(57)【要約】【課題】波長分割多重光通信システムにおける受信側の処理や回路規模を削減する。【解決手段】波長変換器１００の第１の変換部１２０は、信号列｛ｂｋ｝の差動位相変調（ＤＰＳＫ）光信号である第１のＤＰＳＫ光信号Ｄ１を信号列｛ｂｋ｝の強度変調光信号に変換する。第２の変換部１５０は、該第１の変換部１２０により得られた強度変調光信号を、第１のＤＰＳＫ光信号Ｄ１と波長が異なった、信号列｛ｂｋ｝のＤＰＳＫ光信号である第２のＤＰＳＫ光信号Ｄ２に変換する。【選択図】図１
2010231148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号列｛ｂｋ｝の差動位相変調（ＤＰＳＫ）光信号である第１のＤＰＳＫ光信号を前記信号列｛ｂｋ｝の強度変調光信号に変換する第１の変換部と、
該第１の変換部により得られた前記強度変調光信号を、前記第１のＤＰＳＫ光信号と波長が異なった、前記信号列｛ｂｋ｝のＤＰＳＫ光信号である第２のＤＰＳＫ光信号に変換する第２の変換部とを備えた波長変換器。
【請求項２】
前記第１の変換部は、前記第１のＤＰＳＫ光信号が入力される第１と第２のアームと、前記第１と第２のアームからの光信号を合波する合波部とを有するマッハ・ツェンダ型光回路であり、
前記第１のアームは、
前記入力光信号を１ビット遅延させた信号と前記入力光信号とを干渉させ、干渉時の位相差に応じて２つの光路に分けられた２つの光信号を得る遅延干渉回路と、
前記遅延干渉回路により得られた前記２つの光信号を、半波長の位相差をつけて合波させることにより、信号列｛ａｋ｝のＤＰＳＫ光信号である第３のＤＰＳＫ光信号を得る位相差合波部とが設けられており、
前記第２のアームは、前記合波部による、前記第２のアームを通った前記第１のＤＰＳＫ光信号と、前記第３のＤＰＳＫ光信号との合波が
2010231148.tif 000005
に示す演算になるように、前記第１のＤＰＳＫ光信号を遅延させることを特徴とする請求項１に記載の波長変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換、具体的には差動位相変調信号の波長変換技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムにおいて、通常、伝送路では光信号が用いられ、信号処理には電気信号が用いられる。消費電力やコストの削減のために、伝送路の途中で光電変換処理を伴う信号処理を削減することが望まれている。ネットワークとしての柔軟性や拡張性を維持しながら光電変換を削減するためには、光信号への様々な制御を導入する必要がある。例えば、波長の異なる光ビームは互いに干渉しない性質を利用した波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）通信システムにおいて、伝送には波長分割多重（ＷＤＭ）された光信号が多用されることから、波長変換は必須技術の１つである。
【０００３】
強度変調の光信号に対して、光電変換を介さずに波長変換を行う波長変換器は、様々な提案がなされている。例えば、非特許文献１には、ゼロ復帰（ＲＺ）強度変調光信号に対して波長変換する波長変換器が開示されている。図３は、該波長変換器２０の模式を示す。
【０００４】
図３に示すように、波長変換器２０には、マッハ・ツェンダ光回路の両アームに配置され非線形導波路１および２と、波長λ１の入力光信号Ｐを入力するポート１１と、波長λ２の連続（ＣＷ）光またはクロック光パルスＲを入力するポート１２と、波長変換された出力光信号Ｑを出力ポート１６が備えられている。
【０００５】
入力光信号Ｐは、ポート１１に入力され分岐部１３で分岐された後に、非線形導波路１と非線形導波路２に入力され、非線形光学効果を励起する。非線形光学効果の励起は、入力光信号Ｐが非線形導波路で吸収されてキャリアが生成されることによる場合と、反転状態にある非線形導波路で誘導放出に伴うキャリアの減少による場合が考えられる。
【０００６】
ＣＷ光またはクロック光パルスＲは、ポート１２へ入力され分岐部１４で一旦分岐され、非線形導波路１あるいは２を通過して非線形位相シフトを与えられた後、合波部１５を経由して合波され干渉する。その結果、干渉の際の位相差に応じた強度を持つ出力光信号Ｑが得られポート１６から出力される。干渉の際の位相差が０であれば、出力光信号Ｑは高強度状態、すなわち１状態となる。逆に、干渉の際の位相差がπであれば、出力光信号Ｑ低強度状態、すなわち０状態となる。波長変換器２０では、非線形導波路１および２が時間差で励起されるようにすることにより、高ビットレートの入力光信号に対しても波長変換を実現できる。
【０００７】
