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JP3439345B2 - 波長変換器及び波長変換方法 - Google Patents

波長変換器及び波長変換方法

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JP3439345B2
JP3439345B2 JP18265298A JP18265298A JP3439345B2 JP 3439345 B2 JP3439345 B2 JP 3439345B2 JP 18265298 A JP18265298 A JP 18265298A JP 18265298 A JP18265298 A JP 18265298A JP 3439345 B2 JP3439345 B2 JP 3439345B2
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wavelength
optical
pulse
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    • 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
    • G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
    • G02F2/004—Transferring the modulation of modulated light, i.e. transferring the information from one optical carrier of a first wavelength to a second optical carrier of a second wavelength, e.g. all-optical wavelength converter
    • 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
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    • G02F1/35—Non-linear optics
    • G02F1/365—Non-linear optics in an optical waveguide structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/5054—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 in which the wavelength is transformed by non-linear properties of the active medium, e.g. four wave mixing

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割多重（Wa
velength Division Multiplexing ; 以下、ＷＤＭと称
す）光通信に利用して好適な波長変換器に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、大容量な光通信システムとしてＷ
ＤＭ光通信が実用化されつつある。ＷＤＭ光通信では複
数の異なった波長の光信号が多重化され、多重化された
波長毎にそれぞれ通信チャネルが割り当てられる。今後
のＷＤＭ光通信では、任意の通信チャネル間で情報を交
換する光交換機能の実現が検討され、以下に記載するよ
うな各種の波長変換器が提案されている。
【０００３】例えば、田島らはマッハツェンダー型干渉
計を備えた対称マッハツェンダー型全光スイッチを提案
している（特開平７−２０５１０号公報、またはJapane
se Journal of Applied Physics誌, 第32巻、L1746〜17
49頁、1993年）。これらに記載された対称マッハツェン
ダー型全光スイッチはDemultiplexerを意図して提案さ
れたものであるが、入力パルスと異なる波長の出力パル
スを得ることができるため（中村ら、Applied Physics
Letters誌、第65巻、283〜285頁、1994年）、波長変換
器としても動作させることができる（以下、第１従来例
と称す）。また、田島らは第１従来例を改良した安定性
の高い偏光分離型全光スイッチを提案している（Applie
d Physics Letters誌、第67巻、3709-3711頁、1995
年）。
【０００４】一方、Patelらは、これと同じメカニズム
で動作する偏光分離型全光スイッチを報告している（IE
EE Photonics Technology Letters誌、第8巻、1695〜16
97頁、1996年）。この偏光分離型全光スイッチも第１従
来例と同様に波長変換器として動作させることができる
（以下、第２従来例と称す）。
【０００５】また、上野らは第２従来例の構造を簡素化
した波長変換器（以下、第３従来例と称す）を提案して
いる（IEEE Photonics Technology Letters誌、第10
巻、346〜348頁、1998年、及び第58回応用物理学会学術
講演会講演予稿集No. 3、1138頁、1997年10月、5a-ZB-
6、及び第45回応用物理学関係連合講演会講演予稿集No.
3、1135頁、1998年3月、29a-SZL-17）。
【０００６】上記した第１従来例〜第３従来例は、Retu
rn-to-Zero（RZ）光信号の波長変換を行う波長変換器で
あり、非線形半導体導波路内部のキャリアの寿命よりも
短い光パルスを出力することができる。
【０００７】ところで、Duurhaasらは上記第１従来例〜
第３従来例と異なるメカニズムで動作する波長変換器を
提案している（Journal of Lightwave Technology誌、
第14巻, 942〜954頁、1996年、以下、第４従来例と称
す）。第４従来例は、いわゆるNon-Return-to-Zero(NR
Z)光信号の波長を変換する波長変換器である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した第１従来例〜
第４従来例の波長変換器は、いずれも半導体の屈折率の
変化を利用して波長を変換するものであるため、出力す
る光信号に波長シフトや波長チャーピングが発生する。
特に、第４従来例の出力信号には強い波長チャーピング
が発生する。
【０００９】波長チャーピングが発生した光信号は、波
長チャーピングが発生しない光信号に比べてスペクトル
幅が広がるため、伝送特性が劣化する。例えば、第４従
来例の波長変換器をＷＤＭ光通信に利用すると、通信チ
ャネル間のクロストークが増加し、伝送特性が伝送路の
群速度分散の符号に依存する等の問題が発生する。
