(57)【要約】【課題】  従来にない音楽的表現を豊かとする音響効果が得られる光エフェクターを提供する。【解決手段】  光エフェクター１０は、電子楽器などから入力された電気的な音声入力信号ＥＭＳ１を入力信号光ＬＭＳ１に変換して出力する入力信号変換器１２と、その入力信号光ＬＭＳ１と同じ波長であってその入力信号光ＬＭＳ１と同じ位相の出力信号光ＬＭＳ２を出力する光信号増幅器１４と、その光信号増幅器１４の出力信号光ＬＭＳ２の波形に所定の歪みを与える歪み設定器１６と、その光信号増幅器１４の出力信号光ＬＭＳ２を電気的な音声出力信号ＥＭＳ２に変換する出力信号変換器１８と、その出力信号変換器１８から出力される音声出力信号ＥＭＳ２から直流成分を除去してスピーカ２０に供給してそのスピーカ２０から音声を出力させるハイパスフィルタ２２とを備える。スピーカ２０からは、従来にない特有の新たな音色の音響効果が付与された音声出力が得られる。【選択図】    図１
2006145631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的な音声入力信号を入力信号光に変換する入力信号変換器と、
光増幅素子を備え、前記入力信号光と同じ第１波長であって該入力信号光と同じ位相の出力信号光を出力する光信号増幅器と、
該光信号増幅器の出力信号光の波形に所定の歪みを与える歪み設定器と、
前記光信号増幅器の出力信号光を電気的な音声出力信号に変換する出力信号変換器と
を、含むことを特徴とする光エフェクター。
【請求項２】
前記光増幅素子は、ｐｎ接合から成る活性層を備えた半導体光増幅素子であり、
前記歪み設定器は、該半導体光増幅素子の注入電流を設定するものである請求項１の光エフェクター。
【請求項３】
前記歪み設定器は、操作装置から出力される電気的操作信号に基づいて前記注入電流を設定するものである請求項２の光エフェクター。
【請求項４】
前記光増幅素子は、前記光信号増幅器の出力光の中から分離され、且つ該出力光の中の出力信号光とは異なる波長であって該出力信号光とは反転した位相の強度を有する周辺光の全部または１部を帰還させて入力させられる負帰還増幅作用を有する光増幅素子であり、
前記歪み設定器は、前記光増幅素子の帰還光に減衰を与える光減衰器である請求項１の光エフェクター。
【請求項５】
前記歪み設定器は、ＭＥＭＳ型光量制御素子、液晶型光量制御素子、熱光学型光量制御素子、音響光学型光量制御素子、電気光学型光量制御素子、或いは磁気光学型光量制御素子のいずれかを備え、操作装置から出力される電気的操作信号に基づいて前記帰還光の光量を変更するものである請求項４の光エフェクター。
【請求項６】
前記光信号増幅器は、
注入電流に応じた自然発生光を出力する第１半導体光増幅素子と、
該第１半導体光増幅素子からの自然発生光と第１波長の前記入力信号光とが入力される第２半導体光増幅素子と、
該第２半導体光増幅素子から出力される光の中から前記第１波長の出力信号光を分離して出力させる波長選択素子と
を、含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの光エフェクター。
【請求項７】
前記光信号増幅器は、
負帰還光が入力される第１半導体光増幅素子と、
該第１半導体光増幅素子からの光と第１波長の前記入力信号光とが入力される第２半導体光増幅素子と、
該第２半導体光増幅素子から出力される光の中から、前記第１波長の出力信号光と該第１波長とは異なる波長であって該出力信号光とは反転した位相の強度を有する周辺光の全部または１部とを分離し、該出力信号光を出力させる波長選択素子と、
前記第１半導体光増幅素子に周辺光を増幅させるために、該波長選択素子により分離された周辺光を帰還させて該第１光増幅素子に入力させる光帰還手段と
を、含むことを特徴とする請求項１、４、５のいずれかの光エフェクター。
【請求項８】
前記第１波長と異なる波長を有する第２入力光を前記第１半導体光増幅素子にさらに入力させる第２入力光入力手段を備え、前記第１光増幅素子の出力を増強したことを特徴とする請求項６または７の光エフェクター。
【請求項９】
前記波長選択素子は、光伝播方向において屈折率が周期的に変化させられたグレーティングフィルタ、屈折率が異なる一対の層が多数組積層された多層膜フィルタ、フォトニッククリスタルフィルタのいずれかから構成されたものである請求項６または７の光エフェクター。
【請求項１０】
前記波長選択素子は、光アド・ドロップフィルタから構成されたものである請求項６または７のいずれかの光エフェクター。
【請求項１１】
前記第１半導体光増幅素子および／または第２光増幅素子は、ｐｎ接合から成る活性層を備えた半導体光増幅素子であって、該活性層がバルク、量子井戸、歪み超格子、または量子ドットから構成されたものである請求項６または７のいずれかの光エフェクター。
【請求項１２】
前記第１半導体光増幅素子および／または第２半導体光増幅素子は、一端部に反射手段を一体的に或いは別体に備えた反射型半導体光増幅素子である請求項６または７の光エフェクター。
【請求項１３】
前記第１半導体光増幅素子および第２半導体光増幅素子、前記波長選択素子、および／または光帰還手段は、１チップの半導体基板上に形成された光導波路においてそれぞれ設けられたものである請求項６または７の光エフェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音の厚み、太さなどの音響効果を与える音質の異なる音声を出力させるために、電気的な音声入力信号の波形に積極的に歪みを与えるエフェクターであって、独特な音質、応答性が得られる光増幅素子を利用した光エフェクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音楽的表現を豊かとする音響効果を与える目的で使用される機器の一種としてエフェクターが知られている。このエフェクターは、マイクロホンや電気或いは電子楽器などからスピーカや録音媒体までの電気的な音声信号の電送経路に介挿され、電送される音声信号が表す音声に一定の効果（effect）を与える音響用途に用いられる。波、風、列車などの音として知られている効果音もエフェクトの一種であるが、そのような効果音を作り出す機器はエフェクターとは区別されている。また、ビデオや映画での映像に効果を与える機器や舞台で煙を発生させたり雲や画像を映写する装置をエフェクターと称されることもあるが、多くの場合、音響用途を指している。
【０００３】
上記エフェクターの形態としては、演奏家が使用する手のひら大のコンパクトなものから電気録音、ＰＡで汎用的に使用され且つ規格化された幅寸法のラックに収納できるラックマウント型や、ミキサーやシンセサイザ或いはカラオケ装置に内蔵されたものがある。また、上記エフェクターにはいくつかの別称がある。たとえば録音用ではアウトボードと称されたり、ギターなどの楽器専用のものではアタッチメントと称されたりする。
【０００４】