近年、伝送用の光信号に対して位相変調の適用が広く検討されるようになっている。二値差動位相変調（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＤＰＳＫ）の場合、送信側では、二値信号列｛ａｋ｝に対して式（１）に示す演算を行って二値信号列｛ｂｋ｝を生成し、その信号列で光変調器を駆動することによって、ｂｋ＝０の場合には位相０、ｂｋ＝１の場合には位相πとなる位相変調光信号（ここではＤＰＳＫ光信号）を生成する。
2010231148.tif 000003
【０００８】
受信側では、｛ｂｋ｝で位相変調された光信号に対し、前後のビットの位相差を検出することにより、強度変調された信号列｛ａｋ｝を生成する。受信側における前後のビットの位相差検出は、図４に示す１ビット遅延光回路５０が用いられる。ＤＰＳＫ光信号は、ポート５１へ入力され分岐部５２で分岐され、光路長の異なるアーム５３とアーム５４を通過して合波部５５で合波・干渉する。干渉の際の位相差が０であるかπであるかに応じて、出力光の行先がポート５６になるかポート５７になるかが定まる。したがって、例えば、図５（ａ）に示すＤＰＳＫ光信号に対し、ポート５６に現れる光強度変化は図５（ｂ）のようになり、ポート５７に現れる光強度変化は図５（ｃ）のようになる。そして、光検出器５８および５９の差動出力によって光電変換された出力が得られる。
【０００９】
上記のような位相変調光信号に対する波長変換器の提案もいくつかなされている。例えば、非特許文献２、非特許文献３、特許文献１には、ＤＰＳＫ光信号に対する波長変換器が開示されている。これらの波長変換器のいずれも、強度変調光信号で励起され、波長変換された位相変調光信号を生成する光回路と、その前段に設けられた１ビット遅延光回路で構成される。ここで、非特許文献２に開示された波長変換器を例に説明する。
【００１０】
図６には非特許文献２に開示された記載された波長変換器７０を示す。波長変換器７０は、１ビット遅延光回路７２と、波長変換と強度変調／位相変調変換を行うマッハ・ツェンダ光回路７４を有する。１ビット遅延光回路７２では、位相変調された波長λ１の入力光ｅｊπＰ信号から強度変調光信号が生成される。マッハ・ツェンダ光回路７４では、強度変調光信号がマッハ・ツェンダ型光回路の両アームに設けられた非線形導波路ＳＯＡを励起する。これにより位相変調光が生成され、波長λ２へ変換された出力光ｅｊπＤが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−３１９６５１号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｋａｚｕｈｉｔｏ  ＴＡＪＩＭＡ：  "Ａｌｌ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｗｉｔｃｈ  ｗｉｔｈ  Ｓｗｉｔｃｈ−Ｏｆｆ  Ｔｉｍｅ  Ｕｎｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ  ｂｙ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｌｉｆｅｔｉｍｅ"，「Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ」，Ｖｏｌ．３２（１９９３），ｐｐ．Ｌ１４７６−Ｌ１７４９，Ｐａｒｔ  ２，Ｎｏ．１２Ａ，１  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  １９９３
【非特許文献２】Ｋａｎｇ等：  "Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  ａｌｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  ４０−Ｇｂ／ｓ  ＤＰＳＫ  ｓｉｇｎａｌｓ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ"，「Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」，Ｔｈ４．３．３，２００５
【非特許文献３】Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ等：  "Ａｌｌ−Ｏｐｔｉｃａｌ  ＤＰＳＫ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ＭＺＩ  ｗｉｔｈ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ＳＯＡｓ  ａｎｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔｅｒｓ，「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ」，ＯＷＳ６，２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図６に示す波長変換器７０では、信号列｛ｂｋ｝の位相変調光信号が入力され、１ビット遅延光回路７２により信号列｛ａｋ｝の強度変調光信号が生成された後、非線形導波路ＳＯＡが両アームに配置されたマッハ・ツェンダ光回路７４により信号列｛ａｋ｝の位相変調光信号が生成されている。