【００１０】光信号のスペクトル幅を狭くするためには
波長フィルタを用いる方法があるが、この場合、Ｓ／Ｎ
比の劣化や光信号の形状が歪む等の別の問題が発生す
る。
【００１１】一方、第１従来例〜第３従来例では、これ
まで光信号の波長シフトや波長チャーピングについての
検討や研究がなされてこなかったため、大きな波長チャ
ーピングの発生や波長変換効率の低下等の問題点が明ら
かでなかった。
【００１２】本発明は上記したような従来の技術が有す
る問題点を解決するためになされたものであり、波長を
効率よく変換すると共に、出力信号の波長チャーピング
を低減した波長変換器及び波長変換方法を提供すること
を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の波長変換器は、入力光信号パルスと異なる波長
の出力光信号パルスを出力する波長変換器であって、前
記入力光信号パルスの入力に応じて屈折率が変化する第
１の非線形導波路及び第２の非線形導波路と、前記入力
光信号パルスを前記第１の非線形導波路に導く第１の光
路と、前記入力光信号パルスが前記第１の非線形導波路
に到達する時間に対して前記入力光信号パルスのパルス
幅の０．６〜１．２倍の時間差で前記入力光信号パルス
を前記第２の非線形導波路に到達させる光路長を備え、
前記入力光信号パルスを前記第２の非線形導波路に導く
第２の光路と、所定波長の連続光を前記第１の非線形導
波路に導く第３の光路と、前記連続光を前記第２の非線
形導波路に導く第４の光路と、前記第１の非線形導波路
から出力される光信号の位相に対して前記第２の非線形
導波路から出力される光信号の位相を所定量に調整する
ための位相調整器と、前記第１の非線形導波路から出力
される光信号及び前記第２の非線形導波路から出力され
る光信号を合波する合流部と、前記合流部から出力され
る光信号のうち、前記入力光信号パルスの波長成分を除
去する波長フィルタとを有するものである。
【００１４】また、入力光信号パルスと異なる波長の出
力光信号パルスを出力する波長変換器であって、前記入
力光信号パルスの入力に応じて屈折率が変化する非線形
導波路と、前記入力光信号パルスを前記非線形導波路に
導く光路と、所定波長の連続光を第１の偏光成分及び第
２の偏光成分に分離し、前記入力光信号パルスのパルス
幅の０．６〜１．２倍の時間差を持たせて前記非線形導
波路にそれぞれ導くための第１の光回路と、前記非線形
導波路から出力される前記第１の偏光成分及び前記第２
の偏光成分を合波すると共に、該合波部位までの到達時
間を一致させる第２の光回路と、前記非線形導波路から
出力される前記第１の偏光成分の位相に対して前記第２
の偏光成分の位相を所定量に調整するための位相調整器
と、前記第２の光回路から出力される光信号のうち、前
記入力光信号パルスの波長成分を除去する波長フィルタ
とを有するものである。
【００１５】さらに、他の構成として、入力光信号パル
スと異なる波長の出力光信号パルスを出力する光信号波
長変換器であって、入力光信号パルスの入力に応じて屈
折率が変化する非線形導波路と、所定波長の連続光及び
前記入力光パルスをそれぞれ前記非線形導波路に導く光
路と、前記非線形導波路から出力される光信号を第１の
光信号及び第２の光信号に分割する分岐部と、前記第１
の光信号の位相に対して前記第２の光信号の位相を所定
量に調整するための位相調整器と、前記第１の光信号に
対して前記入力光信号パルスのパルス幅の０．６〜１．
２倍の時間差だけ前記第２の光信号を遅延させる光遅延
路と、前記第１の光信号及び該遅延後の第２の光信号を
合波する光合流部と、前記光合流部から出力される光信
号のうち、前記入力光信号パルスの波長成分を除去する
波長フィルタとを有するものである。
【００１６】一方、本発明の波長変換方法は、入力光信
号パルスに応じて屈折率が変化する第１の非線形導波路
及び第２の非線形導波路に、光路長の異なる２つの光路
を介して前記入力光信号パルスを前記入力光信号パルス
のパルス幅の０．６〜１．２倍の時間差を持たせてそれ
ぞれ入力すると共に、所定波長の連続光をそれぞれ入力
し、前記第１の非線形導波路から出力される光信号の位
相に対して前記第２の非線形導波路から出力される光信
号の位相を所定量に調整した後、前記第１の非線形導波
路から出力される光信号及び前記第２の非線形導波路か
ら出力される光信号を合波し、該合波した光信号から前
記入力光信号パルスの波長成分を除去することで、前記
入力光信号パルスと異なる波長の出力光信号パルスを出
力させる方法である。
【００１７】また、所定波長の連続光を第１の偏光成分
及び第２の偏光成分に分離し、入力光信号パルスに応じ
て屈折率が変化する非線形導波路に、前記入力光信号パ
ルスを入力すると共に、前記第１の偏光成分及び前記第
２の偏光成分を前記入力光信号パルスのパルス幅の０．
６〜１．２倍の時間差を持たせてそれぞれ入力し、前記
非線形導波路から出力される前記第１の偏光成分の位相
に対して前記第２の偏光成分の位相を所定量に調整し、
前記非線形導波路から出力される前記第１の偏光成分及
び前記第２の偏光成分を合波すると共に、該合波部位ま
での到達時間を一致させ、該合波した光信号から前記入
力光信号パルスの波長成分を除去することで、前記入力
光信号パルスと異なる波長の出力光信号パルスを出力さ
せる方法である。
【００１８】さらに、他の方法として、入力光信号パル
スに応じて屈折率が変化する非線形導波路に所定波長の
連続光及び前記入力光信号パルスを入力し、前記非線形
導波路から出力される光信号を第１の光信号及び第２の
光信号に分割し、前記第１の光信号の位相に対して前記
第２の光信号の位相を所定量に調整し、前記第１の光信
号に対して前記入力光信号パルスのパルス幅の０．６〜
１．２倍の時間差だけ前記第２の光信号を遅延させ、前
記第１の光信号及び該遅延後の第２の光信号を合波し、
該合波した光信号から前記入力光信号パルスの波長成分
を除去することで、前記入力光信号パルスと異なる波長
の出力光信号パルスを出力させる方法である。
【００１９】上記のような波長変換器及び波長変換方法
では、非線形導波路に対して入力信号パルスが到達する
到達時間差を入力信号パルスのパルス幅の０．６〜１．
２倍となるように設定することで、出力信号パルスの瞬
時位相変化は時間に対して直線状に変化するため、波長
チャーピングを小さくすることができる。
【００２０】また、非線形導波路に対して第１の偏光成
分及び第２の偏光成分が到達する到達時間差を入力信号
パルスのパルス幅の０．６〜１．２倍となるよう設定す
ることで、上記と同様に出力信号パルスの瞬時位相変化
は時間に対して直線状に変化するため、波長チャーピン
グを小さくすることができる。
【００２１】さらに、非線形導波路透過後に分割された
第１の光信号及び第２の光信号が合流部位に到達するま
での到達時間差を入力信号パルスのパルス幅の０．６〜
１．２倍となるよう設定した場合も、出力信号パルスの
