(57)【要約】【課題】  変換効率が優れ波形歪みが低減された波長変換を行うことができる波長変換方法および波長変換器を提供する。【解決手段】  波長変換器１は、励起光源１１、光合波部１２、非線形光学媒質１３および光フィルタ１４を備える。光合波部１２は、励起光源１１から出力された時間的に強度変調された励起光を入力するとともに、パルス列からなる入力パルス光をも入力して、これらを合波する。非線形光学媒質１３は、光合波部１２により合波されて出力された励起光および入力パルス光を入力し、これらの光の入力に伴う相互位相変調（ＸＰＭ）に因り入力パルス光の光周波数をシフトさせて、その入力パルス光の光周波数がシフトされたものを出力パルス光として出力する。光フィルタ１４は、非線形光学媒質１３から出力される光のうちから出力パルス光を選択的に出力し、励起光を遮断する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス列からなる入力パルス光を入力して、該入力パルス光の波長とは異なる波長の出力パルス光を出力する波長変換方法であって、
前記入力パルス光の平均パルス幅より長い周期で強度変調された励起光および前記入力パルス光を非線形光学媒質に入射させ、
前記非線形光学媒質への前記励起光および前記入力パルス光の入射に伴う相互位相変調に因り前記入力パルス光の光周波数をシフトさせ、
前記入力パルス光の光周波数がシフトされたものを前記出力パルス光として出力する、
ことを特徴とする波長変換方法。
【請求項２】
前記非線形光学媒質に入射する前記入力パルス光の各パルスのピークの時間間隔が時間ＴsのＫ倍（Ｋは１以上の整数）であることを特徴とする請求項１記載の波長変換方法。
【請求項３】
前記非線形光学媒質に入射する前記励起光の強度変調周期Ｔpと前記時間Ｔsとの比が整数比で表されることを特徴とする請求項２記載の波長変換方法。
【請求項４】
前記強度変調周期Ｔpと前記時間Ｔsとが互いに等しいことを特徴とする請求項３記載の波長変換方法。
【請求項５】
パルス列からなる入力パルス光を入力して、該入力パルス光の波長とは異なる波長の出力パルス光を出力する波長変換器であって、
前記入力パルス光の平均パルス幅より長い周期で強度変調された励起光を出力する励起光源と、
前記励起光源から出力された励起光と前記入力パルス光とを合波して出力する光合波部と、
前記光合波部により合波されて出力された前記励起光および前記入力パルス光を入力し、これらの光の入力に伴う相互位相変調に因り前記入力パルス光の光周波数をシフトさせて、前記入力パルス光の光周波数がシフトされたものを前記出力パルス光として出力する非線形光学媒質と、
前記非線形光学媒質から出力される光を入力し、その入力した光のうちから前記出力パルス光を選択的に出力する光フィルタと、
を備えることを特徴とする波長変換器。
【請求項６】
前記励起光源が、連続光を出力するＣＷ光源と、このＣＷ光源から出力された連続光を強度変調して前記励起光を出力する外部変調部と、を含むことを特徴とする請求項５記載の波長変換器。
【請求項７】
前記外部変調部がニオブ酸リチウムを用いた導波路型変調器を含むことを特徴とする請求項６記載の波長変換器。
【請求項８】
前記導波路型変調器に入力する変調信号のバイアス値が前記導波路型変調器の透過率の極小点に調整されている、ことを特徴とする請求項７記載の波長変換器。
【請求項９】
前記励起光源がモード同期によって発振するレーザ光源を含むことを特徴とする請求項５記載の波長変換器。
【請求項１０】
前記入力パルス光の一部を分岐して取り出すとともに、残部を前記非線形光学媒質へ出力する光分岐部と、
前記光分岐部により取り出された前記入力パルス光の一部を受光して電気信号に変換し、その電気信号を出力する光電変換部と、
前記光電変換部から出力された電気信号を入力し、この電気信号に含まれる周期的成分を抽出してクロック信号として出力するクロック抽出部と、
を更に備え、
前記励起光源が、前記クロック抽出部から出力されたクロック信号を入力して、このクロック信号に基づいて強度変調された励起光を出力する、
ことを特徴とする請求項５記載の波長変換器。
【請求項１１】
前記クロック抽出部から出力されたクロック信号を入力し、このクロック信号の位相をシフトして、その位相をシフトした後のクロック信号を出力する位相シフタを更に備え、
前記励起光源が、前記位相シフタから出力されたクロック信号を入力して、このクロック信号に基づいて強度変調された励起光を出力する、
ことを特徴とする請求項１０記載の波長変換器。
【請求項１２】
前記クロック抽出部から出力されたクロック信号を入力し、このクロック信号を分周して、当該分周クロック信号を出力する分周部を更に備え、
前記励起光源が、前記分周部から出力された分周クロック信号を入力して、この分周クロック信号に基づいて強度変調された励起光を出力する、
ことを特徴とする請求項１０記載の波長変換器。
【請求項１３】
前記クロック抽出部から出力されたクロック信号を入力し、このクロック信号を逓倍して、当該逓倍クロック信号を出力する逓倍部を更に備え、
前記励起光源が、前記逓倍部から出力された逓倍クロック信号を入力して、この逓倍クロック信号に基づいて強度変調された励起光を出力する、
ことを特徴とする請求項１０記載の波長変換器。
【請求項１４】
前記非線形光学媒質の非線形屈折率ｎ２が１×１０−２１ｍ２／Ｗ以上であることを特徴とする請求項５記載の波長変換器。
【請求項１５】
前記非線形光学媒質が光ファイバを含むことを特徴とする請求項５記載の波長変換器。
【請求項１６】
ＸＰＭ法で測定した前記光ファイバの非線形定数γが２０ｋｍ−１Ｗ−１以上であることを特徴とする請求項１５記載の波長変換器。
【請求項１７】
前記光ファイバの伝送損失が０.７ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１５記載の波長変換器。
【請求項１８】
一定の光周波数のパルス列からなる入力パルス光を入力し、この入力パルス光の各パルスに対して周期的に異なるシフト量だけ光周波数をシフトさせて出力パルス光として出力する請求項５記載の波長変換器と、
前記波長変換器から出力された出力パルス光を分波して出力する光分波部と、
を備えることを特徴とする光ＤＥＭＵＸ装置。
【請求項１９】
光周波数の異なる成分が波長多重されたパルスからなる入力パルス光を入力し、前記パルスを構成する各成分に各々の光周波数に応じた遅延時間を付与して前記各成分ごとに分離されたパルスを出力する光遅延部と、
前記分離されたパルスを入力し、前記分離されたパルスのうち特定の光周波数のパルスについて選択的に該光周波数をシフトさせて出力する請求項５記載の波長変換器と、
を備えることを特徴とする選択的波長変換装置。
【請求項２０】
請求項５記載の波長変換器と、
前記波長変換器から出力された出力パルス光を入力し、その出力パルス光のうち特定の光周波数の光を選択的に出力する光フィルタと、
前記光フィルタから出力された光の品質をモニタするモニタ部と、
を備え、
前記モニタ部によるモニタ結果に基づいて前記波長変換器において前記非線形光学媒質に入射する励起光の強度変調を調整する、
ことを特徴とする調整機能付波長変換装置。
【請求項２１】
第１透過帯域を有する第１光フィルタと、