従来のエフェクターの原理としては、オーディオテープ、スプリングなどを用いて機械的に効果を与えるもの、アナログ電子回路を用いて電子的に効果を与えるもの（特許文献１）、デジタル電子回路で構成されたもの（特許文献２）、コンピュータソフトウエアで効果を与えるもの（特許文献３）などが知られている。
【特許文献１】特開平１０−１８７１７２号公報
【特許文献２】特開２０００−１７２２５７号公報
【特許文献３】特開２００３−２０８１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の機器の発達には目を見張るものがあり、その発達に応じて愛好家や演奏家の耳がこえ、従来にはなかったより豊かな音楽的表現を発生させる音響効果が追求されるようになってきている。一口で音楽的表現を豊かとする音響効果と言っても、さまざまなものがあり、豊かな音楽的表現を得る音響効果が得られるかどうかは、演奏や再生の関連機器の総合的な特性によるが、マイクロホンや電気或いは電子楽器などからスピーカや録音媒体までの電気的な音声信号の電送経路に介挿されてその電気的な音声信号の波形に歪みを与えるエフェクターが大きな鍵を握っていることは確かである。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、従来になかったより音楽的表現を豊かとする音響効果が得られる光エフェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、以上の事情を背景として種々検討を重ねるうち、電子楽器からの電気的な音声信号を一旦光信号に変換してそれを非線形的な増幅作動する光増幅素子を通し、得られた出力信号光を電気的な音声信号に再変換してスピーカから出力させると、たとえば意外なことに、厚みがあり、きれいで、おとなしく滑らかと言った評価が得られる、従来にはない特有な音色の音響効果が付与された新たな音声が得られた。さらに、上記光増幅素子の注入電流や負帰還量を変化させると、上記音響効果が効果的に変化させられ、所望の魅力的な音響効果がさらに得られることを見出した。このような効果が得られる理由は、増幅作動する光増幅素子の特有の特性、たとえば非線形出力特性、高い応答性、および、ゲイン、波形、基線の安定性に由来するものと推定される。本発明はこのような知見に基づいて為されたものである。
【０００８】
すなわち、請求項１に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、(a) 電気的な音声入力信号を入力信号光に変換する入力信号変換器と、(b) 光増幅素子を備え、前記入力信号光と同じ第１波長であって該入力信号光と同じ位相の出力信号光を出力する光信号増幅器と、(c) その光信号増幅器の出力信号光の波形に所定の歪みを与える歪み設定器と、(d) 前記光信号増幅器の出力信号光を電気的な音声出力信号に変換する出力信号変換器とを、含むことにある。
【０００９】
また、請求項２に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記請求項１に係る発明において、前記光増幅素子はｐｎ接合から成る活性層を備えた半導体光増幅素子であり、前記歪み設定器は該半導体光増幅素子の注入電流を設定するものである。
【００１０】
また、請求項３に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記歪み設定器は、操作装置から出力される電気的操作信号に基づいて前記注入電流を設定するものである。
【００１１】
また、請求項４に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記光増幅素子は、その光増幅素子の出力光の中から分離され、且つ該出力光の中の出力信号光とは異なる波長であって該出力信号光とは反転した位相の強度を有する周辺光の全部または１部を帰還させて入力させられる負帰還型光増幅素子であり、前記歪み設定器は、前記光増幅素子の帰還光に減衰を与える光減衰器である。
【００１２】
また、請求項５に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記歪み設定器は、ＭＥＭＳ型光量制御素子、液晶型光量制御素子、熱光学型光量制御素子、音響光学型光量制御素子、電気光学型光量制御素子、或いは磁気光学型光量制御素子のいずれかを備え、操作装置から出力される電気的操作信号に基づいて前記帰還光の光量を変更するものである。
【００１３】
また、請求項６に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記請求項１乃至３のいずれかに係る発明の光信号増幅器は、(a) 注入電流に応じた自然発生光を出力する第１半導体光増幅素子と、(b) その第１半導体光増幅素子からの自然発生光と第１波長の前記入力信号光とが入力される第２半導体光増幅素子と、(c) その第２半導体光増幅素子から出力される光の中から前記第１波長の出力信号光を分離して出力させる波長選択素子とを、含むことにある。
【００１４】
また、請求項７に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記請求項１、４、５のいずれかに係る発明の光信号増幅器は、(a) 負帰還光が入力される第１半導体光増幅素子と、(b) その第１半導体光増幅素子からの光と第１波長の前記入力信号光とが入力される第２半導体光増幅素子と、(c) その第２半導体光増幅素子から出力される光の中から、前記第１波長の出力信号光と該第１波長とは異なる波長であって該出力信号光とは反転した位相の強度を有する周辺光の全部または１部とを分離し、該出力信号光を出力させる波長選択素子と、(d) 前記第１半導体光増幅素子に周辺光を増幅させるために、該波長選択素子により分離された周辺光を帰還させて該第１光増幅素子に入力させる光帰還手段とを、含むことにある。
【００１５】
また、請求項８に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記請求項６または７に係る発明において、第１波長と異なる波長を有する第２入力光を前記第１半導体光増幅素子にさらに入力させる第２入力光入力手段を備え、前記第１光増幅素子の出力を増強したことにある。
【００１６】
また、請求項９に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記請求項６または７に係る発明において、前記波長選択素子は、光伝播方向において屈折率が周期的に変化させられたグレーティングフィルタ、屈折率が異なる一対の層が多数組積層された多層膜フィルタ、フォトニッククリスタルフィルタのいずれかから構成されたことにある。
【００１７】
また、請求項１０に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記請求項６または７に係る発明において、前記波長選択素子は、光アド・ドロップフィルタから構成されたことにある。
【００１８】
