(57)【要約】【課題】高い変換効率で、任意波長への広帯域での波長変換を実現するための波長変換器を提供する。【解決手段】波長変換装置は、制御光生成部と非線形光学媒質とを備え、第１の周波数の入力信号光を、同位相または位相共役である第２の周波数の出力信号光に変換する。制御光生成部は、第１の連続発振光と第２の連続発振光を、互いに直交する方向の偏波を有すると共に、第１の周波数と第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有するように出力する。非線形光学媒質は、入力信号光と第１の連続発振光と第２の連続発振光とを相互位相変調して、出力信号光を生成する。制御光生成部は、出力信号光の強度に基づいて第１の連続発振光と第２の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御する。【選択図】図２
2018180406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数の入力信号光を、同位相または位相共役である第２の周波数の出力信号光に変換する波長変換装置であって、
第１の連続発振光と第２の連続発振光を出力する制御光生成部と、
前記入力信号光と前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光とを相互位相変調して、前記出力信号光を生成する非線形光学媒質と、
を備え、
前記制御光生成部は、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光を、互いに直交する方向の偏波を有すると共に、前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有するように出力し、
前記出力信号光の強度に基づいて前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御する、
ことを特徴とする波長変換装置。
【請求項２】
前記強度は、前記出力信号光の低周波成分を用いて求められることを特徴とする請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記波長変換装置は、さらに、
前記第１の周波数の信号光を、互いに直交する偏波方向を有する第１の入力信号光と第２の入力信号光に分離する分離部を備え、
前記制御光生成部は、
互いに直交する方向の偏波を有すると共に、前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有する、第３の連続発振光と第４の連続発振光を生成し、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光を多重化した連続発振光を前記非線形光学媒質へ出力すると共に、前記第３の連続発振光と前記第４の連続発振光を多重化した連続発振光を前記非線形光学媒質へ出力し、
前記非線形光学媒質において、前記第１の入力信号光と前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光が相互位相変調されて第１の波長変換光が生成され、前記第２の入力信号光と第３の連続発振光と第４の連続発振光が相互位相変調されて第２の波長変換光が生成され、
前記第１の波長変換光の偏波と前記第２の波長変換光の偏波は互いに直交し、
前記波長変換装置は、さらに、
前記第１の波長変換光と前記第２の波長変換光を合波して前記出力信号光を出力する偏波合波部を備える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記非線形光学媒質は、第１の非線形光学媒質と第２の非線形光学媒質とを有し、
前記第１の非線形光学媒質において、前記第１の入力信号光と前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光が相互位相変調されて第１の波長変換光が生成され、
前記第２の非線形光学媒質において、前記第２の入力信号光と第３の連続発振光と第４の連続発振光が相互位相変調されて第２の波長変換光が生成される、
ことを特徴とする請求項３に記載の波長変換装置。
【請求項５】
前記波長変換装置は、さらに、
前記第１の非線形光学媒質と前記第２の非線形光学媒質との間に、前記波長変換光を透過させ、前記連続発振光を透過させないフィルタを備える、
ことを特徴とする請求項４に記載の波長変換装置。
【請求項６】
前記第１の入力信号光と前記第２の入力信号光は、前記波長変換装置の伝送路を互いに反対方向へ進む、
ことを特徴とする請求項３から５のいずれか1項に記載の波長変換装置。
【請求項７】
第１の周波数の入力信号光を、同位相または位相共役である第２の周波数の出力信号光に変換する波長変換装置に用いられる制御光生成装置であって、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有する、第１の連続発振光と第２の連続発振光を生成する光源と、
前記出力信号光の強度に基づいて前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御する位相制御部と、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各偏波を互いに直交させた状態で出力する制御光出力部と、
を備えることを特徴とする制御光生成装置。
【請求項８】
前記光源は、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有する、第３の連続発振光と第４の連続発振光を生成し、
前記位相制御部は、
前記出力信号光の強度に基づいて、前記第３の連続発振光と前記第４の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御し、
前記制御光出力部は、
前記第３の連続発振光と前記第４の連続発振光の各偏波を互いに直交させた状態で出力する、
ことを特徴とする請求項７に記載の制御光生成装置。
【請求項９】
前記強度は、前記出力信号光の低周波成分を用いて求められることを特徴とする請求項７または８に記載の制御光生成装置。
【請求項１０】
前記制御光生成装置は、さらに、
前記第１の連続発振光の偏波と前記第２の連続発振光の偏波が互いに同方向になるよう制御して、前記第１の連続発振光の偏波と前記第２の連続発振光とを合波する偏波変換合波部を備え、
前記位相制御部は、
前記合波された第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各位相をまとめて制御し、
前記制御光生成装置はまた、さらに、
前記第１の連続発振光の偏波と前記第２の連続発振光の各偏波が互いに直交する方向になるよう制御する偏波制御部を備える、
ことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の制御光生成装置。
【請求項１１】
前記光源は、光コム装置であることを特徴とする請求項７から１０のいずれか1項に記載の制御光生成装置。
【請求項１２】
第１の周波数の入力信号光を、同位相または位相共役である第２の周波数の出力信号光に変換する波長変換方法であって、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光を、互いに直交する方向の偏波を有すると共に、前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有するように出力し、
非線形光学効果により前記入力信号光と前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光とを相互位相変調して、前記出力信号光を生成し、
前記出力信号光の強度に基づいて前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御する、
処理を波長変換装置が実行する波長変換方法。
【請求項１３】
第１の周波数の入力信号光を、同位相または位相共役である第２の周波数の出力信号光に変換する波長変換に用いられる制御光生成方法であって、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有する、第１の連続発振光と第２の連続発振光を生成し、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御し、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各偏波を互いに直交させた状態で出力する、
制御光生成装置により実行される制御光生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光通信分野において、伝送容量の拡大やネットワークの柔軟な利用のために、信号光の搬送光周波数（波長）を自在に変換するための波長変換技術が求められている。この波長変換技術は、光／電気／光変換、光ベクトル変調器、または非線形光学媒質等を用いて実現されている。
【０００３】
光／電気／光変換とは、光信号を電気信号に変換し、この電気信号に対し波長変換を行い、再度光信号に戻すことにより行われる波長変換である。この光／電気／光変換を介することで所望の波長の光信号を生成することが可能であるが、光信号の変調フォーマットに対応する電気回路が必要であり、変換する光信号の容量が増大すると消費電力が大きくなるという問題がある。光ベクトル変調器は変換帯域に制限があり、異なる波長グリッドへの変換が困難である。
【０００４】
これらに対して、非線形光学効果を用いた波長変換では、変調フォーマットに依存しない処理が可能であり、また変換できる周波数帯域の制限もなく広範囲の周波数帯域の光信号を波長変換することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７６７５２号公報
【特許文献２】特開平４−１３６８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非線形光学効果を用いた波長変換においては、変換効率が低いと変換後の光信号の品質が劣化し、伝送可能距離が短くなるという問題がある。これに対し、非線形光学媒質に入射させる制御光の強度を上げて変換効率を高くすることが考えられる。
【０００７】
しかし、非線形光学媒質に入力する光信号の強度が大きいと、誘導ブリルアン散乱が発生し、その結果、信号品質が劣化する。
【０００８】
本発明の１つの側面に係る目的は、信号品質の劣化を低減しながら高い変換効率での任意波長への広帯域での波長変換を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの態様に係る波長変換装置は、制御光生成部と非線形光学媒質とを備え、第１の周波数の入力信号光を、同位相または位相共役である第２の周波数の出力信号光に変換する。制御光生成部は、第１の連続発振光と第２の連続発振光を、互いに直交する方向の偏波を有すると共に、第１の周波数と第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有するように出力する。非線形光学媒質は、入力信号光と第１の連続発振光と第２の連続発振光とを相互位相変調して、出力信号光を生成する。制御光生成部は、出力信号光の強度に基づいて第１の連続発振光と第２の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御する。
【発明の効果】
【００１０】
高い変換効率で、任意波長への広帯域での波長変換を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光挿入分岐装置の実施例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る波長変換器の一例と波長変換処理についての基本的な概念を示す図である。
【図３】全実施形態における波長変換の概念を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る波長変換器の一例を示す図である。
【図５】第３の実施形態に係る波長変換器の一例を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る波長変換器の一例を示す図である。
【図７】第５の実施形態に係る制御光生成器の一例を示す図である。
【図８】第６の実施形態に係る制御光生成器の一例を示す図である。
【図９】第７の実施形態に係る制御光生成器の一例を示す図である。
【図１０】第８の実施形態に係る制御光生成器の一例を示す図である。
【図１１】第９の実施形態に係る制御光生成器の一例を示す図である。
