(57)【要約】【課題】数十ｎｍ以上の波長範囲で任意の波長に高速に切り替えられる波長変換装置を提供することにある。【解決手段】１つ又は複数波長を有する入力光の１つ又は複数の波長を変換して出力する波長変換装置において、入力光を１つの入力とする入力側波長多重合波器１０と、前記入力側波長多重合波器１０の出力ポートに接続された波長シフタ２０と、前記波長シフタ２０の出力光を、前記入力側光波長合波器１０の入力ポートであって、前記入力光の入力ポートとは異なる入力ポートに接続させることによりループを構成させる光接続手段４０と、前記ループ内に配置されており、任意の１つ又は複数の波長変換された光を選択して前記ループ外に取り出す光出力手段３０とを有することを特徴とする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は複数波長を有する入力光の１つ又は複数の波長を変換して出力する波長変換装置において、入力光を１つの入力とする入力側波長多重合波器と、前記入力側波長多重合波器の出力ポートに接続された波長シフタと、前記波長シフタの出力光を、前記入力側光波長合波器の入力ポートであって、前記入力光の入力ポートとは異なる入力ポートに接続させることによりループを構成させる光接続手段と、前記ループ内に配置されており、任意の１つ又は複数の波長変換された光を選択して前記ループ外に取り出す光出力手段とを有することを特徴とする波長変換装置。
【請求項２】
前記光出力手段は、波長特性が周期的であり、その周期性と前記波長シフタのシフト量とが等しいことを特徴とする請求項１記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記光出力手段は、波長多重分波器と、前記波長多重分波器の出力ポートを入力とする光スイッチ又は光分波器と、前記光スイッチ又は光分波器の出力ポートの１つを入力とする波長多重合波器とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記波長シフタとして、光シングルサイドバンド変調器を用いることを特徴とする請求項１，２又は３記載の波長変換装置。
【請求項５】
前記入力側波長多重合波器は、光バンドパスフィルタを有し、前記光バンドパスフィルタの透過帯にある光が波長シフタ側へ出力し、透過帯以外の光路をループ側からの入力とすることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の波長変換装置。
【請求項６】
前記光出力手段は、可変光バンドパスフィルタを含み、前記光バンドパスフィルタを透過する波長の光を出力とし、通過しない波長帯の光をループに戻す構成であることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の波長変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長変換装置に関する。例えば、波長多重（ＷＤＭ）技術を基盤とする光ネットワークにおける光ノード等において用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光波長変換装置は大きく次のように分類される。
１）Ｏ／Ｅ／Ｏ型：
一旦、変換元変調光を電気信号に変換し、変換先波長を有する光を電気信号により光変調する方法である。
２）ＸＧＭ及びＸＰＭ型：
半導体等の利得（損失）や屈折率が光強度に依存する材料に、変換先波長を有する連続光と強度変調された変換元光を入射させ相互利得変調（ＸＧＭ）効果や相互位相変調（ＸＰＭ）効果により変換先連続光を変調する方法である。
【０００３】
３）パラメトリック型：
励起光と変換元変調光を光非線形材料に入射させ、２次又は３次の光非線形効果を用いて入力光の波長を変換する方法である。
４）波長シフト型：
変換元光を、変換先波長との波長差に相当する周波数で駆動された音響光学材料や電気光学材料に入射させ、それぞれ音響光学効果や電気光学効果により波長変換を行う方法である。
【０００４】
Ｏ／Ｅ／Ｏ型はデジタル電子回路により識別再生効果を付加できることが可能である反面、光の位相を制御する変調方式などでは構成が複雑になる点や、高速に変換先波長を切り替えたい場合、光源として波長を高速に変化できる波長可変光源が必要となる。
ＸＧＭ及びＸＰＭ型もＯ／Ｅ／Ｏ型と同様に、光の位相を制御する変調方式によっては構成が複雑になる点や、高速に変換先波長を切り替えたい場合、光源として波長を高速に変化できる波長可変光源が必要である。
【０００５】
パラメトリック型は入力光の変調方式に依存せず、光位相も含め同一の変調符号を有する変換光が得られるが、変換波長先が光非線形材料の特性パラメータによって制限をうける。
そのため、変換先波長を任意とする波長変換を行うには特性の異なる材料を多段に用いるなど技術的制約がある。
【０００６】
波長シフト型は、パラメトリック型と同様に入力光の変調方式に依存せず、光位相も含め同一の変調符号を有する変換光が得られるが、現状の音響光学デバイスの波長シフトデバイスの波長シフト量が数百ＭＨｚと小さいという欠点がある。
