通過フィルタであり得る。要求される生成信号ｆｓ
＊は光ミキサ出力４８の所に提供される。
【００２５】図４の一例としての光ミキサの偏波無依存
性は、一部は直角ポンプ信号入力４２に供給される二つ
のポンプ信号ｆｐ１及びｆｐ２の直交性の結果である。
本発明の偏波無依存性は、従って、直角ポンプ信号が生
成される方法とは無関係に、二つの直角に偏波されたポ
ンプ信号を直角ポンプ入力４２に供給することによって
得られる。位相整合の長所を提供するために、これら二
つの直角ポンプ信号は、また、分散シフトファイバの分
散ゼロを中心としてその回りに位置されるべきである。
これら二つのポンプ信号ｆｐ１及びｆｐ２は、これらの
信号が互いに直角であり、要求される周波数を持つ限
り、単一の信号ポンプ源から供給することができる。
性は、一部は直角ポンプ信号入力４２に供給される二つ
のポンプ信号ｆｐ１及びｆｐ２の直交性の結果である。
本発明の偏波無依存性は、従って、直角ポンプ信号が生
成される方法とは無関係に、二つの直角に偏波されたポ
ンプ信号を直角ポンプ入力４２に供給することによって
得られる。位相整合の長所を提供するために、これら二
つの直角ポンプ信号は、また、分散シフトファイバの分
散ゼロを中心としてその回りに位置されるべきである。
これら二つのポンプ信号ｆｐ１及びｆｐ２は、これらの
信号が互いに直角であり、要求される周波数を持つ限
り、単一の信号ポンプ源から供給することができる。
【００２６】光信号入力４２に供給される光信号は、一
般的には、与えられた任意の用途によって要求されるよ
うに、周波数反転或は位相共役化される光通信信号であ
る。本発明の光信号は、単一チャネル信号である場合
も、多重チャネル信号である場合もあることに注意す
る。図４の実現は、混合の前に多重チャネル光信号をそ
の様々なチャネル信号に分離するためにチャネルルータ
を必要とすることなしに直接に多重チャネル光信号の偏
波無依存光四−ホトン混合を遂行する。周波数変換は、
従って、本発明によると多重チャネルシステム内で単一
光ミキサを使用して遂行される。
般的には、与えられた任意の用途によって要求されるよ
うに、周波数反転或は位相共役化される光通信信号であ
る。本発明の光信号は、単一チャネル信号である場合
も、多重チャネル信号である場合もあることに注意す
る。図４の実現は、混合の前に多重チャネル光信号をそ
の様々なチャネル信号に分離するためにチャネルルータ
を必要とすることなしに直接に多重チャネル光信号の偏
波無依存光四−ホトン混合を遂行する。周波数変換は、
従って、本発明によると多重チャネルシステム内で単一
光ミキサを使用して遂行される。
【００２７】要求される混合生成信号内のパワーは、入
力信号のパワーと二つのポンプ信号のパワーの積に比例
する。図４の実施例においては、各ポンプ信号は約０．
０から＋１０．０Ｄｂｍのパワーレベルを持つ。ここ
で、Ｄｂｍは、１ｍＷに対するデシベルを示し、従っ
て、１ｍＷは０．０ｄＢｍに対応する。ミキサ出力パワ
ーはポンプ信号のパワーを上げることによって増加する
ことができるが、誘導ブリルアン散乱（stimulated Bri
llouin scattering （ＳＢＳ））が実施において使用で
きる最大ポンプパワーを決定する。ＳＢＳはファイバ媒
体内のフォノンによるポンプ光の後方散乱によって発生
し、ポンプ信号内の非線型媒体内を伝播するパワーをＳ
ＢＳしきい値として知られるパワーレベルに制限する。
ＳＢＳしきい値を越える全てのポンプパワーはファイバ
の入力に向かって後方に散乱し、四−ホトン混合に完全
には寄与しない。ＳＢＳ歪は通常の３．０から１０．０
Ｄｂｍのレンジ内においてポンプパワーに対して重要な
要因となる。周知のように、ＳＢＳしきい値は、ポンプ
信号のライン幅が約２０ＭｈｚのＳＢＳ帯域幅よりも広
い場合には上げられる。これは、２０Ｍｈｚより大きな
自然ライン幅（naturallinewidth） を持つ光源を使用
することによって達成することができる。或は、ポンプ
信号のライン幅は、人工的に、非線型媒体の下流に向か
っての光伝播時間の二倍の逆数（reciprocal）、例え
ば、２０ｋｍ長の非線型媒体に対しては５Ｋｈｚよりも
大きな速度にてポンプ信号を変調することによってＳＢ
Ｓ帯域幅よりも広くすることができる。ライン幅を約２
００から３００Ｍｈｚに増加する変調はＳＢＳしきい値
を約１０Ｄｂ上げるために使用することができ、結果と
して、約１３．０から２０．０Ｄｂｍのパワーレベルを
持つポンプ信号が大きなＳＢＳ歪なしに使用することが
できるようになる。用語“位相変調（phase modulatio
n）”は、任意の周波数変調関数は等価の位相変調関数
として表現できるために、また周波数変調も含む。
力信号のパワーと二つのポンプ信号のパワーの積に比例
する。図４の実施例においては、各ポンプ信号は約０．
０から＋１０．０Ｄｂｍのパワーレベルを持つ。ここ
で、Ｄｂｍは、１ｍＷに対するデシベルを示し、従っ
て、１ｍＷは０．０ｄＢｍに対応する。ミキサ出力パワ
ーはポンプ信号のパワーを上げることによって増加する
ことができるが、誘導ブリルアン散乱（stimulated Bri
llouin scattering （ＳＢＳ））が実施において使用で
きる最大ポンプパワーを決定する。ＳＢＳはファイバ媒
体内のフォノンによるポンプ光の後方散乱によって発生
し、ポンプ信号内の非線型媒体内を伝播するパワーをＳ
ＢＳしきい値として知られるパワーレベルに制限する。
ＳＢＳしきい値を越える全てのポンプパワーはファイバ
の入力に向かって後方に散乱し、四−ホトン混合に完全
には寄与しない。ＳＢＳ歪は通常の３．０から１０．０
Ｄｂｍのレンジ内においてポンプパワーに対して重要な
要因となる。周知のように、ＳＢＳしきい値は、ポンプ
信号のライン幅が約２０ＭｈｚのＳＢＳ帯域幅よりも広
い場合には上げられる。これは、２０Ｍｈｚより大きな
自然ライン幅（naturallinewidth） を持つ光源を使用
することによって達成することができる。或は、ポンプ
信号のライン幅は、人工的に、非線型媒体の下流に向か
っての光伝播時間の二倍の逆数（reciprocal）、例え
ば、２０ｋｍ長の非線型媒体に対しては５Ｋｈｚよりも
大きな速度にてポンプ信号を変調することによってＳＢ
Ｓ帯域幅よりも広くすることができる。ライン幅を約２
００から３００Ｍｈｚに増加する変調はＳＢＳしきい値
を約１０Ｄｂ上げるために使用することができ、結果と
して、約１３．０から２０．０Ｄｂｍのパワーレベルを
持つポンプ信号が大きなＳＢＳ歪なしに使用することが
できるようになる。用語“位相変調（phase modulatio
n）”は、任意の周波数変調関数は等価の位相変調関数
として表現できるために、また周波数変調も含む。
【００２８】ＳＢＳの影響を克服するために使用される
位相変調は、この位相変調が混合生成信号上に印加され
るために、光通信システム内に別の問題を導入する。四
−ホトン混合プロセスにおける位相変調ポンプ信号の使
用は、縮退ポンプ信号が使用された場合、このケースに
おいてはポンプ信号上の位相変動がコ−ヒレント的に加
算されるために、ポンプビームのライン幅の約４倍のラ
イン幅を持つ混合生成信号を生成する。ライン幅の増加
は、光ファイバの色分散は、例えば、システム中間ポイ
ントの所の信号周波数の変動を受信機の所の位相変動に
変換（translate） するという意味において、システム
性能を大きく劣化させる。クロック到着時間におけるこ
の位相変動はシステムデータ速度から見れば遅いが、受
信機クロック回復回路がこれを追跡できないために性能
は劣化する。中央スパン（midspan） 位相共役化の場合
は、位相共役信号の増加されたライン幅がスパンの第二
の半分内のファイバによってさらに分散され、受信機の
所のクロック位相の変動に変換（translate） される。
このクロック位相の変動は、位相ノイズ或はジッタとし
て特性化されるが、これは、中央スパン位相共役化の分
散補償を相殺する。
位相変調は、この位相変調が混合生成信号上に印加され
るために、光通信システム内に別の問題を導入する。四
−ホトン混合プロセスにおける位相変調ポンプ信号の使
用は、縮退ポンプ信号が使用された場合、このケースに
おいてはポンプ信号上の位相変動がコ−ヒレント的に加
算されるために、ポンプビームのライン幅の約４倍のラ
イン幅を持つ混合生成信号を生成する。ライン幅の増加
は、光ファイバの色分散は、例えば、システム中間ポイ
ントの所の信号周波数の変動を受信機の所の位相変動に
変換（translate） するという意味において、システム
性能を大きく劣化させる。クロック到着時間におけるこ
の位相変動はシステムデータ速度から見れば遅いが、受
信機クロック回復回路がこれを追跡できないために性能
は劣化する。中央スパン（midspan） 位相共役化の場合
は、位相共役信号の増加されたライン幅がスパンの第二
の半分内のファイバによってさらに分散され、受信機の
所のクロック位相の変動に変換（translate） される。
このクロック位相の変動は、位相ノイズ或はジッタとし
て特性化されるが、これは、中央スパン位相共役化の分
散補償を相殺する。
【００２９】本発明はＳＢＳしきい値を上げることに伴
うこれらの問題を直角に偏波されたポンプ信号の各々を
位相変調するために、等価であるが符号が反対の位相変
調信号を使用することによって解決する。こうして、一
