(57)【要約】【目的】変換されて得られる光の波長の選択範囲を広くすること。【解決手段】励起光パルス光源から出力される励起光パルスを入射させてＳＣ光を発生させるＳＣ光発生部１２と、ＳＣ光をフィルタリングする光波長フィルタ１４とを具える。励起光パルス光源は、中心波長λｓの該励起光パルスを生成する。ＳＣ媒質は、励起光パルス光源から生成される該励起光パルスが入射すると、波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲で平坦なスペクトル形状を有するＳＣ光を発生させる。光波長フィルタは、フィルタリングする透過中心波長がλ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）である特性を有している。かつ、波長λＬ、波長λＨ、波長λｓ及び波長λ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）の間に以下の条件（１）及び（２−１）、（２−２）、…、（２−ｎ）が満足されていることを特徴とする波長変換装置。λＬ＜λｓ  ＜λＨ        （１）λＬ＜λ１  ＜λＨ        （２−１）・・・λＬ＜λｎ    ＜λＨ        （２−ｎ）【選択図】      図１
2004258411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心波長λｓの励起光パルスを中心波長λ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）の光パルスに変換する波長変換装置であって、
中心波長λｓの該励起光パルスが入射されて、波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲に分布するスペクトル形状を有するＳＣ  （Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）光を発生させるＳＣ光発生部と、
該ＳＣ光をフィルタリングする、透過中心波長がλ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）である光波長フィルタとを具え、
波長λＬ、波長λＨ、波長λｓ及び波長λ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）の間に以下の条件（１）及び（２−１）、（２−２）、…、（２−ｎ）が満足されていることを特徴とする波長変換装置。
λＬ＜λｓ  ＜λＨ        （１）
λＬ＜λ１  ＜λＨ        （２−１）
・
・
・
λＬ＜λｎ    ＜λＨ        （２−ｎ）
【請求項２】
請求項１に記載の波長変換装置において、
前記ＳＣ光発生部が、波長λｓにおける波長分散の絶対値が伝播方向に減少する特性を有する、光ファイバであることを特徴とする波長変換装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の波長変換装置において、
前記光波長フィルタが、その光の透過スペクトルの形状が、中心波長がλ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）である光パルスの時間波形をフーリエ変換して得られるスペクトル形状と等しい透過特性を有する、光波長フィルタであることを特徴とする波長変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の波長変換装置において、
上記光波長フィルタが、その光の透過率が波長を独立変数とするガウス関数で表される透過特性を有する、光波長フィルタであることを特徴とする波長変換装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の波長変換装置において、
上記光波長フィルタが、その透過帯域幅Δｆ（Ｈｚ）が以下の条件（３）を満足する、光波長フィルタであることを特徴とする波長変換装置。
Δｆ＝ｆｈ＞０．４４ｆ０        （３）
ここで、ｆｈ（Ｈｚ）は、変換された波長λ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）の光パルスの時間軸上での半値全幅であり、ｆ０（Ｈｚ）は、光パルスの時間軸上での出現頻度を与える周波数（ビットレート）に相当する。
【請求項６】
請求項１に記載の波長変換装置において、
前記励起光パルスの前記ＳＣ光発生部の入射光路に、該励起光パルスのピークパワーを、ＳＣ光を発生させるために要する光強度の水準にまで、該励起光パルスを増幅する光増幅器を具えることを特徴とする波長変換装置。
【請求項７】
請求項１に記載の波長変換装置において、
前記光波長フィルタが、透過光の中心波長が可変である透過波長可変フィルタであることを特徴とする波長変換装置。
【請求項８】
請求項１に記載の波長変換装置において、
前記光波長フィルタが、光ファイバグレーティングを利用して構成され、かつ光サーキュレータと光波長フィルタとを直列して配列されて構成されることを特徴とする波長変換装置。
【請求項９】
請求項１に記載の波長変換装置において、
前記光波長フィルタが、光ファイバグレーティングを利用して構成され、かつ光サーキュレータと光波長フィルタとを交互に直列して配列されて構成されることを特徴とする波長変換装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の波長変換装置において、
前記光波長フィルタがアレー導波路格子であることを特徴とする波長変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非線形光学媒質に励起光パルスを入射させて、この非線形光学媒質中で発生するＳＣ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）光を、光バンドパスフィルタによってフィルタリングすることによって、入射光とは異なる波長の光パルスに変換する波長変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
伝送速度が１  Ｔｂｉｔ／ｓ  以上である大容量光通信ネットワークを構築するために様々な手段が検討されているが、その中で最も注目されている技術が波長多重（ＷＤＭ：  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）である。ＷＤＭ光通信ネットワークを実現するためには、波長変換装置が必要とされる。例えば、光クロスコネクトノード（ＯＸＣＮ：  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｒｏｓｓ  Ｃｏｎｎｅｃｔ  Ｎｏｄｅ）に波長変換装置を採用すると、チャンネル間の衝突の回避や、波長の再利用が可能となる他、ネットワークの管理やネットワークそのものの改良（アップグレード）がしやすくなり、その結果新たな通信帯域を利用できるようになるなどの利点がある。