前記第１透過帯域と重ならない第２透過帯域を有する第２光フィルタと、
前記第１光フィルタと前記第２光フィルタとの間に設けられた請求項５記載の波長変換器と、
前記第１光フィルタと前記第２光フィルタとの間に設けられた光遅延部と、
を備え、
前記第１光フィルタから入力した前記第１透過帯域内の波長を有する光を少なくとも一回前記波長変換器と前記光遅延部とを通過させ、前記第２透過帯域内の波長を有する光として前記第２光フィルタから出力する
ことを特徴とする遅延機能付波長変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス列からなる入力パルス光を入力して該入力パルス光の波長とは異なる波長の出力パルス光を出力する波長変換方法および波長変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
波長変換器は、入力光の波長とは異なる波長（すなわち、異なる光周波数）の出力光を発生させて出力することができるものであり、例えば光ネットワークシステムにおいて信号光の光周波数を変換する際に用いられる。このような波長変換に際しては、非線形光学媒質における非線形光学現象や、半導体光増幅器等における利得または吸収の飽和特性が利用される。
【０００３】
非線形光学現象としては、四光波混合（ＦＷＭ: Four-Wave Mixing）、自己位相変調（ＳＰＭ: Self Phase Modulation）および相互位相変調（ＸＰＭ: Cross Phase Modulation）が利用され得る。また、利得または吸収の飽和特性としては、相互利得変調（ＸＧＭ: Cross Gain Modulation）および相互吸収変調（ＸＡＭ: Cross Absorption Modulation）が利用され得る。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、高非線形性のホーリーファイバにおけるＦＷＭを利用した波長変換技術が記載されている。非特許文献２には、半導体光増幅器におけるＸＧＭを利用した波長変換技術が記載されている。また、非特許文献３や非特許文献４には、光ファイバにおけるＸＰＭを利用した波長変換技術が記載されている。
【０００５】
ＦＷＭを利用した波長変換は、入力光および励起光（ＣＷ光）を非線形光学媒質に入射させて、この非線形光学媒質への光入射に伴って発現するＦＷＭにより、入力光波長および励起光波長の何れとも異なる波長の出力光を発生させて出力するものである
ＳＰＭを利用した波長変換は、入力光を非線形光学媒質に入射させて、この非線形光学媒質への光入射に伴って発現するＳＰＭにより入力光のスペクトルを拡張し、その拡張したスペクトルのうちから入力光波長と異なる波長の出力光を光フィルタにより選択して出力するものである。
【０００６】
ＸＰＭを利用した従来の波長変換は、入力光および励起光（ＣＷ光）を非線形光学媒質に入射させて、この非線形光学媒質への光入射に伴って発現するＸＰＭにより、励起光のスペクトルを拡張し、その拡張したスペクトルのうちから特定波長の出力光を光フィルタにより選択して出力するものである。このＸＰＭを利用した波長変換としては、分岐光導波路上に半導体光増幅器を有するマッハツェンダ干渉計型構造のものや、ループ光導波路上に半導体光増幅器を有する非線形ループミラー型構造のものも知られており、これらの場合には干渉も利用される。
【０００７】
ＸＧＭを利用した波長変換は、入力光および励起光（ＣＷ光）を半導体光増幅器に入射させて、この半導体光増幅器への光入射強度が大きいほど利得が低下する現象（ＸＧＭ）を利用して、励起光波長と同じ波長の出力光を出力するものである。
【０００８】
ＸＡＭを利用した波長変換は、入力光および励起光（ＣＷ光）を電界吸収型変調器に入射させて、この電界吸収型変調器への光入射強度が大きいほど吸収が低下する現象（ＸＡＭ）を利用して、励起光波長と同じ波長の出力光を出力するものである。
【０００９】
上記の何れの波長変換技術においても、出力光は、入力光と略同様に強度変調されたものであって、入力光と同様の情報を担っている。
【非特許文献１】J. H. Lee, et al., "Four-Wave Mixing Based 10-Gb/sTunable Wavelength Conversion Using a Holy Fiber With a High SBSThreshold", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.15, No.3, pp.440-442(2003)
【非特許文献２】T. Durhuus, et al., "All-Optical WavelengthConversion By Semiconductor Optical Amplifiers", Journal of LightwaveTechnology, Vol.14, No.6, pp.942-954 (1996)
【非特許文献３】J. Yu, et al., "All-Optical Wavelength Conversion ofShort Pulses And NRZ Signals Based on a Nonlinear Optical Loop Mirror",Journal of Lightwave Technology, Vol.18, No.7, pp.1007-1017 (2000)
【非特許文献４】W. Wang, et al., "80-Gb/s Regenerative WavelengthConversion Using a Hybrid Raman/EDFA Gain-Enhanced XPM Converter withHighly-Nonlinear-Fiber", OFC2003, TuH2 (2003)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の従来の波長変換技術は以下のような問題点を有している。すなわち、ＦＷＭを利用した波長変換は、変換効率が小さいので出力光の強度が小さく、また、位相整合条件を満たさないと変換効率が低下するので、変換可能な範囲が限られている。変換効率が小さいという問題点に対しては、その出力光を光増幅することも考えられるが、その場合にはＳＮ比が低下するという問題が生じる。
【００１１】