また、請求項１１に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記請求項６または７に係る発明において、前記第１半導体光増幅素子および／または第２光増幅素子は、ｐｎ接合から成る活性層を備えた半導体光増幅素子であって、該活性層がバルク、量子井戸、歪み超格子、または量子ドットから構成されたことにある。
【００１９】
また、請求項１２に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記請求項６または７に係る発明において、前記第１半導体光増幅素子および／または第２半導体光増幅素子は、一端部に反射手段を一体的に或いは別体に備えた反射型半導体光増幅素子であることにある。
【００２０】
また、請求項１３に係る発明の光エフェクターの要旨とするところは、前記請求項６または７に係る発明において、前記第１半導体光増幅素子および第２半導体光増幅素子、前記波長選択素子、および／または光帰還手段は、１チップの半導体基板上に形成された光導波路においてそれぞれ設けられたことにある。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に係る発明の光エフェクターによれば、(a) 電気的な音声入力信号を入力信号光に変換する入力信号変換器と、(b) 光増幅素子を備え、前記入力信号光と同じ第１波長であって該入力信号光と同じ位相の出力信号光を出力する光信号増幅器と、(c) その光信号増幅器の出力信号光の波形に所定の歪みを与える歪み設定器と、(d) 前記光信号増幅器の出力信号光を電気的な音声出力信号に変換する出力信号変換器とを、含むことから、従来にはない特有な音色の音響効果が付与された新たな音声が得られるとともに、歪み設定器によって光信号増幅器の出力信号光の波形に所定の歪みを与えることによりその特有の音色の音響効果を変化させることができるので、たとえば厚みがあり、きれいで、おとなしく滑らかと言った評価が得られる、従来にはない特有な音色の音響効果が付与された新たな音声がスピーカから得られたり、或いは録音装置に録音できる。
【００２２】
また、請求項２に係る発明の光エフェクターによれば、前記光増幅素子はｐｎ接合から成る活性層を備えた半導体光増幅素子であり、前記歪み設定器は該半導体光増幅素子の注入電流を設定するものであることから、半導体光増幅素子のｐｎ接合を通過させてそのエネルギ準位を励起させる注入電流を変化させることによって容易に光信号増幅器の出力信号光の波形に所定の歪みを与えることができるので、従来にはない特有な音色の音響効果が得られることができる。
【００２３】
また、請求項３に係る発明の光エフェクターによれば、前記歪み設定器は、操作装置から出力される電気的操作信号に基づいて前記注入電流を設定するものであることから、たとえば演奏者により操作される操作装置から出力される電気的操作信号に基づいて出力信号光の波形に所定の歪みを与えることができるので、従来にはない特有な音色の音響効果を変化させることができ、演奏の自由度が高められる。
【００２４】
また、請求項４に係る発明の光エフェクターによれば、前記光増幅素子は、該第１光増幅素子の出力光の中から分離され、且つ該出力光の中の出力信号光とは異なる波長であって該出力信号光とは反転した位相の強度を有する周辺光の全部または１部を帰還させて入力させられる負帰還型光増幅素子であり、前記歪み設定器は、前記光増幅素子の帰還光に減衰を与える光減衰器であることから、前記反転した位相の強度を有する周辺光を前記光増幅素子に帰還させる帰還光路を通過する帰還光の光量或いは強度を変化させることによって容易に光信号増幅器の増幅度を変化させたり出力信号光の波形に所定の歪みを与えることができるので、従来にはない特有な音色の音響効果を変化させることができる。
【００２５】
また、請求項５に係る発明の光エフェクターによれば、前記歪み設定器は、ＭＥＭＳ型光量制御素子、液晶型光量制御素子、熱光学型光量制御素子、音響光学型光量制御素子、電気光学型光量制御素子、或いは磁気光学型光量制御素子のいずれかを備え、操作装置から出力される電気的操作信号に基づいて前記帰還光の光量を変更するものであることから、たとえば演奏者により操作される操作装置から出力される電気的操作信号に基づいて出力信号光の波形に所定の歪みを与えることができるので、従来にはない特有な音色の音響効果を変化させることができ、演奏の自由度が高められる。
【００２６】
また、請求項６に係る発明の光エフェクターによれば、前記請求項１乃至３のいずれかに係る発明の光信号増幅器は、(a) 注入電流に応じた自然発生光を出力する第１半導体光増幅素子と、(b) その第１半導体光増幅素子からの自然発生光と第１波長の前記入力信号光とが入力される第２半導体光増幅素子と、(c) その第２半導体光増幅素子から出力される光の中から前記第１波長の出力信号光を分離して出力させる波長選択素子とを、含むことから、その光信号増幅器の非線形出力特性や高い応答性に基づいて、従来にはない特有な音色の音響効果を音声入力信号に付与することができる。
【００２７】
また、請求項７に係る発明の光エフェクターによれば、前記請求項１、４、５のいずれかに係る発明の光信号増幅器は、(a) 負帰還光が入力される第１半導体光増幅素子と、(b) その第１半導体光増幅素子からの光と第１波長の前記入力信号光とが入力される第２半導体光増幅素子と、(c) その第２半導体光増幅素子から出力される光の中から、前記第１波長の出力信号光と該第１波長とは異なる波長であって該出力信号光とは反転した位相の強度を有する周辺光の全部または１部とを分離し、該出力信号光を出力させる波長選択素子と、(d) 前記第１半導体光増幅素子に周辺光を増幅させるために、該波長選択素子により分離された周辺光を帰還させて該第１光増幅素子に入力させる光帰還手段とを、含むことから、その光信号増幅器の非線形出力特性や高い応答性に加えて、信号安定性が得られるので、従来にはない特有な音色の音響効果を音声入力信号に安定的に付与することができる。ここで、上記第２半導体光増幅素子の出力光中に含まれる周辺光の一部または全部はその出力光中に含まれる第１波長の出力信号光と強度が反転させられており、さらにその第１半導体光増幅素子により増幅されて第２半導体光増幅素子に入力されるので、出力信号光の強度が大きいほど小さい強度となって信号の負帰還状態となり、その出力信号光のゲイン、波形、基線が安定する。また、第２半導体光増幅素子内では入力信号光の強度変化によって相互利得変調を生じさせているが、入力光全体の強度が弱くなると相互利得変調作用が弱くなり、強度が反転した周辺光の信号が弱くなって負帰還作用が弱くなるが、本発明によれば、その弱くなった周辺光の反転信号を第１光増幅素子で増幅することによって負帰還作用が増強される。すなわち、入力光の全体強度が弱い場合でも第１光増幅素子で周辺光の反転信号を増幅することによって負帰還作用を安定させることが可能となる。さらに、第１波長の入力信号光の強度が大きくなるほど増幅のゲインが小さくなる特性が顕著に得られるので、過大な大きさの入力信号光が入力されてもそれが抑制された出力信号光が得られる。