【０００３】
このような要請から、以下に説明する波長変換装置が開発されてきた。これらの波長変換装置において波長変換を実現するために利用される自然法則は、例えば、半導体光増幅器等の非線形光学媒質中で発現する四光波混合（ＦＷＭ：  Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ  Ｍｉｘｉｎｇ）である（例えば、特許文献１参照）。また、多波長光源を用いて、この多波長光源から発生する光を選択して各チャンネルに割り当てることで、ＷＤＭ光通信ネットワークを実現する試みもなされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−６６２５３号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５１２５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されている、半導体光増幅器の利得領域を非線形光学媒質として、この半導体光増幅器の利得領域中で発現するＦＷＭを利用する、波長変換装置は次のような問題点がある。すなわち、半導体光増幅器と、光通信システムの通信線路である光ファイバとを光学的に接続するために、レンズを用いる必要があり、このレンズと半導体光増幅器と光ファイバとの位置関係を確定するための精密な位置調整工程が必要である。半導体光増幅器からの出力光を光ファイバに低損失で入射させるための位置調整工程は手数がかかり、半導体光増幅器の光導波路を伝播する光の伝播モードとレンズの集光特性及び光ファイバの開口数等の様々の要素から、接続損失を小さく抑えることには限度がある。
【０００６】
また、波長変換されて得られる光の波長は、信号光の波長とポンプ光の波長とから一義的に確定してしまい、任意の波長の光に変換することができないという制約がある。この点も、ＷＤＭ光通信システムを構築する上では、大きな技術的な制約である。
【０００７】
特許文献２に開示されている、多波長光源を用いる波長変換装置においては、波長変換装置内に新たに多波長光源装置を組み込む必要があり、このための消費電力は大きなものである。この消費電力を低減することが技術的な問題である。また、クロック信号再生器、信号再生器、制御回路等、多数の装置及び部品を必要とするために、波長変換装置そのものが複雑となってしまい、生産性が悪いという問題もある。
【０００８】
また、クロック信号再生器、信号再生器、制御回路等の装置は、一般に限定された周波数でしか動作しない。そのため、構築する光通信システムのビットレートが制限されてしまい、例えばより高速なビットレートを実現することが困難となる。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、変換されて得られる光の波長の選択範囲が広い波長変換装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的の達成を図るため、この発明に係る波長変換装置は、励起光パルスを入射させてＳＣ光を発生させるＳＣ光発生部と、ＳＣ光をフィルタリングする光波長フィルタとを具える。
【００１１】
ＳＣ光は、励起光パルスの半値全幅よりも広い波長帯域にわたって分布するパルス光である。ＳＣ光が発生するメカニズムは、概略以下に説明するとおりである。
【００１２】
例えば分散減少光ファイバ等の非線形光学媒質に、狭いスペクトル帯域を持つ光、すなわち単色光、を入射させると、この非線形光学媒質中で、自己位相変調現象によって入射光のスペクトル幅が広がる。このようにして、スペクトル幅が広がった入射光は、この広がったスペクトル幅の波長帯域が四光波混合の利得帯域に重なる波長範囲にわたって、入射光がコヒーレントにそのスペクトル帯域幅が広がる。このようにして、狭いスペクトル帯域を持つ入射光が、広いスペクトル帯域を持つ光に変換される。この変換された広いスペクトル帯域を持つ光がＳＣ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）光である。
【００１３】
励起光パルス光源は、中心波長λｓの励起光パルスを生成する。ＳＣ媒質は、励起光パルス光源から生成される励起光パルスが入射すると、波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲に分布するスペクトル形状を有するＳＣ光を発生させるＳＣ光発生部として機能する。光波長フィルタは、その透過中心波長がλ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）である特性を有している。
【００１４】
そして、波長λＬ、波長λＨ、波長λｓ及び波長λ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）の間に以下の条件（１）及び（２−１）、（２−２）、…、（２−ｎ）が満足されている。
【００１５】
λＬ＜λｓ  ＜λＨ        （１）
λＬ＜λ１  ＜λＨ        （２−１）
・
・
・
λＬ＜λｎ    ＜λＨ        （２−ｎ）
上述したこの発明に係る波長変換装置によれば、中心波長λｓの励起光パルスは、条件式（１）に示された波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲の波長のスペクトル帯域を有する光パルスに波長変換される。すなわち、透過中心波長がλ１，  λ２，  λ３，…，λｎが条件式（２−１）、（２−２）、…及び（２−ｎ）を満たす範囲にある光波長フィルタを用いれば、波長λＬから波長λＨの波長の範囲にわたって存在するＳＣ光から、任意の波長の光パルスを光波長λＬから波長λＨの波長の広い範囲内で選択して得ることができる。
【００１６】
特別に、ｎ＝１の場合を説明すると、中心波長λｓの励起光パルスをこの発明の波長変換装置に入射すれば、中心波長がλ１の光パルスに波長変換される。同様に、ｎ＝２の場合を説明すると、中心波長λｓの励起光パルスをこの発明の波長変換装置に入射すれば、中心波長がλ１の光パルスと、中心波長がλ２の光パルスと、が得られることを意味する。ｎが３以上の場合も同様である。
【００１７】