ＳＰＭまたはＸＰＭを利用した従来の波長変換は、入力光または励起光の拡張されたスペクトルのうちから特定波長の出力光を光フィルタにより選択して出力するものであり、また、干渉をも利用するものであることから、調整が不充分であるときは、入力光に対する出力光の波形歪みが生じ易い。ＸＧＭまたはＸＡＭを利用した波長変換は、利得または吸収の変動を利用するものであることから、入力光に対する出力光の波形歪みが生じ易く、特に高速な入力パルス光に対する出力パルス光の波形歪みが大きい。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、変換効率が優れ波形歪みが低減された波長変換を行うことができる波長変換方法および波長変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る波長変換方法は、パルス列からなる入力パルス光を入力して、該入力パルス光の波長とは異なる波長の出力パルス光を出力する波長変換方法であって、入力パルス光の平均パルス幅より長い周期で強度変調された励起光および入力パルス光を非線形光学媒質に入射させ、非線形光学媒質への励起光および入力パルス光の入射に伴う相互位相変調に因り入力パルス光の光周波数をシフトさせ、入力パルス光の光周波数がシフトされたものを出力パルス光として出力することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る波長変換方法では、入力パルス光が非線形光学媒質に入射するとともに、その入力パルス光の平均パルス幅より長い周期で強度変調された励起光も非線形光学媒質に入射して、これらの光の入射に伴って非線形光学媒質において発現する相互位相変調に因り入力パルス光の光周波数がシフトし、この入力パルス光の光周波数がシフトされたものが出力パルス光として非線形光学媒質から出力される。
【００１５】
ここで、非線形光学媒質に入射する入力パルス光の各パルスのピークの時間間隔が時間（単位時間）ＴsのＫ倍（Ｋは１以上の整数）であるのが好適であり、非線形光学媒質に入射する励起光の強度変調周期Ｔpと単位時間Ｔsとの比が整数比で表されるのが好適であり、また、強度変調周期Ｔpと単位時間Ｔsとが互いに等しいのも好適である。
【００１６】
本発明に係る波長変換器は、パルス列からなる入力パルス光を入力して、該入力パルス光の波長とは異なる波長の出力パルス光を出力する波長変換器であって、(1) 入力パルス光の平均パルス幅より長い周期で強度変調された励起光を出力する励起光源と、(2) 励起光源から出力された励起光と入力パルス光とを合波して出力する光合波部と、(3) 光合波部により合波されて出力された励起光および入力パルス光を入力し、これらの光の入力に伴う相互位相変調に因り入力パルス光の光周波数をシフトさせて、入力パルス光の光周波数がシフトされたものを出力パルス光として出力する非線形光学媒質と、(4) 非線形光学媒質から出力される光を入力し、その入力した光のうちから出力パルス光を選択的に出力する光フィルタと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る波長変換器では、入力パルス光の平均パルス幅より長い周期で強度変調された励起光が励起光源から出力され、この励起光と入力パルス光とが光合波部により合波されて非線形光学媒質に入射する。これらの光の入射に伴って非線形光学媒質において発現する相互位相変調に因り入力パルス光の光周波数がシフトし、この入力パルス光の光周波数がシフトされたものが出力パルス光として非線形光学媒質から出力される。そして、非線形光学媒質から出力される光は光フィルタに入力して、その入力した光のうち出力パルス光が光フィルタから選択的に出力される。
【００１８】
本発明に係る波長変換器に含まれる励起光源は、連続光を出力するＣＷ光源と、このＣＷ光源から出力された連続光を強度変調して励起光を出力する外部変調部と、を含むのが好適である。この外部変調部はニオブ酸リチウムを用いた導波路型変調器を含むのが好適である。この導波路型変調器に入力する変調信号のバイアス値が、導波路型変調器の透過率の極小点に調整されているのが好適である。また、励起光源はモード同期によって発振するレーザ光源を含むのも好適である。
【００１９】
本発明に係る波長変換器は、(1) 入力パルス光の一部を分岐して取り出すとともに、残部を非線形光学媒質へ出力する光分岐部と、(2) 光分岐部により取り出された入力パルス光の一部を受光して電気信号に変換し、その電気信号を出力する光電変換部と、(3) 光電変換部から出力された電気信号を入力し、この電気信号に含まれる周期的成分を抽出してクロック信号として出力するクロック抽出部と、を更に備えるのが好適である。さらに、励起光源が、クロック抽出部から出力されたクロック信号を入力して、このクロック信号に基づいて強度変調された励起光を出力するのが好適である。この場合には、入力パルス光の一部は、光分岐部により分岐されて取り出され、光電変換部により受光されて電気信号に変換され、この電気信号がクロック抽出部に入力する。クロック抽出部により、この電気信号に含まれる周期的成分が抽出されてクロック信号として出力される。そして、このクロック信号は励起光源に入力して、このクロック信号に基づいて強度変調された励起光が励起光源から出力される。
【００２０】
このとき、本発明に係る波長変換器は、クロック抽出部から出力されたクロック信号を入力し、このクロック信号の位相をシフトして、その位相をシフトした後のクロック信号を出力する位相シフタを更に備えるのが好適であり、さらに、励起光源が、位相シフタから出力されたクロック信号を入力して、このクロック信号に基づいて強度変調された励起光を出力するのが好適である。本発明に係る波長変換器は、クロック抽出部から出力されたクロック信号を入力し、このクロック信号を分周して、当該分周クロック信号を出力する分周部を更に備えるのが好適であり、さらに、励起光源が、分周部から出力された分周クロック信号を入力して、この分周クロック信号に基づいて強度変調された励起光を出力するのが好適である。また、本発明に係る波長変換器は、クロック抽出部から出力されたクロック信号を入力し、このクロック信号を逓倍して、当該逓倍クロック信号を出力する逓倍部を更に備えるのが好適であり、さらに、励起光源が、逓倍部から出力された逓倍クロック信号を入力して、この逓倍クロック信号に基づいて強度変調された励起光を出力するのが好適である。
【００２１】
本発明に係る波長変換器に含まれる非線形光学媒質の非線形屈折率ｎ２は１×１０−２１ｍ２／Ｗ以上であるのが、作用点が短くなりウオークオフの効果が低減されるため、好適である。非線形光学媒質が光ファイバを含むのが好適である。ＸＰＭ法で測定した光ファイバの非線形定数γが２０ｋｍ−１Ｗ−１以上であるのが好適である。また、光ファイバの伝送損失が０.７ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。
【００２２】
本発明に係る光ＤＥＭＵＸ装置は、(1) 一定の光周波数のパルス列からなる入力パルス光を入力し、この入力パルスの各パルスに対して周期的に異なるシフト量だけ光周波数をシフトさせて出力パルス光として出力する上記の本発明に係る波長変換器と、(2) 波長変換器から出力された出力パルス光を分波して出力する光分波部と、を備えることを特徴とする。この光ＤＥＭＵＸ装置では、一定の光周波数のパルス列からなる入力パルス光が波長変換器に入力すると、波長変換器において、入力パルス光の各パルスに対して周期的に異なるシフト量だけ光周波数がシフトされて、入力パルス光の光周波数がシフトされたものが出力パルス光として出力される。そして、波長変換器から出力された出力パルス光は、光分波部により分波されて出力される。
【００２３】