【００２８】
また、請求項８に係る発明の光エフェクターによれば、前記請求項６または７に係る発明において、第１波長と異なる波長を有する第２入力光を前記第１半導体光増幅素子にさらに入力させる第２入力光入力手段が備えられ、前記第１光増幅素子の出力が増強されるので、出力信号光のゲイン、波形、基線が一層好適に安定する。
【００２９】
また、請求項９に係る発明の光エフェクターによれば、前記請求項６または７に係る発明において、前記波長選択素子は、光伝播方向において屈折率が周期的に変化させられたグレーティングフィルタ、屈折率が異なる一対の層が多数組積層された多層膜フィルタ、フォトニッククリスタルフィルタのいずれかから構成されたものであることから、半導体によって光増幅素子或いは光信号増幅器が容易に小型化或いは１チップ化できる。
【００３０】
また、請求項１０に係る発明の光エフェクターによれば、前記請求項６または７に係る発明において、前記波長選択素子は、光アド・ドロップフィルタから構成されたものであることから、光増幅素子或いは光信号増幅器を容易に小型化できる利点がある。また、光アド・ドロップフィルタを用いることにより、出力信号光と周辺光とが効率よく分離され、同時にそれぞれ光ファイバ出力される利点がある。
【００３１】
また、請求項１１に係る発明の光エフェクターによれば、前記請求項６または７に係る発明において、前記第１半導体光増幅素子および／または第２半導体光増幅素子は、ｐｎ接合から成る活性層を備えた半導体光増幅素子であって、その活性層がバルク、量子井戸、歪み超格子、または量子ドットから構成されたものであることから、半導体によって光増幅素子が容易に小型化或いは１チップ化できる。上記量子井戸または量子ドットが用いられる場合は、光増幅素子の高速スイッチング性能が高められ、歪み超格子が用いられる場合は、波長依存性の小さい光増幅素子が得られる。
【００３２】
また、請求項１２に係る発明の光エフェクターによれば、前記請求項６または７に係る発明において、前記第１半導体光増幅素子および／または第２半導体光増幅素子は、一端部に反射手段を一体的或いは別体で備えた反射型半導体光増幅素子であることにあることから、信号処理について高効率が得られる。
【００３３】
また、請求項１３に係る発明の光エフェクターによれば、前記請求項６または７に係る発明において、前記第１半導体光増幅素子および第２半導体光増幅素子、前記波長選択素子、および／または光帰還手段は、１チップの半導体基板上に形成された光導波路においてそれぞれ設けられたものであることから、半導体によって光増幅素子が容易に小型化或いは１チップ化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
ここで、前記入力信号変換器は、半導体レーザ素子、ＬＥＤ素子などのように、電気的な信号を、その信号に対応する強度を備えた光信号に変換するものであればよい。前記出力信号変換器は、ホトトランジスタ素子、ホトダイオード素子、ソーラバッテリセル、光電セルなどのように、光信号をその信号に対応する強度を備えた電気信号に変換するものであればよい。
【００３５】
また、前記光信号増幅器は、１つの光増幅素子を備えたものであってもよいが、２個以上の光増幅素子を備えたものであってもよい。
【００３６】
また、前記光信号増幅器に備えられた光増幅素子としては、ｐｎ接合から成る活性層を備えた半導体光増幅素子（所謂ＳＯＡ：semiconductor optical amplyfier ）が好適に用いられるが、必ずしも半導体光増幅素子でなくてもよく、たとえばエルビウム等の希土類元素が添加されたファイバアンプなどであってもよい。要するに、光信号の増幅作用を有する光増幅素子であればよい。この光増幅素子は相互利得変調作用を通常有する。
【００３７】
また、前記光増幅器は、負帰還増幅作動する光増幅素子を備える場合には一層安定的な作動が得られるが、必ずしも負帰還増幅作動する光増幅素子でなくてもよく、通常のｐｎ接合から成る活性層を備えた半導体光増幅素子（所謂ＳＯＡ）が用いられてもよい。このような場合でも、光増幅素子の特有の非線形性や高い応答性が得られる。
【００３８】
また、前記周囲光は、相互利得変調作用を有する光増幅素子内において、入力信号光の第１波長を中心としてその左右の波長帯或いは周囲の波長帯に発生する光であって、その第１波長の出力信号光の強度とは逆位相に変調されている。このため、前記波長選択素子は、第１光増幅素子或いは第２光増幅素子からの出力光から前記第１波長の周辺光の全部を分離するものであってもよいし、１部を分離して、第１光増幅素子の入力へ負帰還させるものであればよい。
【００３９】
また、前記歪み設定器は、負帰還作動する光信号増幅器の出力信号光の波形に所定の歪みを与えるためにその光信号増幅器の負帰還光の光量を設定する場合は、手動操作により或いは遠隔的に供給される操作信号により設定作動するように構成される。たとえば、上記負帰還光をレンズを用いて平行光化した状態で、その平行光の断面積を変化する遮光部材の位置を、手動操作により或いは遠隔的に供給される操作信号に基づいて作動するアクチュエータにより機械的に変化させる光量制御素子を備えたものであってもよい。また、上記機械的な光量制御素子に代えて、複数個の光透過窓を外部からの操作信号に応じて開閉する液晶による光量制御素子が設けられてもよい。
【００４０】
また、前記歪み設定器は、ＭＥＭＳ型光量制御素子、液晶型光量制御素子、熱光学型光量制御素子、音響光学型光量制御素子、電気光学型光量制御素子、或いは磁気光学型光量制御素子のいずれかを備えたものであってもよい。たとえば、ＭＥＭＳ型光量制御素子では、微小なマイクロミラーが制御されることにより光量が制御される。液晶型光量制御素子では、シャッターを構成する液晶を用いて光量が制御される。熱光学型光量制御素子では、熱により屈折率が変化させられることにより光量が制御される。電気光学型光量制御素子では、電界に比例して屈折率が変化するポッケルス効果、電界の２乗に比例して屈折率が変化するケル効果（Kerr effect ）などの電気光学効果を利用して光量が制御される。磁気光学型光量制御素子では、ファラデー効果に代表される磁気光学効果を利用して光量が制御される。上記の光量制御素子を備えた歪み設定器は、いずれも電気的に供給される操作信号に応じて通過する帰還光の光量を制御できる。このような光量制御素子を備えた歪み設定器は、たとえば良く知られた光スイッチ素子、光偏向素子、或いは光変調素子と同様に構成される。
【００４１】
また、上記歪み設定器には、音響光学的に偏向角が変化させられる光偏向素子が用いられてもよい。この場合、超音波によって光路内に構成される格子の格子定数が超音波の周波数によって変化させられることにより、偏向角が変化させられる。偏向角が変化させられることにより、出力光の光路に受け入れられる光量が制御される。
【００４２】