また、ＳＣ光発生部であるＳＣ媒質として、波長λｓにおける波長分散の絶対値が伝播方向に減少する特性を有する光ファイバを利用するのが好適である。この種の光ファイバによれば、ＳＣ光を効率よく発生させることができる。
【００１８】
また、上述した光波長フィルタの透過スペクトルの形状が、中心波長がλ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）である光パルスの時間波形をフーリエ変換して得られるスペクトル形状と等しい透過特性を有することが好ましい。また、具体的に上述した光波長フィルタが、その光の透過率が波長を独立変数とするガウス関数で表される透過特性を有する、光波長フィルタとすることが好適である。以後、このようなガウス関数で表される透過特性を有する光波長フィルタを、ガウス型光波長フィルタということもある。
【００１９】
上述のような透過特性を有する光波長フィルタを用いれば、この光波長フィルタでフィルタリングされた光パルスの出力時間波形には、出力サイドローブが発生せず、時間的に隣接して存在する光パルスと干渉を起こすという問題が発生しにくい。光波長フィルタでフィルタリングされた光パルスの出力波形とは、横軸を時間軸にとり、縦軸に光強度をとって表示された、光パルスの波形である。以後このようにして表示された場合に光パルスの波形を、光パルスの時間波形ということもある。
【００２０】
ガウス型光波長フィルタにおいては、その透過特性が、光パルスの時間波形をフーリエ変換して得られるスペクトル形状と等しい形状を有するという性質を有している。したがって、ガウス型光波長フィルタによってフィルタリングされた光パルスの時間波形は、出力サイドローブが発生しない。
【００２１】
また、上述した光波長フィルタが、その透過帯域幅  Δｆ（Ｈｚ）  が以下の条件（３）を満足する、光波長フィルタとすることが好適である。
【００２２】
Δｆ＝ｆｈ＞０．４４ｆ０        （３）
ここで、ｆｈ（Ｈｚ）は、変換された波長λ１，  λ２，  λ３，…，λｎ（ｎは自然数）の光パルスの周波数軸上での半値全幅であり、ｆ０（Ｈｚ）は、時間軸上で隣接する光パルスと干渉が生じないために設定されたビットスロットの最小値（１／ｆ０）（秒）から決まる周波数である。
【００２３】
上述した条件（３）を満足する光波長フィルタによれば、光波長フィルタからの出射光パルスが時間軸上で列をなして存在している場合、隣接する光パルスと干渉を起こすことがない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図１から図１０を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明に係る一構成例を図示するものであり、この発明が理解できる程度に各構成要素の断面形状や配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の材料および条件等を用いることがあるが、これら材料および条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。また、各図において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。
【００２５】
以下に示す図において、光ファイバ等の光信号の経路を太線で示し、電気信号の経路を細線で示してある。またこれら太線および細線に付された番号および記号は、それぞれ光信号あるいは電気信号を意味する。
【００２６】
＜波長変換装置の基本構成＞
図１を参照して、この発明の波長変換装置の基本構成を説明する。波長変換装置１０は、ＳＣ光発生部１２と光波長フィルタ１４を具えて構成される。図１の左側に説明的に描いた光パルス列２０は、波長がλｓである励起光パルス列であり、この発明の波長変換装置１０に入射される被変換光パルスである。
【００２７】
時間軸上で光パルスが存在する位置は等間隔に割り当てられており、例えば、光パルスが存在していない位置は０を、光パルスが存在する位置は１を、それぞれ表す光パルス列と解釈される。すなわち、図１に示す例は、１１０１という２値デジタル信号を表す光パルス列である。光パルスの隣接するピークの時間間隔をビットスロットという。
【００２８】
入射光パルス列２０は、入力端子１６から入射してＳＣ光発生部１２に入射し、波長が波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲に分布するＳＣ光１３に変換される。ＳＣ光１３は、光波長フィルタ１４によってフィルタリングされて、波長がλ１である光パルス列１５となる。光パルス列１５は、出力端子１８を介して出射光パルス列２２となって、波長変換装置１０から外部に出力される。入射光パルス列２０及び出射光パルス列２２を図１の左側及び右側にそれぞれ説明的に描いて示す。入射光パルス列２０も出射光パルス列２２も時間軸上では同一の形状であるが、波長はλｓからλ１に変換されている。
【００２９】
図２（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、上述した波長変換の原理を詳しく説明する。図２（Ａ）、図２（Ｂ）及び図２（Ｄ）の縦軸は光強度を、横軸は波長を、それぞれ任意スケールで目盛ってある。また、図２（Ｃ）の縦軸は透過率を、横軸は波長をそれぞれ任意スケールで目盛ってある。
【００３０】
図２（Ａ）は、波長変換装置１０に入射する光パルス列２０のスペクトルを示す。光パルスの中心波長はλｓであることを示している。  図２（Ｂ）は、ＳＣ光発生部１２から出射する波長が波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲に分布するスペクトル形状を有するＳＣ光１３のスペクトルを示している。図２（Ｃ）は、光波長フィルタ１４の透過率特性を示している。また、図２（Ｄ）は、波長変換装置１０から出射する光パルス列２２のスペクトルを示している。
【００３１】
図２（Ａ）で示される波長λｓを中心波長とするスペクトルを有する入射光パルス列２０が入力端子１６から波長変換装置１０に入射する。この入射光パルス列２０は、光パルスの繰返し周波数ｆ０（Ｈｚ）をもつ光パルス列である。光通信においては、この光パルス列２０は、ＲＺ（Ｒｅｔｕｒｎ  ｔｏ  Ｚｅｒｏ）信号として変調されている。
【００３２】
入射光パルス列２０は、ＳＣ光発生部１２において、図２（Ｂ）で示す波長が波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲に分布するスペクトル形状を有するＳＣ光１３に変換される。一方、光波長フィルタ１４は図２（Ｃ）で示すような中心波長がλ１である透過率特性を有している。ここでは、光波長フィルタ１４の中心波長がλ１である場合を説明するが、光波長フィルタ１４の中心波長はλ１である以外λ２等であっても同様である。すなわち、変換される光パルスの中心波長λ１と光波長フィルタ１４の透過率が最大となる波長（中心波長がλ１）とを一致させてある。