つのポンプ信号の位相変調は、他方のポンプ信号のそれ
と符号が反対にされる。単一周波数変調の場合は、これ
ら二つの変調信号はこれら二つの信号間の約１８０゜の
相対位相シフトを除いて同一であると見ることができ
る。両方のポンプ変調信号を供給するために単一の変調
信号源が使用され、これら信号の一つの変調が他方の信
号の変調に対して反転される。光信号はφ（ｔ）によっ
て与えられる位相変調を持つＣＷキャリアとして記述す
ることができ、ここで、ｔは時間を表わす。共役信号の
位相は、φproduct ＝φp1＋φp2−φsignal−ｋｚ＋ω
ｔであり、ここで、φp1、φp2、及びφsignalは、それ
ぞれ二つのポンプ信号及び入力信号の位相であり、ｋ及
びｗは、共役生成信号（conjugate product） の波ベク
トル及び角周波数であり、ｚはファイバを下っての距離
である。φp1＝−φp2である場合は、二つのポンプ信号
の位相は相殺し、ポンプ信号の変調ライン幅は、共役生
成信号上に印加されない。結果として、各ポンプ信号の
ライン幅が増加し、従って、ＳＢＳしきい値が上げられ
るが、要求される混合生成信号（mixing product）のラ
イン幅は増加しない。各ポンプ信号の変調の結果として
通常は考えられる増加は、他方のポンプ信号上への等価
の位相シフトされた変調によって相殺される。
うこれらの問題を直角に偏波されたポンプ信号の各々を
位相変調するために、等価であるが符号が反対の位相変
調信号を使用することによって解決する。こうして、一
つのポンプ信号の位相変調は、他方のポンプ信号のそれ
と符号が反対にされる。単一周波数変調の場合は、これ
ら二つの変調信号はこれら二つの信号間の約１８０゜の
相対位相シフトを除いて同一であると見ることができ
る。両方のポンプ変調信号を供給するために単一の変調
信号源が使用され、これら信号の一つの変調が他方の信
号の変調に対して反転される。光信号はφ（ｔ）によっ
て与えられる位相変調を持つＣＷキャリアとして記述す
ることができ、ここで、ｔは時間を表わす。共役信号の
位相は、φproduct ＝φp1＋φp2−φsignal−ｋｚ＋ω
ｔであり、ここで、φp1、φp2、及びφsignalは、それ
ぞれ二つのポンプ信号及び入力信号の位相であり、ｋ及
びｗは、共役生成信号（conjugate product） の波ベク
トル及び角周波数であり、ｚはファイバを下っての距離
である。φp1＝−φp2である場合は、二つのポンプ信号
の位相は相殺し、ポンプ信号の変調ライン幅は、共役生
成信号上に印加されない。結果として、各ポンプ信号の
ライン幅が増加し、従って、ＳＢＳしきい値が上げられ
るが、要求される混合生成信号（mixing product）のラ
イン幅は増加しない。各ポンプ信号の変調の結果として
通常は考えられる増加は、他方のポンプ信号上への等価
の位相シフトされた変調によって相殺される。
【００３０】前の議論においては、ＳＢＳ抑圧が入力信
号の位相共役である混合生成信号のケースに対して説明
された。幾つかの用途、例えば、単一サイズバンド変調
（sigle-sideband modulation） を持つ周波数変調信号
（frequency shifting signals）の場合は、入力信号の
位相共役ではなく位相アナログ（phase-analogue）であ
る混合生成信号に対してＳＢＳを抑圧することが要求さ
れる。このケースにおいては、混合生成信号上にポンプ
変調を課すことを回避するために、ｆ１及びｆ２は、反
対の変調でなく同一の変調を持つべきである。位相アナ
ログ混合生成信号の一つの位相は、φproduct ＝φp1−
φp2＋φsignal−ｋｚ＋ωｔであり、ここで、φp1、φ
p2、φsignal、ｚ、及びｔは上記と同一の定義を持ち、
一方、ｋ及びｗは、位相アナログ生成信号の波ベクトル
及び角周波数を表わす。φp1＝φp2の場合は、これら二
つのポンプ信号の位相は相殺し、これらポンプ信号の変
調ライン幅は共役生成信号上に印加されない。
号の位相共役である混合生成信号のケースに対して説明
された。幾つかの用途、例えば、単一サイズバンド変調
（sigle-sideband modulation） を持つ周波数変調信号
（frequency shifting signals）の場合は、入力信号の
位相共役ではなく位相アナログ（phase-analogue）であ
る混合生成信号に対してＳＢＳを抑圧することが要求さ
れる。このケースにおいては、混合生成信号上にポンプ
変調を課すことを回避するために、ｆ１及びｆ２は、反
対の変調でなく同一の変調を持つべきである。位相アナ
ログ混合生成信号の一つの位相は、φproduct ＝φp1−
φp2＋φsignal−ｋｚ＋ωｔであり、ここで、φp1、φ
p2、φsignal、ｚ、及びｔは上記と同一の定義を持ち、
一方、ｋ及びｗは、位相アナログ生成信号の波ベクトル
及び角周波数を表わす。φp1＝φp2の場合は、これら二
つのポンプ信号の位相は相殺し、これらポンプ信号の変
調ライン幅は共役生成信号上に印加されない。
【００３１】図５は本発明に従う二つの直角に偏波した
ポンプ信号を生成するための一例としてのシステム５０
の略図である。この一例としての直角ポンプ信号発生器
５０は非線型混合デバイス内での縮退四−ホトン混合を
使用する。この直角ポンプ信号発生器５０は、周波数ｆ
１の信号源５２に約０．５から１０００Ｍｈｚの周波数
の位相変調信号を供給するための位相変調入力５１を含
む。この位相変調は、上に説明のように、ポンプ信号の
ＳＢＳしきい値を上げるために使用される。信号源５２
は約０．０Ｄｂｍのパワーレベルを持つ周波数ｆ１の光
信号を供給する。この周波数ｆ１の光信号は第一のポン
プ信号として機能する。第二の信号源５３は約０．０Ｄ
ｂｍのパワーレベルを持つ周波数ｆｐの混合信号を供給
する。信号源５２、５３の片方或は両方の後ろに対応す
るソース出力信号の偏波を調節するために偏波コントロ
ーラ５４、５５が置かれる。それぞれ、ソース５２、５
３からの第一のポンプ信号ｆ１及び混合信号ｆｐは、ビ
ーム結合器５６内に供給され、ここでこれらの信号は結
合される。こうして結合された第一のポンプ信号及び混
合信号は増幅器５７内において増幅され、次に非線型混
合デバイス５８に供給され、ここで第一のポンプ信号ｆ
１は混合信号ｆｐと混合する。混合デバイス５８内での
この四−ホトン混合プロセスは複数の混合生成信号を生
成する。これらの一つは変調された第一のポンプ信号ｆ
１の共役（成分）ｆ２であるが、ここで、ｆ２＝２ｆｐ
−ｆ１である。周波数ｆ２を持つ共役信号は直角ポンプ
信号発生器５０内で生成された第二のポンプ信号であ
る。変調された第一及び第二のポンプ信号ｆ１及びｆ２
は、フィルタ５９内に通されるが、このフィルタは、第
二のポンプ信号ｆ２を通過させ、周波数ｆ１の第一のポ
ンプ信号を第二のポンプ信号ｆ２のレベルとおおむね等
しくなるまで減衰し、そして周波数ｆｐの混合信号をブ
ロックする。最後に、周波数ｆ１及び周波数ｆ２の第一
及び第二のポンプ信号が偏波直角化器６０に供給される
が、これはこれら二つのポンプ信号の相対偏波を調節し
て直角偏波を提供する。出力６１の所の周波数ｆ１及び
ｆ２の第一及び第二のポンプ信号は、図４の偏波無依存
光ミキサの直角ポンプ信号入力４２内に入力される直角
ポンプ信号を表す。
ポンプ信号を生成するための一例としてのシステム５０
の略図である。この一例としての直角ポンプ信号発生器
５０は非線型混合デバイス内での縮退四−ホトン混合を
使用する。この直角ポンプ信号発生器５０は、周波数ｆ
１の信号源５２に約０．５から１０００Ｍｈｚの周波数
の位相変調信号を供給するための位相変調入力５１を含
む。この位相変調は、上に説明のように、ポンプ信号の
ＳＢＳしきい値を上げるために使用される。信号源５２
は約０．０Ｄｂｍのパワーレベルを持つ周波数ｆ１の光
信号を供給する。この周波数ｆ１の光信号は第一のポン
プ信号として機能する。第二の信号源５３は約０．０Ｄ
ｂｍのパワーレベルを持つ周波数ｆｐの混合信号を供給
する。信号源５２、５３の片方或は両方の後ろに対応す
るソース出力信号の偏波を調節するために偏波コントロ
ーラ５４、５５が置かれる。それぞれ、ソース５２、５
３からの第一のポンプ信号ｆ１及び混合信号ｆｐは、ビ
ーム結合器５６内に供給され、ここでこれらの信号は結
合される。こうして結合された第一のポンプ信号及び混
合信号は増幅器５７内において増幅され、次に非線型混
合デバイス５８に供給され、ここで第一のポンプ信号ｆ
１は混合信号ｆｐと混合する。混合デバイス５８内での
この四−ホトン混合プロセスは複数の混合生成信号を生
成する。これらの一つは変調された第一のポンプ信号ｆ
１の共役（成分）ｆ２であるが、ここで、ｆ２＝２ｆｐ
−ｆ１である。周波数ｆ２を持つ共役信号は直角ポンプ
信号発生器５０内で生成された第二のポンプ信号であ
る。変調された第一及び第二のポンプ信号ｆ１及びｆ２
は、フィルタ５９内に通されるが、このフィルタは、第
二のポンプ信号ｆ２を通過させ、周波数ｆ１の第一のポ
ンプ信号を第二のポンプ信号ｆ２のレベルとおおむね等
しくなるまで減衰し、そして周波数ｆｐの混合信号をブ
ロックする。最後に、周波数ｆ１及び周波数ｆ２の第一
及び第二のポンプ信号が偏波直角化器６０に供給される
が、これはこれら二つのポンプ信号の相対偏波を調節し
て直角偏波を提供する。出力６１の所の周波数ｆ１及び