すなわち、波長変換前の位相変調光信号は信号列｛ｂｋ｝により変調されたものであるのに対して、波長変換後の位相変調光信号は信号列｛ａｋ｝により変調されたものである。送信側で波長変換の際にこうした信号列の変更があると、受信側では波長変換の回数に応じた復調が必要となり、回路構成が複雑化するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１つの態様は、波長変換器である。この波長変換器は、信号列｛ｂｋ｝の差動位相変調（ＤＰＳＫ）光信号である第１のＤＰＳＫ光信号を信号列｛ｂｋ｝の強度変調光信号に変換する第１の変換部と、該第１の変換部により得られた強度変調光信号を、第１のＤＰＳＫ光信号と波長が異なった、信号列｛ｂｋ｝のＤＰＳＫ光信号である第２のＤＰＳＫ光信号に変換する第２の変換部を備える
【００１５】
なお、上記態様の波長変換器を装置やシステム、または方法などに置き換えて表現したものも、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる波長変換技術によれば、波長分割多重光通信システムにおける受信側の処理や回路規模を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態にかかる波長変換器を示す図である。
【図２】図１に示す波長変換器における各信号を示す図である。
【図３】強度変調光信号の波長変換を行う波長変換器の従来例を示す図である。
【図４】１ビット遅延光回路を示す図である。
【図５】図４に示す１ビット遅延光回路における各信号を示す図である。
【図６】位相変調光信号の波長変換を行う波長変換器の従来例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態にかかる波長変換器１００を示す。波長変換器１００は、位相変調光信号の波長変換を行うものであり、第１の変換部１２０と、第２の変換部１５０を備える。
【００２０】
第１の変換部１２０は、ポート１０１、分岐部１０２、分岐部１０３、アーム１０４、アーム１０５、合波部１０６、アーム１０７、アーム１０８、合波部１０９、アーム１１０、合波部１１１を有し、ＤＰＳＫ光信号である入力光信号Ｄ１を強度変調光に変換する。
【００２１】
波長λ１の入力光信号Ｄ１は、ポート１０１から入力され、分岐部１０２により２つの光信号に分岐される。片方は、分岐部１０３でさらに２つに分岐される。
【００２２】
分岐部１０３からの２つの光信号は、異なる光路長のアーム１０４とアーム１０５を通って合波部１０６で合波され干渉する。アーム１０４、アーム１０５、合波部１０６は、遅延干渉回路を構成する。
【００２３】
アーム１０４とアーム１０５の光路長差は、１ビット分に設定されている。すなわち、４０Ｇｂ／ｓの光信号入力に対しては２５ｐｓに相当する光路長差が設けられる。
【００２４】
合波部１０６で干渉する際の２つの光信号の位相差が０であるかπであるかに応じて、合波部１０６で得られた光信号がアーム１０７側を通るかアーム１０８側を通るかが定まる。
【００２５】
アーム１０７、アーム１０８、合波部１０９は、位相差合波部を構成する。アーム１０７とアーム１０８の光路差は半波長（光位相：π）分ずれている。アーム１０７とアーム１０８を通った光信号は、合波部１０９で合波され、さらに、アーム１１０を通ってきた入力光信号Ｄ１と合波部１１１で合波され干渉する。なお、アーム１１０の光路長については、後述する。
【００２６】
合波部１１１で合波する２つの光信号が合波部１１１で干渉する際の位相差が０であるかπであるかに応じて、合波部１１１で得られた光信号が第２の変換部１５０のアーム１３１側を通るかアーム１３２を通るかが定まる。
【００２７】
ここで、ポート１０１から入力された入力光信号Ｄ１の信号列を｛ｂＫ｝で表す。入力光信号Ｄ１の光波形は、図２（ａ）に示すように、強度はどのビットも同じであるが、位相は信号列｛ｂＫ｝に従って変調されている。アーム１０４、アーム１０５、および合波部１０６により構成された遅延干渉回路により、アーム１０７には、図２（ｂ）に示すような信号列｛ａｋ｝の強度変調光信号、アームアーム１０８側には図２（ｃ）に示すような｛ａｋ｝の論理反転の信号列の強度変調光信号が送り込まれる。さらに、合波部１０９での合波の際に、アーム１０７を通った光信号とアーム１０８を通った光信号は、光位相がπずれているので、合波部１０９で得られる光信号は、図２（ｄ）に示すような信号列｛ａｋ｝の位相変調光信号となる。
【００２８】