最近、電気光学効果を用いた光シングルサイドバンド（ＳＳＢ）変調デバイス技術の進展が進み、光ＳＳＢ変調器を光波長シフタ（ＷＳ）として使用することが可能となってきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
光ＳＳＢ変調器を正弦波で駆動し波長シフトデバイスとして使用した場合、波長シフト量は光通信波長帯である１．５マイクロメートル帯で高々０．４ｎｍ、光周波数シフト量にして高々数十ＧＨｚである。
従って、波長変換器に要請される数十ｎｍのシフト量は単独では得られない。
【０００８】
また、駆動する正弦波の周波数を変化させることにより波長シフト量を変化できるが、所詮０．４ｎｍの範囲内であり、数十ｎｍ以上での波長範囲で、高速に任意の波長に変換することができない。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、数十ｎｍ以上の波長範囲で任意の波長に高速に切り替えられる波長変換装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する本発明の請求項１に係る波長変換装置は、１つ又は複数波長を有する入力光の１つ又は複数の波長を変換して出力する波長変換装置において、入力光を１つの入力とする入力側波長多重合波器と、前記入力側波長多重合波器の出力ポートに接続された波長シフタと、前記波長シフタの出力光を、前記入力側光波長合波器の入力ポートであって、前記入力光の入力ポートとは異なる入力ポートに接続させることによりループを構成させる光接続手段と、前記ループ内に配置されており、任意の１つ又は複数の波長変換された光を選択して前記ループ外に取り出す光出力手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成する本発明の請求項２に係る波長変換装置は、請求項１記載の波長変換装置における前記光出力手段が波長特性が周期的であり、その周期性と前記波長シフタのシフト量とが等しいことを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成する本発明の請求項３に係る波長変換装置は、請求項１又は２記載の波長変換装置における前記光出力手段が波長多重分波器と、前記波長多重分波器の出力ポートを入力とする光スイッチ又は光分波器と、前記光スイッチ又は光分波器の出力ポートの１つを入力とする波長多重合波器とを有することを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成する本発明の請求項４に係る波長変換装置は、請求項１，２又は３記載の波長変換装置における前記波長シフタとして、光シングルサイドバンド変調器を用いることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の請求項５に係る波長変換装置は、請求項１，２，３又は４記載の波長変換装置における前記入力側波長多重合波器が光バンドパスフィルタを有し、前記光バンドパスフィルタの透過帯にある光が波長シフタ側へ出力し、透過帯以外の光路をループ側からの入力とすることを特徴とする。
【００１４】
上記目的を達成する本発明の請求項６に係る波長変換装置は、請求項１，２，３，４又は５記載の波長変換装置における前記光出力手段が可変光バンドパスフィルタを含み、前記光バンドパスフィルタを透過する波長の光を出力とし、通過しない波長帯の光をループに戻す構成であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の波長変換装置の基本的な構成を図１に示す。
本波長変換装置に入力された入力光は入力側波長多重合波器１０を通過して波長シフタ２０に入力される。
【００１６】
波長シフタ２０は駆動条件によって決定される光周波数シフト量だけ入力される光の周波数を偏移させる。
電気光学変調器や音響光学変調器の場合は駆動周波数ｆｍ（Ｈｚ）だけ光周波数が偏移する。
元の入力光の光周波数をｆ０（Ｈｚ）とすると、波長シフト光の光周波数はｆ０＋ｆｍ（Ｈｚ）となる。
【００１７】
波長シフタ２０の出力光は光ファイバや光導波路等の光接続手段４０により入力側波長多重合波器１０の入力側に接続され、回路はループを形成する。
この光は波長シフタ２０により波長が変位しているので、波長多重合波器１０により変換元光と同一の出力ポートに出力される。
従って、波長シフト光は再度波長シフタ２０に入力され、２度目の光周波数偏移を受け、その光周波数はｆ０＋２ｆｍ（Ｈｚ）となる。
【００１８】
以後これを繰り返し、ループの周回回数をＮとすると、周回光の光周波数はｆ０＋Ｎｆｍ（Ｈｚ）となる。
この光をループ内に設置された光出力手段３０を用いて所望の周回回数の光を外部に取り出すことにより、ｆｍのグリッドの任意の光周波数を有する波長変換光を得ることができる。
なお、光出力手段３０は、複数の波長変換された光を選択してループ外に取り出す場合は、波長特性が周期的であり、その周期性と波長シフタ２０のシフト量とが等しいことが望ましい。
【００１９】
【実施例】
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例に係る波長変換装置を図２に示す。
入力側波長多重合波器１０には光サーキュレータ１１と光ファイバブラックグレーティング（ＦＢＧ）１２を用いている。