ｆ２の第一及び第二のポンプ信号は、図４の偏波無依存
光ミキサの直角ポンプ信号入力４２内に入力される直角
ポンプ信号を表す。
【００３２】さらに、これら周波数ｆ１及びｆ２の直角
に偏波された第一及び第二のポンプ信号は、これらが互
いに共役であるために等価であるが、但し、反対の変調
を持つ。出力６１の所の直角ポンプ信号は、位相変調の
結果としてより高いＳＢＳしきい値を持つが、但し、両
方のポンプ信号の位相変調効果が互いに相殺するために
その後の四−ホトン混合生成信号内に位相歪が導入され
ることはない。ポンプ信号上の位相変調は、従って、こ
れら二つのポンプ周波数の幾つかの出力混合生成信号、
例えば、位相共役混合生成信号上に出現しない。
に偏波された第一及び第二のポンプ信号は、これらが互
いに共役であるために等価であるが、但し、反対の変調
を持つ。出力６１の所の直角ポンプ信号は、位相変調の
結果としてより高いＳＢＳしきい値を持つが、但し、両
方のポンプ信号の位相変調効果が互いに相殺するために
その後の四−ホトン混合生成信号内に位相歪が導入され
ることはない。ポンプ信号上の位相変調は、従って、こ
れら二つのポンプ周波数の幾つかの出力混合生成信号、
例えば、位相共役混合生成信号上に出現しない。
【００３４】偏波直角化器６０は偏波コントローラ５
３、５４が周波数ｆ１及びｆ２の二つの生成されたポン
プ信号間の要求される偏波をセットするために十分でな
い場合に使用される。これは、例えば、線型媒体５８の
選択がｆ２のそれと直角の偏波を持つ共役混合生成信号
ｆ２の生成を許さない場合に起こる。偏波直角化器６０
は、入力として、例えば、等しい偏波の信号ｆ１及びｆ
２を取り、直角偏波を持つ信号ｆ１及びｆ２を出力す
る。偏波直角化器６０の一つの可能な実現は、ある長さ
の高複屈折ファイバにファイバ軸に対して４５゜に方位
する線型偏波を持つポンプ信号ｆ１及びｆ２を送る構成
である。この複屈折ファイバの長さは、周波数ｆ１及び
ｆ２の信号間に１８０゜の位相シフトが提供されるよう
に選択されるべきである。もう一つの可能な実現は、狭
帯域偏波ビームスプリッタを使用する方法であるが、ポ
ンプ信号ｆ１及びｆ２の各々に対して一つのペアのビー
ムスプリッタが用意される。信号ｆ１及びｆ２はそれら
の対応するビームスプリッタを通過し、そして信号ｆ１
及びｆ２がこれによって直角となるように再結合され
る。もう一つの可能性は、例えば、一つ或いは複数の偏
波コントローラ５４、５５を調節することによって、偏
波直角化器の必要なしに、それが信号ｆ２と直角になる
ように信号ｆ１を生成する方法である。
３、５４が周波数ｆ１及びｆ２の二つの生成されたポン
プ信号間の要求される偏波をセットするために十分でな
い場合に使用される。これは、例えば、線型媒体５８の
選択がｆ２のそれと直角の偏波を持つ共役混合生成信号
ｆ２の生成を許さない場合に起こる。偏波直角化器６０
は、入力として、例えば、等しい偏波の信号ｆ１及びｆ
２を取り、直角偏波を持つ信号ｆ１及びｆ２を出力す
る。偏波直角化器６０の一つの可能な実現は、ある長さ
の高複屈折ファイバにファイバ軸に対して４５゜に方位
する線型偏波を持つポンプ信号ｆ１及びｆ２を送る構成
である。この複屈折ファイバの長さは、周波数ｆ１及び
ｆ２の信号間に１８０゜の位相シフトが提供されるよう
に選択されるべきである。もう一つの可能な実現は、狭
帯域偏波ビームスプリッタを使用する方法であるが、ポ
ンプ信号ｆ１及びｆ２の各々に対して一つのペアのビー
ムスプリッタが用意される。信号ｆ１及びｆ２はそれら
の対応するビームスプリッタを通過し、そして信号ｆ１
及びｆ２がこれによって直角となるように再結合され
る。もう一つの可能性は、例えば、一つ或いは複数の偏
波コントローラ５４、５５を調節することによって、偏
波直角化器の必要なしに、それが信号ｆ２と直角になる
ように信号ｆ１を生成する方法である。
【００３５】前述のように、位相共役化することなしに
入力信号を周波数変調するケースにおいてＳＢＳを抑圧
するためには、二つのポンプ信号に同一の変調を提供す
ることが必要である。前に説明された互いに位相共役で
あるポンプ信号ｆ１及びｆ２を生成するための方法は、
ｆ１に対して位相アナログ（phase analogue）であるポ
ンプ信号ｆ２を生成するために単純に採用することがで
きる。二つの混合信号ｆｐａ及びｆｐｂを混合信号ｆｐ
によって置換すると、周波数ｆ１＋ｆｐａ−ｆｐｂ及び
ｆ１＋ｆｐｂ−ｆｐａのｆ１に位相アナログである混合
生成信号が生成される。これらの信号のいずれかを第二
のポンプ信号ｆ２として使用することができる。この場
合、ｆ１及びｆ２は位相アナログであるために、これら
ポンプ信号上への変調は、幾つかのその後の四−ホトン
混合生成信号内に位相歪を導入することはない。ｆｓ＋
ｆ１−ｆ２及びｆｓ＋ｆ２−ｆ１の周波数のこれらの生
成信号は周波数ｆｓの入力信号の周波数変調位相アナロ
グ（成分）（frequency-shifted phase-analogues） で
ある。
入力信号を周波数変調するケースにおいてＳＢＳを抑圧
するためには、二つのポンプ信号に同一の変調を提供す
ることが必要である。前に説明された互いに位相共役で
あるポンプ信号ｆ１及びｆ２を生成するための方法は、
ｆ１に対して位相アナログ（phase analogue）であるポ
ンプ信号ｆ２を生成するために単純に採用することがで
きる。二つの混合信号ｆｐａ及びｆｐｂを混合信号ｆｐ
によって置換すると、周波数ｆ１＋ｆｐａ−ｆｐｂ及び
ｆ１＋ｆｐｂ−ｆｐａのｆ１に位相アナログである混合
生成信号が生成される。これらの信号のいずれかを第二
のポンプ信号ｆ２として使用することができる。この場
合、ｆ１及びｆ２は位相アナログであるために、これら
ポンプ信号上への変調は、幾つかのその後の四−ホトン
混合生成信号内に位相歪を導入することはない。ｆｓ＋
ｆ１−ｆ２及びｆｓ＋ｆ２−ｆ１の周波数のこれらの生
成信号は周波数ｆｓの入力信号の周波数変調位相アナロ
グ（成分）（frequency-shifted phase-analogues） で
ある。
【００３６】図５のこの一例としてのシステムに対する
一つの代替実現は、偏波コントローラ５４とビーム結合
器５６との間にビームスプリッタ（図示無し）を含む。
第一のポンプ信号はビームスプリッタ内で分割され、遅
延要素（図示無し）内に通過され、偏波直角化器６０内
に入力される。この場合、フィルタ５９は、ビームスプ
リッタ及び遅延要素を介して直角化器６０に供給される
第二のポンプ信号のみを通過するように設計される。遅
延要素は、第一のポンプ信号に対して、第二のポンプ信
号によって直角化器６０に到達するまでに経験される遅
延とおおむね同一の遅延を提供すべきである。
一つの代替実現は、偏波コントローラ５４とビーム結合
器５６との間にビームスプリッタ（図示無し）を含む。
第一のポンプ信号はビームスプリッタ内で分割され、遅
延要素（図示無し）内に通過され、偏波直角化器６０内
に入力される。この場合、フィルタ５９は、ビームスプ
リッタ及び遅延要素を介して直角化器６０に供給される
第二のポンプ信号のみを通過するように設計される。遅
延要素は、第一のポンプ信号に対して、第二のポンプ信
号によって直角化器６０に到達するまでに経験される遅
延とおおむね同一の遅延を提供すべきである。
【００３７】図６は図５の直角ポンプ信号発生器内の第
一及び第二のポンプ信号及び混合信号を図解する一例と
しての周波数スペクトルである。ｆ１と命名される信号
成分のグループは位相変調された第一のポンプ信号を表
わす。周波数ｆｐの単一の信号成分は変調されてない混
合信号を表わす。周波数ｆｐの混合信号は、実際には、
周波数ｆ１及びｆｐの信号の縮退四−ホトン混合を表わ
す図５のポンプ信号として機能することに注意する。周
波数ｆ１及びｆ２の信号は両方とも、その後の四−ホト
ンミキサ、例えば、図４に示されるミキサ内のポンプ信
号として機能するために、混乱を回避するために、用語
“混合信号（mixing signal）” は、図５及び６内の周
波数ｆｐの信号を表わすために使用される。混合信号の
周波数ｆｐはその後の光混合において使用される混合デ
バイスの分散ゼロと一致するように選択される。例え
ば、その後の混合プロセスにおいて分散シフトファイバ
が混合デバイスとして使用される場合は、これら二つの
直角ポンプ信号はファイバの分散ゼロから対称的にオフ
セットされた周波数を持つべきである。このような周波
数配置を生成するためには、図６に示される混合信号ｆ
ｐはファイバの分散ゼロと一致すべきである。周波数ｆ
１の第一のポンプ信号は、ｆｐから所望の距離だけ離れ
て位置されるべきである。図５の発生器内での縮退四−
ホトン混合の後の結果は、ファイバの分散ゼロの回りに
対称的に配置された周波数ｆ１及びｆ２の直角に偏波さ
れたポンプ信号を与える。図５の発生器は直角ポンプ信
号を生成するために縮退四−ホトン混合を使用するが、
非縮退四−ホトン混合を含む他の混合プロセスを使用す
ることもできる。さらに、上の直角ポンプ信号発生器の
重要な用途は偏波無依存光混合にあるが、この発生器
は、高パワー直角信号を要求する他の用途、例えば、偏
波多重光通信（polarization-multiplexed optical com
munication）において使用することもできる。また偏波
直角化器６０を削除することによって、この発生器は非
直角偏波を持つ共役ビームを要求する用途、例えば、偏