【００３３】
ＳＣ光発生部１２から出力されたＳＣ光１３を、光波長フィルタ１４を通すことにより所望の波長成分のみを抽出し、図２（ｄ）に示すような入射光パルス列２０（波長はλｓである。）とは異なる波長の出射光パルス列２２（波長はλ１である。）を得ることができる。しかも、入射光パルス列２０が、ＲＺ信号として変調されている場合、波長変換されて得られた光パス列２２も同じ形状のＲＺ信号として変調されている。また入射光パス列２０のビットレートに関係なく、波長変換することができる。また、後述する第２の実施形態において用いる光波長フィルタとして透過波長が可変である光波長フィルタを用いれば、波長変換して得られる出射光パルス列２２の波長を時間的に連続させて変化させることも可能である。
【００３４】
＜第１の実施の形態＞
図３を参照して、この発明の第１の実施の形態である波長変換装置３０の構成及びその各部の機能を説明する。この発明の波長変換装置３０は、ＳＣ光発生部すなわちＳＣ媒質として分散減少ファイバ３２を用いている点に特徴がある。波長変換装置３０のＳＣ光発生部以外の構成は、図１に示す、波長変換装置１０と同じである。すなわち、入射光パルス列４０が入力端子３６から波長変換装置３０に入射し、ＳＣ光発生部に当る分散減少ファイバ３２において、ＳＣ光３３に変換される。ＳＣ光３３は、光波長フィルタ３４でフィルタリングされ、波長が変換された光パルス列３５となり、出力端子３８を介して外部に波長が変換された光パルス列４２として出力される構成となっている。
【００３５】
入射光パルス列４０及び出射パルス列４２を図３の左側及び右側にそれぞれ説明的に描いて示す。入射光パルス列４０も出射光パルス列４２も時間軸上では同一の形状であるが、波長はλｓからλ１に変換されている。もちろん、λＬ＜λ１  ＜λＨである。
【００３６】
分散減少ファイバとは、ある特定の波長の光に対する波長分散値が、光ファイバの導波方向に進むにしたがって、減少する特性を有する光ファイバのことである。分散減少ファイバ中に光パルス（厳密には光ソリトンパルス）を伝播させると、ソリトンパルス圧縮効果と呼ばれているソリトン断熱圧縮が起こり、伝播する光パルスの半値全幅が減少していくという現象が知られている。このため、入射光パルス４０のピークパワーが増大し、この結果、高い効率でＳＣ光３３が発生する。
【００３７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、波長λｓ＝１．５５μｍの入射光パルスが、ＳＣ光に変換され、光波長フィルタでフィルタリングして得られる、波長変換された光パルスの関係を説明する。ここに示されている結果は、以下に述べる条件を仮定して数値シミュレーションして得られた結果である。なお、それぞれの図において、横軸は、波長をμｍ単位で目盛り、縦軸は、光強度をｄＢｍ単位で目盛り表示してある。
【００３８】
入射光パルスは、その中心波長が１．５５μｍで、ピークパワーが、５  Ｗで、半値全幅が４ｐｓであり、繰返し周波数ｆ０が１０  ＧＨｚのガウス関数形状をした光パルスであると仮定した。また、光波長フィルタは、その透過帯域幅（透過率曲線の半値全幅）が１  ｎｍで、透過帯域の中心波長λ１が１．５７μｍであるガウス型光波長フィルタであるとして、数値解析を行なった。また、ＳＣ光を発生させるために用いた分散減少ファイバの長さ、波長分散値、波長分散スロープ等を表１に一括して示した。この表１に示した、入力端分散値は、分散減少ファイバの入力端における波長分散値であり、出力端分散値は、分散減少ファイバの入力端における波長分散値である。この波長分散値は、入力端から出力端に向かって直線的に減少する。
【００３９】
【表１】
2004258411.tif 000003
【００４０】
数値シミュレーションのための数値計算は、非線形シュレディンガー方程式を、スプリットステップフーリエ法によって、解くことによって行なった。非線形シュレディンガー方程式を、スプリットステップフーリエ法によって、解く方法は既に良く知られた方法であり、その詳細は、例えば、Ｇ．Ｐ．アグラワール著「非線形光ファイバー光学」に詳しく述べられている。また、数値計算そのものは、上述した計算方法に則って作られているシミュレータ（Ｏｐｔｉｗａｖｅ  社製、商品名：ＯｐｔｉＳｙｓｔｅｍ  ２．１）を用いて行なった。
【００４１】
図４（Ａ）は、入射光パルス４０のスペクトル形状を示している。半値全幅はほぼ６  ｎｍであり、中心波長が１．５５μｍであることが分かる。この入射光パルス４０が分散減少ファイバ３２を通過すると、図４（Ｂ）に示すＳＣ光となる。ＳＣ光が分布するＳＣ光の光強度が  −２０ｄＢｍ  以上の帯域は、ほぼ１．４９μｍから１．６１μｍにわたる１２０  ｎｍの広さとなっている。上述した入射光パルス４０のスペクトルの半値全幅はほぼ６  ｎｍであったから、ＳＣ光が分布する帯域幅は、ほぼ２０倍に広がっている。
【００４２】
図４（Ｂ）に示すＳＣ光から、光波長フィルタによって波長１．５７μｍの光パルスを抽出することが可能であることは、上述したＳＣ光の光強度が−２ｄＢｍ以上の帯域が、短波長側（λＬ）１．４９μｍから長波長側（λＨ）１．６１μｍにわたっており、この領域に波長１．５７μｍが含まれることから、明らかである。以上述べたことから、ＳＣ光を、その透過帯域の中心波長λ１が１．５７μｍである、ガウス型光波長フィルタによってフィルタリングすることで、中心波長λｓが１．５７μｍに変換された出力光パルスが得られることが分かる。
【００４３】
以下において、上述した波長変換が行なわれるための条件を、より詳しく説明する。
【００４４】
中心波長λｓの励起光パルスは、以下に示す条件式（１）に示された波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲の波長のスペクトル帯域を有する光パルスに波長変換される。
【００４５】
λＬ＜λｓ  ＜λＨ        （１）
また、上述した説明から明らかなように、ＳＣ光をフィルタリングする光波長フィルタのその透過帯域の中心波長λ１は波長変換して得られる光パルスの中心波長λｓに等しいはずであるから、当然に、
λＬ＜λ１    ＜λＨ        （２）
でなければならない。
【００４６】