ＦＢＧ１２は元の入力光の波長に対しては反射するよう設計／製作されたものを用いる。
【００２０】
従って、入力光は光サーキュレータ１１によりＦＢＧ側に迂回され、ＦＢＧ１２により反射され、再び光サーキュレータ１１に戻り波長シフタ側に出力される。つまり、光サーキュレータ１１及びＦＧＢ１２は、光バンドパスフィルタとして機能することになる。
波長シフタ２０としては音響光学素子やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３：略号ＬＮ）等の電気光学素子を用いた光ＳＳＢ変調器２１を用いることができる。
【００２１】
音響光学素子では光周波数偏移量が現状では、高々１ＧＨｚ程度しか得られないのに対して、ＬＮ−ＳＳＢ変調器２１では数十ＧＨｚの光周波数偏移量が得られる。
従って、光通信ネットワークで標準化されている波長グリッドの間隔の一つである５０ＧＨｚで駆動することにより長波長側又は短波長側に１グリッドづつ変位する。長波長側に偏移させるか、短波長側に偏移させるかは駆動条件により制御可能である。
【００２２】
波長シフタ２０の出力光は光出力手段３０に入力されている。
本実施例では光出力手段３０は、波長多重分波器３１、１×２光スイッチ３２、波長多重合波器３３により構成されている。波長多重分波器３１，３３としては、導波路アレイ（ＡＷＧ）が用いられる。
【００２３】
入力した波長シフト光はＡＷＧ３１によりその波長に応じた出力ポートに出力される。
従って、周回する回数に応じて主力するポートが異なる。
例えば、１回目がもっとも下のポートに出力され、１周回するたびに１つ上のポートに出力されるようにすることができる。
もちろん、逆に上のポートから下のポートに出力ポートを変化させることも可能である。
【００２４】
そこで、周回毎に下のポートから上のポートに出力ポートを変化させるようにした場合、所望の波長のポートより下のポートのスイッチをスルー（図の右側へ出力させる）とし、所望の波長のポートをドロップ（図の下側へ出力させる）ように設定することにより、高速に所望の波長の変換光を得ることができる。
波長シフタ２０はその駆動パワーにより変換元波長の光とシフト光のパワーの比を変化させることが可能である。
【００２５】
従って、波長シフタ２０の駆動パワーと１×２光スイッチ３２の分岐比を調整することにより、多波長の出力を得るようにすることも可能である。
本実施例では、波長シフタ２０を駆動する発信器の確度、線幅とも１Ｈｚ以内であるため、得られた波長変換光の精度、光線幅拡がりとも実用上まったく劣化しないという利点もある。
各種光部品の損失を補うため、ループ内に光増幅器５０を挿入している。
【００２６】
〔実施例２〕
本発明の第２の実施例に係る波長変換装置を図３に示す。
本実施例は、光出力手段３０を可変光バンドパスフィルタ３５と光サーキュレータ３４で構成したものである。本実施例は、請求項６に対応したものであり、光出力手段以外の構成は前述した実施例１と同様であるので省略した。
波長シフタ２０からの出力光はまず、光サーキュレータ３４に入力され、可変光バンドパスフィルタ３５を通過すると、入力側波長多重合波器へ出力されることになる。
【００２７】
可変光バンドパスフィルタ３５は、ＦＢＧを用いて構成され、所望の波長を反射するように張力等を制御される。言い換えると、所望の波長以外は、可変長バンドパスフィルタ３５を通過するよう制御される。
いま、波長シフタ２０より出力される周回光の波長が所望の波長ではない場合、光サーキュレータ１１を通過した光はＦＢＧ３５を通過し再度ループの周回光となる。
ある周回回数後、所望の波長となった場合、光サーキュレータ３４を通過した光はＦＢＧ３５により反射され、再び光サーキュレータ３４に戻り、出力側ポートヘ出力される。
【００２８】
このように説明したように本発明は、波長シフタにより光信号の波長を変換する装置であり、波長シフタを周回系の中に入れ、波長特性の周期性が波長シフタのシフト量と等しい光出力手段を用いることにより、ＷＤＭシステムに適した、波長変換量の大きな波長変換装置が容易に構成できるという効果がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明は、波長シフタを周回系の中に入れ、波長特性の周期性が波長シフタのシフト量と等しい光出力手段を用いることにより、変換可能な波長領域の拡大及び変換後の波長間隔を精度良く保てるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図３】光出力手段の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０　入力側波長多重合波器
１１　光サーキュレータ
１２　ファイバブラッググレーティング
２０　波長シフタ
２１　光ＳＳＢ変調器
３０　光出力手段
３１，３３　ＡＷＧ
３２　１×２光スイッチ
３４　光サーキュレータ
３５　可変光バンドパスフィルタ
４０　接続手段
５０　光増幅器
【図１】
2004037805.tif 000003
【図２】
2004037805.tif 000004
【図３】
2004037805.tif 000005