波依存（polarization-dependent）四−ホトン混合にお
けるＳＢＳ抑圧のために使用することもできる。
一及び第二のポンプ信号及び混合信号を図解する一例と
しての周波数スペクトルである。ｆ１と命名される信号
成分のグループは位相変調された第一のポンプ信号を表
わす。周波数ｆｐの単一の信号成分は変調されてない混
合信号を表わす。周波数ｆｐの混合信号は、実際には、
周波数ｆ１及びｆｐの信号の縮退四−ホトン混合を表わ
す図５のポンプ信号として機能することに注意する。周
波数ｆ１及びｆ２の信号は両方とも、その後の四−ホト
ンミキサ、例えば、図４に示されるミキサ内のポンプ信
号として機能するために、混乱を回避するために、用語
“混合信号（mixing signal）” は、図５及び６内の周
波数ｆｐの信号を表わすために使用される。混合信号の
周波数ｆｐはその後の光混合において使用される混合デ
バイスの分散ゼロと一致するように選択される。例え
ば、その後の混合プロセスにおいて分散シフトファイバ
が混合デバイスとして使用される場合は、これら二つの
直角ポンプ信号はファイバの分散ゼロから対称的にオフ
セットされた周波数を持つべきである。このような周波
数配置を生成するためには、図６に示される混合信号ｆ
ｐはファイバの分散ゼロと一致すべきである。周波数ｆ
１の第一のポンプ信号は、ｆｐから所望の距離だけ離れ
て位置されるべきである。図５の発生器内での縮退四−
ホトン混合の後の結果は、ファイバの分散ゼロの回りに
対称的に配置された周波数ｆ１及びｆ２の直角に偏波さ
れたポンプ信号を与える。図５の発生器は直角ポンプ信
号を生成するために縮退四−ホトン混合を使用するが、
非縮退四−ホトン混合を含む他の混合プロセスを使用す
ることもできる。さらに、上の直角ポンプ信号発生器の
重要な用途は偏波無依存光混合にあるが、この発生器
は、高パワー直角信号を要求する他の用途、例えば、偏
波多重光通信（polarization-multiplexed optical com
munication）において使用することもできる。また偏波
直角化器６０を削除することによって、この発生器は非
直角偏波を持つ共役ビームを要求する用途、例えば、偏
波依存（polarization-dependent）四−ホトン混合にお
けるＳＢＳ抑圧のために使用することもできる。
【００３８】本発明の性能を最適化するためには、これ
ら二つのポンプ信号の偏波は実質的に直角でなければな
らない。前述の説明は、光ミキサ及びこの要素の性能が
時間の関数として変化或は劣化しないことを想定する。
従って、ポンプ信号の偏波は一度セットされたら、その
後の調節は必要ないと想定する。但し、実用のシステム
においては、ポンプ信号の偏波が時間と共に直角からず
れる可能性があり、従って、様々なパラメータの調節が
必要となる。光ミキサのポンプ信号の直角からのずれに
対する依存性を低減するために、偏波保存ファイバ（po
larization-maintainingfiber ）を使用することができ
る。幾つかの実施例に対しては、円偏波（circularly-p
olarized）されたポンプ信号は線型偏波（linearly-pol
arized）されたポンプ信号よりもかなり高い変換効率を
持つために、これら実施例に対しては、高い円複屈折
（high circular birefrigence）を持つ偏波保持ファイ
バが好ましいが、但し、線型偏波を持つ偏波保持ファイ
バを使用することもできる。いずれのケースにおいて
も、ファイバ分散の調節が位相マッチングを確保するた
めに行なわれる。典型的には、偏波保存ファイバを使用
する場合、一般に、ファイバは要求されるポンプ信号周
波数及び入力信号周波数に対してマッチされてないため
に、ファイバ分散の調節が位相マッチのために要求され
る。通常の複屈折光ファイバが混合媒体として使用され
る場合は、ポンプ信号の直交性からのポアレンカ球上で
の１０ というオーダの比較的小さなずれが結果として
混合生成信号のパワーを大きく劣化させるために、ポン
プ信号の相対偏波が適当なシステム性能を提供するため
に注意深く制御されなければならない。
ら二つのポンプ信号の偏波は実質的に直角でなければな
らない。前述の説明は、光ミキサ及びこの要素の性能が
時間の関数として変化或は劣化しないことを想定する。
従って、ポンプ信号の偏波は一度セットされたら、その
後の調節は必要ないと想定する。但し、実用のシステム
においては、ポンプ信号の偏波が時間と共に直角からず
れる可能性があり、従って、様々なパラメータの調節が
必要となる。光ミキサのポンプ信号の直角からのずれに
対する依存性を低減するために、偏波保存ファイバ（po
larization-maintainingfiber ）を使用することができ
る。幾つかの実施例に対しては、円偏波（circularly-p
olarized）されたポンプ信号は線型偏波（linearly-pol
arized）されたポンプ信号よりもかなり高い変換効率を
持つために、これら実施例に対しては、高い円複屈折
（high circular birefrigence）を持つ偏波保持ファイ
バが好ましいが、但し、線型偏波を持つ偏波保持ファイ
バを使用することもできる。いずれのケースにおいて
も、ファイバ分散の調節が位相マッチングを確保するた
めに行なわれる。典型的には、偏波保存ファイバを使用
する場合、一般に、ファイバは要求されるポンプ信号周
波数及び入力信号周波数に対してマッチされてないため
に、ファイバ分散の調節が位相マッチのために要求され
る。通常の複屈折光ファイバが混合媒体として使用され
る場合は、ポンプ信号の直交性からのポアレンカ球上で
の１０ というオーダの比較的小さなずれが結果として
混合生成信号のパワーを大きく劣化させるために、ポン
プ信号の相対偏波が適当なシステム性能を提供するため
に注意深く制御されなければならない。
【００３９】混合媒体として偏波保存ファイバを使用す
る代替として、ポンプ信号の偏波の制御がある。幾つか
の混合生成信号のパワーレベルを最小にすることによっ
て最適の光ポンプ信号偏波が保存できることが実験的に
検証されている。図７には本発明に従う入力信号の周波
数とポンプ信号の周波数の一例としての配置を図解する
一例としての周波数スペクトルが示される。幾つかの混
合生成信号ｆ３及びｆ４も示される。これら混合生成信
号ｆ３及びｆ４は、これらが二つのポンプ信号或はトー
ン（tones ）の生成信号を表わすために二トーン混合生
成信号として知られている。例えば、図７に示される二
トーン生成信号ｆ３及びｆ４はｆ３＝２ｆｐ１−ｆｐ２
及びｆ４＝２ｆｐ２−ｆｐ１によって与えられる。図７
には示されてない様々な他の二トーン生成信号がまたこ
の４波混合プロセスにおいて生成される。実験は二トー
ン生成信号、例えば、ｆ３及びｆ４のパワーは相対ポン
プ信号偏波の関数であることを示す。周波数ｆ３及びｆ
４におけるパワーが最小にされると、周波数ｆｐ１＋ｆ
ｐ２−ｆｓ＝ｆｓ＊の所の混合生成信号の入力信号の偏
波に対する依存性は最小になる。本発明はこの実験結果
をミキサ性能の時間を通じての改良を提供するために活
用する。ポンプ信号の相対偏波の調節は二トーン信号パ
ワーの測定に基づいて行なわれる。二トーン混合生成信
号が本発明のこの特徴を解説するために使用されるが、
他の混合生成信号もポンプ信号の偏波に関する類似する
情報を提供し、従って、これらもまた使用が可能である
ことに注意する。これらの他の混合生成信号には、２ｆ
ｐ２−ｆｓ及び２ｆｐ１−ｆｓが含まれる。さらに、適
当なポンプ信号偏波を確立或は保存するための他の技術
を使用することもでき、これら他の技術には、偏波ビー
ムスプリッタへのポンプ信号の注入、或はポンプ信号偏
波を測定するための偏波分析器の使用が含まれる。
る代替として、ポンプ信号の偏波の制御がある。幾つか
の混合生成信号のパワーレベルを最小にすることによっ
て最適の光ポンプ信号偏波が保存できることが実験的に
検証されている。図７には本発明に従う入力信号の周波
数とポンプ信号の周波数の一例としての配置を図解する
一例としての周波数スペクトルが示される。幾つかの混
合生成信号ｆ３及びｆ４も示される。これら混合生成信
号ｆ３及びｆ４は、これらが二つのポンプ信号或はトー
ン（tones ）の生成信号を表わすために二トーン混合生
成信号として知られている。例えば、図７に示される二
トーン生成信号ｆ３及びｆ４はｆ３＝２ｆｐ１−ｆｐ２
及びｆ４＝２ｆｐ２−ｆｐ１によって与えられる。図７
には示されてない様々な他の二トーン生成信号がまたこ
の４波混合プロセスにおいて生成される。実験は二トー
ン生成信号、例えば、ｆ３及びｆ４のパワーは相対ポン
プ信号偏波の関数であることを示す。周波数ｆ３及びｆ
４におけるパワーが最小にされると、周波数ｆｐ１＋ｆ
ｐ２−ｆｓ＝ｆｓ＊の所の混合生成信号の入力信号の偏
波に対する依存性は最小になる。本発明はこの実験結果
をミキサ性能の時間を通じての改良を提供するために活
用する。ポンプ信号の相対偏波の調節は二トーン信号パ
ワーの測定に基づいて行なわれる。二トーン混合生成信
号が本発明のこの特徴を解説するために使用されるが、
他の混合生成信号もポンプ信号の偏波に関する類似する
情報を提供し、従って、これらもまた使用が可能である
ことに注意する。これらの他の混合生成信号には、２ｆ
ｐ２−ｆｓ及び２ｆｐ１−ｆｓが含まれる。さらに、適