本発明に係る選択的波長変換装置は、(1) 光周波数の異なる成分が波長多重されたパルスからなる入力パルス光を入力し、パルスを構成する各成分に各々の光周波数に応じた遅延時間を付与して各成分ごとに分離されたパルスを出力する光遅延部と、(2) 分離されたパルスを入力し、分離されたパルスのうち特定の光周波数のパルスについて選択的に該光周波数をシフトさせて出力する上記の本発明に係る波長変換器と、を備えることを特徴とする。この選択的波長変換装置では、複数の光周波数のパルスが多重化された入力パルス光が光遅延部に入力すると、光遅延部において、各々の光周波数に応じた遅延時間だけ各パルスに遅延が付与されて出力される。そして、光遅延部から出力された複数の光周波数のパルスは波長変換器に入力して、波長変換器において、そのうち特定の光周波数のパルスについて選択的に該光周波数がシフトされて出力される。
【００２４】
本発明に係る調整機能付波長変換装置は、(1) 上記の本発明に係る波長変換器と、(2) 波長変換器から出力された出力パルス光を入力し、その出力パルス光のうち特定の光周波数の光を選択的に出力する光フィルタと、(3) 光フィルタから出力された光の品質をモニタするモニタ部と、を備えることを特徴とする。さらに、モニタ部によるモニタ結果に基づいて波長変換器において非線形光学媒質に入射する励起光の強度変調を調整することを特徴とする。この調整機能付波長変換装置では、パルス列からなる入力パルス光が波長変換器に入力すると、該入力パルス光の波長とは異なる波長の出力パルス光が波長変換器から出力される。波長変換器から出力された出力パルス光のうち特定の光周波数の光は、光フィルタから選択的に出力されて、その光の品質がモニタ部によりモニタされる。そして、このモニタ部によるモニタ結果に基づいて、波長変換器において非線形光学媒質に入射する励起光の強度変調が調整される。
【００２５】
本発明に係る遅延機能付波長変換装置は、(1) 第１透過帯域を有する第１光フィルタと、(2) 第１透過帯域と重ならない第２透過帯域を有する第２光フィルタと、(3) 第１光フィルタと第２光フィルタとの間に設けられた上記の本発明に係る波長変換器と、(4) 第１光フィルタと第２光フィルタとの間に設けられた光遅延部と、を備えることを特徴とする。さらに、第１光フィルタから入力した第１透過帯域内の波長を有する光を少なくとも一回波長変換器と光遅延部とを通過させ、第２透過帯域内の波長を有する光として第２光フィルタから出力することを特徴とする。この遅延機能付波長変換装置では、第１透過帯域内の波長の入力パルス光が外部から第１光フィルタに入力すると、そのパルス光は、第１光フィルタを透過して、波長変換器および光遅延部を経て第２光フィルタに到達する。第２光フィルタへのパルス光の到達時に該パルス光が第２透過帯域外の波長であれば、該パルス光は、第２光フィルタにより反射されて、波長変換器および光遅延部を経て第１光フィルタへ到達する。第２光フィルタへのパルス光の到達時に該パルス光が第２透過帯域内の波長であれば、該パルス光は、第２光フィルタを透過して外部へ出力される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、変換効率が優れ波形歪みが低減された波長変換を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２８】
先ず、本実施形態に係る波長変換方法について説明する。図１は、第１実施形態に係る波長変換器１の構成図である。この図に示される波長変換器１は、本実施形態に係る波長変換方法を実現するための基本的な構成を有する。この波長変換器１は、励起光源１１、光合波部１２、非線形光学媒質１３および光フィルタ１４を備える。
【００２９】
励起光源１１は、時間的に強度変調された励起光を出力する。光合波部１２は、励起光源１１から出力された励起光を入力するとともに、パルス列からなる入力パルス光をも入力して、これら励起光および入力パルス光を合波して非線形光学媒質１３へ出力する。非線形光学媒質１３は、光合波部１２により合波されて出力された励起光および入力パルス光を入力し、これらの光の入力に伴う相互位相変調（ＸＰＭ）に因り入力パルス光の光周波数をシフトさせて、その入力パルス光の光周波数がシフトされたものを出力パルス光として出力する。光フィルタ１４は、非線形光学媒質１３から出力される光を入力して、その入力した光のうちから出力パルス光を選択的に出力し、励起光を遮断する。
【００３０】
非線形光学媒質１３の非線形屈折率ｎ２は１×１０−２１ｍ２／Ｗ以上であるのが好適である。非線形光学媒質１３として例えばホーリーファイバ等の高非線形性の光ファイバが好適に用いられる。非線形光学媒質１３としての光ファイバは、ＸＰＭ法で測定したときの非線形定数γが２０ｋｍ−１Ｗ−１以上であるのが好適であり、また、伝送損失が０.７ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。
【００３１】
ここで、時刻ｔにおける非線形光学媒質１３に入射する光の強度をＰ(t)とし、非線形光学媒質１３の非線形定数をγとし、非線形光学媒質１３の実際の長さをＬとし、非線形光学媒質１３の実効長をＬeffとし、非線形光学媒質１３の伝送損失をαとする。また、非線形光学媒質１３に入射する励起光および入力パルス光それぞれの偏波は互いに平行であるとする。このとき、非線形光学媒質１３において発現するＸＰＭに因り、入力パルス光の光周波数はシフトし、そのシフト量ｄｆXPMは下記(1)式で表される。
【００３２】
【数１】
2006251360.tif 000003
【００３３】
この(1)式から判るように、ＸＰＭに因るパルス光の光周波数シフト量は、非線形光学媒質１３に入射する光の強度の時間微分値（ｄＰ(t)／ｄｔ）に比例する。そこで、入力パルス光の平均パルス幅より長い周期で強度変調された励起光を励起光源１１から出力して、この励起光と入力パルス光とを光合波部１２により合波して非線形光学媒質１３に入射させてＸＰＭを発現させることにより、その非線形光学媒質１３において各パルスの光周波数がシフトして、入力パルス光の光周波数と異なる光周波数を有する出力パルス光が得られる。
【００３４】
従来の波長変換方法と比較すると、ＸＰＭを利用した本実施形態に係る波長変換方法は、入力パルス光が高速信号である場合には、上記(1)式のｄＰ／ｄｔの値を大きくすることができるので適用し易い。また、本実施形態に係る波長変換方法では、新たに信号を生成するのではないので、ＳＮ比の低下を招くこともない。更に、本実施形態に係る波長変換方法では、光フィルタ１４が信号を削るのではなく励起光を遮断するためにあるので、余計な波形歪みを与えることもない。以上のことから、本実施形態に係る波長変換方法は、４０Ｇbit／ｓや１６０Ｇbit／ｓのような超高速信号による伝送においては有効である。
【００３５】
図２および図３それぞれは、励起光の強度Ｐpump、入力パルス光の強度Ｐsigおよび入力パルス光の光周波数ｆsigそれぞれの時間変化の例を示す図である。これらの図に示された例では、非線形光学媒質１３に入射する入力パルス光の各パルスのピークの時間間隔は時間（単位時間）ＴsのＫ倍（Ｋは１以上の整数）である。すなわち、時間軸上に単位時間Ｔの間隔でグリッドを入れた場合に、隣接するグリッド間にパルスのピークが０個または１個だけ存在する。また、非線形光学媒質１３に入射する励起光の強度変調周期Ｔpと上記単位時間Ｔsとの比（Ｔp：Ｔs）は整数比で表されるのが好適であり、また、強度変調周期Ｔpと単位時間Ｔsとが互いに等しいのが好適である。
【００３６】