また、前記歪み設定器は、周波数信号発生器を備え、その周波数信号発生器からの周波数信号に従って、前記光信号増幅器の出力信号光の波形に所定の歪みを周期的に与えるものであってもよい。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の一実施例の音声信号の歪設定機能を備えた光エフェクター１０を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４４】
図１において、光エフェクター１０は、図示しないマイクロホン、電気或いは電子楽器などからスピーカ或いは録音媒体までの電気的な音声信号の電送経路に介挿され、音楽的表現を豊かとする音響効果を発生させるためにその電気的な音声信号の波形に歪みを与えるものである。この光エフェクター１０は、マイクロホン、電気或いは電子楽器などから入力された電気的な音声入力信号ＥＭＳ１を、その信号により変調された単色光たとえばレーザ光である入力信号光ＬＭＳ１に変換して出力する入力信号変換器１２と、その入力信号光ＬＭＳ１と同じ波長であってその入力信号光ＬＭＳ１と同じ位相の出力信号光ＬＭＳ２を出力する光信号増幅器１４と、その光信号増幅器１４の出力信号光ＬＭＳ２の波形に所定の歪みを与える歪み設定器１６と、その光信号増幅器１４の出力信号光ＬＭＳ２を電気的な音声出力信号ＥＭＳ２に変換する出力信号変換器１８と、その出力信号変換器１８から出力される音声出力信号ＥＭＳ２から直流成分を除去してスピーカ２０に供給してそのスピーカ２０から音声を出力させるハイパスフィルタ２２とを備えている。
【００４５】
上記入力信号変換器１２は、たとえば半導体レーザ素子、ＬＥＤ素子から構成され、電子楽器などから入力された電気的な音声入力信号ＥＭＳ１を受けて、その音声入力信号ＥＭＳ１の信号波形に対応する強度波形を有する入力信号光ＬＭＳ１を出力する電気／光信号変換器として機能する。上記出力信号変換器１８は、ホトトランジスタ素子、ホトダイオード素子、ソーラバッテリセル、光電セルなどから構成され、前記光信号増幅器１４から出力される出力信号光ＬＭＳ２を受けて、その出力信号光ＬＭＳ２の強度波形に対応する信号波形を有する電気的な音声出力信号ＥＭＳ２に変換する光／電気信号変換器として機能する。
【００４６】
上記光信号増幅器１４は機能的に光三極管とも称されるものであり、そこにおいては、たとえば図２に示すように、たとえば光ファイバー或いは導波路などを介して直列的に順次接続された第１光増幅素子２６、第１アドドロップフィルタ２８、第２光増幅素子３０、第２アドドロップフィルタ３２が設けられており、たとえば１５５０ｎｍ程度の第１波長λ1 の入力信号光ＬＭＳ１と、第１光増幅素子２６内からの自然発生光とが第１アドドロップフィルタ２８により合波されて第２光増幅素子３０に供給され、そこで増幅されて出力された光のうち第２アドドロップフィルタ３２により選択された第１波長λ1 の出力信号光ＬＭＳ２が出力される。
【００４７】
上記第１アドドロップフィルタ２８および第２アドドロップフィルタ３２は、波長選択性ミラーとしても機能する干渉膜フィルタの一種であって、予め設定された第１波長λ1 の光を透過または反射するが、それ以外の波長の光の全部または一部を反射または透過する。第１アドドロップフィルタ２８は本来の方向とは逆方向に使用されているので、第１波長λ1 の光を反射するが、それ以外の波長の光の全部または一部を透過するが、第２アドドロップフィルタ３２は本来の方向と同じ順方向に使用されているので、第１波長λ1 の光を透過するが、それ以外の波長の光の全部または一部を反射する。上記第１アドドロップフィルタ２８は、１５５０ｎｍの第１波長λ1 の光を反射するが、たとえば１５２３．５〜１５３６．５ｎｍ（１５３０±６．５ｎｍ）の波長の光を透過するように構成される。また、上記第２アドドロップフィルタ３２は、１５５０ｎｍの第１波長λ1 の光を透過させるように、たとえば１５４３．５〜１５５６．５ｎｍ（１５５０±６．５ｎｍ）の波長の光を透過するが、たとえば１５２３．５〜１５３６．５ｎｍ（１５３０±６．５ｎｍ）を反射するように構成される。
【００４８】
また、上記第１光増幅素子２６および第２光増幅素子３０は、たとえば図３に示すような半導体光増幅素子（ＳＯＡ：semiconductor optical amplifyer ）からそれぞれ同様に構成される。この図３には第１光増幅素子２６に代表させた符号が付されているが、符号のうちの「２６」を「３０」に置換すれば、第２光増幅素子３０の説明となる。図３において、化合物半導体たとえばインジウム燐（ＩｎＰ）から構成される半導体基板２６ａの上に形成された光導波路２６ｂは、その半導体基板２６ａの上にエピタキシャル成長させられたIII-V 族混晶半導体の多層膜であり、たとえばホトリソグラフィーを用いて所定幅のテープ状突起となるように形成されている。この光導波路２６ｂは、半導体基板２６ａよりも屈折率が高い物質で構成されているので、光を厚み方向に閉じ込めつつ伝播させる機能を備えている。上記光導波路２６ｂ内の多層膜には、ｐｎ接合により構成された活性層２６ｃ、キャップ層などが含まれ、その上には上部電極２６ｅが固着されている。この活性層２６ｃは、半導体基板２６ａの下面に固着された下部電極２６ｆと上記電極２６ｅとの間に電圧が印加され且つ上記ｐｎ接合に注入電流（励起電流）Ｉi が流されることによって電子・正孔対が形成され、その活性層２６ｃを通過する光が誘導放射作用によって増幅されるようになっている。上記活性層２６ｃは、バルク、多重量子井戸、歪み超格子、或いは量子ドットから構成されている。多重量子井戸である場合は、たとえば、ＩｎＰ半導体基板２６ａからエピタキシャル成長させられることにより格子整合されたＩｎＧａＡｓ（１００Åの厚み）とＩｎＧａＡｓＰ（１００Åの厚み）との６対により構成され、その活性層２６ｃの上には、組成（屈折率）が段階的に変化させられたグリン（ＧＲＩＮ）構造のガイド層（２０００Å）が順次設けられている。この活性層２６ｃのデバイス長（光路長さ）は６００μｍであり、たとえば２５０ｍＡの電流値によるエネルギ注入によって注入された電子が通過する光子による誘導放射によって価電子帯へ移動させられるときに光エネルギを放出して通過光を増幅させると考えられている。この２５０ｍＡの電流値によるエネルギ注入により、たとえば波長１５５０ｎｍにおいて単体で２０ｄＢ程度の利得が得られるものである。
【００４９】
前記歪み設定器１６は、本実施例では第１光増幅素子２６用のものと第２光増幅素子３０用のものとして一対設けられており、手動操作のための操作部材１６ａおよび外部端子１６ｂを備えた電流制御回路から構成されている。歪み設定器１６は、、その操作部材１６ａによる手動操作量またはその外部端子１６ｂに供給される操作信号の増減に対応して増減設定された所定の設定電流を出力し、第１光増幅素子２６および第２光増幅素子３０へその注入電流Ｉi1およびＩi2として供給する。
【００５０】