瞬時位相変化は時間に対して直線状に変化するため、波
長チャーピングを小さくすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て詳細に説明する。
【００２３】（第１の実施の形態）図１は本発明の波長
変換器の第１の実施の形態の構成を示すブロック図であ
る。
【００２４】図１において、本実施の形態の波長変換器
は、入力された光信号パルスに応じて屈折率が変化する
第１の非線形導波路２４及び第２の非線形導波路２５
と、波長λ１の光信号パルスを入力するための第１の信
号入力ポート２６と、連続光光源２１から出力される波
長λ２の連続光（ＣＷ光）を入力するための第２の信号
入力ポート２２と、第１の信号入力ポート２６から入力
された入力信号パルスを分割する第１の分岐部２７と、
第２の信号入力ポート２２から入力された連続光を分割
する第２の分岐部２３と、第１の分岐部２７によって分
割された一方の光信号パルスと第２の分岐部２３によっ
て分割された一方の連続光を合波する第１の合流部１９
と、第１の分岐部２７によって分割された他方の光信号
パルスと第２の分岐部２３によって分割された他方の連
続光を合波する第２の合流部２０と、第２の非線形導波
路２５から出力される光信号の位相を調整するための位
相調整器３３と、第１の非線形導波路２４から出力され
る光信号及び位相調整器３３から出力される光信号を合
波する第３の合流部３０と、第３の合流部３０で合波さ
れた光信号を再び分割する第３の分岐部３５と、波長λ
１の光信号パルス成分を除去するための波長フィルタ３
２と、波長変換された光信号を出力するための第１の出
力信号ポート３１及び第２の出力信号ポート３４とを有
している。なお、図１では、第２の非線形導波路２５の
後段に位相調整器３３を配置した構成を示しているが、
位相調整器３３は第２の非線形導波路２５の前段に配置
されていてもよく、第１の非線形導波路２４の後段ある
いは前段に配置されていてもよい。
【００２５】第１の非線形導波路２４及び第２の非線形
導波路２５は、例えば、図２に示すような構造を備えた
半導体光増幅器、または吸収型半導体導波路が用いられ
る。図２は図１に示した非線形導波路として用いる半導
体光増幅器の一構成例を示す図であり、要部を切断した
様子を示す斜視図である。
【００２６】図２に示すように、半導体光増幅器は、ｎ
型のＩｎＰ基板１０１上に半導体ストライプ１０２が形
成された構造である。半導体ストライプ１０２は、ｎ型
ＩｎＰ結晶からなるＩｎＰバッファ層１０３と、アンド
ープＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる第１の中間層１０４
と、光導波路となるＩｎＧａＡｓＰバルク活性層１０５
と、アンドープＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる第２の中間
層１０６と、ｐ型ＩｎＰ結晶からなるＩｎＰカバー層１
０７とによって構成される。また、半導体ストライプ１
０２はｐ型ＩｎＰ結晶からなるクラッド層１０８で覆わ
れ、クラッド層１０８の上にはキャップ層１０９が形成
されている。さらに、キャップ層１０９の上には絶縁膜
１１０が形成され、その上に電極１１１が形成されてい
る。キャップ層１０９と電極１１１とは絶縁膜１１０に
開けられた開口部１１０ａを通して接続される。
【００２７】吸収型半導体導波路は、図２に示した半導
体光増幅器と同様の構造を備えているが、半導体光増幅
器が電極１１１を介して電流注入が行われるのに対し、
吸収型半導体導波路は電流注入が行われない点で異なっ
ている。なお、図１は第１の非線形導波路２４及び第２
の非線形導波路２５に半導体光増幅器を用いた場合の波
長変換の様子を示している。
【００２８】このような構成において、第１の信号入力
ポート２６から入力された光信号パルスは第１の分岐部
２７によってその光パワーが５０：５０に分割され、そ
の一方の光信号パルスは第１の光路２８及び第１の合流
部１９を経て第１の非線形導波路２４に到達する。ま
た、第１の分岐部２７で分割された他方の光信号パルス
は第２の光路２９及び第２の合流部２０を経て第２の非
線形導波路２５に到達する。ここで、第１の光路２８よ
りも第２の光路２９の方が光路長が長いため、第１の分
岐部２７で分割された他方の光信号パルスは、第１の分
岐部２７で分割された一方の光信号パルスよりも遅れて
非線形導波路に到達する（到達時間差をΔｔｄ１とす
る）。
【００２９】一方、第２の入力ポート２２から入力され
た連続光は、第２の分岐部２３によってその光パワーが
５０：５０に分割され、その一方の連続光は第１の非線
形導波路２４を経て第３の合流部３０に到達する。ま
た、第２の分岐部２３で分割された他方の連続光は第２
の非線形導波路２５及び位相調整器３３を経て第３の合
流部３０に到達する。第３の合流部３０は、第１の非線
形導波路２４から出力された連続光Ａと第２の非線形導
波路２５から出力された連続光Ｂを合波する。この第２
の分岐部２３から第３の合流部３０までの光回路は、い
わゆるマッハツェンダー型干渉計を構成している。
【００３０】ところで、第１の非線形導波路２４及び第
２の非線形導波路２５がそれぞれ半導体光増幅器の場
合、第１の非線形導波路２４及び第２の非線形導波路２
５では、光信号パルスが入力されると屈折率がそれぞれ
一定時間だけ増加する。屈折率が増加している時間は入
力された光信号パルスのパルス幅に等しく、屈折率が元
に戻る回復時間は電流注入で発生したキャリア寿命に等
しくなる。
【００３１】また、第１の非線形導波路２４及び第２の
非線形導波路２５がそれぞれ吸収型半導体導波路の場
合、第１の非線形導波路２４及び第２の非線形導波路２
５では、光信号パルスが入力されると屈折率がそれぞれ
一定時間だけ減少する。屈折率が減少している時間は入
力された光信号パルスのパルス幅に等しく、屈折率が元
に戻る回復時間は光信号パルスで発生したキャリア寿命
に等しくなる。
【００３２】したがって、第１の非線形導波路２４及び
第２の非線形導波路２５にそれぞれ半導体光増幅器を用
いた場合、第１の非線形導波路２４及び第２の非線形導
波路２５を透過する連続光は、光信号パルス入力による
屈折率変化によって、その位相が図３（ａ）に示すよう
に変化する。なお、図３（ａ）の実線は、第１の非線形
導波路２４を通過する一方の連続光Ａの位相変化の様子
を示し、図３（ａ）の一点鎖線は、第２の非線形導波路
２５を通過する他方の連続光Ｂの位相変化の様子を示し
ている。
【００３３】上述したように、非線形導波路の屈折率が
増加する時間は、入力信号パルス（図３（ａ）の点線で
示したパルス）のパルス幅（半値全幅ΔＴ）にほぼ等し
いため、連続光Ａ及び連続光Ｂの位相が変化する時間も
パルス幅ΔＴにほぼ等しくなる。このとき、連続光Ｂの
位相は、非線形導波路に対する２つの入力信号パルスの
到達時間差Δｔｄ１によって連続光ＡよりΔｔｄ１だけ