当なポンプ信号偏波を確立或は保存するための他の技術
を使用することもでき、これら他の技術には、偏波ビー
ムスプリッタへのポンプ信号の注入、或はポンプ信号偏
波を測定するための偏波分析器の使用が含まれる。
【００４０】図８は二トーン混合生成信号を最小にする
ことによって最適のポンプ信号直交性を確立或は保持す
るために使用するのに適当な自動偏波調節を導入する光
ミキサの一つの実施例を示す。光ミキサ７０は、もう一
つの周波数に混合されるべき単一或は多重チャネル光信
号を受信する信号入力７１を含む。二つの直角に偏波さ
れたポンプ信号はポンプ信号入力７２、７３を介して入
力される。これらポンプ信号は偏波に従ってこれらポン
プ信号を結合するために偏波ビームスプリッタ７４に供
給される。偏波ビームスプリッタ７４の出力は自動偏波
コントローラ７６に供給される。直角ポンプ信号入力７
２、７３はビームスプリッタ７３を通じて偏波され、要
求される偏波が偏波コントローラ７６によって、これら
二つのポンプ信号の直交性を維持しながら維持される。
偏波コントローラ７６は、入力７２、７３に加えられた
これら二つのポンプ信号の直角偏波されたバージョンを
ビーム結合器７５に供給し、これはこれらポンプ信号を
入力光信号と結合する。こうして結合された信号は、非
線型混合デバイス７７に供給されるが、このデバイスは
ある長さの分散シフト光ファイバであり得る。フィード
バックフィルタ７８は自動偏波コントローラ７６に加え
るための要求される混合生成信号を選択する。フィルタ
７８は、従って、上に説明の二トーン生成信号に対応す
る周波数成分ｆ３及びｆ４の一つ或は両方をパスするよ
うに設計される。検出器７９は選択された二トーン生成
信号のパワーレベルをフィードバック回路８０を駆動す
るための適当な電圧を生成するために変換するのに使用
される。フィードバック回路８０は、結果としての処理
された信号が偏波コントローラ７６を駆動するように、
二トーンパワーレベルを表わす電気信号を処理するため
の追加の回路を含む。偏波コントローラ７６は、これら
二つのポンプ信号の直交性を維持しながら、ポンプ信号
の偏波をフィードバック回路８０から出たライン８１上
の信号がゼロ或は最小に低減するように調節する能力を
持つ。こうして、光ミキサ７０は、ポンプ信号偏波を二
トーン生成信号を最小にするように調節することによっ
て、入力信号偏波の変動に対する低減された依存性を持
つ。図８のミキサはまた、出力混合生成信号の一部分が
ミキサ出力にパスし、同一生成信号の一部分がフィード
バックフィルタ７８内にパスすることを許すビームスプ
リッタ（図示無し）を含むこともできる。
ことによって最適のポンプ信号直交性を確立或は保持す
るために使用するのに適当な自動偏波調節を導入する光
ミキサの一つの実施例を示す。光ミキサ７０は、もう一
つの周波数に混合されるべき単一或は多重チャネル光信
号を受信する信号入力７１を含む。二つの直角に偏波さ
れたポンプ信号はポンプ信号入力７２、７３を介して入
力される。これらポンプ信号は偏波に従ってこれらポン
プ信号を結合するために偏波ビームスプリッタ７４に供
給される。偏波ビームスプリッタ７４の出力は自動偏波
コントローラ７６に供給される。直角ポンプ信号入力７
２、７３はビームスプリッタ７３を通じて偏波され、要
求される偏波が偏波コントローラ７６によって、これら
二つのポンプ信号の直交性を維持しながら維持される。
偏波コントローラ７６は、入力７２、７３に加えられた
これら二つのポンプ信号の直角偏波されたバージョンを
ビーム結合器７５に供給し、これはこれらポンプ信号を
入力光信号と結合する。こうして結合された信号は、非
線型混合デバイス７７に供給されるが、このデバイスは
ある長さの分散シフト光ファイバであり得る。フィード
バックフィルタ７８は自動偏波コントローラ７６に加え
るための要求される混合生成信号を選択する。フィルタ
７８は、従って、上に説明の二トーン生成信号に対応す
る周波数成分ｆ３及びｆ４の一つ或は両方をパスするよ
うに設計される。検出器７９は選択された二トーン生成
信号のパワーレベルをフィードバック回路８０を駆動す
るための適当な電圧を生成するために変換するのに使用
される。フィードバック回路８０は、結果としての処理
された信号が偏波コントローラ７６を駆動するように、
二トーンパワーレベルを表わす電気信号を処理するため
の追加の回路を含む。偏波コントローラ７６は、これら
二つのポンプ信号の直交性を維持しながら、ポンプ信号
の偏波をフィードバック回路８０から出たライン８１上
の信号がゼロ或は最小に低減するように調節する能力を
持つ。こうして、光ミキサ７０は、ポンプ信号偏波を二
トーン生成信号を最小にするように調節することによっ
て、入力信号偏波の変動に対する低減された依存性を持
つ。図８のミキサはまた、出力混合生成信号の一部分が
ミキサ出力にパスし、同一生成信号の一部分がフィード
バックフィルタ７８内にパスすることを許すビームスプ
リッタ（図示無し）を含むこともできる。
【００４１】自動偏波コントローラ７６は、その入力に
加えられるフィードバック信号を要求されるように最小
にするようにポンプ信号偏波の調節を行なうデバイスで
ある。一例としての自動偏波コントローラがF.Heissman
に交付された合衆国特許第４，９６６，４３１号及び第
５，２１２，７４３号において開示されている。光ミキ
サ７０は本発明のこの一面に従うフィードバック制御回
路を強調するために簡素化された形式にて示される。光
ミキサ７０は、従って、図４の実施例に示されるような
追加の増幅及びフィリタリング機能を含むこともでき
る。
加えられるフィードバック信号を要求されるように最小
にするようにポンプ信号偏波の調節を行なうデバイスで
ある。一例としての自動偏波コントローラがF.Heissman
に交付された合衆国特許第４，９６６，４３１号及び第
５，２１２，７４３号において開示されている。光ミキ
サ７０は本発明のこの一面に従うフィードバック制御回
路を強調するために簡素化された形式にて示される。光
ミキサ７０は、従って、図４の実施例に示されるような
追加の増幅及びフィリタリング機能を含むこともでき
る。
【００４２】本発明に従って使用される入力信号及びポ
ンプ信号は幾つかの実施上の制約に従って様々な位置に
配置される。一つの重要な制約が要求されない混合生成
信号の重複、或は要求される生成信号との干渉を回避す
るために課せられる。例えば、図３内の信号ｆｓ、ｆｐ
１及びｆｐ２の非縮退４−ホトン混合はｆｐ１＋ｆｐ２
−ｆｓの所に位相共役（成分）ｆｓ＊を生成する。但
し、要求されない混合生成信号が２ｆｐ１−ｆｓ、２ｆ
ｐ２−ｆｓ、及び２ｆｐ２−ｆｐ１の周波数の所に生成
される。これら要求されない生成信号は、特に、入力信
号ｆｓが周波数のある帯域（band）を占拠する場合には
要求される生成信号と干渉を起こす。例えば、多重チャ
ネル入力信号は、数個の波長分割多重されたチャネル信
号を含み、このためこの入力信号は、図９に示されるよ
うに、周波数ｆｓｉの帯域を占拠する。要求される混合
信号との干渉は以下に説明される設計規則に従ってポン
プ信号と入力信号の適当な相対配置を与えることによっ
て最小にされる。
ンプ信号は幾つかの実施上の制約に従って様々な位置に
配置される。一つの重要な制約が要求されない混合生成
信号の重複、或は要求される生成信号との干渉を回避す
るために課せられる。例えば、図３内の信号ｆｓ、ｆｐ
１及びｆｐ２の非縮退４−ホトン混合はｆｐ１＋ｆｐ２
−ｆｓの所に位相共役（成分）ｆｓ＊を生成する。但
し、要求されない混合生成信号が２ｆｐ１−ｆｓ、２ｆ
ｐ２−ｆｓ、及び２ｆｐ２−ｆｐ１の周波数の所に生成
される。これら要求されない生成信号は、特に、入力信
号ｆｓが周波数のある帯域（band）を占拠する場合には
要求される生成信号と干渉を起こす。例えば、多重チャ
ネル入力信号は、数個の波長分割多重されたチャネル信
号を含み、このためこの入力信号は、図９に示されるよ
うに、周波数ｆｓｉの帯域を占拠する。要求される混合
信号との干渉は以下に説明される設計規則に従ってポン
プ信号と入力信号の適当な相対配置を与えることによっ
て最小にされる。
【００４３】上に説明の実施例は、一般的には、ポンプ
信号周波数の外側に入力信号周波数を配置するが、入力
信号周波数は、また、ポンプ信号周波数の内側であって
も良い。入力信号をポンプ信号周波数の内側に配置する
と、これもポンプ信号周波数の内側の位相共役信号が生
成される。図９の一例としての周波数スペクトルは、入
力光信号とポンプ信号の周波数が入力光信号の周波数が
二つのポンプ信号の周波数の間に位置されるような配置
にされるとケースを図解する。本発明によると、要求さ
れる位相共役混合生成信号と他の要求されない混合生成
信号との間の干渉がこのような入力信号とポンプ信号の
配置によって最小にされる。図９において、多重チャネ
ル入力信号は周波数ｆｓｉの帯域を占拠する。四−ホト
ン混合は周波数ｆｓｉ＊の帯域を占拠する位相共役混合
生成信号を生成する。要求されない混合生成信号は図示
されるように２ｆｓ−ｆｐ１によって与えられる周波数
の帯域を占拠する。この要求されない成分２ｆｓ−ｆｐ
１は分散ゼロｆｐ０の回りを中心とする帯域を占拠し、
示される間隔では、ｆｓｉとｓｆｓｉ＊との間の全帯域
を占拠する。周波数ｆｐ２＋ｆｓ−ｆｐ１の追加の要求
されない混合生成信号は、図示されるように、ポンプ信