前記第１光増幅素子２６および第２光増幅素子３０は、所定波長λのレーザ光の入射によってそのレーザ光を増幅して出力すると同時に、その波長λを中心とするその所定波長λ以外の周囲波長を有してそのレーザ光の強度変調に反比例して強度が増減する自然発生光（周囲光）をも出力する所謂相互利得変調作用を備えており、たとえば第２光増幅素子３０では、第１波長λ1 の入力信号光ＬＭＳ１が入射されると、その第１波長λ1 の出力信号光ＬＭＳ２とその第１波長λ1 とは異なるがその周囲波長範囲すなわち第２波長λ2 を有する周囲光ＬS とを含む光が出力される。図２の光信号増幅器１４において、入力信号光ＬＭＳ１が入力されると、第１光増幅素子２６から出力される周辺光とともに第２光増幅素子３０に供給され、そこで増幅されて出力された光のうち第２アドドロップフィルタ３２により選択された第１波長λ1 の出力信号光ＬＭＳ２が外部へ出力される。
【００５１】
ところで、前記図１の光エフェクター１０を所定の楽器たとえば電子ギターに適用すると、従来にない特有の新たな音色を含む音響効果が付与された音声出力がスピーカ２０から得られる。この原因は、光信号増幅器１４の特有の非線形性や高い応答性が寄与しているものと考えられる。以下、上記の光エフェクター１０を用いて、本発明者等が行った実験結果を説明する。
【００５２】
上記図２の光信号増幅器１４において、入力信号光ＬＭＳ１（ｍＷ）に対する出力信号光ＬＭＳ２の大きさ（ｍＷ）の出力特性は線形ではなく、後述の図１６に代表される三極管に類似した特有の非線形特性を備えているため、入力信号光ＬＭＳ１の波形に対して出力信号光ＬＭＳ２の波形が歪んで出力される。図４は、入力信号光ＬＭＳ１が比較的低周波（１ｋＨｚの正弦波）である場合の音声出力信号ＥＭＳ２を、その音声入力信号ＥＭＳ１、および光信号増幅器１４をスキップさせたとき（光三極管なしのとき）の音声出力信号と対比して示している。図５はそれらの音声出力信号を周波数解析した結果を示している。図４から明らかなように、図４のIIの波形に示される上記音声出力信号ＥＭＳ２は、図４のＩに示される光信号増幅器１４なしのときの波形に対して強度が増加し波形が持ち上がっているが、上ピーク付近の波形が鈍っており、その波形に歪みが与えられている。また、図５に示されるように、音声出力信号ＥＭＳ２は、その歪みによって周波数スペクトル（図５のII）が光信号増幅器１４なしのときの周波数スペクトル（図５のＩ）に対して相違し、１ｋＨｚの基本波に対する高調波成分が増加していることが示されている。
【００５３】
図６は、第１光増幅素子２６への注入電流Ｉi2を２０７ｍＡに固定し、第２光増幅素子３０の注入電流Ｉi2を１４５ｍＡ、１８０ｍＡ、２４５ｍＡと３段階に変化させたときに得られた３種類の音声出力信号の波形を音声入力信号ＥＭＳ１（１ｋＨｚの正弦波）と対比して示している。図７は、注入電流Ｉi2の変化（１４５ｍＡおよび２４５ｍＡ）による上記出力波形すなわち音声出力信号ＥＭＳ２の周波数スペクトルの変化を示している。これらの図６および図７により、注入電流Ｉi2が小さくなると、音声出力信号ＥＭＳ２の波形は、方形波から片側方形波に変化し、高調波成分が全体的に減衰していることが示されている。なお、図８は、上記図７中の注入電流Ｉi2が２４５ｍＡである場合の音声出力信号ＥＭＳ２の周波数スペクトルを示している。図９は、本実施例の光エフェクター１０と対比するために、従来の歪み系のエフェクタ（ローランド社製ＢＯＳＳ  ＳＤ−０１）を用いた場合の音声出力信号の周波数スペクトルを示している。この図８および図９の対比により、従来の歪み系のエフェクタに比較して高調波の出方や周波数成分が相違し、その結果、従来にはなかった特有の新たな音色を含む音響効果が付与された音声出力が得られることが推定される。
【００５４】
図１０は、第２光増幅素子３０の注入電流Ｉi2を２４５ｍＡに固定し、第１光増幅素子２６への注入電流Ｉi1を２１４ｍＡ、１７０ｍＡ、１００ｍＡ、０ｍＡと４段階に変化させたときに得られた４種類の音声出力信号の波形を音声入力信号ＥＭＳ１（１ｋＨｚの正弦波）と対比して示している。図１１は、注入電流Ｉi1の変化（２１４ｍＡおよび１００ｍＡ）による上記出力波形すなわち音声出力信号ＥＭＳ２の周波数スペクトルの変化を示している。これらの図１０、図１１から明らかなように、注入電流Ｉi1を小さく変化させると、音声出力信号ＥＭＳ２の振幅は小さくなるが、波形がより方形波に近づき、高調波成分が増加していることが示されている。さらに、音声出力信号ＥＭＳ２では、波形の上部のみが広がっている。この波形変化は、周波数スペクトル上で３ｋＨｚの周波数成分のみが減少していることからも確認でき、この結果、従来にはなかった特有の新たな音色を含む音響効果が付与された音声出力が得られることが推定される。
【００５５】
以下、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図１２の光信号増幅器３４は、第２光増幅素子３０の出力光が入力光側へ出力される反射型半導体光増幅素子から構成されている点、第１アド・ドロップフィルタ２８からの光を第２光増幅素子３０に入力させ、その第２光増幅素子３０からの出力光を第２アド・ドロップフィルタ３２へ供給する光サーキュレータ３６が第１アド・ドロップフィルタ２８と第２アド・ドロップフィルタ３２との間に設けられている点、第２光増幅素子３０への注入電流Ｉi2を変化させる歪み設定器１６の外部端子１６ｂにはたとえば楽器演奏者により操作される操作装置３８からの電気的な操作信号が供給され、その操作信号の増減に基づいて注入電流Ｉi2が増減設定される点が、前述の光信号増幅器１４と相違し、他はその光信号増幅器１４と同様に構成されている。本実施例の光信号増幅器３４においても、注入電流Ｉi1或いは注入電流Ｉi2の設定値に応じた特有の新たな音色を含む音響効果を有する音声出力が得られるので、前述の光信号増幅器１４と同様の作用効果が得られる。また、本実施例では、たとえば楽器演奏者により操作される操作装置３８からの電気的な操作信号に応じて注入電流Ｉi2の大きさが設定され或いは変化させられるので、遠隔的に或いは演奏中に上記音響効果を変化させることができる利点がある。
【００５７】
図１３の光信号増幅器４４は、第２光増幅素子３０の出力光を反射させてその第２光増幅素子３０を通してその入力光側へ出力させるミラー４６が設けられている点、第１アド・ドロップフィルタ２８からの光を第２光増幅素子３０に入力させ、その第２光増幅素子３０からの出力光を第２アド・ドロップフィルタ３２へ供給する光サーキュレータ３６が第１アド・ドロップフィルタ２８と第２アド・ドロップフィルタ３２との間に設けられている点、レーザ光源４８から出力された第１波長λ1 とは異なる波長（周辺光の波長）の無変調のレーザ光を第１半導体２６へ入力させる点が、前述の光信号増幅器１４と相違し、他はその光信号増幅器１４と同様に構成されている。上記レーザ光源４８は第１波長λ1 とは異なる周辺光の波長を有する第２入力光を前記第１光増幅素子２６にさらに入力させる第２入力光入力手段として機能している。本実施例の光信号増幅器４４においても、注入電流Ｉi1或いは注入電流Ｉi2の設定値に応じた特有の新たな音色を含む音響効果を有する音声出力が得られるので、前述の光信号増幅器１４と同様の作用効果が得られる。また、本実施例によれば、レーザ光源４８から一定強度のレーザ光が第１光増幅素子２６に入力されてその出力が増強されるので、出力信号光のゲイン、波形、基線が一層好適に安定する。