すなわち、フィルタリングする透過中心波長λ１が条件式（２）を満たす範囲にある光波長フィルタを用いれば、波長λＬから波長λＨの波長の範囲にわたって存在するＳＣ光から、任意の波長の光パルスを波長λＬから波長λＨの波長の広い範囲内で波長を選択して、得ることができる。
【００４７】
次に、ＳＣ光をフィルタリングする光波長フィルタのその透過帯域の形状についての条件を説明する。光波長フィルタ３４の透過特性を光の周波数ｆの関数としてｇ（ｆ）で表されるとすれば、この光波長フィルタ３４によって、ＳＣ光をフィルタリングすると、光波長フィルタ３４からの出力光のスペクトル形状も、光波長フィルタ３４の透過特性ｇ（ｆ）と同一であるはずである。
【００４８】
一方，光波長フィルタ３４からの出力光の、時間ｔの関数としての時間波形Ｇ（ｔ）と光波長フィルタ３４からの出力光のスペクトル形状ｇ（ｆ）とは、互いにフーリエ変換の関係にある。したがって、光波長フィルタ３４の透過特性ｇ（ｆ）の形状は、光波長フィルタ３４からの出力光の時間ｔの関数としての時間波形Ｇ（ｔ）をフーリエ変換して得られる関係にあることが、好適である。
【００４９】
ガウス関数はフーリエ変換してもやはりガウス関数となる。一方、光通信等で使われる光パルスは、その形状は、時間軸に対しても光周波数軸に対しても、ガウス関数で十分によく近似できる。以後、光パルス形状を、光の波長あるいは光の周波数に対する関数としてあらわしたものであるときは、それを光パルスのスペクトルと称し、時間ｔの関数として表したものであるときは、それを光パルスの時間波形と称するものとする。
【００５０】
上述した、光波長フィルタ３４の透過特性ｇ（ｆ）の形状が、光波長フィルタ３４からの出力光の時間ｔの関数としての時間波形Ｇ（ｔ）をフーリエ変換して得られる関係にあることが好適な条件であることを、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して説明する。
【００５１】
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）のいずれの縦軸も光強度をＷ単位（図５（Ａ）のグラフはｐＷ単位、図５（Ｂ）のグラフはｎＷ単位である。）で示し、横軸は時間をｐｓ単位で目盛ってある。いずれのグラフも計算シミュレーションの結果である。
【００５２】
図５（Ａ）は、透過特性を与える関数ｇ（ｆ）が矩形関数である光波長フィルタを用いて、時間波形Ｇ（ｔ）がガウス関数形状をした光パルスをフィルタリングしたときに得られる光パルスの時間波形である。一方、図５（Ｂ）は、光波長フィルタの透過特性を与える関数ｇ（ｆ）及び光パルスの時間波形を与える関数Ｇ（ｔ）のいずれもがガウス関数形状をしている場合に、同様にして得られる光パルスの時間波形である。
【００５３】
図５（Ａ）に示された、透過特性を与える関数ｇ（ｆ）が矩形関数である光波長フィルタを用いて、時間波形Ｇ（ｔ）がガウス関数形状をした光パルスをフィルタリングしたときに得られる光パルスの時間波形には、ピーク波長の両サイドに下向きの矢印で示すサイドローブが現れている。これらのサイドローブは、光通信等において、隣接する光パルスと干渉を起こし、通信に障害を与える可能性がある。
【００５４】
一方、図５（Ｂ）に示された、光波長フィルタの透過特性を与える関数ｇ（ｆ）及び光パルスの時間波形を与える関数Ｇ（ｔ）のいずれもがガウス関数形状をしている場合に、図５（Ａ）に示す場合と同様にして得られる光パルスの時間波形には、上述したサイドローブは現れていない。
【００５５】
したがって、光波長フィルタ３４の透過特性ｇ（ｆ）の形状は、光波長フィルタ３４からの出力光の時間ｔの関数としての時間波形Ｇ（ｔ）をフーリエ変換して得られる関係にあることが、好適であると結論できる。
【００５６】
次に，光パルスが時間軸上で列をなして、光伝送路中を伝播しているときに、隣接して存在する光パルスとの干渉が起こらないための条件を検討する。隣接して存在する光パルスとの干渉が起こらないためには、ビットスロットの最小値（１／ｆ０）（秒）で与えられる時間軸上での時間幅の範囲に、光パルス一つが収まっていなければならない。ここで、ｆ０（Ｈｚ）は、光パルスの時間軸上での出現頻度を与える、周波数（ビットレート）である。
【００５７】
このことから、出射光パルスの時間波形の半値全幅をｔｈ（秒）とすれば、
ｔｈ  ＜１／ｆ０        （４）
でなければならない。
【００５８】
また、光パルスのスペクトルの半値全幅をｆｈ（Ｈｚ）とすれば、光パルスのスペクトル及び時間波形がフーリエ変換リミットであるガウス関数型であれば、ｔｈ（秒）とｆｈ（Ｈｚ）との間には、
ｔｈ・ｆｈ≒０．４４        （５）
の関係がある。
【００５９】
また、光パルスのスペクトルの半値全幅ｆｈ（Ｈｚ）は、光波長フィルタの透過帯域幅（透過率曲線の半値全幅）Δｆ（Ｈｚ）と一致する。よって、式（４）及び式（５）とから、光波長フィルタの透過帯域幅Δｆ（Ｈｚ）は、上述した関係式
Δｆ＝ｆｈ＞０．４４  ｆ０        （３）
を満たさなければならない。
【００６０】
上述した光パルスのスペクトル及び時間波形がフーリエ変換リミットであるガウス関数型である場合に、光パルスのスペクトル幅と光パルスの時間波形の関係について、詳説する。
【００６１】
光パルスの時間波形が、時間ｔ（秒）の関数として次式（６）で与えられる、ガウス関数Ｕ（ｔ）で表されるものとする。
【００６２】
Ｕ（ｔ）＝ｅｘｐ（−ｔ２／２ｔ０２）          （６）
ここで、ｔ０（秒）は、関数Ｕ（ｔ）の半値幅である。関数Ｕ（ｔ）の半値幅とは、光強度Ｕ（ｔ）の最大値の１／ｅを与える時間をｔ１及びｔ２としたとき、ｔ１からｔ２までの時間幅をいう。また、光強度Ｕ（ｔ）の最大値の１／２を与える時間をｔ１’及びｔ２’したとき、ｔ１’からｔ２’までの時間幅を半値全幅といい、ｔｈ（秒）と書く。
【００６３】
ガウス関数型の光パルスの時間波形においては、ｔ０（秒）とｔｈ（秒）との間には次式（７）で与えられる関係がある。
【００６４】
ｔｈ＝２（ｌｎ２）１／２ｔ０        （７）
ここで、ｌｎ２は２の自然対数を表す。
【００６５】
一方、光パルスの時間波形がＵ（ｔ）をフーリエ変換することにより、ガウス関数型の光パルスのスペクトルの形状を与える関数ｕ（ω）は、次式（８）で与えられる。
【００６６】
ｕ（ω）＝（２πｔ０２）１／２ｅｘｐ（−ω２ｔ０２／２）        （８）
ここで、ω（ｒａｄ／ｓ）は、光パルスの角周波数であり、周波数ｆ（Ｈｚ）とは、
ｆ＝ω／２π        （９）
の関係がある。
【００６７】
また、光パルスのスペクトルｕ（ω）の半値幅ω０（ｒａｄ／ｓ）と光パルスの時間波形Ｕ（ｔ）の半値幅ｔ０（秒）とは、
ω０＝１／  ｔ０        （１０）