号周波数の外側に位置され、一方、周波数２ｆｐｓ−ｆ
ｓはプロットされた範囲の外側に横たわる。要求される
生成信号ｆｓｉ＊との干渉は、図９の配置によって最小
にされるが、これは、要求されない生成信号２ｆｐ１−
ｆｓ、２ｆｐ２−ｆｓ及び２ｆｐ２−ｆｐ１がポンプ信
号周波数の外側にｆｓｉ及びｆｓｉ＊から離れて位置さ
れるためである。ｆｓｉ或はｆｓｉ＊によって占拠され
る帯域付近に横たわる唯一の要求されない混合生成信号
は２ｆｓ−ｆｐ１である。分散シフトファイバが非線型
混合媒体として使用された場合、図９に示されるような
間隔にファイバ分散ゼロからｆｓｉ及びｆｓｉ＊を離し
て置くことによって、要求されない混合生成信号のマッ
チングが悪くなり、結果として、この生成信号の所のパ
ワーが低減されるために、最小の干渉が達成される。ポ
ンプ信号周波数ｆｐ１及びｆｐ２は、一般的には、ｆｓ
ｉ及びｆｓｉ＊の外側の広範囲の様々な位置に配置され
る。
信号周波数の外側に入力信号周波数を配置するが、入力
信号周波数は、また、ポンプ信号周波数の内側であって
も良い。入力信号をポンプ信号周波数の内側に配置する
と、これもポンプ信号周波数の内側の位相共役信号が生
成される。図９の一例としての周波数スペクトルは、入
力光信号とポンプ信号の周波数が入力光信号の周波数が
二つのポンプ信号の周波数の間に位置されるような配置
にされるとケースを図解する。本発明によると、要求さ
れる位相共役混合生成信号と他の要求されない混合生成
信号との間の干渉がこのような入力信号とポンプ信号の
配置によって最小にされる。図９において、多重チャネ
ル入力信号は周波数ｆｓｉの帯域を占拠する。四−ホト
ン混合は周波数ｆｓｉ＊の帯域を占拠する位相共役混合
生成信号を生成する。要求されない混合生成信号は図示
されるように２ｆｓ−ｆｐ１によって与えられる周波数
の帯域を占拠する。この要求されない成分２ｆｓ−ｆｐ
１は分散ゼロｆｐ０の回りを中心とする帯域を占拠し、
示される間隔では、ｆｓｉとｓｆｓｉ＊との間の全帯域
を占拠する。周波数ｆｐ２＋ｆｓ−ｆｐ１の追加の要求
されない混合生成信号は、図示されるように、ポンプ信
号周波数の外側に位置され、一方、周波数２ｆｐｓ−ｆ
ｓはプロットされた範囲の外側に横たわる。要求される
生成信号ｆｓｉ＊との干渉は、図９の配置によって最小
にされるが、これは、要求されない生成信号２ｆｐ１−
ｆｓ、２ｆｐ２−ｆｓ及び２ｆｐ２−ｆｐ１がポンプ信
号周波数の外側にｆｓｉ及びｆｓｉ＊から離れて位置さ
れるためである。ｆｓｉ或はｆｓｉ＊によって占拠され
る帯域付近に横たわる唯一の要求されない混合生成信号
は２ｆｓ−ｆｐ１である。分散シフトファイバが非線型
混合媒体として使用された場合、図９に示されるような
間隔にファイバ分散ゼロからｆｓｉ及びｆｓｉ＊を離し
て置くことによって、要求されない混合生成信号のマッ
チングが悪くなり、結果として、この生成信号の所のパ
ワーが低減されるために、最小の干渉が達成される。ポ
ンプ信号周波数ｆｐ１及びｆｐ２は、一般的には、ｆｓ
ｉ及びｆｓｉ＊の外側の広範囲の様々な位置に配置され
る。
【００４４】帯域ｆｓｉ内の最大及び最小周波数が、そ
れぞれ、ｆｓｍａｘ及びｆｓｍｉｎによって与えられる
ものとすると、干渉を最小にするためには、周波数配置
に関する以下の設計規則に従うべきである。ｆｐ２の共
役（成分）ｆｓｉ＊との重複を防止するために、ｆｐ１
はｆｓｍｉｎ以下であるべきである。ｆｓｍａｘ−ｆｓ
ｍｉｎによって与えられる周波数帯域ｆｓｉは、２ｆｓ
ｍａｘ−ｆｓｍｉｎに類似する二トーン生成信号がｆｓ
ｉ＊に重複することを阻止するために、ｆｐｏ−ｆｓｍ
ａｘの二倍よりも小さいことが要求される。混合生成信
号２ｆｓｉ−ｆｐ１が共役（成分）ｆｓｉ＊と重複する
ことを阻止するために、ｆｓｍａｘは２ｆｐｏ＋ｆｐ１
の三分の一よりも小さいことが要求される。最後に、２
ｆｓｉ−ｆｐ１が信号ｆｓｉと重複することを阻止する
ために、周波数スパンｆｍａｘ−ｆｓｍｉｎはｆｓｍｉ
ｎ−ｆｐ１より小さいことが要求される。これらの制約
は、干渉を完全に回避したい場合は、使用される混合デ
バイスとは無関係に適用する。但し、ＤＳＦが混合デバ
イスとして使用される場合は、干渉信号は通常良く位相
マッチせず、従って、これら制約は緩和してもよい。
れぞれ、ｆｓｍａｘ及びｆｓｍｉｎによって与えられる
ものとすると、干渉を最小にするためには、周波数配置
に関する以下の設計規則に従うべきである。ｆｐ２の共
役（成分）ｆｓｉ＊との重複を防止するために、ｆｐ１
はｆｓｍｉｎ以下であるべきである。ｆｓｍａｘ−ｆｓ
ｍｉｎによって与えられる周波数帯域ｆｓｉは、２ｆｓ
ｍａｘ−ｆｓｍｉｎに類似する二トーン生成信号がｆｓ
ｉ＊に重複することを阻止するために、ｆｐｏ−ｆｓｍ
ａｘの二倍よりも小さいことが要求される。混合生成信
号２ｆｓｉ−ｆｐ１が共役（成分）ｆｓｉ＊と重複する
ことを阻止するために、ｆｓｍａｘは２ｆｐｏ＋ｆｐ１
の三分の一よりも小さいことが要求される。最後に、２
ｆｓｉ−ｆｐ１が信号ｆｓｉと重複することを阻止する
ために、周波数スパンｆｍａｘ−ｆｓｍｉｎはｆｓｍｉ
ｎ−ｆｐ１より小さいことが要求される。これらの制約
は、干渉を完全に回避したい場合は、使用される混合デ
バイスとは無関係に適用する。但し、ＤＳＦが混合デバ
イスとして使用される場合は、干渉信号は通常良く位相
マッチせず、従って、これら制約は緩和してもよい。
【００４５】図１０Ａは本発明の一つの実現の偏波依存
性を検証するために使用される一例としてのテスト設定
である。このテスト設定は２５ｋｍ分散シフトファイバ
８４内の非縮退四−ホトン混合の結果としての光周波数
スペクトルを表示するための光スペクトル分析器８３を
含む。光信号源８５は可変波長の単一チャネル光信号を
提供する。第一のポンプ信号源８６は波長１５４６．１
ｎｍの第一のポンプ信号を出力し、第二のポンプ信号源
８７は１５４７．２ｎｍの波長の第二のポンプ信号を提
供する。偏波コントローラ８８、８９、及び９０が各入
力信号及びポンプ信号源の出力の所に提供される。ポン
プ信号源８６、８７は、従って、直角偏波を持つように
調節することができる。加えて、偏波コントローラ８８
を介して、信号源８５からの入力信号の偏波も偏波無依
存性を検証するために全レンジの可能な入力信号偏波を
提供するように調節することができる。これら入力及び
ポンプ信号は光ビーム結合器９１内で結合され、こうし
て結合された信号が次にエルビウムドープされたファイ
バ増幅器９２内で増幅される。結合器９３は、入力信号
パワーの一部分を様々なミキサ入力信号内のパワーレベ
ルを測定するために可変帯域通過フィルタ９４、偏波器
９５及び光電力計９６へと結合する。第四の偏波コント
ローラ９８がこのテスト設定内の追加の偏波調節能力を
提供するためにこうして結合された入力信号及びポンプ
信号経路内に挿入される。この設定が二つの直角に偏波
されたポンプ信号との非縮退四−ホトン混合を使用する
光ミキサ内での偏波無依存性を測定するために使用され
た。偏波コントローラ８８が要求される混合生成信号の
出力パワーの変動を測定するために、入力光信号の周波
数と第一及び第二の直角に偏波されたポンプ信号から成
るポンプ信号の周波数との任意の配置が得られるように
変動された。これらテストにおいて、要求される混合生
成信号としては入力信号の位相共役成分が使用された。
半導体レーザ増幅器内での偏波無依存４−ホトン混合を
実証するために、ＤＳＦがおおむね偏波無依存の半導体
レーザ増幅器と置換された。
性を検証するために使用される一例としてのテスト設定
である。このテスト設定は２５ｋｍ分散シフトファイバ
８４内の非縮退四−ホトン混合の結果としての光周波数
スペクトルを表示するための光スペクトル分析器８３を
含む。光信号源８５は可変波長の単一チャネル光信号を
提供する。第一のポンプ信号源８６は波長１５４６．１
ｎｍの第一のポンプ信号を出力し、第二のポンプ信号源
８７は１５４７．２ｎｍの波長の第二のポンプ信号を提
供する。偏波コントローラ８８、８９、及び９０が各入
力信号及びポンプ信号源の出力の所に提供される。ポン
プ信号源８６、８７は、従って、直角偏波を持つように
調節することができる。加えて、偏波コントローラ８８
を介して、信号源８５からの入力信号の偏波も偏波無依
存性を検証するために全レンジの可能な入力信号偏波を
提供するように調節することができる。これら入力及び
ポンプ信号は光ビーム結合器９１内で結合され、こうし
て結合された信号が次にエルビウムドープされたファイ
バ増幅器９２内で増幅される。結合器９３は、入力信号
パワーの一部分を様々なミキサ入力信号内のパワーレベ
ルを測定するために可変帯域通過フィルタ９４、偏波器
９５及び光電力計９６へと結合する。第四の偏波コント
ローラ９８がこのテスト設定内の追加の偏波調節能力を
提供するためにこうして結合された入力信号及びポンプ
信号経路内に挿入される。この設定が二つの直角に偏波
されたポンプ信号との非縮退四−ホトン混合を使用する
光ミキサ内での偏波無依存性を測定するために使用され
た。偏波コントローラ８８が要求される混合生成信号の
出力パワーの変動を測定するために、入力光信号の周波
数と第一及び第二の直角に偏波されたポンプ信号から成
るポンプ信号の周波数との任意の配置が得られるように
変動された。これらテストにおいて、要求される混合生
成信号としては入力信号の位相共役成分が使用された。
半導体レーザ増幅器内での偏波無依存４−ホトン混合を