遅れて変化する。
【００３４】位相変化した連続光Ａ及び連続光Ｂは、第
３の合流部３０で一旦合波され、第３の分岐部３５によ
って再びその光パワーが５０：５０に分割される。な
お、第３の合流部３０から第３の分岐部３５までの構成
は、いわゆる２：２の光カプラーである。
【００３５】第３の分岐部３５から出力された一方の光
信号Ｐは、波長フィルタ３２を経て第１の出力ポート３
１から出力され、第３の分岐部３５から出力された他方
の光信号Ｑは、第２の出力ポート３４から出力される。
【００３６】光信号Ｐの光電界は、連続光Ａと連続光Ｂ
とが合成されたものであり、
【００３７】
【数１】 で表される。
【００３８】一方、光信号Ｑの光電界は、
【００３９】
【数２】 で表される。なお、ＥＡ（ｔ）は、連続光Ａの光電界で
あり、ＥＢ（ｔ）は、連続光Ｂの光電界である。
【００４０】ここで、位相調整器３３を使って連続光Ａ
及び連続光Ｂの位相差がπになるように調整すると、位
相変化を起こす前の連続光Ａの成分と連続光Ｂの成分は
互いに打ち消し合い、位相変化を起こした後の連続光Ａ
の成分と連続光Ｂの成分も互いに打ち消し合うため、光
信号Ｐ及び光信号Ｑの電界強度は、連続光Ａ及び連続光
Ｂが位相変化している期間でのみ有限な値となる。
【００４１】したがって、光信号Ｐはパルス形状とな
り、そのパルス幅は入力信号パルスのパルス幅ΔＴと２
つの入力信号パルスの非線形導波路に対する到達時間差
Δｔｄ １とによって決定される。
【００４２】ところで、図３（ａ）に示したように、連
続光Ａ及び連続光Ｂの位相は非線形導波路の屈折率変化
に伴ってほぼ直線状に変化する。
【００４３】本発明では、非線形導波路に対する入力信
号パルスの到達時間差Δｔｄ１が入力信号パルスのパル
ス幅ΔＴに対して
【００４４】
【数３】 となるように、第１の光路２８と第２の光路２９の光路
長を設定する。
【００４５】特に、Δｔｄ１＝０．８９×ΔＴのとき、
合波後の光信号Ｐの位相φ（ｔ）は図３（ｂ）に示すよ
うにほぼ直線状に変化するため、非線形導波路の位相変
化に伴う光信号Ｐの瞬時波長変化は、図３（ｃ）の実線
で示すように、ほぼ一定の値となる（図３（ｃ）の例で
は約＋１ｎｍ）。
【００４６】すなわち、光信号Ｐの電界強度はパルス状
（図３（ｃ）の点線）になり、その瞬時波長は、λ2＋
１ｎｍ（λ2は連続光光源２１の波長）となる。
【００４７】また、波長フィルタ３２の透過中心波長
を、予め連続光の波長λ２より少し長めの波長（λ２＋
ΔλＳ、図３（ｃ）の例ではΔλＳ＝＋１ｎｍ）に設定
しておけば、波長フィルタ３２によって波長λ１の入力
信号パルス成分が除去され、波長λ２＋ΔλＳの光信号
成分（Ｐ）だけが透過する。
【００４８】したがって、波長フィルタ３２の透過中心
波長を連続光の波長λ２から一定量（ΔλＳ）シフトし
た波長に設定しておくことにより、波長変換を効率よく
行うことができる。また、非線形導波路に対する入力信
号パルスの到達時間差Δｔｄ １と入力信号パルスのパル
ス幅ΔＴを適切な関係に設定すれば、光信号Ｐの瞬時波
長変化はほぼ一定になるため、出力信号パルスには波長
チャーピングがほとんど発生しない。
【００４９】なお、非線形導波路として半導体光増幅器
を用いた場合、吸収型半導体導波路に比べてＡＳＥ（Am
plified Spontaneous Emission）ノイズが増加する。こ
の場合、透過帯域が狭く、透過中心波長がλ２＋ΔλＳ
に設定された波長フィルタ３２を用いることでＡＳＥノ
イズも低減することができる。
【００５０】また、第１の非線形導波路２４及び第２の
非線形導波路２５として吸収型半導体導波路を用いた場
合、出力信号パルスの波長はλ２−ΔλＳとなる。この
場合、波長フィルタ３２の透過中心波長は予めλ２より
少し短めの波長（λ２−Δλ Ｓ）に設定しておく。
【００５１】また、図３（ａ）〜（ｃ）に示した波長変
換器の動作波形は、非線形導波路の屈折率変化のメカニ
ズムを示す以下の基本式にしたがってシミュレーション
した結果である。
【００５２】ところで、非線形導波路として半導体光増
幅器を用いた場合、電界強度Ｅｉｎ（ｔ）の光信号パル
スが入力されたときの、半導体光増幅器内部のキャリア
数の変化量ΔＮＣ（ｔ）は、
【００５３】
【数４】 で表される。
【００５４】簡単のために、ここでは非線形導波路のキ
ャリア寿命が入力信号パルス幅ΔＴよりも充分長いもの
とする。
【００５５】このとき、非線形導波路の屈折率変化ΔＮ
ｒ（ｔ）は、キャリア数変化ΔＮＣ（ｔ）に比例し、比
例係数をｆＢＦとすると、
【００５６】
【数５】 で表わされる。
【００５７】また、連続光の非線形位相変化Δφ(t)
は、
【００５８】
【数６】 となる。但し、Ｇ０は半導体光増幅器の利得、
【００５９】
【数７】 は入力光信号の光子エネルギー、ｋ０は連続光の真空中
での波数、Γは非線形半導体導波路の活性層（キャリア
が閉じ込められる部分）への光閉じ込め係数である。
【００６０】一方、非線形導波路として吸収型半導体導
波路を用いた場合、吸収型半導体導波路内部のキャリア
数の変化量ΔＮＣ（ｔ）は、
【００６１】
【数８】 となる。なお、入力信号パルスのパルス形状は、
【００６２】
【数９】 で表わされるソリトン型とする。このとき入力信号パル
スのパルス幅ΔＴは、ΔＴ＝１．７６×Ｔ０の関係が成
り立つ。
【００６３】なお、図３（ｃ）に示す瞬時波長変化は、
一般的な関係式、
【００６４】
【数１０】 から求めた。ここで、λ０は過渡的な位相変化を起こす
前の波長、ｃは光速である。
【００６５】ところで、式（３）で示したΔｔｄ１とΔ
Ｔの関係を
【００６６】
【数１１】 とした場合、連続光の位相変化は図４（ａ）の実線で示
すようになる（図４（ａ）の点線は入力信号パルス）。
また、合波後の光信号Ｐの位相変化は図４（ｂ）に示す
ようになる。さらに、光信号Ｐの瞬時波長変化は図４
（ｃ）の実線で示すようになり、光信号Ｐの電界強度は
図４（ｃ）の点線で示すようになる。
【００６７】すなわち、非線形導波路に対する入力信号
パルスの到達時間差Δｔｄ１を長く設定した場合（ここ
では、Δｔｄ１＝５×ΔＴ）、図４（ｂ）に示すように
光信号Ｐの位相変化が直線状にならないため、瞬時波長
が一定とならず、図４（ｃ）に示すように光信号Ｐの電
界強度の立ち上がりと立ち下がり時に同符号の大きな波
長チャーピングが発生する。
【００６８】以下では、上記式（３）で示した入力信号
パルスのパルス幅ΔＴと到達時間差Δｔｄ１の関係を、
Δｔｄ１＝０．６〜１．２×ΔＴとした理由について説
明する。
【００６９】一般に、２．５Ｇｂｐｓ以上の大容量の光
信号を長距離伝送するためには、光伝送路（光ファイバ
ー）の波長分散によって生じる光パルスの広がりを管理
する必要がある。
【００７０】この目的のため、伝送路として使用する光
ファイバーの群速度分散を制御する技術や、伝送路を一
定間隔毎に分散補償する（いわゆる分散マネージメン