の関係がある。光パルスのスペクトルｕ（ω）の半値幅ω０（ｒａｄ／ｓ）とは、光パルスのスペクトルｕ（ω）の最大値の１／ｅを与える角周波数をω１及びω２としたとき、ω１からω２までの角周波数の間隔をいう。ただしω１＜ω２である。
【００６８】
またω０（ｒａｄ／ｓ）と光パルスのスペクトルｕ（ω）の最大値の１／２を与える角周波数をω１’及びω２’としたとき、ω１’からω２’までの角周波数の間隔を、光パルスのスペクトルｕ（ω）の半値全幅といい、ωｈ（ｒａｄ／ｓ）で表すものとすると、
ωｈ＝２（ｌｎ２）１／２ω０        （１１）
の関係がある。ただし、ω１’＜ω２’である。
【００６９】
以上において説明した、式（７）、式（９）、式（１０）及び式（１１）から、
光パルスのスペクトルの半値全幅ｆｈ（Ｈｚ）と、光パルスのスペクトルｕ（ω）の半値全幅ωｈ（ｒａｄ／ｓ）との関係が
ｆｈ＝ωｈ／２π
であるから、
光強度Ｕ（ｔ）の半値全幅ｔｈ（秒）と、光パルスのスペクトルの半値全幅ｆｈ（Ｈｚ）との関係は、次式（１２）で与えられる。
【００７０】
ｔｈ・ｆｈ＝ｔｈ・（ωｈ／２π）＝２（ｌｎ２）／π≒０．４４        （１２）
以上において説明したことから、上述した関係式
ｔｈ・ｆｈ≒０．４４        （５）
が得られ、この関係式（５）から、上述したように、光波長フィルタの透過帯域幅Δｆ（Ｈｚ）は、次式
Δｆ＝ｆｈ≒０．４４  ／ｔｈ＞０．４４  ｆ０        （３）
で与えられることになる。
【００７１】
＜第２の実施の形態＞
図６を参照して、この発明の波長変換装置の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態の波長変換装置５０の特徴は、図１を参照して既に説明した、この発明の波長変換装置の基本構成に、光増幅器が新たな構成要素として加わっている点である。第２の実施の形態の波長変換装置５０は、光増幅器５２、ＳＣ光発生部５４及び光波長フィルタ５６を具えて構成される。入射光パルス列６０及び出射光パルス列６２を図６の左側及び右側にそれぞれ説明的に描いて示す。入射光パルス列６０も出射光パルス列６２も時間軸上では同一の形状であるが、波長はλｓからλ１変換されている。
【００７２】
図６の左側に説明的に描いた光パルス列６０は、波長がλｓである励起光パルス列であり、この発明の波長変換装置５０に入射される被変換光パルス列である。
【００７３】
以後、波長変換される入射光パルス列を励起光パルス列、波長変換された出射光パルス列を変換光パルス列ということもある。また、光パルス列を構成する光パルス一つ一つに対して、波長変換される入射光パルスを励起光パルス、波長変換された出射光パルスを変換光パルスということもある。
【００７４】
この発明の第２の実施の形態である波長変換装置５０の構成及びその各部の機能を説明する。波長変換装置５０は、被変換光パルスをＳＣ光発生部５４に入射する前に、光増幅器５２によって、ＳＣ光発生に必要十分な光強度の水準にまで、被変換光パルスのピークパワーを増幅できる構成とされている点に特徴がある。
【００７５】
すなわち、この発明の第２の実施の形態である波長変換装置５０は、励起光パルスのＳＣ光発生部の入射光路に、励起光パルスのピークパワーを、ＳＣ光を発生させるために要する光強度の水準にまで、増幅する光増幅器を具える。
【００７６】
波長変換装置５０の光増幅器５２以外の構成は、図１に示す波長変換装置１０と同じである。すなわち、入射光パルス列６０が入力端子５８から波長変換装置５０に入射し、光増幅器５２によって、ＳＣ光発生に必要最低限の光強度以上の水準にまで、入射光パルス列５１のピークパワーを増幅される。光増幅器５２によって増幅された入射光パルス列５１は、光パルス列５３となり、ＳＣ光発生部５４において、ＳＣ光５５に変換される。ＳＣ光５５は光波長フィルタ５６でフィルタリングされ、波長が変換された光パルス列５７となり、出力端子６４を介して外部に波長が変換された光パルス列６２として出力される構成となっている。
【００７７】
励起光パルスによってＳＣ光を発生させるために必要とされる励起光パルスのピークパワーは、入射光パルス幅やＳＣ光発生部の構成部材の物理特性によって異なる。一例として、表１に記載の諸特性を有する分散減少光ファイバをＳＣ光発生部の構成部材をしてＳＣ光を発生させた場合に必要とされる、入射光パルスのピークパワーと入射光パルス幅との関係をシミュレーションした。その結果を図７に示す。分散減少光ファイバの長さは１０００メートルと仮定して、上述した非線形シュレディンガー方程式を、スプリットステップフーリエ法によって解く計算方法に則って作られているシミュレータ（Ｏｐｔｉｗａｖｅ  社製  ＯｐｔｉＳｙｓｔｅｍ  ２．１）を用いて行なった。
【００７８】
図７は、上述のシミュレーションによって得られた、ＳＣ光発生に要する励起光パルスの最小ピークパワーと励起光パルスの半値幅の関係を示す図である。縦軸は、励起光パルスのピークパワーをＷ単位で目盛ってあり、及び横軸は、励起光パルスの半値幅をｐｓ単位で目盛ってある。図７において、黒点で示す値がシミュレーション結果を与えており、これらの値を滑らかに実線で結んで、ＳＣ光発生に要する励起光パルスの最小ピークパワーの値を示している。したがって、励起光パルスのピークパワーが、この実線で示された値以上の値であれば、ＳＣ光が発生する。例えば、励起光パルスの半値幅が２  ｐｓであれば、励起光パルスのピークパワーが１．５  Ｗ以上あれば、ＳＣ光が発生することがわかる。
【００７９】
光増幅器５２を具える波長変換装置５０によれば、波長変換装置５０に入射する入射光パルスのピークパワーが、ＳＣ光発生に要する値以下であっても、所望の波長変換が行なえる。すなわち、光増幅器５２によって入射光パルスを増幅すれば、入射光パルスのピークパワーが、上記で説明したＳＣ光発生に要する励起光パルスの最小ピークパワー以上となるように、光増幅器５２の増幅率を設定すれば、所望の波長変換が行なえる。
【００８０】
＜第３の実施の形態＞
図８を参照して、この発明の波長変換装置の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態の波長変換装置７０の特徴は、図１の基本構成中の光波長フィルタ１４に相当する光波長フィルタ７４が、透過光の中心波長が可変である、透過波長可変フィルタで構成されている点である。波長変換装置７０は、ＳＣ光発生部７２及び透過波長可変フィルタ７４を具えて構成される。入射光パルス列８２及び出射光パルス列８４を図８の左側及び右側にそれぞれ説明的に描いて示す。入射光パルス列８２も出射光パルス列８４も時間軸上では同一の形状であるが、波長はλｓからλ１変換されている。
【００８１】