図２は、比（Ｔp：Ｔs）が１：１である場合（すなわち、強度変調周期Ｔpと単位時間Ｔsとが互いに等しい場合）を示す。この場合、入力パルス光の各々のパルスのピーク時点での励起光強度の時間微分値（ｄＰ(t)／ｄｔ）は一定であるので、各々のパルスは一定の光周波数シフトを受ける。励起光源１１がＬＮ変調器（ニオブ酸リチウムを用いた導波路型変調器）や電界吸収型変調器等を含むことで、強度変調された励起光を容易に生成することができるので、その意味で励起光は左右対称な波形であるのが好適である。大きな光周波数シフト量を得る為には、励起光は、強度の時間微分値（ｄＰ(t)／ｄｔ）を大きくすることができるパルス光とするのがよい。また、励起光は、周期が同じである周期的波形であれば、上記以外の任意の波形でもかまわない。
【００３７】
図３は、比（Ｔp：Ｔs）が３：２である場合を示す。このように比（Ｔp：Ｔs）が整数比であれば、入力パルス光の各々のパルスのピーク時点での励起光強度の時間微分値（ｄＰ(t)／ｄｔ）は周期性があるので、各々のパルスに対して周期的に変動する光周波数シフト量を与えることが可能である。比（Ｔp：Ｔs）が３：２である場合には、光周波数シフト量は３とおりできる。上記の動作で光周波数シフトされた各パルスが後続の光分波部器の出力波長に一致していれば、パルス光をある周期で複数の波長に規則的に配分するデマルチプレクサとして適用することができる。
【００３８】
次に、図４〜図６を用いて本発明に係る波長変換器の実施形態について更に説明する。
【００３９】
図４は、第２実施形態に係る波長変換器２の構成図である。この図に示される波長変換器２は、光合波部１２、非線形光学媒質１３、光フィルタ１４、光分岐部２１、光電変換部２２、電流-電圧変換部２３、クロック抽出部２４、分周部２５、位相シフタ２６、ドライバ３１、ＣＷ光源３２、外部変調部３３および光増幅部３４を備える。なお、この第２実施形態におけるドライバ３１、ＣＷ光源３２、外部変調部３３および光増幅部３４は、第１実施形態における励起光源１１に替えて設けられている。
【００４０】
光分岐部２１は、入力パルス光の一部を分岐して光電変換部２２へ出力するとともに、残部を非線形光学媒質１３へ出力する。光電変換部２２は、光分岐部２１により取り出された入力パルス光の一部を受光して電流信号に変換し、その電流信号を電流-電圧変換部２３へ出力する。この光電変換部２２として好適にはフォトダイオードが用いられる。電流-電圧変換部２３は、光電変換部２２から出力された電流信号を電圧信号に変換して、この電圧信号をクロック抽出部２４へ出力する。
【００４１】
クロック抽出部２４は、電流-電圧変換部２３から出力された電圧信号を入力し、この電圧信号に含まれる周期的成分を抽出してクロック信号として分周部２５へ出力する。分周部２５は、クロック抽出部２４から出力されたクロック信号を入力し、このクロック信号を分周して、分周した後のクロック信号（分周クロック信号）を位相シフタ２６へ出力する。位相シフタ２６は、分周部２５から出力された分周クロック信号を入力し、この分周クロック信号の位相をシフトして、その位相をシフトした後の分周クロック信号をドライバ３５へ出力する。
【００４２】
ドライバ３１は、位相シフタ２６から出力された分周クロック信号を入力し、このクロック信号に基づいて、外部変調部３３における強度変調を制御する変調信号を出力する。ＣＷ光源３２は、連続光を出力する。外部変調部３３は、ドライバ３１から出力される変調信号を入力するとともに、ＣＷ光源３２から出力される連続光をも入力し、この連続光を変調信号に基づいて強度変調して励起光として出力する。この外部変調部３３は、ＬＮ変調器（ニオブ酸リチウムを用いた導波路型変調器）を含むのが好適であり、また、その導波路型変調器に入力する変調信号のバイアス値は、導波路型変調器の透過率の極小点に調整されているのが好適である。光増幅部３４は、外部変調部３３から出力された励起光を光増幅して、その光増幅した励起光を光合波部１２へ出力する。
【００４３】
光合波部１２は、光増幅部３４から出力された励起光を入力するとともに、パルス列からなる入力パルス光をも光分岐部２１から入力して、これら励起光および入力パルス光を合波して非線形光学媒質１３へ出力する。非線形光学媒質１３は、光合波部１２により合波されて出力された励起光および入力パルス光を入力し、これらの光の入力に伴うＸＰＭに因り入力パルス光の光周波数をシフトさせて、その入力パルス光の光周波数がシフトされたものを出力パルス光として出力する。光フィルタ１４は、非線形光学媒質１３から出力される光を入力して、その入力した光のうちから出力パルス光を選択的に出力し、励起光を遮断する。
【００４４】
この第２実施形態に係る波長変換器２は以下のように動作する。波長変換器２に入力したパルス光のうち、その一部は光分岐部２１により分岐されて光電変換部２２により受光され、残部は光合波部１２を経て非線形光学媒質１３に入力する。光分岐部２１により分岐されたパルス光が光電変換部２２により受光されると、そのパルス光の時間変化に応じた電流信号が光電変換部２２から出力される。この光電変換部２２から出力された電流信号は、電流-電圧変換部２３により電圧信号に変換される。
【００４５】
電流-電圧変換部２３から出力された電圧信号はクロック抽出部２４に入力し、このクロック抽出部２４において、その電圧信号に含まれる周期的成分が抽出されて、その抽出結果がクロック信号として出力される。このクロック信号は分周部２５により分周され、この分周クロック信号は位相シフタ２６により位相シフトされる。この位相シフトされたクロック信号はドライバ３１に入力される。
【００４６】
このクロック信号に基づいてドライバ３１から出力された変調信号は外部変調部３３に入力するとともに、ＣＷ光源３２から出力された連続光も外部変調部３３に入力して、この外部変調器３３において変調信号に基づいて連続光が変調されて、強度変調された励起光が出力される。この外部変調部３３から出力された励起光は、光増幅部３４により光増幅された後に、光合波部１２を経て非線形光学媒質１３に入力する。
【００４７】
このようにして入力パルス光および励起光が入力した非線形光学媒質１３において、これらの光の入力に伴うＸＰＭに因り入力パルス光の光周波数がシフトして、その入力パルス光の光周波数がシフトされたものが出力パルス光として非線形光学媒質１３から出力される。そして、この出力パルス光は、光フィルタ１４を透過して外部へ出力される。なお、励起光は、光フィルタ１４により遮断されるので、外部へ出力されない。
【００４８】
本実施形態では、入力パルス光をモニタする光電変換部２２により受光されて得られた電気信号に基づいてクロック抽出部２４によりクロックが抽出され、このクロック信号が分周部２５により分周され更に位相シフタ２６により位相シフト（すなわち、遅延）される。そして、この分周および位相シフトされたクロック信号に基づいてドライバ３１から変調信号が外部変調器３３に供給され、ＣＷ光源３２から出力された連続光が延長信号に基づいて外部変調器３３により変調されて、その変調された光が励起光として非線型光学媒質１３へ入力される。分周部２５を設けることにより、比（Ｔp：Ｔs）を１：Ｎ（Ｎは２以上の整数）にすることができる。なお、分周部２５が設けられなくてもよく、その場合には、比（Ｔp：Ｔs）を１：１となる。