ト）技術が開発されている（光ソリトン通信研究会第２
回研究集会予稿集、平成９年４月８日）。
【００７１】光パルスを用いる光通信では、出力信号パ
ルスのパルス幅が入力信号パルスのパルス幅の±２５％
以内に納まっていることが望ましく、また、出力信号パ
ルスの波長チャーピング量は、波長チャーピングを持た
ない入力信号パルスのスペクトル幅の２５％を越えない
ことが望ましい。
【００７２】ここで、Δｔｄ１とΔＴの比Δｔｄ１／Δ
Ｔを、Δｔｄ１／ΔＴ＝０．４０、０．５０、０．６
０、１．０、１．２、１．６と変え、そのときの出力信
号パルスの波形と波長チャーピング量の様子を図５〜図
１０に示す。なお、図５〜図１０は信号繰返し周波数を
１００Ｇｂｐｓ（信号間隔＝１０ｐｓ）、入力信号パル
スを波長チャーピングを持たないｓｅｃｈ型光パルス、
入力信号パルスのパルス幅（半値全幅）を２．０ｐｓ、
入力信号パルスの中心波長を１．５μｍ、スペクトル幅
（半値全幅）を１．２６ｎｍとしたときのシミュレーシ
ョン結果である。
【００７３】また、図５〜図１０の各図（ａ）の実線は
第１の非線形導波路２４を通過する一方の連続光の位相
変化の様子を示し、一点鎖線は第２の非線形導波路２５
を通過する他方の連続光の位相変化の様子を示し、点線
は入力信号パルスの様子を示している。また、各図
（ｂ）は光信号Ｐの位相変化の様子を示し、各図（ｃ）
の実線は光信号Ｐの瞬時波長変化を示し、点線は光信号
Ｐの電界強度を示している。
【００７４】なお、図１１は、図５〜図１０で示した出
力パルス幅（実線）と波長チャーピング量（点線）のシ
ミュレーション結果をまとめて示した図であり、同図
（ａ）はグラフ、同図（ｂ）は表である（但し、入力信
号パルスのパルス幅は常に２ｐｓ）。また、図１２は波
長チャーピングの定義を示す図であり、点線は出力信号
パルスの強度変化を示し、実線は瞬時波長変化を示して
いる。図１２において、出力信号パルスの瞬時強度がピ
ーク強度の１／２となる時刻をＴＨ１、ＴＨ２としたと
き、ＴＨ１からＴＨ２の間の瞬時波長の最大値と最小値
の差を出力パルスの波長チャーピングと定義する。
【００７５】図５及び図１１に示すように、Δｔｄ１／
ΔＴ＝０．４とした時、出力信号パルスのパルス幅は入
力信号パルスのパルス幅の７５．２５％となり、出力信
号パルスの波長チャーピングは０．３８４ｎｍとなる。
また、出力信号パルスの波長チャーピングと入力信号パ
ルスのスペクトル幅の比は３０．５％である。
【００７６】図６及び図１１に示すように、Δｔｄ１／
ΔＴ＝０．５とした時、出力信号パルスのパルス幅は入
力信号パルスのパルス幅の７８．９％となり、出力信号
パルスの波長チャーピングは０．３６０ｎｍとなる。ま
た、出力信号パルスの波長チャーピングと入力信号パル
スのスペクトル幅の比は２８．６％である。
【００７７】図７及び図１１に示すように、Δｔｄ１／
ΔＴ＝０．６とした時、出力信号パルスのパルス幅は入
力信号パルスのパルス幅の８３．５％となり、出力信号
パルスの波長チャーピングは０．２８４ｎｍとなる。ま
た、出力信号パルスの波長チャーピングと入力信号パル
スのスペクトル幅の比は２２．５％である。
【００７８】また、図３で示したように、Δｔｄ１／Δ
Ｔ＝０．８９とした時、出力信号パルスのパルス幅は入
力信号パルス幅に一致し、出力パルスの波長チャーピン
グは０．０６０ｎｍとなり、殆ど無くなる（図１１参
照）。
【００７９】図８及び図１１に示すように、Δｔｄ１／
ΔＴ＝１．０とした時、出力信号パルスのパルス幅は入
力信号パルス幅の１０８．５％となり、出力信号パルス
の波長チャーピングは０．１００ｎｍとなる。また、出
力信号パルスの波長チャーピングと入力信号パルスのス
ペクトル幅の比は７．９％である。
【００８０】図９及び図１１に示すように、Δｔｄ１／
ΔＴ＝１．２とした時、出力信号パルスのパルス幅は入
力信号パルス幅の１２４．５％となり、出力信号パルス
の波長チャーピングは０．２５６ｎｍとなる。また、出
力信号パルスの波長チャーピングと入力信号パルスのス
ペクトル幅の比は２０．３％である。
【００８１】さらに、図１０及び図１１に示すように、
Δｔｄ１／ΔＴ＝１．６とした時、出力信号パルスのパ
ルス幅は入力信号パルスのパルス幅の１６１．０％とな
り、出力信号パルスの波長チャーピングは０．５０ｎｍ
となる。また、出力信号パルスの波長チャーピングと入
力信号パルスのスペクトル幅の比は３９．７％である。
【００８２】以上示したように、Δｔｄ１／ΔＴ＝０．
６〜１．２の範囲で、出力信号パルスのパルス幅が入力
信号パルスのパルス幅の±２５％以内に納まり、出力信
号パルスの波長チャーピング量が入力信号パルスのスペ
クトル幅の２５％以内に納まることが分かる。
【００８３】したがって、非線形導波路に入力信号パル
スが到達する到達時間差を入力信号パルスのパルス幅の
０．６〜１．２倍となるよう設定することにより、出力
信号パルスの波長チャーピングを小さくすることができ
る。
【００８４】なお、参考までに図１３に第４従来例の波
長変換器の動作の様子を示す。図１３（ａ）の実線は連
続光の過渡的位相変化を示し、点線は入力信号パルスを
示している。また、図１３（ｂ）は出力信号パルスの位
相変化を示している。図１３（ｃ）の実線は出力信号パ
ルスの瞬時波長変化を示し、点線は出力信号パルスの電
界強度を示している。
【００８５】図１３（ｃ）に示すように、第４従来例で
は、出力信号パルスの立ち上がりと立ち下がり部位で異
符号の大きな波長チャーピングが発生している。
【００８６】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
形態について図面を参照して説明する。
【００８７】図１４は本発明の波長変換器の第２の実施
の形態の構成を示すブロック図である。
【００８８】図１４において、本実施の形態の波長変換
器は、入力された光信号パルスに応じて屈折率が変化す
る非線形導波路４４と、波長λ1の光信号パルスを入力
するための第１の信号入力ポート４５と、連続光光源４
１から出力される波長λ2の連続光（ＣＷ光）を入力す
るための第２の信号入力ポート４２と、第２の信号入力
ポート４２から入力された連続光（ＣＷ光）をｐ偏光成
分とｓ偏光成分に分離し、入力光信号パルスのパルス幅
の０．６〜１．２倍の時間差を持たせて非線形導波路４
４にそれぞれ導くための第１の光回路５９と、非線形導
波路４４から出力される光信号をｐ偏光成分とｓ偏光成
分に分離し、ｐ偏光成分及びｓ偏光成分を合波すると共
に、その到達時間を一致させる第２の光回路６０と、第
２の偏光分岐部５２から出力されたｓ偏光成分の光信号
の位相を調整するための位相調整器５７と、第２の偏光
合流部５３から出力された光信号のｐ偏光成分及びｓ偏
光成分の光パワーをそれぞれ５０：５０の比で出力させ
る偏光フィルタ４９と、波長λ1の光信号パルスを除去
するための波長フィルタ５４と、波長変換された光信号
を出力するための出力信号ポート５５とを有している。