【図１２】第１０の実施形態に係る制御光生成器の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の実施形態に係る波長変換器は、入力された信号光（入力信号光とも称する）、第１の制御光、および第２の制御光を用いて、入力信号光の波長変換を行う。より具体的には、これらの光を後述する非線形光学媒質に入射させることにより屈折率変動が生じ、この屈折率変動により各光は相互位相変調される。そして、この相互位相変調により得られた光を、元の入力信号光と直交した偏光軸を持つ偏光子を透過させることにより、任意の所望の波長へ波長変換された信号光が得られる。
【００１３】
なお、第１、２の制御光は、それぞれ１方向または多方向の偏波（この偏波は電界の偏波であるものとする）を有する連続発振光（ＣＷ光とも称する。ＣＷ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｗａｖｅ）から生成される。詳細には、第１、２の制御光は、それぞれ単一偏波の連続発振光により生成されるか、または、それぞれ偏波多重された連続発振光により生成される。前者の場合には第１の制御光の偏波方向と、第２の制御光の偏波方向は互いに直交する。後者の場合には、連続発振光の２つの偏波の偏波方向は互いに直交する。以下の実施形態１から４に係る波長変換器２１から２４では、特に断りがない限り、制御光を連続発振光とも呼ぶ。
【００１４】
第１、２の連続発振光に付加する位相変調の変調タイミングが互いにずれていると、波長変換後の光信号の信号品質が劣化する。そのため、以下の実施形態においては、第１、２の連続発振光に対し、互いに変調タイミングを合わせた位相変調を付加するものとし、これにより信号品質の劣化なく変換効率を改善する。
【００１５】
さらに、任意の偏波状態の入力信号光の場合において、この入力信号光を、直交する二つの偏波成分に分離する。そして、それぞれの偏波成分に対して上記波長変換を行い、その後にそれらを合波することにより、偏波依存性のない波長変換を実現する。
【００１６】
上記波長変換については以下で詳細に述べるが、当該波長変換により、図１に一例が示される光挿入分岐装置１を実現できる。光挿入分岐装置１は、波長変換器２および波長選択スイッチ３、４を備える。波長変換器２は、後述する波長変換器２１、２２、２３、２４のいずれでもよい。
【００１７】
光信号入力（Ｉｎｐｕｔ）ポートから入力されるＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ、波長分割多重）信号は、波長選択スイッチ３により任意の周波数の信号光が選択され、波長選択スイッチ４と、波長変換器２と、分岐光信号出力（Ｄｒｏｐ）ポートへ分岐される。波長変換器２は、入力される光信号の周波数を、異なる周波数へと変換（シフト）する。波長選択スイッチ４は、波長選択スイッチ３と波長変換器２と挿入光信号入力（Ａｄｄ）ポートからの信号光を合波し、合波後の信号光を光信号出力（Ｏｕｔｐｕｔ）ポートへ出力する。ここで、ν、νｉ（ｉ＝１から６の整数）は、光の周波数を示し、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、それぞれ周波数領域における光信号を表す。
【００１８】
従来の光挿入分岐の方法においては、周波数を変換したい信号光は、Ｄｒｏｐポートへ出力され、光／電気変換が行われ、電気信号に変換されていた。そして、この電気信号の周波数は所望の周波数に変換され、変換後の電気信号は電気／光変換により再び光信号へと戻されていた。続いて、この電気／光変換されて得られた光信号は、Ａｄｄポートから入力されていた。例えば、図１においては周波数を変換させたい光信号はｄであるが、このｄはＤｒｏｐポートへ出力され、光／電気／光変換と波長変換が行われ、所望の光信号ｅに変換されている。
【００１９】
しかし、波長変換器２を用いる光挿入分岐装置１では、光／電気／光変換を介さずに信号光の周波数を変換することができる。図１において光信号ｃは、波長変換器２により光／電気／光変換を介さずに波長変換が行われている。そして、元の入力信号（ｃ）から波長変換された光信号ｃが出力されている。
【００２０】
また従来の技術では、入力用のＷＤＭ信号を光／電気変換し、新たな周波数グリッドの光送信器を用いて、出力用のＷＤＭ信号を生成したが、波長変換器２を用いるＷＤＭ信号合波装置では、光／電気変換を介さずにＷＤＭ信号を合波することができる。
【００２１】
以下、上述した波長変換を実現する波長変換器２の種々の実施形態（波長変換器２１、２２、２３、２４）と、それぞれの動作について詳細に説明を行う。
【００２２】
（第１の実施形態）
図２は、第１の実施形態に係る波長変換器２１の一例を示す図である。また、図２は波長変換処理についての基本的な概念を示す図である。
【００２３】
図２に示される波長変換器２１は、制御光生成器５、非線形光学媒質６、偏光子７、スプリッタ８、フォトディテクタ９、および帯域透過フィルタ１０等を備える。制御光生成器５は、光源１１、位相変調器１２、１３、発振器１４、ディバイダ１５、遅延器１６、偏波制御器１７、１８、およびコントローラ１９等を備える。フォトディテクタ９、帯域透過フィルタ１０、コントローラ１９、および遅延器１６は、後述するフィードバックのための回路を実現する。
【００２４】
波長変換器２１には、単一波長光またはＷＤＭ光の信号光が入力される。この入力信号光の周波数をν０とし、これを第１の周波数とも呼ぶ。本実施形態に係る波長変換器２１に入力される入力信号光は、単一偏波であるものとする。
【００２５】
光源１１は、例えばレーザー光源であり、搬送波として第１の連続発振光（第１のＣＷ光）および第２の連続発振光（第２のＣＷ光）を生成する。第１の連続発振光と第２の連続発振光のそれぞれの周波数を、ここではν1とν２とする。なお、ν０、ν1、ν２は、ν１≠ν０、ν２≠ν０が成り立つ。本実施の形態では、第１、２の連続発振光の偏波は、それぞれ単一偏波である。また、第１の連続発振光の偏波方向は、入力信号光の偏波方向と平行であり、第２の連続発振光の偏波方向は、入力信号光の偏波方向と垂直である。
【００２６】
図３は、全実施形態における波長変換の概念を示す図である。図３（ａ）に示すように、周波数ν１とν２は、いずれも伝送帯域外の周波数であって、低周波数側または高周波数側にある周波数である。また、ν２−ν１は、入力信号光の周波数と波長変換器２から出力される信号光（以下、出力信号光）の周波数との差分Δνに等しい。制御光生成器５によってν１とν２とが調整されることにより、Δνを任意の所望の値とすることができ、これにより所望の周波数の出力信号光が得ることができる。
【００２７】
図２に戻り、光源１１は、第２の連続発振光に代わり、周波数ν２’の第２’の連続発振光を生成してもよい（図３（ｂ））。ここで、ν２’は低周波数側または高周波数側の伝送帯域外の周波数であり、｜ν１−ν２’｜＝｜２（ν１−ν０）−Δν｜が成り立つ。図３（ｂ）は、制御光生成器５が、第２の連続発振光に代わり第２’の連続発振光を生成した場合における各光の波長配置の一例を説明するための図である。図３（ｂ）では、第１の連続発振光を高周波数側、第２’の連続発振光を低周波数側にあるものとしており、ν１−ν２’＝２（ν１−ν０）−Δνが成り立っている。図３（ｂ）の場合のように、第１、２’の連続発振光を、本実施形態と以下の第２、３、４の実施形態に係る波長変換に用いることにより、入力信号光と位相共役である出力信号光を得ることができる。
【００２８】
第１、２の連続発振光を用いた波長変換と第１、２’の連続発振光を用いた波長変換のそれぞれの場合において、出力信号光の周波数がなぜΔνだけシフトされるのか等については後述する。以下の記述においては特に断らない限り、第１、２の連続発振光が用いられるものとする。
【００２９】
図２において、位相変調器１２は、第１の連続発振光を位相変調する。位相変調器１２による位相変調は、発振器１４から出力される信号を用いて行われる。より詳細に説明すると、発振器１４から出力された信号はディバイダ１５で分岐され、分岐された信号の一方は遅延器１６、他方は位相変調器１３に入力される。遅延器１６に入力された信号は、遅延器１６により遅延量の分の調整がされた後に位相変調器１２に出力される。位相変調器１２は、遅延器１６からの信号に従って第１の連続発振光と第２の連続発振光の位相変調タイミングを合わせるように、第１の連続発振光を位相変調する。
【００３０】
位相変調器１３は、ディバイダ１５で分岐された発振器１４からの出力信号により、第２の連続発振光を位相変調する。
【００３１】
偏波制御器１７は、第１の連続発振光の偏波方向を、入力信号光の偏波方向と等しくなるように制御する。
【００３２】
偏波制御器１８は、第２の連続発振光の偏波方向を、入力信号光および第１の連続発振光の偏波方向と直交する方向となるように制御する。
【００３３】
光源１１からの第１の連続発振光は、位相変調器１２により位相変調され、偏波制御器１７により偏波方向を制御され、制御光生成器５から出力される。
【００３４】
光源１１からの第２の連続発振光は、位相変調器１３により位相変調され、偏波制御器１８により偏波方向を制御され、制御光生成器５から出力される。
【００３５】
非線形光学媒質６は、例えば、光ファイバ（特に、高非線形ファイバ）、シリコン等をコアに有する高屈折率差光導波路、周期分極電気光学結晶により実現される。
【００３６】
非線形光学媒質６には、周波数の異なる複数の光信号、すなわち入力信号光と第１の連続発振光と第２の連続発振光が入射される。このときに非線形光学媒質６において、四光波混合、相互位相変調等の非線形光学効果が生じる。この非線形光学効果により、周波数ν０＋Δνのアイドラ光（波長変換光とも称する）が発生する。このアイドラ光の偏波方向は、入力信号光と直交する方向となる。なお、このν０＋Δνを第２の周波数とも呼ぶ。
【００３７】
偏光子７は、入力信号光の偏波方向と直交する偏波方向の光を透過させる。このため、偏光子７は、周波数ν０＋Δνのアイドラ光を透過して入力信号光を阻止する。このアイドラ光のデータ変調成分は、後述するように、入力信号光のデータ変調成分と等しい。従って、このアイドラ光を出力信号光として取り出すことで、入力側からの元のデータを取り出すことができる。なお、入力信号光の出力信号光に対する消光比は、偏光子７の偏波消光比から定まる。
【００３８】
スプリッタ８は、出力信号光を分岐し、分岐した一部の出力信号光をフォトディテクタ９へ導く。また他方の出力信号光を出力信号ポート側へ導く。この際に、フォトディテクタ９に導かれる信号光は、フィードバックに用いられるためのものであり、信号光のうちの周波数の低い成分（低周波成分、低周波信号とも称する）であるものとする。低周波成分がフィードバックに用いられる理由は、高速な光電変換回路を用いず消費電力を抑制するためである。
【００３９】
フォトディテクタ９は、入力された出力信号光の低周波成分を電気信号へ変換する。
帯域透過フィルタ１０は、フォトディテクタ９により変換された電気信号の、信号帯域のうちの一部の電気信号を透過し、コントローラ１９に出力する。
【００４０】
コントローラ１９は、帯域透過フィルタ１０から出力される電気信号の強度が最大になるように遅延器１６を制御する。この電気信号の強度は、出力信号光の強度が大きいほど、大きい。そのためコントローラ１９は、出力信号光の強度を最大にするため、遅延器１６を制御することにより第１の連続発振光の位相の変調を制御する。すなわち、コントローラ１９は出力信号光の強度のフィードバックを受け、第１、２の連続発振光の位相変調のタイミングが互いに合うよう制御することにより、出力信号光の劣化を防止するものである。コントローラ１９は、入力された電気信号強度に基づいて、第１、２の連続発振光の位相変調のタイミングが互いに合うような、第１の連続発振光の位相変調のタイミングの遅延量を求め、求めた遅延量を用いて処理を行うよう遅延器１６を制御する。
【００４１】
コントローラ１９からの指示を受けた遅延器１６は、発振器１４からの信号をコントローラ１９からの遅延量を用いて調整する。そして遅延器１６は、調整後の信号を第１の位相変調器１２に出力する。
【００４２】
上述したフィードバック制御により、第１の連続発振光と第２の連続発振光の位相変調のタイミングを揃える。
【００４３】
ここで、第１の連続発振光と第２の連続発振光に対する位相変調のタイミングを揃えることによる、出力信号光の劣化の抑制について説明する。
【００４４】
入力信号光の電界Ｅ０（ｔ）は、
Ｅ０（ｔ）＝（Ｅ０ｒ（ｔ）＋ｉＥ０ｉ（ｔ））ｅｘｐ（２πｉν０ｔ）  （１）
と表される。ここで、ｔ：時刻、Ｅ０ｒ（ｔ）：データ変調成分の実部、Ｅ０ｉ（ｔ）：データ変調成分の虚部、である。
【００４５】
第１の連続発振光の電界Ｅ１（ｔ）は、
Ｅ１（ｔ）＝Ｅ１ｅｘｐ（２πｉν１ｔ＋θ１（ｔ））  （２）
と表される。ここで、Ｅ１：第１の連続発振光の電界強度で直流成分、θ１（ｔ）：時刻ｔにおいて第１の連続発振光に付加される変調位相、である。
【００４６】
第２の連続発振光の電界Ｅ２（ｔ）は、
Ｅ２（ｔ）＝Ｅ２ｅｘｐ（２πｉν２ｔ＋θ２（ｔ））  （３）