【００５８】
図１４の光信号増幅器５０は、負帰還作動させられる第１光増幅素子２６および第２光増幅素子３０を備え、その帰還光ＬFBの減衰量を設定することにより出力信号光ＬＭＳ２に歪みを与えるものである。すなわち、光信号増幅器５０は、直列的に配置された第１光増幅素子２６、第１アド・ドロップフィルタ２８、第２光増幅素子３０、および第２アド・ドロップフィルタ３２と、その第２アド・ドロップフィルタ３２により分離された第１波長λ1 の出力信号光ＬＭＳ２の周辺光を上記第１光増幅素子２６へ帰還光ＬFBとして入力させるためにその周辺光を第２アド・ドロップフィルタ３２から第１光増幅素子２６へ導く光路である帰還路５２と、その帰還路５２を通過する帰還光ＬFBの減衰量を設定するためにその帰還路５２に介挿された歪み設定器５４とを備えている。なお、上記第１光増幅素子２６および第２光増幅素子３０には、図示しない回路によって一定の注入電流Ｉi1およびＩi2が与えられている。
【００５９】
上記帰還路５２は、上記第２光増幅素子３０の出力光中の周辺光である帰還光ＬFBを第１光増幅素子２６に入力させる光帰還手段として機能するものであり、たとえば光導波路或いは光ファイバから構成される。歪み設定器５４は、帰還光ＬFBを減衰させてその光量を設定するものであり、光減衰器として機能している。
【００６０】
また、上記歪み設定器５４は、たとえば図１５に詳しく示すように構成される。すなわち、歪み設定器５４は、手動操作のための操作部材５４ａおよび外部端子５４ｂを備えた電流制御回路５４ｃと、一対の透明電極５４ｄおよび５４ｅを厚み方向の両面に備えたｌｉＴａＯ3 などの電気光学効果を有する光量制御素子５４ｆと、その光量制御素子５４ｆに厚み方向に重ねられた偏光板５４ｇとを備える。上記操作部材５４ａの操作量或いは演奏者等により操作される外部の操作装置から供給される操作信号に基づいて、上記光量制御素子５４ｆ内を透過する帰還光ＬFBの偏光角が変化させられると、偏光板５４ｇの偏光角と交差角が変化させられてその偏光板５４ｇを通過する帰還光ＬFBの光量が変化させられる。
【００６１】
以上のようにして構成された光信号増幅器５０において、入力信号光ＬＭＳ１が入力されると、第１光増幅素子２６から出力される周辺光とともに第２光増幅素子３０に供給され、そこで増幅されて出力された光のうち第２アド・ドロップフィルタ３２により選択された第１波長λ1 の出力信号光ＬＭＳ２が外部へ出力される。同時に、第２光増幅素子３０で増幅されて出力された光のうち、第１波長λ1 以外の光すなわちその周辺光は、第２アド・ドロップフィルタ３２により反射され、帰還路５２およびそれに設けられた歪み設定器５４を通して第１光増幅素子２６に入力される。この第１半導体光増幅素子２６で増幅された周辺光は、入力信号光ＬＭＳ１と共に再び第２光増幅素子３０に入力される。第２光増幅素子３０では、第１波長λ1 の出力信号光ＬＭＳ２が大きくなると、その第１波長λ1 の周辺の光（周辺光）が小さくなる相互利得変量作用が行われることから、光信号の負帰還増幅が行われるので、極めて安定した出力信号光ＬＭＳ２が得られる。
【００６２】
ところで、このような光信号増幅器５０を備えた光エフェクター１０を所定の楽器たとえば電子ギターに適用すると、従来にはなかった特有の新たな音色を含む音響効果が付与された音声出力がスピーカ２０から得られる。この原因は、光信号増幅器１４の特有の非線形性や高い応答性が寄与しているものと考えられる。以下、上記光信号増幅器５０を備えた光エフェクター１０を用いて、本発明者等が行った実験結果を説明する。
【００６３】
上記図１４の光信号増幅器５０において、入力信号光ＬＭＳ１（ｍＷ）に対する出力信号光ＬＭＳ２の大きさ（ｍＷ）の出力特性は線形ではなく、図１６に示すように三極管に類似した特有の非線形特性を備えているため、入力信号光ＬＭＳ１の波形に対して出力信号光ＬＭＳ２の波形が歪んで出力される。図１７は、音声入力信号ＥＭＳ１が比較的低周波（１ｋＨｚの正弦波）であるとき、歪み設定器５４により帰還路５２の光量（％）すなわち減衰量（ｄＢ）を４段階すなわち４０ｄＢ（０．０１％）、２０ｄＢ（１％）、１０ｄＢ（１０％）、０ｄＢ（１００％）に変化させた場合の４種類の音声出力信号ＥＭＳ２を、その音声入力信号ＥＭＳ１と対比して示している。図１８乃至図２１はそれらの４種類の音声出力信号ＥＭＳ２を周波数解析した結果を示している。たとえば上記減衰量（ｄＢ）が小さくなるほど高調波成分が少なくなる方向に変化している。
【００６４】
一般に、音楽関係者たとえば楽器演奏者は微妙な音色の変化にとても敏感であることから、出力特性曲線の微小な変化が生む出力信号光ＬＭＳ２の高調波の変化は演奏者にとってはとても大きな違いとなって感じられる。本実施例の光信号増幅器５０を備えた光エフェクター１０を用いることで、従来のエレクトロニクス（電子回路）で構成されたエフェクタでは得られない、特有の新たな音色を含む音響効果が付与された音声出力が得られる。この音声出力は、厚みがあり、きれいで、おとなしく滑らかと言った評価が得られる。
【００６５】
図２２の光信号増幅器６０は、第２光増幅素子３０の出力光を反射させてその第２光増幅素子３０を通してその入力光側へ出力させるミラー４６が設けられている点、第１アド・ドロップフィルタ２８からの光を第２光増幅素子３０に入力させ、その第２光増幅素子３０からの出力光を第２アド・ドロップフィルタ３２へ供給する光サーキュレータ３６が第１アド・ドロップフィルタ２８と第２アド・ドロップフィルタ３２との間に設けられている点、第１光増幅素子２６への帰還光ＬFBの光量を変化させる歪み設定器５４の外部端子５４ｂにはたとえば楽器演奏者により操作される操作装置３８からの電気的な操作信号が供給され、その操作信号の増減に基づいて帰還光ＬFBの光量が増減設定される点が、前述の光信号増幅器５０と相違し、他はその光信号増幅器５０と同様に構成されている。本実施例の光信号増幅器６０においても、帰還光ＬFBの光量或いは帰還光ＬFBの光量の設定値に応じた特有の新たな音色を含む音響効果を有する音声出力が得られるので、前述の光信号増幅器１４或いは５０と同様の作用効果が得られる。また、本実施例では、たとえば楽器演奏者により操作される操作装置３８からの電気的な操作信号に応じて帰還光ＬFBの光量が設定され或いは変化させられるので、遠隔的に或いは演奏中に上記音響効果を変化させることができる利点がある。
【００６６】