【００８９】第１の光回路５９は、第２の信号入力ポー
ト４２から入力された連続光をｐ偏光成分とｓ偏光成分
に分離する第１の偏光分岐部５０と、第１の光路５８を
通過したｐ偏光成分及び第１の光遅延路４３を通過した
ｓ偏光成分を合波する第１の偏光合流部５１とによって
構成されている。
【００９０】また、第２の光回路６０は、非線形導波路
４４から出力された光信号をｐ偏光成分とｓ偏光成分に
分離する第２の偏光分岐部５２と、第２の光路５６を通
過したｓ偏光成分及び第２の光遅延路４７を通過したｐ
偏光成分を合波する第２の偏光合流部５３とによって構
成されている。なお、波長フィルタ５４は、第１の実施
の形態と同様に、波長変換後の光信号パルス（波長λ２
＋ΔλＳ）のみを透過させ、波長λ１の入力信号パルス
成分を除去する。また、図１４は非線形導波路４４に半
導体光増幅器を用いた場合の波長変換の様子を示してい
る。
【００９１】このような構成において、第１の信号入力
ポート４５から入力された入力信号パルスは合流部４６
を経て非線形導波路４４に到達し、非線形導波路４４の
屈折率を変化させる。
【００９２】一方、第２の信号入力ポート４２から入力
された連続光は第１の偏光分岐部５０（例えば、偏光ビ
ームスプリッター）によってｐ偏光成分とｓ偏光成分に
分離される。
【００９３】第１の偏光分岐部５０によって分離された
ｐ偏光成分は、第１の光路５８、第１の偏光合流部５１
（例えば、偏光ビームスプリッター）、合流部４６、非
線形導波路４４、第２の偏光分岐部５２、第２の光遅延
路４７、及び第２の偏光合流部５３を経て偏光フィルタ
４９に到達する。
【００９４】また、第１の偏光分岐部５０によって分離
されたｓ偏光成分は、第１の光遅延路４３、第１の偏光
合流部５１、合流部４６、非線形導波路４４、第２の偏
光分岐部５２、第２の光路５６、位相調整器５７、及び
第２の偏光合流部５３を経て偏光フィルタ４９に到達す
る。
【００９５】ここで、第１の光遅延路４３は第１の光回
路５８よりも光路長がΔＬｄだけ長く、第２の光遅延路
４７は第２の光回路５６及び位相調整器５７よりも光路
長がΔＬｄだけ長くなっている。したがって、光信号の
ｐ偏光成分とｓ偏光成分は偏光フィルタ４９に同時に到
着する。
【００９６】しかしながら、第１の偏光合流部５１によ
って合波されたｓ偏光成分が非線形導波路４４を透過す
る時刻は、ｐ偏光成分が非線形導波路４４を通過する時
刻よりも
【００９７】
【数１２】 だけ遅れる。ここで、Ｖｇは第１の光回路５８を伝播す
る光信号の伝播速度である。
【００９８】よって、偏光フィルタ４９に到達した光信
号のｐ偏光成分の位相は、第１の実施の形態と同様に、
図３（ａ）の実線で示すように変化し、ｓ偏光成分の位
相は図３（ａ）の一点鎖線で示すように変化する。
【００９９】なお、偏光フィルタ４９の光軸方位は、予
めｐ偏光成分とｓ偏光成分が５０：５０で合波されて透
過するように調整しておき、位相調整器５７をｐ偏光成
分とｓ偏光成分の位相差がπとなるように調整してお
く。
【０１００】したがって、偏光フィルタ４９から出力さ
れるｐ偏光成分及びｓ偏光成分の合波光はパルス状とな
る。
【０１０１】また、非線形導波路４４に到達する連続光
のｐ偏光成分及びｓ偏光成分の到達時間差Δｔｄ２が入
力信号パルスのパルス幅ΔＴに対してΔｔｄ２＝０．６
〜１．２×ΔＴとなるように、第１の光路５８と第１の
光遅延路４３の光路長を設定する。
【０１０２】このようにすることで、第１の実施の形態
と同様に波長λ１の入力信号パルスを波長λ２＋ΔλＳ
の出力信号パルスに効率よく変換することができる。ま
た、このときの位相変化量、中心波長のシフト量、及び
波長チャーピング量も第１の実施の形態と同様の値にな
るため、出力信号パルスの波長チャーピングを小さくす
ることができる。
【０１０３】なお、非線形導波路４４に吸収型半導体導
波路を用いた場合、出力信号パルスの波長はλ２−Δλ
Ｓとなる。この場合、波長フィルタ５４の透過中心波長
は予めλ２より少し短めの波長（λ２−ΔλＳ）に設定
しておく。
【０１０４】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０１０５】図１５は本発明の光信号波長変換器の第３
の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【０１０６】図１５において、本実施の形態の波長変換
器は、入力された光信号パルスに応じて屈折率が変化す
る非線形導波路５と、波長λ１の光信号パルス（入力信
号パルス）を入力するための第１の信号入力ポート３
と、連続光光源１から出力される波長λ２の連続光（Ｃ
Ｗ光）を入力するための第２の信号入力ポート２と、第
１の信号入力ポート３から入力された入力信号パルスと
第２の信号入力ポートから入力された連続光を合波する
第１の合流部４と、非線形導波路５から出力された光信
号を分離する第１の分岐部６１と、第１の分岐部６１に
よって分離された光信号のうち、光路６２を通過した一
方の光信号、及び光遅延路６３を通過した他方の光信号
を合波する第２の合流部６４と、第１の分岐部６１で分
離された他方の光信号の位相を調整するための位相調整
器６７と、第２の合流部６４から出力される光信号を分
離する第２の分岐部６６と、所定の偏光成分のみを通過
させる偏光子７と、波長λ１の光信号パルスを除去する
ための波長フィルタ６８と、波長変換された光信号を出
力するための第１の信号出力ポート６９及び第２の信号
出力ポート９とを有している。なお、波長フィルタ６８
は、第１の実施の形態と同様に、波長変換後の光信号パ
ルス（波長λ２＋ΔλＳ）のみを透過させ、波長λ１の
入力信号パルス成分を除去する。また、図１５は非線形
導波路５に半導体光増幅器を用いた場合の波長変換の様
子を示している。
【０１０７】このような構成において、第１の信号入力
ポート３に入力された信号パルスは第１の合流部４を経
て非線形導波路５に到達し、非線形導波路５の屈折率を
変化させる。
【０１０８】一方、第２の信号入力ポート２から入力さ
れた連続光（ＣＷ光）は、第１の合流部４及び非線形導
波路５を経て第１の分岐部６１でその光パワーが５０：
５０に分割される。
【０１０９】第１の分岐部６１で分割された一方の光信
号（第１の光信号）は光路６２を経て第２の合流部６４
に到達し、第１の分岐部６１で分割された他方の光信号
（第２の光信号）は位相調整器６７及び光遅延路６３を
経て第２の合流部６４に到達する。第２の合流部６４は
第１の光信号及び第２の光信号を合波する。
【０１１０】なお、第１の分岐部６１から第２の合流部
６４までの光回路は入力された光信号の偏光をそれぞれ
維持するため、第２の合流部６４における第１の光信号
と第２の光信号は同じ偏光を有している。
【０１１１】また、位相調整器６７と光遅延回路６３の
光路長は光路６２の光路長よりも長いため、第２の光信
号は第１の光信号よりもΔｔｄ３だけ遅れて第２の合流