と表される。ここで、Ｅ２：第２の連続発振光の電界強度で直流成分、θ２（ｔ）：時刻ｔにおいて第２の連続発振光に付加される変調位相、である。
【００４７】
入力信号光と第１、２の連続発振光を非線形光学媒質６に入力すると、第１の連続発振光と入力信号光により非線形光学媒質６内に屈折率変動が生じる。この屈折率変動により第２の連続発振光が位相変調されることで、以下の式（４）により電界Ｅｏｕｔ（ｔ）が表される出力信号光が出力される。
Ｅｏｕｔ（ｔ）＝Ｊ１（γＬＥ１（Ｅ０ｒ（ｔ）＋ｉＥ０ｉ（ｔ）））Ｅ２ｅｘｐ｛２πｉ（ν２＋ν０−ν１）ｔ＋θ２（ｔ）―θ１（ｔ）））  （４）
ここで、γ：非線形光学媒質６の非線形光学係数、Ｌ：非線形光学媒質６の長さ、Ｊ１（ｍ）：１次のベッセル級数、である。
【００４８】
式（１）および式（４）より、入力信号光と出力信号光の周波数差Δνは、
Δν＝（ν２＋ν０−ν１）―ν０＝ν２−ν１  （５）
となる。これにより入力信号光と出力信号光の周波数差と、第１の連続発振光と第２の連続発振光の周波数差が等しいことがわかる。
【００４９】
ここで式（４）における、Ｊ１（γＬＥ１（Ｅ０ｒ（ｔ）＋ｉＥ０ｉ（ｔ）））Ｅ２が、出力信号光のデータ変調成分となる。ここで、位相変調度が十分小さいとすると、当該データ変調成分は、以下のように変形できる。
Ｊ１（γＬＥ１（Ｅ０ｒ（ｔ）＋ｉＥ０ｉ（ｔ）））Ｅ２＝η（Ｅ０ｒ（ｔ）＋ｉＥ０ｉ（ｔ））  （６）
ここで、η：変換効率、である。
【００５０】
式（４）のθ２（ｔ）―θ１（ｔ）は、第１の連続発振光と第２の連続発振光に付加する位相変調による雑音成分である。
θ２（ｔ）―θ１（ｔ）＝０  （７）
すなわち、θ１（ｔ）とθ２（ｔ）を同相とすることで、第１の連続発振光と第２の連続発振光に付加する位相変調による信号劣化が抑えられる。
【００５１】
図２に戻ると、上記フィードバック回路におけるコントローラ１９は、電気信号強度を監視し、電気信号強度が最大、すなわち雑音成分θ２（ｔ）―θ１（ｔ）の値が０になるよう、各連続信号光の位相変調の遅延量を求める。遅延器１６は、コントローラ１９により求められた遅延量の分だけ、発振器１４からの出力信号を遅延させて、位相変調器１２へ出力する。
【００５２】
同様に、図３（ｂ）に一例が示される、第１の連続発振光と第２’の連続発振光に対するタイミングを合わせた位相変調と、出力信号光の劣化の抑制について説明する。
【００５３】
第２’の連続発振光の電界Ｅ２’（ｔ）は、
Ｅ２’（ｔ）＝Ｅ２’ｅｘｐ（２πｉν２’ｔ＋θ２’（ｔ））  （８）
と表される。ここで、Ｅ２’：第２’の連続発振光の電界強度で直流成分、θ２’（ｔ）：時刻ｔにおいて第２’の連続発振光に付加される変調位相、である。なお、入力信号光の電界Ｅ０は上記と同様に式（１）、第１の連続発振光は上記と同様に式（２）で表されるものとする。
【００５４】
入力信号光と第１、２’の連続発振光を非線形光学媒質６に入力すると、第１の連続発振光と入力信号光により非線形光学媒質６内に屈折率変動が生じる。この屈折率変動により第２’の連続発振光が位相変調され、以下の式（９）により電界Ｅｏｕｔ（ｔ）が表される出力信号光が出力される。
Ｅｏｕｔ（ｔ）＝Ｊ１（γＬＥ１（Ｅ０ｒ（ｔ）―ｉＥ０ｉ（ｔ）））Ｅ２’ｅｘｐ｛２πｉ（ν２’＋ν１−ν０）ｔ＋θ２’（ｔ）＋θ１（ｔ）｝  （９）
このとき、入力信号光と出力信号光の周波数差Δνは、
Δν＝（ν２’＋ν１−ν０）―ν０＝ν２’＋ν１−２ν０  （１０）
となる。
【００５５】
また、第１の連続発振光と第２’の連続発振光の周波数差を、式（１０）のΔνを用いて表すと、以下のようになる。
ν１―ν２’＝２（ν１―ν０）―Δν  （１１）
【００５６】
式（９）における、Ｊ１（γＬＥ１（Ｅ０ｒ（ｔ）―ｉＥ０ｉ（ｔ）））Ｅ２’が、出力信号光のデータ変調成分となる。ここで、位相変調度が十分小さいとすると、当該データ変調成分は以下のように表される。
Ｊ１（γＬＥ１（Ｅ０ｒ（ｔ）―ｉＥ０ｉ（ｔ）））Ｅ２’＝η（Ｅ０ｒ（ｔ）―ｉＥ０ｉ（ｔ））  （１２）
ここで、η：変換効率、である。
【００５７】
式（１２）に示される出力信号光のデータ変調成分は、入力信号光のデータ変調成分とは複素共役の関係となる。このような出力信号光を、入力信号光に対する共役信号光と称する。
【００５８】
また、式（９）におけるθ２’（ｔ）＋θ１（ｔ）は、第１の連続発振光と第２’の連続発振光に付加する位相変調による雑音成分である。
θ２’（ｔ）＋θ１（ｔ）＝０  （１３）
とすること、すなわちθ１（ｔ）とθ２’（ｔ）を逆相にすることで、出力信号光の劣化を抑えることができる。
【００５９】
本実施形態においては、非線形光学効果を利用することにより、波長変換のための光／電気／光信号の変換回路を不要とすることができ、これにより消費電力を抑えることができる。また、本実施形態に係る波長変換においては、Δνは任意の値を取り得ることから、異なる波長グリッドへの変換を行うことができ、広帯域における波長変換を実現することができる。また２つの連続発振光の位相変調のタイミングを合わせることで、誘導ブリルアン散乱などの雑音成分を抑制することができる。
【００６０】
上述した差分周波数の精度は、第１の連続発振光と第２の連続発振光の、それぞれの周波数確度によって定まり、本実施形態の一例では、数ＧＨｚ程度とすることができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る波長変換器２２の一例を示す。
【００６２】
第２の実施形態に係る波長変換器２２は、任意の偏波状態（多重偏波など）の周波数ν０の入力信号光を偏波分離し、それぞれの偏波成分に対し別個に波長変換処理を行う。これにより、偏波依存性のない波長変換を実現する。
【００６３】
第２の実施形態の波長変換器２２は、図４に示すように、偏波ビームスプリッタ３０、制御光生成器５０、偏波制御器３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄを備える。また、波長変換器２２は、光合波器３２Ａ、３２Ｂ、非線形光学媒質６Ａ、６Ｂ、光フィルタ３３Ａ、３３Ｂ、光スプリッタ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、偏光子３５Ａ、３５Ｂを備える。さらにまた、波長変換器２２は、フォトディテクタ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、光位相調整器３７Ａ、３７Ｂ、偏波ビームコンバイナ３８、コントローラ３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ、３９Ｄ、３９Ｅ、３９Ｆ、帯域透過フィルタ４０等を備える。
【００６４】
偏波ビームスプリッタ３０は、入力信号光を２つの直交偏光成分に分離し、水平偏波成分を光合波器３２Ａに、垂直偏波成分を光合波器３２Ｂに出力する。偏波ビームスプリッタを以下では偏波光分離装置、分離装置とも称する。
【００６５】
制御光生成器５０は、周波数ν１の第１の連続発振光、および周波数ν２の第２の連続発振光を偏波制御器３１Ａへ出力する。すなわち、制御光生成器５０は、第１の連続発振光と第２の連続発振光を多重化した第１の制御光を偏波制御器３１Ａへ出力する。なお、第１の連続発振光と第２の連続発振光のそれぞれの偏波方向は、互いに直交する。また、制御光生成器５０は、周波数ν３の第３の連続発振光、および周波数ν４の第４の連続発振光を偏波制御器３１Ｂへ出力する。すなわち、制御光生成器５０は、第３の連続発振光と第４の連続発振光を多重化した第２の制御光を偏波制御器３１Ｂへ出力する。第３の連続発振光と第４の連続発振光のそれぞれの偏波方向は、互いに直交する。ここで、第１の連続発振光と第２の連続発振光の周波数の差分と、第３の連続発振光と第４の連続発振光の周波数の差分は、それぞれ、入力信号光の周波数から出力信号光の周波数へのシフト量と等しい。すなわち、
Δν＝｜ν２−ν１｜＝｜ν４−ν３｜  （１４）
である。
【００６６】
ここで、これらのν１、ν２、ν３、ν４は互いに異なっていてもよく、また例えばν１＝ν４、ν２＝ν３でもよい。また例えば、第１、４の連続発振光の偏波状態は互いに同一で、第２、３の連続発振光の偏波状態は互いに同一でもよい。またこれらの連続発振光の偏波状態はそれぞれ異なっていてもよい。このことは以下の第３、４の実施形態においても同様とする。
【００６７】
偏波制御器３１Ａは、制御光生成器５０から出力される第１の連続発振光を水平偏波に、かつ制御光生成器５０から出力される第２の連続発振光を垂直偏波になるよう制御し、制御後のこれら連続発振光を光合波器３２Ａに出力する。
【００６８】
偏波制御器３１Ｂは、制御光生成器５０から出力される第３の連続発振光を垂直偏波に、かつ制御光生成器５０から出力される第４の連続発振光を水平偏波となるよう制御し、制御後のこれら連続発振光を光合波器３２Ｂに出力する。
【００６９】
光合波器３２Ａは、偏波制御器３１Ａから出力される第１の連続発振光および第２の連続発振光と、偏波ビームスプリッタ３０から出力される入力信号光の水平偏波成分を合波して、非線形光学媒質６Ａへ出力する。
【００７０】
非線形光学媒質６Ａでは、入力信号光の水平偏波成分、第１の連続発振光、および第２の連続発振光の入力により非線形光学効果が生じ、周波数ν０+Δνの第１のアイドラ光が発生する。ここで第１のアイドラ光は、垂直方向の偏波であり、入力信号光の水平偏波成分のデータ変調成分と等しい電界の変調成分をもつ。このため、第１のアイドラ光を取り出すことにより、入力信号光の水平偏波成分のおけるデータを取り出せる。このため第１のアイドラ光は信号光といえる。第１のアイドラ光は、非線形光学媒質６Ａから光フィルタ３３Ａへ出力される。
【００７１】
光フィルタ３３Ａは、伝送帯域の周波数の光信号を透過させ、伝送帯域外である高周波数領域および低周波数領域の光信号を透過させない。このため、光フィルタ３３Ａは、非線形光学媒質６Ａから出力される光における連続発振光の透過を阻止し、周波数ν０+Δνが伝送帯域にある第１のアイドラ光を透過させて、これを光スプリッタ３４Ａへ出力する。
【００７２】
光スプリッタ３４Ａは、光フィルタ３３Ａから出力される信号を分岐して、分岐した信号の一方を光位相調整器３７Ａへ、他方を偏光子３５Ａへ出力する。このとき、偏光子３５Ａに出力される光信号は、第１の実施形態の場合と同様、第１のアイドラ光である。
【００７３】
偏光子３５Ａは、垂直偏波の信号を透過させ、水平偏波の信号を透過させない偏光子である。このため、偏光子３５Ａは、非線形光学媒質６Ａから出力される光における入力信号光の透過を阻止し、第１のアイドラ光をフォトディテクタ３６Ａへ出力する。
【００７４】
フォトディテクタ３６Ａは、偏光子３５Ａからの光信号を検出して、これを電気信号へと変換し、コントローラ３９Ａと帯域透過フィルタ４０へ出力する。
【００７５】
コントローラ３９Ａは、フォトディテクタ３６Ａからの出力される電気信号の強度が最大となるように偏波制御器３１Ａを制御する。また、コントローラ３９Ａは、後述するフォトディテクタ３６Ｃから出力される電気信号の強度が最大となるように偏波制御器３１Ａを制御する。
【００７６】
光位相調整器３７Ａは、非線形光学媒質６Ａから出力される第１のアイドラ光の位相をコントローラ３９Ｃに従って調整して、調整した第１のアイドラ光を偏波制御器３１Ｃへ出力する。
【００７７】
偏波制御器３１Ｃは、光位相調整器３７Ａから出力される第１のアイドラ光が偏波ビームコンバイナ３８を透過するよう第１のアイドラ光の偏波状態を制御し、制御後の第１のアイドラ光を偏波ビームコンバイナ３８へ出力する。
【００７８】
光合波器３２Ｂは、偏波制御器３１Ｂから出力される第３の連続発振光および第４の連続発振光と、偏波ビームスプリッタ３０から出力される信号光の垂直偏波成分とを合波して非線形光学媒質６Ｂへ出力する。
【００７９】
非線形光学媒質６Ｂには、信号光の垂直偏波成分、第３の連続発振光、および第４の連続発振光の入力によって生じる非線形光学効果により、周波数ν０+Δνの第２のアイドラ光が発生する。ここで第２のアイドラ光は、水平方向の偏波であり、入力信号光の垂直偏波成分のデータ変調成分と等しい電界の変調成分を持つ。このため、第２のアイドラ光を取り出すことにより、入力信号光の垂直偏波成分のおけるデータを取り出せる。このため第２のアイドラ光は信号光といえる。第２のアイドラ光は、非線形光学媒質６Ｂから光フィルタ３３Ｂへ出力される。
【００８０】
光フィルタ３３Ｂは、伝送帯域の周波数の光信号を透過させ、伝送帯域外である高周波数領域および低周波数領域の光信号を透過させない。このため、光フィルタ３３Ｂは、非線形光学媒質６Ｂから出力される光における連続発振光の透過を阻止し、周波数ν０+Δνが伝送帯域にある第２のアイドラ光を光スプリッタ３４Ｂへ出力する。
【００８１】
光スプリッタ３４Ｂは、入力された第２のアイドラ光を分岐して、分岐したアイドラ光成分の一方を光位相調整器３７Ｂへ、他方を偏光子３５Ｂへ出力する。このときに、偏光子３５Ｂに出力される光信号は、第１の実施形態の場合と同様、第２のアイドラ光である。