【００４９】
位相シフタ２５は、クロック信号に対して位相シフトを与えることでクロック信号に対して遅延を与えるものであるが、光遅延器と比べると、非線型光学媒質１３に入射する入力パルス光および励起光それぞれのタイミングを合わせるのに好適である。外部変調器３３としてＬＮ変調器を用いた場合、正弦的な波形を生成させることができる点で好適であり、また、バイアスをＬＮ変調器のバイアス-透過率特性において極小のところに合わせて変調させると、２倍の周波数を有する正弦的な波形を生成することができる。これは、１／２の周波数で変調させることが可能で、電気的な負担を減らすことができ、また、変調光のスペクトルのキャリアが抑圧されているため、非線形現象を用いる場合に問題となるブリルアン散乱に対する耐力が向上する。なお、この方法のためにはＬＮ変調器で駆動させる前に、分周部２５で周波数を落とす必要がある。また、分周部２５に替えて、周波数を逓倍する逓倍部があれば、比（Ｔp：Ｔs）をＭ：１（Ｍは２以上の整数）にすることができる。
【００５０】
図５は、第３実施形態に係る波長変換器３の構成図である。この図に示される波長変換器３は、光合波部１２、非線形光学媒質１３、光フィルタ１４、光分岐部２１、光電変換部２２、電流-電圧変換部２３、クロック抽出部２４、分周部２５、位相シフタ２６、モード同期レーザ光源３５、および光増幅部３４を備える。なお、この第３実施形態におけるモード同期レーザ光源３５および光増幅部３４は、第１実施形態における励起光源１１に替えて設けられている。また、第２実施形態に係る波長変換器２の構成と比較すると、この第３実施形態に係る波長変換器３は、ドライバ３１、ＣＷ光源３２および外部変調部３３に替えてモード同期レーザ光源３５を備える点で相違する。
【００５１】
モード同期レーザ光源３５は、位相シフタ２６から出力された分周クロック信号を入力し、このクロック信号に同期して発振して、時間的に強度変調された励起光を出力する。光増幅部３４は、モード同期レーザ光源３５から出力された励起光を光増幅して、その光増幅した励起光を光合波部１２へ出力する。
【００５２】
この第３実施形態に係る波長変換器３は以下のように動作する。波長変換器３に入力したパルス光のうち、その一部は光分岐部２１により分岐されて光電変換部２２により受光され、残部は光合波部１２を経て非線形光学媒質１３に入力する。光分岐部２１により分岐されたパルス光が光電変換部２２により受光されると、そのパルス光の時間変化に応じた電流信号が光電変換部２２から出力される。この光電変換部２２から出力された電流信号は、電流-電圧変換部２３により電圧信号に変換される。
【００５３】
電流-電圧変換部２３から出力された電圧信号はクロック抽出部２４に入力し、このクロック抽出部２４において、その電圧信号に含まれる周期的成分が抽出されて、その抽出結果がクロック信号として出力される。このクロック信号は分周部２５により分周され、この分周クロック信号は位相シフタ２６により位相シフトされる。この位相シフトされたクロック信号はモード同期レーザ光源３５に入力される。
【００５４】
このクロック信号に基づいてモード同期レーザ光源３５から強度変調された励起光が出力される。このモード同期レーザ光源３５から出力された励起光は、光増幅部３４により光増幅された後に、光合波部１２を経て非線形光学媒質１３に入力する。
【００５５】
このようにして入力パルス光および励起光が入力した非線形光学媒質１３において、これらの光の入力に伴うＸＰＭに因り入力パルス光の光周波数がシフトして、その入力パルス光の光周波数がシフトされたものが出力パルス光として非線形光学媒質１３から出力される。そして、この出力パルス光は、光フィルタ１４を透過して外部へ出力される。なお、励起光は、光フィルタ１４により遮断されるので、外部へ出力されない。
【００５６】
図６は、第４実施形態に係る波長変換器４の構成図である。この図に示される波長変換器４は、光合波部１２、非線形光学媒質１３、光フィルタ１４、光増幅部４１、光遅延部４２、光クロック抽出部４３、光フィルタ４４および光増幅部４５を備える。なお、この第４実施形態における光増幅部４１、光遅延部４２、光クロック抽出部４３、光フィルタ４４および光増幅部４５は、第１実施形態における励起光源１１に替えて設けられている。
【００５７】
すなわち、第２実施形態および第３実施形態それぞれでは光-電気-光と変換して励起光を生成したのに対して、この第４実施形態では入力パルス光から電気段を経ることなく励起光を生成する。なお、光段でクロック抽出する技術としては、TW-EAM（文献「OFC2004WD3」等を参照）や、Self-pulsingtwo-section gain-coupled DFB laser（文献「IEEE Photonics Technology Letters,Vol.15, No.4 ( 2003)」等を参照）が知られている。
【００５８】
光増幅部４１は、光分岐部２１により取り出された入力パルス光を光増幅して、その光増幅したパルス光を光遅延部４２へ出力する。光遅延部４２は、光増幅部４１から出力されたパルス光を入力して、そのパルス光に対して遅延を与えて出力する。光クロック抽出部４３は、光遅延部４２から出力されたパルス光からクロック成分を抽出して、そのクロック成分の周期で強度変調された光を出力する。光フィルタ４４は、光クロック抽出部４３から出力された光のうち所定波長の光を選択的に透過させて出力する。光増幅部４５は、光フィルタ４４から出力された光（励起光）を光増幅して、その光増幅した励起光を光合波部１２へ出力する。
【００５９】
この第４実施形態に係る波長変換器４は以下のように動作する。波長変換器４に入力したパルス光のうち、その一部は光分岐部２１により分岐されて光増幅部４１に入力し、残部は光合波部１２を経て非線形光学媒質１３に入力する。光分岐部２１により分岐されて光増幅部４１に入力したパルス光は、光増幅部４１により光増幅され、光遅延部４２により遅延が与えられて、光クロック抽出部４３に入力する。このパルス光が光クロック抽出部４３に入力すると、光クロック抽出部４３により、クロック成分が抽出され、そのクロック成分の周期で強度変調された光が出力される。そして、光クロック抽出部４３から出力されて光（励起光）は、光フィルタ４４を経て光増幅部４５により光増幅された後に、光合波部１２を経て非線形光学媒質１３に入力する。
【００６０】
このようにして入力パルス光および励起光が入力した非線形光学媒質１３において、これらの光の入力に伴うＸＰＭに因り入力パルス光の光周波数がシフトして、その入力パルス光の光周波数がシフトされたものが出力パルス光として非線形光学媒質１３から出力される。そして、この出力パルス光は、光フィルタ１４を透過して外部へ出力される。なお、励起光は、光フィルタ１４により遮断されるので、外部へ出力されない。光周波数シフト量は、光遅延部４２における遅延量によって調整される。
【００６１】
次に、図７〜図１０を用いて本実施形態に係る波長変換器を含むアプリケーション例について更に説明する。
【００６２】
図７は、本実施形態に係る光ＤＥＭＵＸ装置１００の構成図である。この図に示される光ＤＥＭＵＸ装置１００は、波長変換器１１０および光分波部１２０を備える。波長変換器１１０は、前述の波長変換器１〜４の何れかと同様の構成を有するものである。