この発明の第３の実施の形態である波長変換装置７０の構成及びその各部の機能を説明する。光波長フィルタ７４が、透過光の中心波長が可変である透過波長可変フィルタで構成されている点以外は、図１に示すこの発明の波長変換装置の基本構成である波長変換装置１０と同じである。すなわち、入射光パルス列８２が入力端子７８から波長変換装置７０に入射し、ＳＣ光発生部７２において、ＳＣ光７３に変換される。ＳＣ光７３は透過波長可変フィルタ７４でフィルタリングされ、波長が変換された光パルス列７５となり、出力端子８０を介して外部に波長が変換された光パルス列８４として出力される構成となっている。
【００８２】
透過波長可変フィルタ７４を具える波長変換装置７０によれば、任意の波長に入射光パルスの波長変換が行なえる。
【００８３】
透過波長可変フィルタ７４の透過波長帯の中心波長λ１を、光波長フィルタ制御信号入力端子７６から供給される制御信号７７によって、ＳＣ光のスペクトル帯域である波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲内で任意に変えて、出射光パルスの波長を選択できる。すなわち、透過波長可変フィルタ７４の透過波長帯の中心波長λ１を、λＬ＜λ１＜λＨとなるように選択すれば、入力光パルスの波長λｓが波長λ１の出力光パルスとして得られる。ただし、波長λＬ、波長λＨ、波長λｓ及び波長λ１の間に以下の条件（１）及び（２）
λＬ＜λｓ  ＜λＨ        （１）
λＬ＜λ１    ＜λＨ        （２）
が満足されていることが条件である。
【００８４】
透過波長可変フィルタとしては、ピエゾ素子で共振器の長さを調整できるタイプの、ファブリー・ペロ型光波長フィルタとすることができる。この場合には、光波長フィルタ制御信号入力端子７６から供給される制御信号７７は、電圧信号である。もちろん機械的に共振器を調整し、透過光の中心波長を変化させるタイプのファブリー・ペロ型光波長フィルタを、透過波長可変フィルタとして利用することもできる。上述した透過波長可変フィルタとして利用可能な光波長フィルタとしては、例えば、株式会社オプトクエスト製ＷＴＦＡシリーズが市販されているので、これを用いることができる。
【００８５】
＜第４の実施の形態＞
図９を参照して、この発明の波長変換装置の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態の波長変換装置１００の特徴は、図１の基本構成中の光波長フィルタ１４に代わり、光サーキュレータと光波長フィルタとを交互に直列して配列されて構成され、かつ光波長フィルタが光ファイバグレーティングを利用して構成されている点である。
【００８６】
ＳＣ光発生部１２０を出射した波長λｓの入射光パルスが波長変換されたＳＣ光は、第１光サーキュレータ１２２を通過して第１光ファイバグレーティング１２４に入射する。第１光ファイバグレーティング１２４は、波長λ１の光パルスのみを反射し、そのほかの波長の光パルスを透過させる光波長フィルタとしての機能を有している。したがって、波長λ１の光パルスのみが、第１光ファイバグレーティング１２４によって反射されて、再び第１光サーキュレータ１２２に入射して、波長λ１の光パルス１２３として第１出力端子１４４に達して、波長λ１の光パルス１１２として外部に出力される。すなわち、波長λｓの入射光パルスが第１出力端子１４４から波長λ１の光パルス１１２として波長変換されて出力され、第１の波長変換が行なわれる。
【００８７】
また、ＳＣ光発生部１２０を出射した、波長λｓの入射光パルスが波長変換されたＳＣ光は、第１光サーキュレータ１２２及び第１光ファイバグレーティング１２４を通過して更に第２の光サーキュレータ１２６を通過して、第２の光ファイバグレーティング１２８に入射する。第２光ファイバグレーティング１２８は、波長λ２の光パルスのみを反射し、そのほかの波長の光パルスを透過させる光波長フィルタとしての機能を有している。
【００８８】
したがって、波長λ２の光パルスのみが、第２光ファイバグレーティング１２８によって反射されて、再び第２光サーキュレータ１２６に入射して、波長λ２の光パルス１２７として第２出力端子１４６に達して、波長λ２の光パルス１１４として外部に出力される。すなわち、波長λｓの入射光パルスが第２出力端子１４６から波長λ２の光パルス１１４として波長変換されて出力され、第２の波長変換が行なわれる。
【００８９】
第２の光ファイバグレーティング１２８の後段に、同様に、光サーキュレータと光ファイバグレーティングを上述のように組み合わせて、直列して配列し続けることで、ＳＣ光発生部１２０を出射した、波長λｓの入射光パルスが、波長λ３、波長λ４、…波長λｎ（ｎは２以上の整数である。）と、それぞれ波長の異なるｎ種類の光パルスに波長変換することができる。
【００９０】
最終段である第ｎ光サーキュレータ１３０と第ｎ光ファイバグレーティング１３２の組からは、波長λｓの入射光パルスが第ｎ出力端子１４８から波長λｎの光パルス１１６として波長変換して出力され、第ｎの波長変換が行なわれる。すなわち、波長λｓの入射光パルスが第ｎ出力端子１４８から波長λｎの光パルス１１６として波長変換されて出力され、第ｎの波長変換が行なわれる。
【００９１】
第ｎ光ファイバグレーティング１３２の後段には、光ターミネータ１４０が接続されており、この光ターミネータ１４０に達してきた光パルス  （波長が上記λ１、λ２、λ３、…及びλｎ以外の光パルスである。）が、再びＳＣ光発生部１２０に戻らないように対策されている。
【００９２】
もちろん、入射光パルスの波長λｓ、波長変換されて得られた出射光パルスの波長λ１、λ２、λ３、…及びλｎは、ＳＣ光のスペクトル帯域である波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲内になければならならず、かつ互いに相異なった波長であることは、言うまでもない。すなわち、
λＬ＜λｓ  ＜λＨ        （１）
λＬ＜λ１  ＜λＨ        （２−１）
λＬ＜λ２  ＜λＨ        （２−２）
・
・
・
λＬ＜λｎ  ＜λＨ        （２−ｎ）
であり、かつλ１、λ２、λ３、…及びλｎは相異なる。
【００９３】
入射光パルス列１１０と、出射光パルス列１１２、１１４及び１１６を図９の左側及び右側にそれぞれ説明的に描いて示す。入射光パルス列１１０も出射光パルス列１１２、１１４及び１１６も時間軸上では同一の形状であるが、波長はλｓからλ１、λ２、λ３、…及びλｎにそれぞれ変換されている。
【００９４】