【００８２】
偏光子３５Ｂは、水平偏波の信号を透過させ、垂直偏波の信号を透過させない偏光子である。このため、偏光子３５Ｂは、非線形光学媒質６Ｂから出力される入力信号光の透過を阻止し、第２のアイドラ光をフォトディテクタ３６Ｂへ出力する。
【００８３】
フォトディテクタ３６Ｂは、偏光子３５Ｂからの光信号を検出して、これを電気信号へと変換し、コントローラ３９Ｂと帯域透過フィルタ４０へ出力する。
【００８４】
コントローラ３９Ｂは、フォトディテクタ３６Ｂからの電気信号の強度が最大となるように偏波制御器３１Ｂを制御する。また、コントローラ３９Ｂは、後述するフォトディテクタ３６Ｃからの電気信号の強度が最大となるように偏波制御器３１Ｂを制御する。
【００８５】
光位相調整器３７Ｂは、非線形光学媒質６Ｂから出力される第２のアイドラ光の位相をコントローラ３９Ｄに従って調整して、偏波制御器３１Ｄへ出力する。
【００８６】
偏波制御器３１Ｄは、光位相調整器３７Ｂから出力される第２のアイドラ光が偏波ビームコンバイナ３８を透過するよう、第２のアイドラ光の偏波状態を制御して、制御後の第２のアイドラ光を偏波ビームコンバイナ３８へ出力する。
【００８７】
偏波ビームコンバイナ３８は、偏波制御器３１Ｃから出力される第１のアイドラ光と偏波制御器３１Ｄから出力される第２のアイドラ光が互いに直交する偏波方向となるように合波し、この合波光（合波信号とも呼ぶ）を光スプリッタ３４Ｃに出力する。なお、偏波ビームコンバイナを偏波合波装置とも呼ぶ。
【００８８】
光スプリッタ３４Ｃは、偏波ビームコンバイナ３８から出力される第１、２のアイドラ光による合波光を分岐して、分岐された一方をフォトディテクタ３６Ｃへ、他方を出力信号光ポートへ出力する。このときに、フォトディテクタ３６Ｃに出力されるものは、合波光である。
【００８９】
フォトディテクタ３６Ｃは、光スプリッタ３４Ｃから出力される合波信号を検出して電気信号へと変換し、コントローラ３９Ａ、３９Ｂ、および帯域透過フィルタ４０へ出力する。また同様にフォトディテクタ３６Ｃは、この電気信号をコントローラ３９Ｃ、３９Ｄ、３９Ｅ、３９Ｆへ出力する。
【００９０】
コントローラ３９Ｃは、フォトディテクタ３６Ｃからの電気信号の強度に基づいて、非線形光学媒質６Ａから出力される第１のアイドラ光の位相を調整するよう、光位相調整器３７Ａを制御する。
【００９１】
コントローラ３９Ｄは、フォトディテクタ３６Ｃからの電気信号の強度に基づいて、非線形光学媒質６Ｂから出力される第２のアイドラ光の位相を調整するよう、光位相調整器３７Ｂを制御する。
【００９２】
コントローラ３９Ｅは、フォトディテクタ３６Ｃからの電気信号の強度に基づいて、非線形光学媒質６Ａから出力される第１のアイドラ光の偏波を制御するよう、偏波制御器３１Ｃに指示する。
【００９３】
コントローラ３９Ｆは、フォトディテクタ３６Ｃからの電気信号の強度に基づいて、非線形光学媒質６Ｂから出力される第２のアイドラ光の偏波を制御するよう、偏波制御器３１Ｄに指示する。
【００９４】
帯域透過フィルタ４０は、フォトディテクタ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃから出力された電気信号の帯域のうちの一部の低周波帯域の電気信号を透過させて制御光生成器５０へ出力する。
【００９５】
制御光生成器５０は、第１、２、３、４の連続発振光を出力する光源と、これらの連続発振光の位相のタイミングを合わせるための回路と機器を有する。制御光生成器５０は、帯域透過フィルタ４０から出力される電気信号の強度を取得して、これに基づいて各連続発振光の位相変調のタイミングを合わせる。
【００９６】
当該第２の実施形態に係る波長変換器２２においては、偏波ビームスプリッタ３０により、入力信号光が互いに直交する２つの偏波方向の成分に分離されている。また制御光生成器５０から４つの連続発振光が出力され、これらは偏波制御器より入力信号光の各偏波成分と平行または直交する成分へ制御されている。このように入力信号光の偏波と連続発振光の偏波はそれぞれ調整され、入力信号光の水平偏波成分と垂直偏波成分に対して互いに独立に波長変換処理が行われる。これにより、入力信号光が任意の方向の偏波の場合や偏波多重されている場合においても波長変換を行うことができる。そして波長変換された各偏波成分を合波して取り出すことにより高効率にデータを取得できる。
【００９７】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る波長変換器２３の一例を示す。第３の実施形態の波長変換器２３は、１つの非線形光学媒質６Ｃを用いて偏波依存性のない光多重を行う。
【００９８】
第３の実施形態の波長変換器２３は、図５に示すように、偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４１、制御光生成器５０、偏波制御器４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、光合波器４３Ａ、４３Ｂ、非線形光学媒質６Ｃ、および光スプリッタ４４Ａ、４４Ｂを備える。また、波長変換器２３は、偏光子４５Ａ、４５Ｂ、フォトディテクタ４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、帯域透過フィルタ４７、およびコントローラ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ等を備える。
【００９９】
偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４１は、入力信号光を２つの互いに直交する偏光成分に分離し、分離された入力信号光の水平偏波成分を光スプリッタ４４Ａに、垂直偏波成分を偏波制御器４２Ａに出力する。
【０１００】
偏波制御器４２Ａは、偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４１から出力される入力信号光の垂直偏波成分を水平偏波になるよう制御し、変換後の入力信号光の垂直偏波成分（水平偏波）を光スプリッタ４４Ｂへ出力する。
【０１０１】
制御光生成器５０は、周波数ν１の第１の連続発振光、および周波数ν２（｜ν１−ν２｜＝Δν）の第２の連続発振光を偏波制御器４２Ｂに出力する。すなわち、制御光生成器５０は、第１の連続発振光と第２の連続発振光を多重化した第１の制御光を偏波制御器４２Ｂへ出力する。第１の連続発振光と第２の連続発振光の各偏波は、互いに直交する。また、制御光生成器５０は、周波数ν３の第３の連続発振光、および周波数ν４（｜ν３−ν４｜＝Δν）の第４の連続発振光を偏波制御器４２Ｃへ出力する。すなわち、制御光生成器５０は、第３の連続発振光と第４の連続発振光を多重化した第２の制御光を偏波制御器４２Ｃへ出力する。第３の連続発振光と第４の連続発振光の各偏波は、互いに直交する。第１、２、３、４の連続発振光の周波数は伝送帯域外にある。
【０１０２】
偏波制御器４２Ｂは、制御光生成器５０から出力される第１の連続発振光を、水平偏波になるよう偏波を制御して、得られた第１の連続発振光（水平偏波）を光合波器４３Ａに出力する。また、偏波制御器４２Ｂは、制御光生成器５０から出力される第２の連続発振光を、垂直偏波になるよう偏波を制御して、得られた第２の連続発振光（垂直偏波）を光合波器４３Ａに出力する。
【０１０３】
偏波制御器４２Ｃは、制御光生成器５０から出力される第３の連続発振光を、水平偏波になるよう偏波を制御して、得られた第３の連続発振光（水平偏波）を光合波器４３Ｂに出力する。また、偏波制御器４２Ｃは、制御光生成器５０から出力される第４の連続発振光を、垂直偏波になるよう偏波を制御し、得られた第４の連続発振光（垂直偏波）を光合波器４３Ｂに出力する。
【０１０４】
光合波器４３Ａは、偏波制御器４２Ｂから出力される第１の連続発振光および第２の連続発振光と、光スプリッタ４４Ａから出力される水平偏波である信号光の水平偏波成分とを合波し、非線形光学媒質６Ｃへ出力する。
【０１０５】
光合波器４３Ｂは、偏波制御器４２Ｃから出力される第３の連続発振光および第４の連続発振光と、光スプリッタ４４Ｂから出力される水平偏波である信号光の垂直偏波成分とを合波し、非線形光学媒質６Ｃへ出力する。
【０１０６】
非線形光学媒質６Ｃでは、光合波器４３Ａから出力される信号光の水平偏波成分、第１の連続発振光、および第２の連続発振光が入力されることによる非線形光学効果が生じ、周波数ν０+Δνで垂直偏波である第１のアイドラ光が生成される。この第１のアイドラ光のデータ変調成分は、入力信号光の水平偏波成分のデータ変調成分に等しい。この第１のアイドラ光は、光合波器４３Ｂへ出力される。
【０１０７】
また、非線形光学媒質６Ｃでは、光合波器４３Ｂから出力される信号光の垂直偏波成分、第３の連続発振光、および第４の連続発振光が入力されることによる非線形光学効果が生じ、周波数ν０+Δνで垂直偏波である第２のアイドラ光が発生する。ここで、非線形光学媒質６Ｃに入力される、入力信号光の垂直偏波成分は、上述したように予め偏波制御器４２Ａにより水平偏波へ制御されている。第２のアイドラ光のデータ変調成分は、入力信号光の垂直偏波成分のデータ変調成分に等しい。第２のアイドラ光は、光合波器４３Ａへ出力される。
【０１０８】
光スプリッタ４４Ａは、非線形光学媒質６Ｃから出力される、第２のアイドラ光を含む光を分岐して、分岐した光の一方を偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４１へ、他方を偏光子４５Ａへ出力する。このとき、偏光子４５Ａに出力されるものは、第２のアイドラ光である。
【０１０９】
偏光子４５Ａは、垂直偏波の信号を透過させ、水平偏波の信号を透過させない偏光子である。このため、偏光子４５Ａは、非線形光学媒質６Ｃから出力される光における水平偏波の入力信号光の透過を阻止し、垂直偏波の第２のアイドラ光をフォトディテクタ４６Ａへ出力する。
【０１１０】
フォトディテクタ４６Ａは、非線形光学媒質６Ｃから出力される第２のアイドラ光を検出し、これを電気信号に変換してコントローラ４８Ｂと帯域透過フィルタ４７へ出力する。
【０１１１】
コントローラ４８Ｂは、フォトディテクタ４６Ａから出力される電気信号の強度が最大になるよう偏波制御器４２Ｃを制御する。
【０１１２】
光スプリッタ４４Ｂは、非線形光学媒質６Ｃから出力される、第１のアイドラ光を含む光を分岐して、分岐した光の一方を偏波制御器４２Ａへ、他方を偏光子４５Ｂへ出力する。このとき、偏光子４５Ｂに出力されるものは、第１のアイドラ光である。
【０１１３】
偏光子４５Ｂは、垂直偏波の信号を透過させ、水平偏波の信号を透過させない偏光子である。このため、偏光子４５Ｂは、非線形光学媒質６Ｃから出力される光における水平偏波の入力信号光の透過を阻止し、垂直偏波の第１のアイドラ光をフォトディテクタ４６Ｂへ出力する。
【０１１４】
フォトディテクタ４６Ｂは、非線形光学媒質６Ｃから出力する第１のアイドラ光を検出し、これを電気信号に変換してコントローラ４８Ａと帯域透過フィルタ４７へ出力する。
【０１１５】
コントローラ４８Ａは、フォトディテクタ４６Ｂから出力される電気信号の強度が最大になるよう偏波制御器４２Ｂを制御する。
【０１１６】
偏波制御器４２Ａは、光スプリッタ４４Ｂから出力される垂直偏波の第１のアイドラ光を水平偏波になるよう制御し、この変換後の水平偏波の第１のアイドラ光を偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４１へ出力する。
【０１１７】
偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４１は、光スプリッタ４４Ａから出力される垂直偏波の第２のアイドラ光と、偏波制御器４２Ａから出力される水平偏波の第１のアイドラ光とを合波し、光スプリッタ４４Ｃへ出力する。
【０１１８】
光スプリッタ４４Ｃは、偏波ビームスプリッタ／コンバイナ４１から出力される第１、２のアイドラ光の合波信号を分岐して、分岐した光信号（合波信号）の一方をフォトディテクタ４４Ｃへ、他方を出力信号光ポートへ出力する。このとき、フォトディテクタ４６Ｃに出力される光信号は、スプリッタ４４Ｃに入力された光信号である。
【０１１９】
フォトディテクタ４６Ｃは、光スプリッタ４４Ｃから出力される光信号を検出し、これを電気信号に変換して、コントローラ４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、および帯域透過フィルタ４７へ出力する。
【０１２０】
上述したコントローラ４８Ａは、フォトディテクタ４６Ｃから出力される電気信号の強度が最大になるよう偏波制御器４２Ｂを制御する。
【０１２１】
上述したコントローラ４２Ｂは、フォトディテクタ４６Ｃから出力される電気信号の強度が最大になるよう偏波制御器４２Ｃを制御する。
【０１２２】
コントローラ４８Ｃは、フォトディテクタ４６Ｃから出力される電気信号の強度が最大になるよう偏波制御器４２Ａを制御する。