実証するために、ＤＳＦがおおむね偏波無依存の半導体
レーザ増幅器と置換された。
【００４６】図１０Ｂはポンプ周波数よりも高い光信号
周波数を用いて、図１０Ａのテスト設定を使用して得ら
れた周波数スペクトルのプロットである。この光入力信
号は約１５５０．３ｎｍの波長を持ち、約１５４３．１
ｎｍの所に共役成分を生成した。このケースにおいて
は、光信号周波数は二つのポンプ周波数よりも低く、共
役成分はこれら二つの信号のそれよりも高い周波数の所
で生成された。非線型混合媒体としては半導体レーザ増
幅器が使用された。結果としての共役成分は、全ての可
能な入力偏波状態に対してたった約２．０Ｄｂのパワー
レベルの変動を示した。偏波を横断しての共役成分に対
する最も高い信号パワーは点線にて示され、一方、最も
低いパワーは実線にて示される。比較によって、直角偏
波を持たないポンプ信号が使用された場合は、共役信号
がある入力偏波に対してゼロに低減されることが理解で
きる。本発明の直角ポンプ信号が使用された場合は、変
動は全ての偏波を横断してたった約２Ｄｂとなる。
周波数を用いて、図１０Ａのテスト設定を使用して得ら
れた周波数スペクトルのプロットである。この光入力信
号は約１５５０．３ｎｍの波長を持ち、約１５４３．１
ｎｍの所に共役成分を生成した。このケースにおいて
は、光信号周波数は二つのポンプ周波数よりも低く、共
役成分はこれら二つの信号のそれよりも高い周波数の所
で生成された。非線型混合媒体としては半導体レーザ増
幅器が使用された。結果としての共役成分は、全ての可
能な入力偏波状態に対してたった約２．０Ｄｂのパワー
レベルの変動を示した。偏波を横断しての共役成分に対
する最も高い信号パワーは点線にて示され、一方、最も
低いパワーは実線にて示される。比較によって、直角偏
波を持たないポンプ信号が使用された場合は、共役信号
がある入力偏波に対してゼロに低減されることが理解で
きる。本発明の直角ポンプ信号が使用された場合は、変
動は全ての偏波を横断してたった約２Ｄｂとなる。
【００４７】図１０Ｃはポンプ信号周波数よりも高い光
信号周波数が用いられたとき、図１０Ａのテスト設定を
使用して得られる周波数スペクトルのプロットである。
約１５５０．３ｎｍの波長の所に共役成分を生成するた
めに約１５４３．１ｎｍの波長を持つ光入力信号が使用
された。このケースにおいては、２５ｋｍの分散シフト
ファイバが非線型混合媒体として使用された。ここで
も、プロット内の点線は入力信号偏波の全ての可能な状
態を横断しての最大共役信号パワーを示し、一方、実線
は最小を示す。分散シフトファイバを混合媒体として使
用した場合、たった約１．０Ｄｂの変動のみが全ての入
力偏波を横断して観察された。本発明に従っての直角ポ
ンプ信号の使用は、従って、使用される混合媒体のタイ
プと関係なく、光混合における実質的な偏波無依存性を
提供する。
信号周波数が用いられたとき、図１０Ａのテスト設定を
使用して得られる周波数スペクトルのプロットである。
約１５５０．３ｎｍの波長の所に共役成分を生成するた
めに約１５４３．１ｎｍの波長を持つ光入力信号が使用
された。このケースにおいては、２５ｋｍの分散シフト
ファイバが非線型混合媒体として使用された。ここで
も、プロット内の点線は入力信号偏波の全ての可能な状
態を横断しての最大共役信号パワーを示し、一方、実線
は最小を示す。分散シフトファイバを混合媒体として使
用した場合、たった約１．０Ｄｂの変動のみが全ての入
力偏波を横断して観察された。本発明に従っての直角ポ
ンプ信号の使用は、従って、使用される混合媒体のタイ
プと関係なく、光混合における実質的な偏波無依存性を
提供する。
【００４８】上の詳細な説明は主に偏波無依存光四−ホ
トン混合に向けられたが、再度、ここに議論された実施
例及び用途は、単に説明のためのものであることを強調
すべきである。例えば、本発明の光ミキサは通信用途に
限定されるものではなく、光信号の光混合を要求する任
意の用途に対して使用することが適当である。他の可能
な用途には光データ処理及び光検出が含まれる。これら
に限定されるものではないが、例えば、単一或は複数の
ポンプ信号源の構成、信号とポンプ信号周波数の相対配
置、縮退或は非縮退混合の使用を含む幾つかのハードウ
エアパラメータ、及び直角ポンプ信号を生成する方法は
与えられた用途の必要性に合わせて変更する可能であ
り、示される構成に対するこれら及びその他の変更及び
バリエーションは当業者においては明白である。
トン混合に向けられたが、再度、ここに議論された実施
例及び用途は、単に説明のためのものであることを強調
すべきである。例えば、本発明の光ミキサは通信用途に
限定されるものではなく、光信号の光混合を要求する任
意の用途に対して使用することが適当である。他の可能
な用途には光データ処理及び光検出が含まれる。これら
に限定されるものではないが、例えば、単一或は複数の
ポンプ信号源の構成、信号とポンプ信号周波数の相対配
置、縮退或は非縮退混合の使用を含む幾つかのハードウ
エアパラメータ、及び直角ポンプ信号を生成する方法は
与えられた用途の必要性に合わせて変更する可能であ
り、示される構成に対するこれら及びその他の変更及び
バリエーションは当業者においては明白である。
【図１】半導体レーザ増幅器を混合デバイスとして使用
する一例としての従来の技術による四−ホトンミキサを
示す図である。
する一例としての従来の技術による四−ホトンミキサを
示す図である。
【図２】図１のデバイス内の光通信信号及びポンプ信号
の縮退四−ホトン混合の結果としての位相共役混合生成
信号を示す一例として周波数スペクトルである。
の縮退四−ホトン混合の結果としての位相共役混合生成
信号を示す一例として周波数スペクトルである。
【図３】本発明に従うポンプ信号周波数と入力信号周波
数の配置を解説する一例としての周波数スペクトルであ
る。
数の配置を解説する一例としての周波数スペクトルであ
る。
【図４】本発明に従う偏波無依存光四−ホトンミキサの
略図である。
略図である。
【図５】本発明に従うジュアル直角偏波ポンプ信号を生
成するためのシステムの略図である。
成するためのシステムの略図である。
【図６】図５に示される実施例と共に使用するのに適当
なセットの入力信号を図解する一例としての周波数スペ
クトルである。
なセットの入力信号を図解する一例としての周波数スペ
クトルである。
【図７】本発明に従う入力信号周波数とポンプ信号周波
数の一例としての配置、並びに最小にされるべき二トー
ン生成信号を示す一例としての周波数スペクトルであ
る。
数の一例としての配置、並びに最小にされるべき二トー
ン生成信号を示す一例としての周波数スペクトルであ
る。
【図８】本発明に従う二トーン混合生成信号を最小にす
るために使用するのに適当な自動偏波コントローラの一
つの実施例である。
るために使用するのに適当な自動偏波コントローラの一
つの実施例である。
【図９】入力光信号周波数とポンプ信号周波数の入力信
号周波数がこれら二つのポンプ信号周波数の間に位置さ
れるような配置を図解する一例としての周波数スペクト
ルを示す図である。
号周波数がこれら二つのポンプ信号周波数の間に位置さ
れるような配置を図解する一例としての周波数スペクト
ルを示す図である。
【図１０Ａ】図１に示される実施例の偏波無依存性を検
証するために使用される一例としてのテスト設定であ
る。
証するために使用される一例としてのテスト設定であ
る。
【図１０Ｂ】２５ｋｍの分散シフトファイバを混合媒体
として用い、またポンプ信号周波数より低い光信号周波
数を用いたときの図１０Ａの装置を使用して得られる周
波数スペクトルのプロットである。
として用い、またポンプ信号周波数より低い光信号周波
数を用いたときの図１０Ａの装置を使用して得られる周
波数スペクトルのプロットである。
【図１０Ｃ】半導体レーザ増幅器を混合媒体として用
い、またポンプ信号周波数よりも高い光信号周波数を用
いたときの図１０Ａの装置を使用して得られる周波数ス
ペクトルのプロットである。
い、またポンプ信号周波数よりも高い光信号周波数を用
いたときの図１０Ａの装置を使用して得られる周波数ス
ペクトルのプロットである。
Claims (25)
- 【請求項１】 偏波無依存光混合の方法であって、この
方法が、 入力光信号を提供するステップ、 二つの実質的に直角偏波されたポンプ信号を提供するス
テップ、 ビーム結合器内において前記入力光信号と前記二つの実
質的に直角偏波されたポンプ信号を結合するステップ、
及び複数の混合生成信号を生成するために第一の非線型
混合デバイス内で前記入力光信号と前記二つの実質的に
直角偏波されたポンプ信号を４−ホトン混合するステッ
プを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記二つの実質的に直角偏波されたポン
プ信号を提供するステップがさらに、 第一のポンプ信号を供給するための第一の信号源を提供
するステップ、 混合信号を供給するための第二の信号源を提供するステ
ップ、 前記第一のポンプ信号と前記混合信号を第二のビーム結
合器内で結合するステップ、及び前記第一のポンプ信号
の位相共役である第二のポンプ信号を生成するために第
二の非線型混合デバイス内で前記結合された第一のポン
プ信号と前記混合信号を４−ホトン混合するステップを
含むことを特徴とする方法。 - 【請求項３】 前記第一のポンプ信号を供給するための