図２３の光信号増幅器７０は、第２光増幅素子３０が出力光が入力光側へ出力される反射型半導体光増幅素子から構成されている点、第１アドドロップフィルタ２８からの光を第２光増幅素子３０に入力させ、その第２光増幅素子３０からの出力光を第２アド・ドロップフィルタ３２へ供給する光サーキュレータ３６が第１アド・ドロップフィルタ２８と第２アド・ドロップフィルタ３２との間に設けられている点、レーザ光源４８から出力された第１波長λ1 とは異なる波長（周辺光の波長）の無変調のレーザ光が帰還光ＬFBとともに合波器７２を介して第１半導体２６へ入力させる点が、前述の光信号増幅器５０と相違し、他はその光信号増幅器５０と同様に構成されている。上記レーザ光源４８は第１波長λ1 とは異なる周辺光の波長を有する第２入力光を前記第１光増幅素子２６にさらに入力させる第２入力光入力手段として機能している。本実施例の光信号増幅器７０においても、帰還光ＬFBの光量或いは帰還光ＬFBの光量の設定値に応じた特有の新たな音色を含む音響効果を有する音声出力が得られるので、前述の光信号増幅器１４或いは５０と同様の作用効果が得られる。また、本実施例によれば、レーザ光源４８から一定強度のレーザ光が第１光増幅素子２６に入力されてその出力が増強されるので、出力信号光のゲイン、波形、基線が一層好適に安定する。
【００６７】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００６８】
たとえば、前述の光信号増幅器１４、３４、４４では、第１光増幅素子２６および第２光増幅素子３０に対する注入電流Ｉi1およびＩi2を設定可能な一対の歪み設定器１６がそれぞれ設けられていたが、いずれか一方のみ歪み設定器１６が設けられていてもよい。
【００６９】
また、前述の光信号増幅器１４、３４、４４、５０、６０、７０には、一対の第１光増幅素子２６および第２光増幅素子３０が備えられていたが、１個の光増幅素子を備えたものであってもよいし、３個以上の光増幅素子を備えたものであってもよい。
【００７０】
また、前述の実施例の光信号増幅器１４、３４、４４は、光信号増幅器５０、６０、７０と同様の帰還路５２を有する負帰還増幅装置として構成されたものであってもよい。同様に、光信号増幅器５０、６０、７０は、光信号増幅器１４、３４、４４と同様の歪み設定器１６を備えたものであってもよい。
【００７１】
また、前述の第１光増幅素子２６、第２光増幅素子３０は、エルビウム元素を含む光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）から構成されてもよいし、プラセオジムが添加（ドープ）された光ファイバ増幅器であってもよい。
【００７２】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施例の光エフェクターの回路構成を説明するブロック図である。
【図２】図１の実施例の光信号増幅器の構成を説明する図である。
【図３】図２の実施例の光信号増幅素子が半導体光増幅素子により構成された場合の外形を示す斜視図である。
【図４】図１の光エフェクターの音声出力信号ＥＭＳ２を、音声入力信号ＥＭＳ１および光信号増幅器を経ないときの音声出力信号と対比して示す図である。
【図５】図４の音声出力信号ＥＭＳ２の周波数スペクトルと、光信号増幅器を経ないときの音声出力信号の周波数スペクトルとを対比して示す図である。
【図６】図２の光信号増幅器を備えた光エフェクターにおいて、第１光増幅素子への注入電流Ｉi1を固定し、第２光増幅素子の注入電流Ｉi2を３段階に変化させたときに得られた３種類の音声出力信号の波形を、音声入力信号ＥＭＳ１（１ｋＨｚの正弦波）と対比して示す図である。
【図７】図６の３種類の音声出力信号のうち、第２光増幅素子の注入電流Ｉi2が２４５ｍＡであるときの音声出力信号の周波数スペクトルと、その注入電流Ｉi2がが１４５ｍＡであるときの音声出力信号の周波数スペクトルとを対比して示す図である。
【図８】図６の３種類の音声出力信号のうちの第２光増幅素子の注入電流Ｉi2が２４５ｍＡであるときの音声出力信号の周波数スペクトルを拡大して示す図である。
【図９】市販の歪み系エフェクタにより得られた音声出力信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図１０】図２の光信号増幅器を備えた光エフェクタにおいて、第２光増幅素子の注入電流Ｉi2を固定し、第１光増幅素子への注入電流Ｉi1を４段階に変化させたときに得られた４種類の音声出力信号の波形を、音声入力信号ＥＭＳ１（１ｋＨｚの正弦波）と対比して示す図である。
【図１１】図７の４種類の音声出力信号のうち、第１光増幅素子への注入電流Ｉi1が２１４ｍＡであるときの音声出力信号の周波数スペクトルと、その注入電流Ｉi1が１００ｍＡであるときの音声出力信号の周波数スペクトルとを対比して示す図である。
【図１２】本発明の他の実施例の光信号増幅器の構成を説明する図であって、図２に相当する図である。
【図１３】本発明の他の実施例の光信号増幅器の構成を説明する図であって、図２に相当する図である。
【図１４】本発明の他の実施例の光信号増幅器の構成を説明する図であって、図２に相当する図である。
【図１５】図１４に備えられた歪み設定器の構成を説明する図である。
【図１６】図１４の光信号増幅器の入力信号光に対する出力信号光の大きさの特性を示す入出力特性図である。
【図１７】図１４の光信号増幅器を備えた光エフェクターにおいて、帰還光の光量を４段階に変化させたときに得られた４種類の音声出力信号の波形を、音声入力信号ＥＭＳ１（１ｋＨｚの正弦波）と対比して示す図である。
【図１８】図１７の４種類の音声出力信号のうち、帰還光の減衰量が４０ｄＢ（光量０．０１％）であるときの音声出力信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図１９】図１７の４種類の音声出力信号のうち、帰還光の減衰量が２０ｄＢ（光量１％）であるときの音声出力信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図２０】図１７の４種類の音声出力信号のうち、帰還光の減衰量が１０ｄＢ（光量１０％）であるときの音声出力信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図２１】図１７の４種類の音声出力信号のうち、帰還光の減衰量が０ｄＢ（光量１００％）であるときの音声出力信号の周波数スペクトルを示す図である。
【図２２】本発明の他の実施例の光信号増幅器の構成を説明する図であって、図２に相当する図である。
【図２３】本発明の他の実施例の光信号増幅器の構成を説明する図であって、図２に相当する図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０：光エフェクター
１２：入力信号変換器
１４、３４、４４、５０、６０、７０：光信号増幅器
１６：歪み設定器
１８：出力信号変換器
２６：第１光増幅素子（第１光半導体増幅素子）
２８：光アド・ドロップフィルタ（波長選択素子）
３０：第２光増幅素子（第２半導体光増幅素子）
３２：光アド・ドロップフィルタ（波長選択素子）
４８：レーザ光源（第２入力光入力手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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