【０１２３】
帯域透過フィルタ４７は、フォトディテクタ４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃから出力された電気信号の信号帯域の一部の帯域の電気信号を透過させて、制御光生成器５０へ出力する。
【０１２４】
制御光生成器５０は、第１、２、３、４の連続発振光を出力する光源と、これらの連続発振光の位相のタイミングを合わせるための回路と機器を有する。制御光生成器５０は、帯域透過フィルタ４０から出力される電気信号の強度を取得して、これに基づいて各連続発振光の位相変調のタイミングを合わせる。
【０１２５】
当該第３の実施形態に係る波長変換器２３においては、信号光の水平偏波成分と垂直偏波成分が、同一の光伝送路を互いに反対方向に進行して波長変換されて、この波長変換により得られる２つのアイドラ光が多重化されて出力されている。これにより、信号光の水平偏波成分と垂直偏波成分の進路の長さの違いによる互いの位相のずれを考慮しなくともよくなり、光位相調整器とこれを制御するためのコントローラが不要となり、第２の実施形態に係る波長変換器２２よりも部品を簡略化できる。また、光位相調整器とこれを制御するコントローラの動作が不要である分、消費電力の削減にもなる。また、本実施形態の波長変換器２３は、第２の実施形態のように信号光の水平偏波成分と垂直偏波成分の各光伝送路の長さを合わせなくともよくなり、より簡易に形成できる。
【０１２６】
（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態に係る波長変換器２４の一例を示す。
【０１２７】
第４の実施形態の波長変換器２４は、２つの非線形光学媒質を用いて偏波依存性のないＷＤＭ信号光の波長変換を行う。第４の実施形態の波長変換器２４は、第３の実施形態の波長変換器２３においての非線形光学媒質６Ｃに代わり、非線形光学媒質６Ｄ、６Ｅと光フィルタ４９とを備える。波長変換器２４の他の部位については、第３の実施形態の波長変換器２３と同一であり、この同一部分については説明を省略する。また同一の機器については図面において同一の符号を付す。
【０１２８】
線形性を有する光ファイバ内において、進行方向が互いに反対である２つの光信号は干渉し合わない。このため、第３の実施形態における波長変換器２３の光ファイバを伝播する信号光の２つの偏波成分は干渉し合わない。しかし、非線形光学媒質６Ｃ内ではこれら２つの偏波成分同士が干渉する虞があり、これにより雑音が生じる虞がある。本実施形態の一例に係る波長変換器２４は、非線形光学媒質内部での信号光の干渉を抑制して、より高い変換効率の波長変換を行う。
【０１２９】
まず、非線形光学媒質６Ｄには、光合波器４３Ａから出力される、水平偏波である信号光の水平偏波成分、第１の連続発振光、および第２の連続発振光が入力される。これにより、非線形光学効果が生じ、周波数ν０+Δνで垂直偏波である第１のアイドラ光が生成される。上記第３の実施形態と同様、第１のアイドラ光は、入力信号光の水平偏波成分のデータ変調成分に等しい電界の変調成分をもつ。この第１のアイドラ光は、光フィルタ４９へ出力される。
【０１３０】
また、非線形光学媒質６Ｅには、光合波器４３Ｂから出力される、水平偏波である信号光の垂直偏波成分、第３の連続発振光、および第４の連続発振光が入力される。これにより、非線形光学効果が生じ、周波数ν０+Δνで垂直偏波である第２のアイドラ光が生成される。上記第３の実施形態と同様、第２のアイドラ光は、入力信号光の垂直偏波成分のデータ変調成分に等しい電界の変調成分をもつ。この第２のアイドラ光は、光フィルタ４９へ出力される。
【０１３１】
光フィルタ４９は、伝送帯域に周波数がある光を透過する。そのため、周波数が伝送帯域外にある第１、２、３、４の連続発振光等の透過を阻止する。
【０１３２】
光フィルタ４９を透過した第１のアイドラ光は、非線形光学媒質６Ｅへ出力され、同様に光フィルタ４９を透過した第２のアイドラ光は、非線形光学媒質６Ｄへ出力される。
【０１３３】
上述したように、非線形光学媒質に強度の大きい光を入力すると、非線形光学効果や誘導ブリルアン散乱などが生じる。しかし、アイドラ光の強度はこれらの効果が生じ得ない程度に小さいものである。このため、非線形光学媒質６Ｅに入力された第１のアイドラ光はそのまま光合波器４３Ｂへ出力され、非線形光学媒質６Ｄに入力された第２のアイドラ光はそのまま光合波器４３Ａへ出力される。
【０１３４】
本実施形態に係る波長変換器２４の、その他の動作は、上述した第３の実施形態の波長変換器２３の動作と等しいため、説明を省略する。
【０１３５】
以上のように、光フィルタ４９により隔てられた２つの非線形光学媒質６Ｄ、６Ｅを用いて、各非線形光学媒質内で入力信号光の各偏波成分の波長変換を行うことにより、第３の実施の形態以上の高変換効率の波長変換を実現することができる。
【０１３６】
次に、２つ以上の連続発振光に対してタイミングを合わせた位相変調を行って、２つの制御光を出力する制御光生成器の複数の実施形態について述べる。ここでの制御光生成器５１、５２、５３、５４、５５、５６は、上述した各実施形態に係る波長変換器２２、２３、２４における制御光生成器５０として用いることができる。
【０１３７】
（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態に係る制御光生成器５１の一例を示す。制御光生成器５１は、２つの制御光を出力する。本実施形態に係る制御光生成器５１から出力される２つの制御光の各々は２つの連続発振光が多重化されたものであるとする。また、制御光生成器５１からの制御光の各々は、各周波数がν１、ν２（ν２＝ν１±Δν）の、第１の連続発振光と第２の連続発振光を多重化したものであるとする。この場合、制御光生成器５１により上記実施形態２、３、４における制御光生成器５０が実現できる。例えば、第３の実施形態では、制御光生成器５０からは、第１、２の連続発振光を多重化した制御光と第３、４の連続発振光を多重化した制御光が出力される。この第３の実施形態における第３の連続発振光と第４の連続発振光の各々は、本実施形態の第１の連続発振光と第２の連続発振光に対応する。ただし、これに限定されない。
【０１３８】
なお、制御光生成器５１から出力される各制御光が、２つの連続発振光を多重化したものではなく、第１の連続発振光と第２の連続発振光である場合には、制御光生成器５１は上記実施形態１の制御光生成器５の機能を実現できる。このことは以下の実施形態６から１０に係る制御光生成器５２、５３、５４、５５、５６の場合も同様とする。
【０１３９】
また、このような場合に代わり、制御光生成器５１から出力される２つの制御光の各々は、各周波数がν１、ν２’（ν２’＝ν１±２（ν１−ν０）−Δν）の、第１の連続発振光と第２’の連続発振光を多重化したものでもよい。なお、ν０は入力信号光の周波数である。また、ν１、ν２、ν２’は伝送帯域外の周波数である。以上のことは、後述する第６から第１０の実施形態に係る制御光生成器５２から５６の場合も同様とする。
【０１４０】
第５の実施形態に係る制御光生成器５１は、図７に示すように、ＣＷ光源（連続発振光の光源）６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、光合波器６２、発振器６３、遅延器６４Ａ、６４Ｂ、および位相変調器６５Ａ、６５Ｂ等を備える。また、制御光生成器５１は、偏波制御器６６Ａ、６６Ｂ、光カプラ６７、光スプリッタ６８、およびコントローラ６９Ａ、６９Ｂ等を備える。
【０１４１】
制御光生成器５１が備える上記の各装置の動作について以下説明を行う。ＣＷ光源６１Ａは、第１の連続発振光を、位相変調器６５Ａへ出力する。
【０１４２】
ＣＷ光源６１Ｂは、第２の連続発振光を、光合波器６２に出力する。
ＣＷ光源６１Ｃは、第２’の連続発振光を、光合波器６２に出力する。
【０１４３】
本実施の形態では、制御光生成器５１は、ＣＷ光源６１ＢとＣＷ光源６１Ｃとを備えるものとしている。しかし、単一の光源でν２、ν２’の両方の周波数帯域の連続発振光を出力できる場合には、ＣＷ光源６２とＣＷ光源６３とをまとめて１つの光源としてもよい。また、本実施形態に係る制御光生成器５１は、ＣＷ光源６１ＢとＣＷ光源６１Ｃとを備えるものとしているが、これらのうちのいずれか１つを備えてもよい。ＣＷ光源６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃは、例えばレーザー光源である。これらのことは、後述する第６から第８の実施形態に係る制御光生成器５２、５３、５４の場合においても同様とする。
【０１４４】
光合波器６２は、第２の連続発振光と第２’の連続発振光のうち、いずれか一方を位相変調器６５Ｂに出力する。この第２、２’の連続発振光のうちのいずれが光合波器６２より出力されるかは、所望の出力信号光が共役信号光か否かにより決まる。すなわち、図３を用いての例示によれば、電界が上述した式（４）、（６）により表される出力信号光を所望する場合に、光合波器６２は第２の連続発振光を出力する。一方、電界が式（９）、（１２）に表される出力信号光を所望する場合、光合波器６２は第２’の連続発振光が出力する。第２、２’の連続発振光のいずれを出力するかの光合波器６２への指示は、図示しない指示装置より決定される。また、第２、２’の連続発振光のいずれを出力するかの指示は、図示しない指示装置によりＣＷ光源６１Ｂと６１Ｃに対し行われてもよい。これらのことは、後述する第６から第８の実施形態に係る制御光生成器５２、５３、５４おいても同様とする。
【０１４５】
位相変調器６５Ａは、発振器６３からの出力信号により第１の連続発振光を位相変調し、この位相変調した第１の連続発振光を偏波制御器６６Ａに出力する。なお、発振器６３からの出力信号は、遅延器６４Ａにより適宜調整されている。遅延器６４Ａについては、後述する。
【０１４６】
位相変調器６５Ｂは、発振器６３からの出力信号により第２の連続発振光または第２’の連続発振光を位相変調する。そして、位相変調器６５Ｂは、位相変調後の連続発振光を偏波制御器６６Ｂに出力する。発振器６３からの出力信号は、遅延器６４Ｂにより適宜調整されている。遅延器６４Ｂについては後述する。
【０１４７】
偏波制御器６６Ａは、入力された第１の連続発振光の偏波を水平偏波へ制御し、変換後の第１の連続発振光を光カプラ６７に出力する。
【０１４８】
偏波制御器６６Ｂは、入力された第２の連続発振光、または第２’の連続発振光の偏波を垂直偏波へ制御し、変換後の連続発振光を光カプラ６７に出力する。
【０１４９】
光カプラ６７は、偏波制御器６６Ａから出力される水平偏波の第１の連続発振光と、偏波制御器６６Ｂから出力される垂直偏波の第２の連続発振光または第２’の連続発振光と、を合波して光スプリッタ６８に出力する。ここで、光カプラ６７に代わり、またはそれと共に偏波ビームスプリッタや波長選択スイッチが配置されてもよい。
【０１５０】
光スプリッタ６８は、光カプラ６７から出力される第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光とを分岐して、第１の制御光および第２の制御光として出力する。以下、第６から第９の実施形態に係る制御光生成器５２、５３、５４、５５の場合についても同様とする。以下、制御光生成器内において、制御光を出力する部分を制御光出力部とも呼ぶ。本実施形態と以下の第６から９の実施形態においては、制御光出力部はスプリッタ６８に対応する。
【０１５１】
なお、本実施形態における第１の制御光における第１の連続発振光と第２の連続発振光の各々は、上記第２から４の実施形態における第１の連続発振光と第２の連続発振光に対応させることができる。また本実施形態における第２の制御光における第１の連続発振光と第２の連続発振光の各々は、上記第２の実施形態においては第４の連続発振光と第３の連続発振光、上記第３、４の実施形態においては第３の連続発振光と第４の連続発振光に対応させることができる。ただし、これに限定されない。以下、第６から９の実施形態においても同様とする。
【０１５２】
コントローラ６９Ａは、図示していない回路から信号波長情報を取得している。信号波長情報とは、入力信号光（波長変換前の信号光）の周波数と出力信号光（波長変換後の信号光）の周波数の情報を指すものとする。コントローラ６９Ａは、信号波長情報に基づいて、ＣＷ光源６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃから出力される各連続発振光の周波数を制御する。
【０１５３】