部６４に到達する。したがって、第２の合流部６４にお
ける第２の光信号の位相変化は第１の光信号の位相変化
よりもΔｔｄ３だけ遅れる。
【０１１２】ここで、第１の光信号と第２の光信号の位
相差がπとなるように位相調整器６７で調整する。ま
た、第１の光信号及び第２の光信号が第２の合流部６４
に到達する到達時間差Δｔｄ３を、入力信号パルスのパ
ルス幅ΔＴに対してΔｔｄ３＝０．６〜１．２×ΔＴと
なるように、位相調整器６７と光遅延回路６３及び光路
６２の光路長をそれぞれ設定する。
【０１１３】このとき、第１の光信号の位相変化は、第
１の実施の形態と同様に図３（ａ）の実線で示すように
なり、第２の光信号の位相変化は図３（ａ）の一点鎖線
で示すようになり、合波した光信号はパルス状となる。
【０１１４】第２の合流部６４で合波された光信号は、
第２の分岐部６６によってその光パワーが５０：５０に
再び分割され、第２の分岐部６６によって分割された一
方の光信号は偏光子７及び波長フィルタ６８を経て第１
の信号出力ポート６９から出力され、第２の分岐部６６
によって分割された他方の光信号は第２の信号出力ポー
ト９から出力される。なお、偏光子７は必ずしも必要で
はない。
【０１１５】したがって、本実施の形態の波長変換器
も、第１の実施の形態と同様に波長λ １の入力信号パル
スを波長λ２＋ΔλＳの出力信号パルスに効率よく変換
することができる。また、このときの位相変化量、中心
波長のシフト量、及び波長チャーピング量も第１の実施
の形態と同様の値になるため、出力信号パルスの波長チ
ャーピングを小さくすることができる。
【０１１６】なお、非線形導波路５に吸収型半導体導波
路を用いた場合、出力信号パルスの波長はλ２−ΔλＳ
となる。この場合、波長フィルタ５４の透過中心波長は
予めλ２より少し短めの波長（λ２−ΔλＳ）に設定し
ておく。
【０１１７】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。
【０１１８】本実施例では、図１に示した非線形導波路
として、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰダブルヘテロ半導体層
からなる半導体光増幅器（IEEE Photonics Technology
Letters誌、第10巻、346〜348頁、1998年）を用いた場
合を例にして、本発明の効果について説明する。なお、
半導体光増幅器の利得ピーク波長は１５５０ｎｍ、利得
（Ｇ０）は２０ｄＢである。また、入力信号パルスのパ
ルス幅は２ｐｓ、中心波長は１５５０ｎｍ、スペクトル
幅は１．２ｎｍとし、連続光の波長は１５５９ｎｍ、ス
ペクトル幅は１０ＭＨｚ以下とした。さらに、光路及び
光遅延路は光ファイバーと光ファイバーカプラーで構成
し、波長フィルターの中心波長は１５６０ｎｍ、波長帯
域は２ｎｍとした。
【０１１９】以上のように設定することで、中心波長１
５５０ｎｍ、パルス幅２ｐｓの入力信号パルスを、波長
１５６０ｎｍ、パルス幅２ｐｓの出力信号パルスに変換
する波長変換器を構成することができた。
【０１２０】なお、上記構成の波長変換器では、入力信
号パルスから出力信号パルスへの変換効率が１５０％で
あり、連続光の強度に対する出力信号パルスのピーク強
度の比は３００％であった。
【０１２１】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。
【０１２２】非線形導波路に対して入力信号パルスが到
達する到達時間差を入力信号パルスのパルス幅の０．６
〜１．２倍となるよう設定することで、出力信号パルス
の瞬時位相変化は時間に対して直線状に変化するため、
出力信号パルスの波長チャーピングを小さくすることが
できる。
【０１２３】また、非線形導波路に対して第１の偏光成
分及び第２の偏光成分が到達する到達時間差を入力信号
パルスのパルス幅の０．６〜１．２倍となるよう設定す
ることで、出力信号パルスの瞬時位相変化は時間に対し
て直線状に変化するため、出力信号パルスの波長チャー
ピングを小さくすることができる。
【０１２４】さらに、非線形導波路通過後に分割された
第１の光信号及び第２の光信号が合流部位に到達するま
での到達時間差を入力信号パルスのパルス幅の０．６〜
１．２倍となるよう設定することで、出力信号パルスの
瞬時位相変化は時間に対して直線状に変化するため、出
力信号パルスの波長チャーピングを小さくすることがで
きる。
【０１２５】また、上記いずれの構成においても、波長
フィルタの透過中心波長を連続光の波長から一定量シフ
トした波長に設定しておくことにより、波長変換を効率
よく行うことができる。加えて、透過帯域の狭い波長フ
ィルタを用いることでＡＳＥノイズも低減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光信号波長変換器の第１の実施の形態
の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した非線形導波路として用いる半導体
光増幅器の一構成例を示す図であり、要部を切断した様
子を示す斜視図である。
【図３】図１に示した波長変換器のΔｔｄ１／ΔＴ＝
０．８９とした時の動作の様子を示す図であり、同図
（ａ）は連続光の位相変化を示すグラフ、同図（ｂ）は
出力信号パルスの位相変化を示すグラフ、同図（ｃ）は
出力信号パルスの瞬時波長変化を示すグラフである。
【図４】図１に示した波長変換器のΔｔｄ１／ΔＴ＝５
とした時の動作の様子を示す図であり、同図（ａ）は連
続光の位相変化を示すグラフ、同図（ｂ）は出力信号パ
ルスの位相変化を示すグラフ、同図（ｃ）は出力信号パ
ルスの瞬時波長変化を示すグラフである。
【図５】図１に示した波長変換器のΔｔｄ１／ΔＴ＝
０．４０とした時の動作の様子を示す図であり、同図
（ａ）は連続光の位相変化を示すグラフ、同図（ｂ）は
出力信号パルスの位相変化を示すグラフ、同図（ｃ）は
出力信号パルスの瞬時波長変化を示すグラフである。
【図６】図１に示した波長変換器のΔｔｄ１／ΔＴ＝
０．５０とした時の動作の様子を示す図であり、同図
（ａ）は連続光の位相変化を示すグラフ、同図（ｂ）は
出力信号パルスの位相変化を示すグラフ、同図（ｃ）は
出力信号パルスの瞬時波長変化を示すグラフである。
【図７】図１に示した波長変換器のΔｔｄ１／ΔＴ＝
０．６０とした時の動作の様子を示す図であり、同図
（ａ）は連続光の位相変化を示すグラフ、同図（ｂ）は
出力信号パルスの位相変化を示すグラフ、同図（ｃ）は
出力信号パルスの瞬時波長変化を示すグラフである。
【図８】図１に示した波長変換器のΔｔｄ１／ΔＴ＝
１．０とした時の動作の様子を示す図であり、同図
（ａ）は連続光の位相変化を示すグラフ、同図（ｂ）は
出力信号パルスの位相変化を示すグラフ、同図（ｃ）は
出力信号パルスの瞬時波長変化を示すグラフである。
【図９】図１に示した波長変換器のΔｔｄ１／ΔＴ＝
１．２とした時の動作の様子を示す図であり、同図