波長変換器１００において、合波部１１１による、合波部１０９からの信号列｛ａｋ｝の位相変調光信号と、アーム１１０を通ってきた信号列｛ｂｋ｝の位相変調光信号との合波・干渉が
2010231148.tif 000004
の演算となるように、アーム１１０の光路長が設定されている。
【００２９】
そのため、合波部１１１での干渉により、アーム１３１側には図２（ｅ）に示すような信号列｛ｂｋ｝の強度変調光信号、アーム１３２側には図２（ｆ）に示すような｛ｂｋ｝の論理反転の信号列の強度変調光信号が送り込まれる。
【００３０】
第２の変換部１５０は、アーム１３１、アーム１３２、分岐部１３３、合波部１３４、分岐部１３５、合波部１３６、入力ポート１３７、分岐部１３８、非線形導波路１４１、非線形導波路１４２、位相調整器１４３、合波部１４４、１４５を備え、波長変換と、強度変調／位相変調変換を行う。
【００３１】
アーム１３１とアーム１３２に入力される光信号については前述した通りである。入力ポート１３７には、波長λ２のＣＷ光またはクロック光パルスＲが入力される。
【００３２】
アームアーム１３１あるいはアーム１３２を通過した光信号は、非線形導波路１４１と１４２における非線形光学効果の励起に用いられる。非線形光学効果の発生は、励起光が非線形導波路で吸収されてキャリアが生成されることにより発生する場合と、反転状態にある非線形導波路で励起光によって生じる誘導放出に伴うキャリアの減少により発生する場合が考えられる。
【００３３】
アーム１３１側の入力光の強度が"１"の場合、該入力光は、分岐部１３３で分岐された後、非線形導波路１４１、非線形導波路１４２の順に時間差ΔＴで光励起する。このとき、入力ポート１３７から入力される波長λ２のＣＷ光またはクロック光パルスＲがアーム１３１とアーム１３２の両アームで生じた非線形位相シフトを受けることによって合波部１４４において光パルスが生成される。
【００３４】
一方、アーム１３２側の入力光強度が"１"の場合、該入力光は、合波部１３４で分岐された後、非線形導波路１４２、非線形導波路１４１の順に時間差ΔＴで光励起する。このとき、入力ポート１３７から入力される波長λ２のＣＷ光またはクロック光パルスＲが両アームで生じた非線形位相シフトを受けることによって合波部１４４において光パルスが生成される。
【００３５】
非線形導波路１４２、非線形導波路１４１の順に光励起が行われる場合には、合波部１４４で生成される光パルスは位相調整器１４３での半波長シフトを受ける。そのため、非線形導波路１４１、１４２の順に励起されて合波部１４４で生成される光パルスと、非線形導波路１４２、１４１の順に励起されて合波部１４４で生成される光パルスとの間には、位相差πが生じる。
【００３６】
以上により、出力ポート１４５において、信号列｛ｂｋ｝の位相変調光信号Ｄ２（波長λ２）が得られる。
このように、本実施の形態の波長変換器１００によれば、ＤＰＳＫ光信号の波長変換に際して、信号列｛ｂｋ｝で差動位相変調された光信号から、同じ信号列｛ｂｋ｝で位相変調された、波長が異なる光信号を生成している。そのため、受信側で復調するための処理や回路規模を削減することができる。
【００３７】
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、さまざまな変更、増減を加えてもよい。これらの変更、増減が加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００３８】
１  非線形導波路、２  非線形導波路、１１  ポート、１２  ポート、１３  分岐部、１４  分岐部、１５  合波部、１６  ポート、２０  波長変換器、５０  １ビット遅延光回路、５１  ポート、５２  分岐部、５３  アーム、５４  アーム、５５  合波部、５６  ポート、５７  ポート、５８  光検出器、５９  光検出器、７０  波長変換器、７２  １ビット遅延光回路、７４  マッハ・ツェンダ光回路、１００  波長変換器、１０１  ポート、１０２  分岐部、１０３  分岐部、１０４  アーム、１０５  アーム、１０６  合波部、１０７  アーム、１０８  アーム、１０９  合波部、１１０  アーム、１１１  合波部、１２０  第１の変換部、１３１  アーム、１３２  アーム、１３３  分岐部、１３４  合波部、１３５  分岐部、１３６  合波部、１３７  入力ポート、１３８  分岐部、１４１  非線形導波路、１４２  非線形導波路、１４３  位相調整器、１４４  合波部、１４５  出力ポート、１５０  第２の変換部。
【図１】
2010231148.tif 000006
【図２】
2010231148.tif 000007
【図３】
2010231148.tif 000008
【図４】
2010231148.tif 000009
【図５】
2010231148.tif 000010
【図６】
2010231148.tif 000011