コントローラ６９Ｂは、波長変換後の信号光の強度を求める。より具体的には、コントローラ６９Ｂは、上述した第１から４の実施形態に係る波長変換器２１、２２、２３、２４の場合には、帯域透過フィルタ１０、４０、４７からの電気信号強度（フィードバック）に基づき、出力信号光の強度を求める。コントローラ６９Ｂは、電気信号強度を最大にするための各連続発振光の位相の遅延量（位相遅延量）を求める。この電気信号強度は、出力信号光の強度に比例する。このため、コントローラ６９Ｂは、出力信号光の強度を最大にするための、第１の連続発振光の位相遅延量（第１の位相遅延量とも称する）と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光の位相遅延量（第２の位相遅延量とも称する）とを求める。このとき、これらの各位相遅延量は、第１の連続発振光の位相変調のタイミングと、第２の連続発振光または第２’の連続発振光の位相変調のタイミングが合う値であるものとする。
【０１５４】
コントローラ６９Ｂは、位相変調器６５Ａが第１の位相遅延量を用いて第１の連続発振光の位相変調を行うよう、遅延器６４Ａを制御する。また同様にコントローラ６９Ｂは、位相変調器６５Ｂが第２の位相遅延量を用いて第２、２’の連続発振光のいずれかの位相変調を行うよう、遅延器６４Ｂを制御する。発振器６３からの出力信号は、遅延器６４Ａ、６４Ｂにより、それぞれ第１の位相遅延量と第２の位相遅延量に基づき調整される。そして、遅延器６４Ａにより調整された出力信号が位相変調器６５Ａへ出力されて、当該信号に基づき第１の連続発振光は位相変調される。同様に、遅延器６４Ｂにより調整された出力信号が位相変調器６５Ｂへ出力されて、当該信号に基づき第２、２’の連続発振光のいずれか一方は位相変調される。ここで、以下では位相状態を制御する部分を位相制御装置とも呼ぶものとする。本実施の形態では位相制御装置に対応するものはコントローラ６９Ｂである。
【０１５５】
本実施の形態に係る制御光生成器５１は、波長変換後の信号光の強度のフィードバックを受け、コントローラ６９Ｂからの制御に基づき、各連続発振光に対しタイミングを合わせた位相変調を行う。これにより、出力信号光の雑音成分を低減し、より高い変換効率での波長変換を行うことができる。
【０１５６】
（第６の実施形態）
図８は、第６の実施形態に係る制御光生成器５２の一例を示す。第６の実施形態に係る制御光生成器５２は、図８に示すように、ＣＷ光源６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、光合波器６２、発振器６３、位相変調器７０、偏波制御器６６Ａ、６６Ｂ、および光カプラ６７を備える。また、制御光生成器５２は、光スプリッタ６８、およびコントローラ６９Ａ等を備える。なお、第５の実施形態に係る制御光生成器５１における機器と同様な処理を行う機器については、上記と同一の番号を付す。なお、同一の番号が付されている機器であっても、機器同士の接続状態によって入出力先が異なる場合もあるものとする。
【０１５７】
ＣＷ光源６１Ａは、第１の連続発振光を偏波制御器６６Ａに出力する。
ＣＷ光源６１Ｂは、第２の連続発振光を光合波器６２に出力する。
ＣＷ光源６１Ｃは、第２’の連続発振光を光合波器６２に出力する。
【０１５８】
光合波器６２は、第２の連続発振光と第２’の連続発振光のうちのいずれか一方を偏波制御器６６Ｂに出力する。
【０１５９】
偏波制御器６６Ａは、ＣＷ光源６１Ａから出力される第１の連続発振光の偏波を水平偏波へ制御して、制御後の水平偏波の第１の連続発振光を光カプラ６７に出力する。
【０１６０】
偏波制御器６６Ｂは、ＣＷ光源６１Ｂから出力される第２の連続発振光または第２’の連続発振光の偏波を垂直偏波へ制御して、制御後の垂直偏波の第２、２’の連続発振光のいずれかを光カプラ６７に出力する。
【０１６１】
光カプラ６７は、偏波制御器６６Ａから出力される水平偏波である第１の連続発振光と、偏波制御器６６Ｂから出力される垂直偏波である第２の連続発振光または第２’の連続発振光と、を合波して位相変調器７０に出力する。ここで、光カプラ６７に代わり、またはそれと共に偏波ビームスプリッタ、波長選択スイッチが設けられてもよい。
【０１６２】
位相変調器７０は、偏波依存性がないものとする。位相変調器７０は、発振器６３からの出力信号により、第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光とを位相変調して、位相変調したこれらの連続発振光を光スプリッタ６８へ出力する。この位相変調の際に、第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光は、互いにタイミングを合わせられ位相変調されるものとする。本実施の形態では、位相変調器７０が、位相制御装置に対応している。
【０１６３】
光スプリッタ６８は、位相変調器７０から出力された第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光と、を分岐して、第１の制御光および第２の制御光として出力する。
【０１６４】
コントローラ６９Ａは、波長変換前後の信号光の周波数の情報に基づいてＣＷ光源６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃからの各連続発振光の周波数を制御する。
【０１６５】
本実施形態によれば、位相変調器７０が、２つの連続発振光に対してタイミングを合わせた位相変調を行うために、遅延器等のフィードバック用の機器が必要でなくなり、このため制御光生成器５２を簡易に作ることができる。
【０１６６】
（第７の実施形態）
図９は、第７の実施形態の制御光生成器５３の一例を示す。第７の実施形態の制御光生成器５３は、図９に示すように、ＣＷ光源６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、光合波器６２、偏波制御器６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、および光カプラ６７を備える。また、制御光生成器５３は、発振器６３、遅延部６４Ａ、６４Ｂ、位相変調器７１Ａ、７１Ｂ、ディバイダ７２、光スプリッタ６８、およびコントローラ６９Ａ、６９Ｂ等を備える。本実施形態に係る制御光生成器５３における機器で、上記第５、６の実施形態に係る制御光生成器５１、５２における機器と同様な処理を行うものについては、上記と同一の番号を付す。なお、同一の番号が付されている機器であっても、機器同士の接続状態によって入出力先が異なる場合もあるものとする。
【０１６７】
ＣＷ光源６１Ａは、第１の連続発振光を偏波制御器６６Ａに出力する。
ＣＷ光源６１Ｂは、第２の連続発振光を光合波器６２に出力する。
ＣＷ光源６１Ｃは、第２’の連続発振光を光合波器６２に出力する。
【０１６８】
光合波器６２は、第２の連続発振光と第２’の連続発振光のうちのいずれか一方を偏波制御器６６Ｂへ出力する。
【０１６９】
偏波制御器６６Ａは、ＣＷ光源６１Ａから出力される第１の連続発振光の偏波を水平偏波へ制御して、制御後の水平偏波の第１の連続発振光を光カプラ６７に出力する。
【０１７０】
偏波制御器６６Ｂは、ＣＷ光源６１Ｂから出力される第２の連続発振光または第２’の連続発振光の偏波を垂直偏波へ制御して、制御後の垂直偏波の第２、２’の連続発振光のいずれかを光カプラ６７に出力する。
【０１７１】
光カプラ６７は、偏波制御器６６Ａから出力される水平偏波である第１の連続発振光と、偏波制御器６６Ｂから出力される垂直偏波である第２の連続発振光または第２’の連続発振光と、を合波して位相変調器７１Ａへ出力する。ここで、光カプラ６７に代わり、またはそれと共に偏波ビームスプリッタ、波長選択スイッチが設けられてもよい。
【０１７２】
位相変調器７１Ａは、水平偏波に対し高い変調効率で位相変調を行う。このため、位相変調器７１Ａは、第１の連続発振光に対し高い変調効率で位相変調を行う。位相変調器７１Ａは、ディバイダ７２により分岐された発振器６３からの出力信号を用いて、第１の連続発振光を位相変調する。そして位相変調器７１Ａは、位相変調後の第１の連続発振光を偏波制御器６６Ｃに出力する。
【０１７３】
偏波制御器６６Ｃは、第２の連続発振光または第２’の連続発振光が、位相変調器７１Ｂにおいて高い変調効率で位相変調されるよう、第２の連続発振光または第２’の連続発振光の偏波状態を制御する。後述する位相変調器７１Ｂは、垂直偏波に対し高い変換効率を有している。そのため偏波制御器６６Ｃは、偏波制御器６６Ｂによる偏波制御の後に生ずる、第２の連続発振光または第２’の連続発振光の偏波方向の垂直方向からのずれを調整する。
【０１７４】
位相変調器７１Ｂは、ディバイダ７２により分岐された、発振器６３からの出力信号により、第２の連続発振光または第２’の連続発振光を位相変調し、位相変調後の第２、２’の連続発振光のいずれかを光スプリッタ６８へ出力する。
【０１７５】
光スプリッタ６８は、位相変調器７１Ｂから出力される第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光とを分岐して、第１の制御光および第２の制御光として出力する。
【０１７６】
コントローラ６９Ａは、上述した第５、６の実施形態に係る制御光生成器５１、５２の場合と同様、波長変換前後の信号光の周波数の情報に基づいて、ＣＷ光源６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃからの各連続発振光の周波数を制御する。
【０１７７】
コントローラ６９Ｂは、上述した第５、６の実施形態に係る制御光生成器５１、５２の場合と同様、波長変換後の信号光の強度に基づき、遅延部６４Ａ、６４Ｂを制御する。詳細には、コントローラ６９Ｂは、上述したフィードバックにより取得した電気信号の強度より出力信号光の強度を求め、出力信号光の強度を最大にするための第１の位相遅延量を求める。また、コントローラ６９Ｂは、出力信号光の強度を最大にするための第２の位相遅延量を求める。発振器６３からの出力信号はディバイダ７２で分岐され、分岐された一方の出力信号は遅延器６４Ａへ出力され、他方は遅延器６４Ｂへ出力される。遅延器６４Ａは、コントローラ６９Ｂからの指示により、ディバイダ７２から入力された出力信号を第１の位相遅延量を用いて調整する。また、遅延器６４Ｂは、コントローラ６９Ｂからの指示により、ディバイダ７２から入力された出力信号を第２の位相遅延量を用いて調整する。位相変調器７１Ａは、遅延器６４Ａにおいて調整された出力信号を用いて、第１の連続発振光の位相変調を行う。また、位相変調器７１Ｂは、遅延器６４Ｂにおいて調整された出力信号を用いて、第２の連続発振光の位相変調を行う。なお、第１、２の位相遅延量は、それぞれ第１の連続発振光の位相変調のタイミングと、第２の連続発振光または第２’の連続発振光の位相変調のタイミングが合う量であるものとする。
【０１７８】
本実施の形態においては、第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光の各偏波は、光カプラで合波された後に位相変調器７１Ａ、７１Ｂにおいて、位相変調されている。これにより、光伝送路を２つの連続発振光が伝播する間に生じる互いの位相のずれを回避できる。またこの位相のずれによる位相変調のタイミングのずれも回避できる。また、本実施形態において各連続発振光は、偏波制御器６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃにより互いに直交する方向の２つの偏波へと制御されている。そして、各位相変調器の変換効率に合わせた偏波状態にある各連続発振光が、フィードバックにより求められた各位相遅延量を用いて、各位相変調器において、互いにタイミングを合わせて位相変調される。これにより、一方の連続発振光に対し、ある位相遅延量で位相変調を行っても、これにより他方の連続発振光が干渉を受けにくくなる。そして、第１の連続発振光に対しては第１の位相遅延量による遅延が正確に反映され、第２の連続発振光または第２’の連続発振光には、第２の位相遅延量による遅延が正確に反映される。これにより、２つの連続発振光に対し、タイミングを合わせた位相変調を正確に行える。
【０１７９】
（第８の実施形態）
図１０は、第８の実施形態の制御光生成器５４の一例を示す。本実施形態の制御光生成器５４は、図１０に示すように、ＣＷ光源６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、光合波器６２、光カプラ６７Ａ、６７Ｂ、位相変調器７３、発振器６３、および波長選択スイッチ７４を備える。また、制御光生成器５４は、偏波制御器６６Ａ、６６Ｂ、光遅延器７５Ａ、７５Ｂ、光スプリッタ６８、およびコントローラ６９Ａ、７６等を備える。なお、本実施形態に係る制御光生成器５４における機器で、上記第５から７の実施形態に係る制御光生成器５１、５２、５３における機器と同様な処理を行うものについては、上記と同一の番号を付す。なお、同一の番号が付されている機器であっても、機器同士の接続状態によって入出力先が異なる場合もあるものとする。
【０１８０】
ＣＷ光源６１Ａは、第１の連続発振光を光カプラ６７Ａに出力する。
ＣＷ光源６１Ｂは、第２の連続発振光を光合波器６２に出力する。
ＣＷ光源６１Ｃは、第２’の連続発振光を光合波器６２に出力する。
【０１８１】
光合波器６２は、第２の連続発振光と第２’の連続発振光のうちのいずれか一方を光カプラ６７Ａに出力する。