もちろん、図１の基本構成中の光波長フィルタ１４に代わり、光サーキュレータと光波長フィルタとを交互に直列して配列されて構成される部分が、第１光サーキュレータ１２２及び第１光ファイバグレーティング１２４から構成されていて、第２光サーキュレータ後段に設けられる、第２の波長変換及び第３の波長変換等第ｎの波長変換を行なう部分を省いて構成してもよい。この場合は、波長変換装置から波長変換して得られる光パルスは、その中心波長がλ１である光パルスのみであることになる。
【００９５】
＜第５の実施の形態＞
図１０を参照して、この発明の波長変換装置の第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態の波長変換装置１５０の特徴は、図１の基本構成の光波長フィルタに相当する光波長フィルタがアレー導波路格子（ＡＷＧ：  Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）１６２を利用して構成されている点である。
【００９６】
ＡＷＧ  １６２は、波長選択性を有する複数の光導波路を集積させることによって構成された、それぞれ異なる中心波長λ１、λ２、λ３、…及びλｎを有する光パルスを分離して、かつそれぞれ異なる出力端子に出力する機能を有する素子である。
【００９７】
入射光パルス列１５２は、入力端子１５４から波長変換装置１５０に入射して、ＳＣ光発生部１６０に入射して、ＳＣ光１６１となり、ＡＷＧ  １６２に入射する。ＡＷＧ  １６２では、それぞれ異なる中心波長λ１、λ２、λ３、…及びλｎ（ｎは２以上の整数である。）を有する光パルスを分離して、それぞれ、中心波長λ１の光パルス、中心波長λ２の光パルス、…及び中心波長λｎに分離抽出して、それぞれの出力端子１６４、１６６及び１６８を介して、ｎ種類の光パルス１７１、１７３及び１７５として外部に出力される。
【００９８】
上述した構成とした波長変換装置１５０によれば、上述した第４の実施の形態である波長変換装置１００と同様に、波長がλｓである入射光パルスが波長変換されて、波長がそれぞれ異なる中心波長λ１の光パルス、中心波長λ２の光パルス、…及び中心波長λｎの光パルスが得られる。
【００９９】
もちろん、上述した第４の実施の形態である波長変換装置において同様に、入射光パルスの波長λｓ、波長変換されて得られた出射光パルスの波長λ１、λ２、λ３、…及びλｎは、ＳＣ光のスペクトル帯域である波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲内になければならならず、かつ互いに相異なった波長であることは、言うまでもない。すなわち、
λＬ＜λｓ  ＜λＨ        （１）
λＬ＜λｌ  ＜λＨ        （２−１）
λＬ＜λ２  ＜λＨ        （２−２）
・
・
・
λＬ＜λｎ  ＜λＨ        （２−ｎ）
であり、かつλ１、λ２、λ３、…及びλｎは相異なる。
【０１００】
入射光パルス列１５２と、出射光パルス列１７１、１７３及び１７５を図１０の左側及び右側にそれぞれ説明的に描いて示す。入射光パルス列１５２も出射光パルス列１７１、１７３及び１７５も時間軸上では同一の形状であるが、波長はλｓからλ１、λ２、λ３、…及びλｎにそれぞれ変換されている。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の波長変換装置によれば、中心波長λｓの励起光パルス、すなわち入射光パルスは、波長λＬから波長λＨ（ただし、λＬ＜λＨ）の範囲の波長のスペクトル帯域を有するＳＣ光である光パルスに波長変換される。このＳＣ光に対して、透過中心波長λｉ  が、λＬ＜λｉ＜λＨ  （ｉは自然数）満たす範囲にある光波長フィルタを用いれば、波長λＬから波長λＨの波長の範囲にわたって存在するＳＣ光から、光波長λＬから波長λＨの波長の広い範囲内にその中心波長を有する光パルスを選択して抽出できる。このことから、この発明の波長変換装置によれば、中心波長がλｓである入射光パルスを、中心波長がλｉ（ｉは自然数である。）である光パルスに変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の波長変換装置の基本構成図である。
【図２】光パルス及びＳＣ光のスペクトル構造の説明に供する図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態である波長変換装置の構成図である。
【図４】ＳＣ光による波長変換のシミュレーション結果を表す図である。
【図５】（Ａ）は、透過特性を与える関数ｇ（ｆ）が矩形関数である光波長フィルタを用いて、フィルタリングしたときに得られる光パルスの時間波形であり、（Ｂ）は、透過特性を与える関数ｇ（ｆ）がガウス関数である光波長フィルタを用いて、フィルタリングしたときに得られる光パルスの時間波形である。
【図６】この発明の第２の実施の形態である波長変換装置の構成図である。
【図７】ＳＣ光発生に要する入射光パルスの最小ピークパワーと入射光パルスの半値幅の関係を示す図である。
【図８】この発明の第３の実施の形態である波長変換装置の構成図である。
【図９】この発明の第４の実施の形態である波長変換装置の構成図である。
【図１０】この発明の第５の実施の形態である波長変換装置の構成図である。
【符号の説明】
１０、３０、５０、７０、１００、１５０：波長変換装置
１２、５４、７２、１２０、１６０：ＳＣ光発生部
１４、３４、５６、７４：光波長フィルタ
１６、３６、５８、７８、１４２、１５４：入力端子
１８、３８、６４、８０、１６４、１６６、１６８：出力端子
３２：分散減少ファイバ
５２：光増幅器
７６：光波長フィルタ制御信号入力端子
１２２：第１光サーキュレータ
１２４：第１光ファイバグレーティング
１２６：第２の光サーキュレータ
１２８：第２の光ファイバグレーティング
１３０：第ｎ光サーキュレータ
１３２：第ｎ光ファイバグレーティング
１４０：光ターミネータ
１４４：第１出力端子
１４６：第２出力端子
１４８：第ｎ出力端子
１６２：アレー導波路格子（ＡＷＧ：  Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）
【図１】
2004258411.tif 000004
【図２】
2004258411.tif 000005
【図３】
2004258411.tif 000006
【図４】
2004258411.tif 000007
【図５】
2004258411.tif 000008
【図６】
2004258411.tif 000009
【図７】
2004258411.tif 000010
【図８】
2004258411.tif 000011
【図９】
2004258411.tif 000012
【図１０】
2004258411.tif 000013