【００６３】
波長変換器１１０に含まれる励起光源１１１から出力される励起光の強度変調周期Ｔpと、入力パルス光の各パルスのピーク間隔の単位時間Ｔsとは、両者の比（Ｔp：Ｔs）が整数比（Ｍ：Ｎ）で表される。ここで、Ｍ，Ｎは互いに素である正の整数である。すなわち、この波長変換器１１０は、一定の光周波数のパルス列からなる入力パルス光を入力し、この入力パルスの各パルスに対して周期的に異なるシフト量だけ光周波数をシフトさせて、この入力パルス光の光周波数がシフトされたものを出力パルス光として光分波部１２０へ出力することができる。
【００６４】
光分波部１２０は、波長変換器１１０から出力されたパルス光を分波して、各パルス光を波長に依って異なる光路へ出力する。
【００６５】
この光ＤＥＭＵＸ装置１００は、例えば、時分割多重（ＴＤＭ: Time Domain Multiplexing）信号光を入力し、このＴＤＭ信号光の各パルスに対して適宜に光周波数シフトを与えて分波することができる。
【００６６】
図８は、本実施形態に係る選択的波長変換装置２００の構成図である。この図に示される選択的波長変換装置２００は、波長変換器２１０および光遅延部２２０を備える。波長変換器２１０は、前述の波長変換器１〜４の何れかと同様の構成を有するものである。
【００６７】
光遅延部２２０は、光分波器２２１、光合波器２２２および光遅延器２２３１〜２２３４を含む。光分波器２２１は、複数の波長λ１〜λ４のパルスが多重化された入力パルス光を入力して分波し、波長λ１のパルス光を光遅延器２２３１へ出力し、波長λ２のパルス光を光遅延器２２３２へ出力し、波長λ３のパルス光を光遅延器２２３３へ出力し、また、波長λ４のパルス光を光遅延器２２３４へ出力する。
【００６８】
光遅延器２２３１は、光分波器２２１から出力された波長λ１のパルス光に対して遅延を与えて光合波器２２２へ出力する。光遅延器２２３２は、光分波器２２１から出力された波長λ２のパルス光に対して遅延を与えて光合波器２２２へ出力する。光遅延器２２３３は、光分波器２２１から出力された波長λ３のパルス光に対して遅延を与えて光合波器２２２へ出力する。また、光遅延器２２３４は、光分波器２２１から出力された波長λ４のパルス光に対して遅延を与えて光合波器２２２へ出力する。
【００６９】
光合波器２２２は、光遅延器２２３１〜２２３４から出力された波長λ１〜λ４のパルス光を合波して、その合波した波長λ１〜λ４のパルスを波長変換器２１０へ出力する。すなわち、この光遅延部２２０は、複数の光周波数のパルスが多重化された入力パルス光を入力し、各々の光周波数に応じた遅延時間だけ各パルス光に遅延を付与して波長変換器２１０へ出力する。
【００７０】
波長変換器２１０に含まれる励起光源２１１から出力される励起光は、変換対象のパルス光に同期した幅の広いパルス状の光であり、これを用いることにより、重なったパルスだけが選択的に波長変換される。
すなわち、この波長変換器２１０は、光遅延部２２０から出力される複数の光周波数のパルスを入力し、そのうち特定の光周波数のパルス光について選択的に該光周波数をシフトさせて出力する。例えば、波長変換器２１０は、光遅延部２２０から出力される波長λ１〜λ４のパルス光のうち、波長λ２のパルス光について選択的に光周波数をシフトさせ、波長λ２'のパルス光として出力する。この構成は、一つの波長変換器ですべての波長に適応できる。
【００７１】
なお、前述の光ＤＥＭＵＸ装置１００と同様に、この選択的波長変換装置２００においても、波長によって励起光強度の時間微分値（ｄＰ／ｄｔ）が異なるようにすれば、相異なる波長の信号に対して別々の波長変換を施すことも可能である。
【００７２】
図９は、本実施形態に係る調整機能付波長変換装置３００の構成図である。この図に示される調整機能付波長変換装置３００は、波長変換器３１０、光フィルタ３２０、光分岐部３３０およびモニタ部３４０を備える。波長変換器３１０は、前述の波長変換器１〜４の何れかと同様の構成を有するものである。
【００７３】
波長変換器３１０は、パルス列からなる入力パルス光を入力し、該入力パルス光の波長とは異なる波長の出力パルス光を光フィルタ３２０へ出力する。この波長変換器３１０に含まれる位相シフタ３１１は、前述の第２実施形態（図４）もしくは第３実施形態（図５）の構成に含まれる位相シフタ２６、または、前述の第４実施形態（図６）の構成に含まれる光遅延部４２に相当するものであって、波長変換器３１０に含まれる非線形光学媒質に入力する入力パルス光と励起光との間の位相関係を調整するものである。
【００７４】
光フィルタ３２０は、波長変換器３１０から出力された出力パルス光を入力し、その出力パルス光のうち特定の光周波数の光を選択的に透過させて出力する。光分岐部３３０は、光フィルタ３２０を透過して出力された光を入力し、その光の一部を分岐してモニタ部３４０へ出力する。モニタ部３４０は、光分岐部３３０により分岐されて出力された光を受光し、その受力した光の品質をモニタする。このモニタ部３４０は、単に受光パワーを検出することで、受光した光の品質をモニタしてもよい。
【００７５】
そして、調整機能付波長変換装置３００は、モニタ部３４０によるモニタ結果に基づいて、波長変換器３１０において非線形光学媒質に入射する励起光の強度変調を調整する。より具体的には、モニタ部３４０によるモニタ結果に基づいて、波長変換器３１０に含まれる位相シフタ３１１は、波長変換器３１０に含まれる非線形光学媒質に入力する入力パルス光と励起光との間の位相関係を調整する。これにより、光フィルタ３３０を透過した光信号の品質を最適化することができる。
【００７６】
図１０は、本実施形態に係る遅延機能付波長変換装置４００の構成図である。この図に示される遅延機能付波長変換装置４００は、波長変換器４１０、光フィルタ４２１、光フィルタ４２２、光遅延部４３１および光遅延部４３２を備える。波長変換器４１０は、前述の波長変換器１〜４の何れかと同様の構成を有するものである。
【００７７】
光フィルタ４２１は、第１透過帯域内の波長の光を選択的に透過させる。光フィルタ４２２は、第２透過帯域内の波長の光を選択的に透過させる。ここで、第１透過帯域と第２透過帯域とは互いに重なることはない。波長変換器４１０、光遅延部４３１および光遅延部４３２それぞれは、光フィルタ４２１と光フィルタ４２２との間に設けられている。
【００７８】
図１１は、本実施形態に係る遅延機能付波長変換装置４００の動作例を説明する図である。同図（ａ）は、光フィルタ４２１の透過特性Ｔ１(λ)および反射特性Ｒ１(λ)、ならびに、光フィルタ４２１へパルス光が到達した各時点における該パルス光の波長λ１〜λＮ、それぞれが示されている。また、同図（ｂ）は、光フィルタ４２２の透過特性Ｔ２(λ)および反射特性Ｒ２(λ)、ならびに、光フィルタ４２１へパルス光が到達した各時点における該パルス光の波長λ１〜λＮ、それぞれが示されている。この図に示される動作例は、光フィルタ４２１から光フィルタ４２２へ向う方向にパルス光が伝搬するときのみに、波長変換器４１０において該パルス光の光周波数がシフトされる例である。
【００７９】