【０１８２】
光カプラ６７Ａは、第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光とを、偏波方向を揃えて合波する。そして光カプラ６７Ａは、合波した２つの連続発振光を位相変調器７３に出力する。なお、光カプラ６７Ａは、以下説明する位相変調器７３による位相変調が高効率となるよう、２つの連続発振光の偏波方向を揃える。この光カプラ６７Ａを偏波変換合波装置とも呼ぶ。
【０１８３】
位相変調器７３は、発振器６３からの出力信号を用いて、第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光とを、位相変調する。続いて、位相変調器７３は、位相変調した２つの連続発振光の合波を波長選択スイッチ７４に出力する。なお、位相変調器７３は、光カプラ６７Ａにより揃えられた偏波方向の連続発振光に対し高い変調効率を有する。
【０１８４】
波長選択スイッチ７４は、入力された複数の連続発振光の波長に基づいて、各連続発振光の出力先を切り替える。波長選択スイッチ７４は、位相変調器７３からの２つの連続発振光の合波のうち、第１の連続発振光を偏波制御器６６Ａに出力し、第２の連続発振光または第２’の連続発振光を偏波制御器６６Ｂに出力する。
【０１８５】
偏波制御器６６Ａは、波長選択スイッチ７３から出力される第１の連続発振光の偏波を水平偏波へ制御する。そして、偏波制御器６６Ａは、水平偏波の第１の連続発振光を光遅延器７５Ａに出力する。
【０１８６】
偏波制御器６６Ｂは、波長選択スイッチ７４から出力される第２の連続発振光または第２’の連続発振光の偏波を垂直偏波へ制御する。そして、偏波制御器６６Ｂは、垂直偏波の、第２の連続発振光または第２’の連続発振光を、光遅延器７５Ｂに出力する。
【０１８７】
光遅延器７５Ａは、偏波制御器６６Ａから出力される第１の連続発振光を、後述するコントローラ７６の指示に基づき、遅延させる。そして遅延させた当該連続発振光を光カプラ６７Ｂへ出力する。第１の連続発振光の遅延は、光遅延器７５Ａ内の光伝送路の長さを変えること等により行われる。この変化量はコントローラ７６により求められる。
【０１８８】
光遅延器７５Ｂは、偏波制御器６６Ｂから出力される第２の連続発振光または第２’の連続発振光を、後述するコントローラ７６の指示に基づき、遅延させる。そして遅延させた当該連続発振光を光カプラ６７Ｂへ出力する。
【０１８９】
光カプラ６７Ｂは、第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光を合波し、当該合波を光スプリッタ６８へ出力する。ここで、光カプラ６７Ｂに代わり、またはそれと共に偏波ビームスプリッタ、波長選択スイッチが設けられてもよい。
【０１９０】
光スプリッタ６８は、光カプラ６７Ｂから出力される第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光を分岐して、第１の制御光および第２の制御光として出力する。
【０１９１】
コントローラ６９Ａは、波長変換前後の信号光の周波数の情報に基づいて、ＣＷ光源６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃの各周波数を制御する。
【０１９２】
コントローラ７６は、波長変換後の信号光の強度に基づき、各連続発振光の遅延量（光遅延量）を求める。詳細には、コントローラ７６は、波長変換後の信号光の強度に基づき、第１の連続発振光の遅延量（第１の光遅延量）と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光の遅延量（第２の光遅延量）を求める。第１、２の光遅延量は、２つの連続発振光の位相変調のタイミングを揃えるために、光遅延器７５Ａ、７５Ｂにおいて各連続発振光を遅延させるための量である。コントローラ７６は、光遅延器７５Ａが第１の光遅延量に基づいて第１の連続発振光を遅延させるよう制御し、第２の遅延量に基づいて第２、２’の連続発振光のいずれか一方を遅延させるよう制御する。本実施の形態では、コントローラ７６が位相制御装置に対応している。
【０１９３】
本実施の形態に係る制御光生成器５４において、第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光は、光カプラ６７Ａにおいて偏波方向を揃えて合波され、位相変調器７３においてまとめて同時に位相変調されている。これにより、２つの連続発振光に対してタイミングを揃えた位相変調を行うことができる。また、コントローラ７６において、２つの連続発振光の間に生じる位相のずれを補正している。これらタイミングを合わせた位相変調と位相の補正により、出力信号光の雑音を低減でき、高変換効率の波長変換を行うことができる。
【０１９４】
（第９の実施形態）
図１１は、第９の実施形態に係る制御光生成器５５の一例を示す。
【０１９５】
制御光生成器５５は、周波数の差分がΔνの２つの連続発振光の組を、２組出力する。本実施形態に係る制御光生成器は、光源として後述するように光コム発生器を用いることで、周波数の精度が高い連続発振光を生成することができる。
【０１９６】
第９の実施形態に係る制御光生成器５５は、図１１に示すように、光コム発生器７７、位相変調器７３、発振器７８、発振器６３、波長選択スイッチ７９、および偏波制御器６６Ａ、６６Ｂを備える。また、制御光生成器５５は、光遅延器７５Ａ、７５Ｂ、光カプラ６７、光スプリッタ６８、およびコントローラ７６、８０等を備える。なお、本実施形態に係る制御光生成器５５における機器で、上記第５から８の実施形態に係る制御光生成器５１、５２、５３、５４における機器と同様な処理を行うものについては、上記と同一の番号を付す。なお、同一の番号が付されている機器であっても、機器同士の接続状態によって入出力先が異なる場合もあるものとする。
【０１９７】
光コム発生器７７は、発振器７８からの出力信号に基づき、互いの周波数間隔がｆ０の複数の連続発振光を生成し、これらを位相変調器７３に出力する。なお、このｆ０は、発振器７８からの出力により定まる値である。
【０１９８】
位相変調器７３は、光コム発生器７７から出力された連続発振光の偏波方向の光に対し、高い変換効率を有するものであるとする。位相変調器７３は、光コム発生器７７から出力された連続発振光を発振器６３の出力信号により位相変調し、この位相変調した連続発振光を波長選択スイッチ７９に出力する。
【０１９９】
波長選択スイッチ７９は、互いの周波数間隔がｆ０の複数の連続発振光から、周波数の差分が所望の値Δνである、周波数ν1の第１の連続発振光と、周波数ν２の第２の連続発振光または周波数ν２’の第２’の連続発振光を抽出する。ここで、Δν＝｜ν２−ν１｜＝ｋ・ｆ０（ｋは整数）が成り立つ。このほかのν０、ν１、ν２、ν２’の各定義は上述した第５から８の実施形態におけるものと同様とする。波長選択スイッチ７９は、第１の連続発振光を偏波制御器６６Ａへ出力し、第２の連続発振光または第２’の連続発振光を偏波制御器６６Ｂへ出力する。
【０２００】
偏波制御器６６Ａは、波長選択スイッチ７９から出力される第１の連続発振光の偏波を水平偏波へ制御して、制御後の第１の連続発振光を光遅延器７５Ａに出力する。
【０２０１】
偏波制御器６６Ｂは、波長選択スイッチ７９から出力される第２の連続発振光または第２’の連続発振光の偏波を垂直偏波へ制御して、制御後の第２の連続発振光または第２’の連続発振光を、光遅延器７５Ｂに出力する。
【０２０２】
光遅延器７５Ａは、偏波制御器６６Ａから出力される第１の連続発振光をコントローラ７６からの指示に基づいて遅延させ、遅延させた第１の連続発振光を光カプラ６７へ出力する。
【０２０３】
光遅延器７５Ｂは、偏波制御器６６Ｂから出力される、第２の連続発振光または第２’の連続発振光を、コントローラ７６からの指示に基づいて遅延させ、遅延させた第２の連続発振光または第２’の連続発振光を、光カプラ６７へ出力する。
【０２０４】
光カプラ６７は、光遅延器７５Ａから出力される第１の連続発振光と、光遅延７５Ｂから出力される第２の連続発振光または第２’の連続発振光とを合波する。そして、光カプラ６７は、合波した連続発振光を光スプリッタ６８に出力する。ここで、光カプラ６７に代わり、またはそれと共に偏波ビームスプリッタ、波長選択スイッチが設けられてもよい。
【０２０５】
光スプリッタ６８は、光カプラ６７から出力される第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光を分岐して、第１の制御光および第２の制御光として出力する。
【０２０６】
コントローラ７６は、変換後の信号光の強度に基づいて、第１、２の光遅延量を求め、各光遅延量を用いて、第１の連続発振光と、第２の連続発振光または第２’の連続発振光を遅延させるよう、光遅延器７５Ａ、７５Ｂを制御する。本実施形態ではコントローラ７６が、位相制御装置に対応する。
【０２０７】
コントローラ８０は、波長変換前後の信号光の周波数の情報に基づいて、波長選択スイッチ７９が透過させる光の波長を求め、その求めた波長の光を透過させるよう波長選択スイッチ７９を制御する。
【０２０８】
本実施の形態によれば、光コム発生器７７が備えられることにより、各連続発振光の周波数の精度と、２つの連続発振光の周波数の差分の精度が向上する。ここで、周波数の差分の精度は、第１の連続発振光と第２の連続発振光の各周波数確度によって定まる。本実施形態の一例によれば、周波数の差分の精度を数ｋＨｚ程度以下とすることができる。
【０２０９】
これにより、２つの連続発振光の周波数の差分Δνを小さな値にすることができるようになり、入力信号光の周波数から出力信号の周波数へのシフト量として取りうる値の任意性が向上する。これにより、任意波長への波長変換を実現できる。
【０２１０】
（第１０の実施形態）
図１２は、第１０の実施形態に係る制御光生成器の一例を示す。本実施形態に係る制御光生成器５６は、図１２に示すように、光コム発生器７７、位相変調器７３、発振器６３、７８、波長選択スイッチ８２、および偏波制御器８３Ａ、８３Ｂを備える。また、制御光生成器５６は、光遅延器８４Ａ、８４Ｂ、光カプラ８５、光スプリッタ８６、光フィルタ８７Ａ、８７Ｂ、およびコントローラ８１、８８等を備える。なお、本実施形態に係る制御光生成器５６における機器で、上記第５から９の実施形態に係る制御光生成器５１、５２、５３、５４、５５における機器と同様な処理を行うものについては、上記と同一の番号を付す。なお、同一の番号が付されている機器であっても、機器同士の接続状態によって入出力先が異なる場合もあるものとする。
【０２１１】
光コム発生器７７は、発振器７８からの出力信号に基づき、互いの周波数間隔がｆ０の複数の連続発振光を位相変調器７３に出力する。
【０２１２】
位相変調器７３は、光コム発生器７７から出力された連続発振光を、発振器６３からの出力信号に基づき位相変調し、位相変調後の連続発振光を波長選択スイッチ７９に出力する。
【０２１３】
波長選択スイッチ８２は、互いの周波数間隔がｆ０の複数の連続発振光から、互いの周波数の差分が所望の値であるΔνとなる連続発振光の組を、２組抽出する。ここでは、周波数ν１の第１の連続発振光と周波数ν２の第２の連続発振光の組と、周波数ν３の第３の連続発振光と周波数ν４の第４の連続発振光の組が抽出されるものとする。なお、ここで、Δν＝｜ν２−ν１｜＝｜ν４−ν３｜=ｋ・ｆ０（ｋは整数）が成り立つ。
【０２１４】
波長選択スイッチ８２は、抽出した第１、３の連続発振光を偏波制御器８３Ａへ出力し、第２、４の連続発振光を偏波制御器８３Ｂへ出力する。
【０２１５】
偏波制御器８３Ａは、波長選択スイッチ８２から出力される第１の連続発振光と第３の連続発振光の各偏波を水平偏波へ制御し、制御後の第１、３の連続発振光を光遅延器８４Ａに出力する。
【０２１６】
偏波制御器８３Ｂは、波長選択スイッチ８２から出力される第２の連続発振光と第４の連続発振光の各偏波を垂直偏波へ制御し、制御後の第２、４の連続発振光を光遅延器８４Ｂに出力する。
【０２１７】
光遅延器８４Ａは、偏波制御器８３Ａから出力される第１、３の連続発振光を後述するコントローラ８８の指示に基づいて遅延させ、遅延させた第１、３の連続発振光を光カプラ８５へ出力する。
【０２１８】
光遅延器８４Ｂは、偏波制御器８３Ｂから出力される第２、４の連続発振光をコントローラ８８の指示に基づいて遅延させ、遅延させた第２、４の連続発振光を光カプラ８５へ出力する。
【０２１９】
光カプラ８５は、水平偏波の第１、３の連続発振光と、垂直偏波の第２、４の連続発振光とを合波し、合波したこれらの連続発振光を光スプリッタ８６に出力する。ここで、光カプラ８５に代わり、またはそれと共に偏波ビームスプリッタ、波長選択スイッチ等が設けられてもよい。
【０２２０】
光スプリッタ８６は、光カプラ８５から出力される第１、２、３、４の連続発振光を分岐し、分岐したこれらの連続発振光の一方を光フィルタ８７Ａへ、他方を光フィルタ８７Ｂへ出力する。
【０２２１】