（ａ）は連続光の位相変化を示すグラフ、同図（ｂ）は
出力信号パルスの位相変化を示すグラフ、同図（ｃ）は
出力信号パルスの瞬時波長変化を示すグラフである。
【図１０】図１に示した波長変換器のΔｔｄ１／ΔＴ＝
１．６とした時の動作の様子を示す図であり、同図
（ａ）は連続光の位相変化を示すグラフ、同図（ｂ）は
出力信号パルスの位相変化を示すグラフ、同図（ｃ）は
出力信号パルスの瞬時波長変化を示すグラフである。
【図１１】図５〜図１０に示した出力パルス幅と波長チ
ャーピングのシミュレーション結果をまとめて示した図
であり、同図（ａ）はグラフ、同図（ｂ）は表である。
【図１２】波長チャーピングの定義を示す図である。
【図１３】第４従来の波長変換器の動作の様子を示す図
であり、同図（ａ）は連続光の位相変化を示すグラフ、
同図（ｂ）は出力信号パルスの位相変化を示すグラフ、
同図（ｃ）は出力信号パルスの瞬時波長変化を示すグラ
フである。
【図１４】本発明の波長変換器の第２の実施の形態の構
成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の波長変換器の第３の実施の形態の構
成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、２１、４１ 連続光光源 ２、２２、４２ 第２の信号入力ポート ３、２６、４５ 第１の信号入力ポート ４、１９ 第１の合流部 ５、４４ 非線形導波路 ７ 偏光子 ９、３４ 第２の信号出力ポート ２０、６６ 第２の合流部 ２３ 第２の分岐部 ２４ 第１の非線形導波路 ２５ 第２の非線形導波路 ２７、６１ 第１の分岐部 ２８ 第１の光路 ２９ 第２の光路 ３０ 第３の合流部 ３１、６９ 第１の信号出力ポート ３２、５４、６８ 波長フィルタ ３３、５７、６７ 位相調整器 ３５ 第３の分岐部 ４３ 第１の光遅延路 ４６ 合流部 ４７ 第２の光遅延路 ４９ 偏光フィルタ ５０ 第１の偏光分岐部 ５１ 第１の偏光合流部 ５２ 第２の偏光分岐部 ５３ 第２の偏光合流部 ５５ 信号出力ポート ５９ 第１の光回路 ６０ 第２の光回路 ６２ 光路 ６３ 光遅延路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−179385（ＪＰ，Ａ) Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ ｓ，Ｖｏｌ．32 Ｐａｒｔ．２ Ｎｏ. 12Ａ ｐｐ ．Ｌ1746−1749 Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖ ｏｌ．65 Ｎｏ．３ ｐｐ．283−285 Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖ ｏｌ．67 Ｎｏ17 ｐｐ．2445−2447 Ａｐｐｌ．ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖ ｏｌ67 Ｎｏ25 ｐｐ3709−3711 1997年春季第44回応用物理学関係連合 講演会予稿集 第３分冊．Ｐ979 ＩＥＥＥ ｐｉｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖ ｏｌ．10 Ｎｏ．３ ｐｐ．346−348 ＩＥＥＥ ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖ ｏｌ．８ Ｎｏ．12 ｐｐ1695−1697 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 2/02

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力光信号パルスと異なる波長の出力光
    信号パルスを出力する光信号波長変換器であって、 入力光信号パルスの入力に応じて屈折率が変化する非線
    形導波路と、 所定波長の連続光及び前記入力光パルスをそれぞれ前記
    非線形導波路に導く光路と、 前記非線形導波路から出力される光信号を第１の光信号
    及び第２の光信号に分割する分岐部と、 前記第１の光信号の位相に対して前記第２の光信号の位
    相を所定量に調整するための位相調整器と、 前記第１の光信号に対して前記入力光信号パルスのパル
    ス幅の０．６〜１．２倍の時間差だけ前記第２の光信号
    を遅延させる光遅延路と、 前記第１の光信号及び該遅延後の第２の光信号を合波す
    る光合流部と、 前記光合流部から出力される光信号のうち、前記入力光
    信号パルスの波長成分を除去する波長フィルタと、を有
    する波長変換器。
  2. 【請求項２】 前記時間差は、前記入力光信号パルスの
    パルス幅の０．８９倍であることを特徴とする請求項１
    記載の波長変換器。
  3. 【請求項３】 前記非線形導波路は、半導体光増幅器で
    あることを特徴とする請求項１又は２記載の波長変換
    器。
  4. 【請求項４】 前記非線形導波路は、吸収型半導体導波
    路であることを特徴とする請求項１又は２記載の波長変
    換器。
  5. 【請求項５】 前記非線形導波路は、バルク構造の半導
    体素子であることを特徴とする請求項１乃至４記載の波
    長変換器。
  6. 【請求項６】 入力光信号パルスに応じて屈折率が変化
    する非線形導波路に所定波長の連続光及び前記入力光信
    号パルスを入力し、 前記非線形導波路から出力される光信号を第１の光信号
    及び第２の光信号に分割し、 前記第１の光信号の位相に対して前記第２の光信号の位
    相を所定量に調整し、 前記第１の光信号に対して前記入力光信号パルスのパル
    ス幅の０．６〜１．２倍の時間差だけ前記第２の光信号
    を遅延させ、 前記第１の光信号及び該遅延後の第２の光信号を合波
    し、 該合波した光信号から前記入力光信号パルスの波長成分
    を除去することで、前記入力光信号パルスと異なる波長
    の出力光信号パルスを出力させる波長変換方法。
  7. 【請求項７】 前記時間差は、前記入力光信号パルスの
    パルス幅の０．８９倍であることを特徴とする請求項６
    項記載の波長変換方法。
  8. 【請求項８】 前記非線形導波路に、半導体光増幅器を
    用いることを特徴とする請求項６又は７記載の波長変換
    方法。
  9. 【請求項９】 前記非線形導波路に、吸収型半導体導波
    路を用いることを特徴とする請求項６又は７記載の波長
    変換方法。
  10. 【請求項１０】 前記非線形導波路に、バルク構造の半
    導体素子を用いることを特徴とする請求項６乃至９のい
    ずれか１項記載の波長変換方法。
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