第１透過帯域内の波長λ１の入力パルス光が外部から光フィルタ４２１に入力すると、その入力パルス光は、光フィルタ４２１を透過して、光遅延部４３１により遅延が与えられ、波長変換器４１０により光周波数がシフトされ（すなわち、波長がλ２にシフトされ）、光遅延部４３２により遅延が与えられて、光フィルタ４２２に到達する。
【００８０】
この光フィルタ４２２へのパルス光の到達時に該パルス光が第２透過帯域外の波長λ２であると、該パルス光は、光フィルタ４２２により反射され、光遅延部４３２により遅延が与えられ、波長変換器４１０を経て、光遅延部４３１により遅延が与えられて、光フィルタ４２１に到達する。
【００８１】
この光フィルタ４２１へのパルス光の到達時に該パルス光が第１透過帯域外の波長λ２であると、該パルス光は、光フィルタ４２１により反射され、光遅延部４３１により遅延が与えられ、波長変換器４１０により光周波数がシフトされ（すなわち、波長がλ３にシフトされ）、光遅延部４３２により遅延が与えられて、光フィルタ４２２に到達する。
【００８２】
このようにして、第１透過帯域内の波長の入力パルス光が外部から光フィルタ４２１に入力すると、そのパルス光は、光フィルタ４２１と光フィルタ４２２との間を往復する度に一定の光周波数だけシフトされていく。すなわち、波長がλ１，λ２，λ３，…と単調に増加（または、単調に減少）していき、やがて、第２透過帯域内の波長λＮとなる。そして、光フィルタ４２２へのパルス光の到達時に該パルス光が第２透過帯域内の波長λＮであれば、該パルス光は、光フィルタ４２２を透過して外部へ出力される。
【００８３】
図１２は、本実施形態に係る遅延機能付波長変換装置４００の他の動作例を説明する図である。同図（ａ）は、光フィルタ４２１の透過特性Ｔ１(λ)および反射特性Ｒ１(λ)、ならびに、光フィルタ４２１へパルス光が到達した各時点における該パルス光の波長λ１〜λＮ、それぞれが示されている。また、同図（ｂ）は、光フィルタ４２２の透過特性Ｔ２(λ)および反射特性Ｒ２(λ)、ならびに、光フィルタ４２１へパルス光が到達した各時点における該パルス光の波長λ１〜λＮ、それぞれが示されている。この図に示される動作例は、光フィルタ４２１から光フィルタ４２２へ向う方向にパルス光が伝搬するときだけでなく、これと逆の方向にパルス光が伝搬するときにも、波長変換器４１０において該パルス光の光周波数がシフトされる例である。このような波長変換器４１０は、強度変調された励起光を非線形光学媒質に対して双方向から入力させることで実現できる。
【００８４】
第１透過帯域内の波長λ１の入力パルス光が外部から光フィルタ４２１に入力すると、その入力パルス光は、光フィルタ４２１を透過して、光遅延部４３１により遅延が与えられ、波長変換器４１０により光周波数がシフトされ（すなわち、波長がλ２にシフトされ）、光遅延部４３２により遅延が与えられて、光フィルタ４２２に到達する。
【００８５】
この光フィルタ４２２へのパルス光の到達時に該パルス光が第２透過帯域外の波長λ２であると、該パルス光は、光フィルタ４２２により反射され、光遅延部４３２により遅延が与えられ、波長変換器４１０により光周波数がシフトされ（すなわち、波長がλ３にシフトされ）、光遅延部４３１により遅延が与えられて、光フィルタ４２１に到達する。
【００８６】
この光フィルタ４２１へのパルス光の到達時に該パルス光が第１透過帯域外の波長λ３であると、該パルス光は、光フィルタ４２１により反射され、光遅延部４３１により遅延が与えられ、波長変換器４１０により光周波数がシフトされ（すなわち、波長がλ４にシフトされ）、光遅延部４３２により遅延が与えられて、光フィルタ４２２に到達する。
【００８７】
このようにして、第１透過帯域内の波長の入力パルス光が外部から光フィルタ４２１に入力すると、そのパルス光は、光フィルタ４２１と光フィルタ４２２との間の往路および復路それぞれにおいて一定の光周波数だけシフトされていく。すなわち、波長がλ１，λ２，λ３，…と単調に増加（または、単調に減少）していき、やがて、第２透過帯域内の波長λＮとなる。そして、光フィルタ４２２へのパルス光の到達時に該パルス光が第２透過帯域内の波長λＮであれば、該パルス光は、光フィルタ４２２を透過して外部へ出力される。
【００８８】
このように、遅延機能付波長変換装置４００は、入力パルス光に対して、光周波数シフトを与えるとともに、その光周波数シフト量に応じた遅延をも与えて、出力パルス光を出力することができる。なお、光フィルタ４２１および光フィルタ４２２それぞれの透過帯域における透過率は１／２以上であるのが好適である。光フィルタ４２１および光フィルタ４２２それぞれの反射帯域における反射率は略１であるのが好適であり、この場合には、光フィルタ４２１と光フィルタ４２２との間における光の伝搬の際の損失が小さいので、ＳＮ比劣化を抑制することができる。また、図１１に示した動作例と比較すると、図１２に示した動作例では、何れの方向にパルス光伝搬する際にも光周波数がシフトされるので、光周波数シフト量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】第１実施形態に係る波長変換器１の構成図である。
【図２】励起光の強度Ｐpump、入力パルス光の強度Ｐsigおよび入力パルス光の光周波数ｆsigそれぞれの時間変化の例を示す図である。
【図３】励起光の強度Ｐpump、入力パルス光の強度Ｐsigおよび入力パルス光の光周波数ｆsigそれぞれの時間変化の例を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る波長変換器２の構成図である。
【図５】第３実施形態に係る波長変換器３の構成図である。
【図６】第４実施形態に係る波長変換器４の構成図である。
【図７】本実施形態に係る光ＤＥＭＵＸ装置１００の構成図である。
【図８】本実施形態に係る選択的波長変換装置２００の構成図である。
【図９】本実施形態に係る調整機能付波長変換装置３００の構成図である。
【図１０】本実施形態に係る遅延機能付波長変換装置４００の構成図である。
【図１１】本実施形態に係る遅延機能付波長変換装置４００の動作例を説明する図である。
【図１２】本実施形態に係る遅延機能付波長変換装置４００の動作例を説明する図である。
【符号の説明】
【００９０】
１〜４…波長変換器、１１…励起光源、１２…光合波部、１３…非線形光学媒質、１４…光フィルタ、２１…光分岐部、２２…光電変換部、２３…電流-電圧変換部、２４…クロック抽出部、２５…分周部、２６…位相シフタ、３１…ドライバ、３２…ＣＷ光源、３３…外部変調部、３４…光増幅部、３５…モード同期レーザ光源、４１…光増幅部、４２…光遅延部、４３…光クロック抽出部、４４…光フィルタ、４５…光増幅部。１００…光ＤＥＭＵＸ装置、１１０…波長変換器、１１１…励起光源、１２０…光分波部、２００…選択的波長変換装置、２１０…波長変換器、２１１…励起光源、２２０…光遅延部、３００…調整機能付波長変換装置、３１０…波長変換器、３１１…位相シフタ、３２０…光フィルタ、３３０…光分岐部、３４０…モニタ部、４００…遅延機能付波長変換装置、４１０…波長変換器、４２１，４２２…光フィルタ、４３１，４４２…光遅延部。
【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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