光フィルタ８７Ａは、光スプリッタ８６から出力される第１、２、３、４の連続発振光から、第３、４の連続発振光を透過させず、第１、２の連続発振光を透過させる。制御光生成器５６は、第１、２の連続発振光の合波を第１の制御光として出力する。
【０２２２】
光フィルタ８７Ｂは、光スプリッタ８６から出力される第１、２、３、４の連続発振光から、第１、２の連続発振光を透過させず、第３、４の連続発振光を透過させる。制御光生成器５６は、第３、４の連続発振光の合波を第２の制御光として出力する。
【０２２３】
ここで、例えば、光フィルタ８７Ａは低周波数の連続発振光を透過させ、光フィルタ８７Ｂは高周波数の連続発振光を透過させるものとする。また、この逆でもよい。これによりΔνの周波数の差分を有する第１、２の連続発振光の組み合わせと、第３、４の連続発振光の組み合わせを別々の制御光として取り出せる。ただし、光フィルタ８７Ａ、８７Ｂが透過させる周波数帯域はこれに限定されない。本実施の形態では、光スプリッタ８６および光フィルタ８７Ａ、８７Ｂが制御光出力部に対応する。
【０２２４】
本実施形態における第１、２、３、４の連続発振光の各々は、上記第２の実施形態における第１、２、４、３の連続発振光の各々に対応付けることができ、また上記第３、４の実施形態における第１、２、３、４の連続発振光の各々に対応付けることができる。ただし、これに限定されない。
【０２２５】
コントローラ８１は、波長変換前後の信号光の周波数の情報に基づいて、波長選択スイッチ８２が透過させる連続発振光の周波数ν１、ν２、ν３、ν４を決定し、当該決定した周波数の連続発振光を透過させるよう波長選択スイッチ８２を制御する。
【０２２６】
コントローラ８８は、波長変換後の信号光の強度に基づき、第１、２の光遅延量と、第３の連続発振光の遅延量（第３の光遅延量）と、第４の連続発振光の遅延量（第４の光遅延量）を求める。第３、４の光遅延量は、第３の連続発振光と第４の連続発振光の位相変調のタイミングを揃えるための量である。コントローラ８８の指示により、光遅延器８４Ａは、第１の光遅延量に基づいて第１の連続発振光を遅延させ、第３の光遅延量に基づいて第３の連続発振光を遅延させる。また、コントローラ８８の指示により、光遅延器８４Ｂは、第２の遅延量に基づいて第２の連続発振光を遅延させ、第４の光遅延量に基づいて第４の連続発振光を遅延させる。コントローラ８８は、本実施形態において位相制御装置に対応する。
【０２２７】
本実施の形態によれば、第１の制御光における各連続発振光の各周波数と、第２の制御光における各連続発振光の各周波数とは、異なっていてもよい。これにより非線形光学媒質の性質等に臨機応変に合わせた周波数の連続発振光を取り出すことができる。また周波数の選択の自由度が広がるので、消費エネルギーを抑えることができる。
【０２２８】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形も、本発明の範囲内とみなされる。
【０２２９】
上述の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
第１の周波数の入力信号光を、同位相または位相共役である第２の周波数の出力信号光に変換する波長変換装置であって、
第１の連続発振光と第２の連続発振光を出力する制御光生成部と、
前記入力信号光と前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光とを相互位相変調して、前記出力信号光を生成する非線形光学媒質と、
を備え、
前記制御光生成器は、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光を、互いに直交する方向の偏波を有すると共に、前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有するように出力し、
前記出力信号光の強度に基づいて前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御する、
ことを特徴とする波長変換装置。
（付記２）
前記強度は、前記出力信号光の低周波成分を用いて求められることを特徴とする付記１に記載の波長変換装置。
（付記３）
前記波長変換装置は、さらに、
前記第１の周波数の信号光を、互いに直交する偏波方向を有する第１の入力信号光と第２の入力信号光に分離する分離部を備え、
前記制御光生成部は、
互いに直交する方向の偏波を有すると共に、前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有する、第３の連続発振光と第４の連続発振光を生成し、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光を多重化した連続発振光を前記非線形光学媒質へ出力すると共に、前記第３の連続発振光と前記第４の連続発振光を多重化した連続発振光を前記非線形光学媒質へ出力し、
前記非線形光学媒質において、前記第１の入力信号光と前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光が相互位相変調されて第１の波長変換光が生成され、前記第２の入力信号光と第３の連続発振光と第４の連続発振光が相互位相変調されて第２の波長変換光が生成され、
前記第１の波長変換光の偏波と前記第２の波長変換光の偏波は互いに直交し、
前記波長変換装置は、さらに、
前記第１の波長変換光と前記第２の波長変換光を合波して前記出力信号光を出力する偏波合波部を備える、
ことを特徴とする付記１または２に記載の波長変換装置。
（付記４）
前記非線形光学媒質は、第１の非線形光学媒質と第２の非線形光学媒質とを有し、
前記第１の非線形光学媒質において、前記第１の入力信号光と前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光が相互位相変調されて第１の波長変換光が生成され、
前記第２の非線形光学媒質において、前記第２の入力信号光と第３の連続発振光と第４の連続発振光が相互位相変調されて第２の波長変換光が生成される、
ことを特徴とする付記３に記載の波長変換装置。
（付記５）
前記波長変換装置は、さらに、
前記第１の非線形光学媒質と前記第２の非線形光学媒質との間に、前記波長変換光を透過させ、前記連続発振光を透過させないフィルタを備える、
ことを特徴とする付記４に記載の波長変換装置。
（付記６）
前記第１の入力信号光と前記第２の入力信号光は、前記波長変換装置の伝送路を互いに反対方向へ進む、
ことを特徴とする付記３から５のいずれか1つに記載の波長変換装置。
（付記７）
第１の周波数の入力信号光を、同位相または位相共役である第２の周波数の出力信号光に変換する波長変換装置に用いられる制御光生成装置であって、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有する、第１の連続発振光と第２の連続発振光を生成する光源と、
前記出力信号光の強度に基づいて前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御する位相制御部と、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各偏波を互いに直交させた状態で出力する制御光出力部と、
を備えることを特徴とする制御光生成装置。
（付記８）
前記光源は、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有する、第３の連続発振光と第４の連続発振光を生成し、
前記位相制御部は、
前記出力信号光の強度に基づいて、前記第３の連続発振光と前記第４の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御し、
前記制御光出力部は、
前記第３の連続発振光と前記第４の連続発振光の各偏波を互いに直交させた状態で出力する、
ことを特徴とする付記７に記載の制御光生成装置。
（付記９）
前記強度は、前記出力信号光の低周波成分を用いて求められることを特徴とする付記７または８に記載の制御光生成装置。
（付記１０）
前記制御光生成装置は、さらに、
前記第１の連続発振光の偏波と前記第２の連続発振光の偏波が互いに同方向になるよう制御して、前記第１の連続発振光の偏波と前記第２の連続発振光とを合波する偏波変換合波部を備え、
前記位相制御部は、
前記合波された第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各位相をまとめて制御し、
前記制御光生成装置はまた、さらに、
前記第１の連続発振光の偏波と前記第２の連続発振光の各偏波が互いに直交する方向になるよう制御する偏波制御部を備える、
ことを特徴とする付記７から９のいずれか１つに記載の制御光生成装置。
（付記１１）
前記光源は、光コム装置であることを特徴とする付記７から１０のいずれか1つに記載の制御光生成装置。
（付記１２）
第１の周波数の入力信号光を、同位相または位相共役である第２の周波数の出力信号光に変換する波長変換方法であって、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光を、互いに直交する方向の偏波を有すると共に、前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有するように出力し、
非線形光学効果により前記入力信号光と前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光とを相互位相変調して、前記出力信号光を生成し、
前記出力信号光の強度に基づいて前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御する、
波長変換装置により実行される波長変換方法。
（付記１３）
第１の周波数の入力信号光を、同位相または位相共役である第２の周波数の出力信号光に変換する波長変換に用いられる制御光生成方法であって、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との差分と等しい周波数間隔を有する、第１の連続発振光と第２の連続発振光を生成し、
前記出力信号光の強度に基づいて前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各位相の変調のタイミングを互いに合わせるよう制御し、
前記第１の連続発振光と前記第２の連続発振光の各偏波を互いに直交させた状態で出力する、
制御光生成装置により実行される制御光生成方法。
【符号の説明】
【０２３０】
１  光挿入分岐装置
２、２１、２２、２３、２４  波長変換器
３、４、７４、７９、８２  波長選択スイッチ
５、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６  制御光生成器
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ  、非線形光学媒質
７、３５Ａ、３５Ｂ、４５Ａ、４５Ｂ、  偏光子
８  スプリッタ
９、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ、４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ  フォトディテクタ
１０、４０、４７  帯域透過フィルタ
１１  光源
１２、１３、６５Ａ、６５Ｂ、７０、７１Ａ、７１Ｂ、７３  位相変調器
１４、６３、７８  発振器
１５、７２  ディバイダ
１６、６４Ａ、６４Ｂ  遅延器
１７、１８、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、６６Ａ、６６Ｂ、８３Ａ、８３Ｂ  偏波制御器
１９、３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ、３９Ｄ、３９Ｅ、３９Ｆ、４８Ａ、４８Ｂ、４８Ｃ、６９Ａ、６９Ｂ、７６、８０、８１、８８  コントローラ
３０  偏波ビームスプリッタ
３２Ａ、３２Ｂ、４３Ａ、４３Ｂ、６２  光合波器
３３Ａ、３３Ｂ、４９、８７Ａ、８７Ｂ  光フィルタ
３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、６８、８６  光スプリッタ
３７Ａ、３７Ｂ  光位相調整器
３８  偏波ビームコンバイナ
４１  偏波ビームスプリッタ／コンバイナ
６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ  ＣＷ光源
６７、６７Ａ、６７Ｂ、８５  光カプラ
７５Ａ、７５Ｂ、８４Ａ、８４Ｂ  光遅延器
７７  光コム発生器
【図１】
2018180406.tif 000003
【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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