第一のポンプ信号源を提供するためのステップが位相変
調された第一のポンプ信号を供給するための位相変調さ
れた第一のポンプ信号源を提供するステップを含むこと
を特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項４】 前記第一及び第二の信号源の少なくとも
一つの出力の所に偏波コントローラを提供するステップ
がさらに含まれることを特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項５】 前記第二の非線型混合デバイス内で前記
結合された第一のポンプ信号と前記混合信号を四−ホト
ン混合する前記ステップの前にさらに前記結合された第
一の信号及び前記混合信号を増幅するステップが含まれ
ることを特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項６】 前記第二のポンプ信号を生成するために
前記結合された第一のポンプ信号と前記混合信号を四−
ホトン混合する前記ステップの後に前記第一の信号及び
前記第二のポンプ信号をフィルタリングするステップが
さらに含まれることを特徴とする請求項２の方法。 - 【請求項７】 前記結合された第一のポンプ信号と前記
混合信号の前記４−ホトン混合のステップの後に、前記
第一及び第二のポンプ信号の偏波の制御のための偏波直
角化器を提供するステップがさらに含まれることを特徴
とする請求項２の方法。 - 【請求項８】 複数の混合された生成信号を生成するた
めに非線型混合デバイス内で前記結合された入力光信号
と前記二つの実質的に直角偏波されたポンプ信号を四−
ホトン混合する前記ステップが前記入力光信号の位相共
役を生成するステップを含むことを特徴とする請求項１
の方法。 - 【請求項９】 前記位相変調された第一のポンプ信号を
前記混合信号と４−ホトン混合する前記ステップが実質
的に符号において前記位相変調された第一のポンプ信号
の位相変調と反対の位相変調を持つ位相変調された第二
のポンプ信号を生成し、この結果として、その後の前記
第一及び第二のポンプ信号を利用する四−ホトン混合ス
テップにおいて、前記位相変調の効果が前記入力光信号
に対する混合生成共役信号内で相殺されることを特徴と
する請求項３の方法。 - 【請求項１０】 前記入力光信号の前記位相共役信号以
外の全ての混合生成信号を減衰するために前記二つの実
質的に直角偏波されたポンプ信号及び前記入力光信号の
前記混合生成信号をフィルタリングするステップがさら
に含まれることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項１１】 前記非線型混合デバイス内で前記入力
光信号と前記二つの実質的に直角に偏波されたポンプ信
号の四−ホトン混合する前記ステップの前に、前記入力
光信号及び前記二つの実質的に直角偏波されたポンプ信
号を増幅するステップがさらに含まれることを特徴とす
る請求項１の方法。 - 【請求項１２】 前記二つの実質的に直角偏波されたポ
ンプ信号を提供するステップが前記非線型混合媒体の分
散ゼロの回りを実質的に中心とする二つの実質的に直角
偏波されたポンプ信号を提供するステップを含むことを
特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項１３】 前記入力光信号を提供するステップが
多重チャネル光信号を提供するステップを含むことを特
徴とする請求項１の方法。 - 【請求項１４】 偏波無依存光ミキサであって、これ
が、 入力光信号を受信するための信号入力、 二つの実質的に直角偏波されたポンプ信号を受信するた
めのポンプ信号入力、前記入力光信号及び前記二つの実
質的に直交するポンプ信号を結合するためのビーム結合
器、及び複数の混合生成信号を生成するために前記結合
された入力光信号及び前記二つの実質的に直角偏波され
たポンプ信号を四−ホトン混合するための第一の非線型
混合デバイスを含むことを特徴とする光ミキサ。 - 【請求項１５】 前記二つの実質的に直角偏波されたポ
ンプ信号が直角ポンプ信号生成器内で生成され、この生
成器が、 第一のポンプ信号を供給する第一の信号源、 混合信号を提供する第二の信号源、 前記第一のポンプ信号及び前記混合信号を結合するため
の第二のビーム結合器、及び前記第一のポンプ信号の位
相共役である第二のポンプ信号を生成するために前記結
合された第一のポンプ信号及び前記混合信号を四−ホト
ン混合するための第二の非線型混合デバイスを含むこと
を特徴とする請求項１４の光ミキサ。 - 【請求項１６】 前記第一のポンプ信号源が位相変調さ
れた第一のポンプ信号を生成するために位相変調される
ことを特徴とする請求項１５の光ミキサ。 - 【請求項１７】 前記第一及び第二の信号源の少なくと
も一つの出力の所に偏波コントローラがさらに含まれる
ことを特徴とする請求項１５の光ミキサ。 - 【請求項１８】 前記結合された第一のポンプ信号及び
前記混合信号の四−ホトン混合の後に前記第一及び第二
のポンプ信号をフィルタリングするためのフィルタがさ
らに含まれることを特徴とする請求項１５の光ミキサ。 - 【請求項１９】 前記結合された第一のポンプ信号及び
前記混合信号の四−ホトン混合の後に前記第一及び第二
のポンプ信号の偏波を制御するための偏波コントローラ
がさらに含まれることを特徴とする請求項１５の光ミキ
サ。 - 【請求項２０】 前記位相変調された第一のポンプ信号
と前記混合信号との四−ホトン混合が前記位相変調され
た第一のポンプ信号の位相変調と符号が実質的に反対の
位相変調を持つ位相変調された第二のポンプ信号を生成
し、この結果として、前記第一及び前記第二のポンプ信
号を利用するその後の四−ホトン混合において、前記位
相変調の影響が前記入力光信号に対する混合生成共役信
号内で相殺されることを特徴とする請求項１６の光ミキ
サ。 - 【請求項２１】 前記複数の混合生成信号の一つが前記
入力光信号の位相共役を含むことを特徴とする請求項１
４の光ミキサ。 - 【請求項２２】 前記二つの実質的に直角偏波されたポ
ンプ信号が前記第一の非線型混合媒体の分散ゼロの回り
を実質的に中心とすることを特徴とする請求項１４の光
ミキサ。 - 【請求項２３】 ポンプ信号を生成するための光信号生
成器であって、これが、 第一のポンプ信号を供給するための第一の信号源、 混合信号を提供するための第二の信号源、 前記第一のポンプ信号及び前記混合信号を結合するため
の第二のビーム結合器、及び前記結合された第一のポン
プ信号及び前記混合信号を前記第一のポンプ信号の位相
共役である第二のポンプ信号を生成するために四−ホト
ン混合するための第二の非線型混合デバイスを含むこと
を特徴とする光信号生成器。 - 【請求項２４】 前記第一のポンプ信号源が変調信号に
よって位相変調され、前記生成器内で生成された前記第
一及び第二のポンプ信号が前記変調信号によって位相変
調されることを特徴とする請求項２３の光信号生成器。 - 【請求項２５】 前記第一のポンプ信号上への位相変調
及び前記第二のポンプ信号への位相変調が互いの位相共
役であることを特徴とする請求項２４の光信号生成器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US120118 | 1987-11-13 | ||
| US08/120,118 US5386314A (en) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | Polarization-insensitive optical four-photon mixer with orthogonally-polarized pump signals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07168219A true JPH07168219A (ja) | 1995-07-04 |
| JP3667362B2 JP3667362B2 (ja) | 2005-07-06 |
Family
ID=22388377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21569094A Expired - Lifetime JP3667362B2 (ja) | 1993-09-10 | 1994-09-09 | 直角偏波されたポンプ信号を用いる偏波無依存光四−ホトンミキサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5386314A (ja) |
| EP (1) | EP0643319B1 (ja) |
| JP (1) | JP3667362B2 (ja) |
| AU (1) | AU675565B2 (ja) |
| CA (1) | CA2122175C (ja) |
| DE (1) | DE69423831T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2018180406A (ja) * | 2017-04-19 | 2018-11-15 | 富士通株式会社 | 波長変換装置、制御光生成装置、波長変換方法、および制御光生成方法 |
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