(57)【要約】【課題】半導体光増幅器（ＳＯＡ）のＸＧＭ及びパターン効果によるＡＭノイズを抑圧する。【解決手段】ＳＯＡ２０に、信号波長λｓのパルス信号光１０と、信号波長λｓとは異なるプローブ波長λｐのＣＷプローブ光１４を入力する。ＳＯＡ２０は、ＸＰＭにより、パルス信号光１０の振幅変化に応じてＣＷプローブ光１４の光位相を変調する。光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）２２は、ＳＯＡ２０の出力光からプローブ波長λｐの成分のみを透過する。分波器２４はＯＢＰＦ２２の出力光を２分割し、一方を合波器２６に、他方を合波器２８に印加する。位相調整器１８及び減衰器２６は、プローブ光１４の光位相と振幅をそれぞれ調整する。合波器２８は、パルス期間で逆の光位相になる位相関係でＣＷプローブ光１４とＰＭ変調光２４ａを合波する。減衰器３０は合波器２８の出力光の振幅を調整する。合波器３２は、ＰＭ変調光２４ｂに減衰器３０の出力光を逆位相で合波する。【選択図】  図１
2004297582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号波長のパルス信号光（１０）の入力端子と、
当該信号波長とは異なるプローブ波長のプローブ光（１４）の入力端子と、
当該プローブ光（１４）を２分割する第１の分波器（１６）と、
当該第１の分波器（１６）の一方の出力光と当該パルス信号光（１０）とが入力するＸＰＭ光デバイスであって、当該パルス信号光（１０）の振幅変化に応じて当該分波器（１６）の一方の出力光の光位相を変調するＸＰＭ光デバイス（２０）と、
当該ＸＰＭ光デバイス（２０）で光位相を変調された当該プローブ波長の光を２分割する第２の分波器（２４）と、
当該パルス信号光（１０）の非パルス期間に相当する期間において同じ光位相関係で、当該第１の分波器（１６）の他方の出力光と当該第２の分波器（２４）の一方の出力光とを合波する第１の合波器（２８）と、
当該パルス信号光（１０）のパルス期間に相当する期間において同じ光位相関係で、当該第２の分波器（２４）の他方の出力光に当該第１の合波器（２８）の出力光を合波する第２の合波器（３２）
とを具備することを特徴とする光信号処理装置。
【請求項２】
当該プローブ光（１４）が連続光からなる請求項１に記載の光信号処理装置。
【請求項３】
信号波長のパルス信号光（１０）を入力し、
当該信号波長とは異なるプローブ波長のプローブ光（１４）を入力し、
当該プローブ光（１４）を２分割して、第１プローブ光成分と第２プローブ光成分を生成し、
ＸＰＭデバイス（２０）により当該パルス信号光（１０）の振幅変化に応じて当該第１プローブ光成分の光位相を変調し、
位相変調された第１プローブ光成分を２分割して、第１ＰＭ変調光（２４ａ）と第２ＰＭ変調光（２４ｂ）を生成し、
当該パルス信号光（１０）の非パルス期間に相当する期間において同じ光位相関係で、当該第１ＰＭ変調光（２４ａ）と当該第２プローブ光成分とを実質的に同じ振幅で合波し、
当該パルス信号光（１０）のパルス期間に相当する期間において同じ光位相関係で、当該第２ＰＭ変調光（２４ｂ）に、当該第１ＰＭ変調光（２４ａ）と当該第２プローブ光成分の合波光を合波する
ことを具備することを特徴とする光信号処理方法。
【請求項４】
当該プローブ光（１４）が連続光からなる請求項３に記載の光信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号処理装置及び方法に関し、より具体的には、半導体光増幅器の相互位相変調（ＸＰＭ）を利用する光信号処理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
屈折率を変調する相互位相変調ＸＰＭ（Ｃｒｏｓｓ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、及び、利得（又は吸収量）を変調する相互利得変調ＸＧＭ（Ｃｒｏｓｓ  Ｇａｉｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）は、光信号を別の光で制御する光デバイスを実現する。ＸＰＭ又はＸＧＭの光素子としては、半導体光増幅器が知られている。
【０００３】
例えば、データを搬送する信号光とＣＷ光をＸＰＭ又はＸＧＭ光素子に入力することにより、ＣＷ光を信号光により変調することができる。これは、データを搬送する光キャリアの変更、即ち、波長変換に利用される。また、一方を制御光とすることで、光スイッチ又は光ゲートを実現できる。
【０００４】
ＳＯＡを使用する波長変換装置が、
特開２００２−４０５０４号公報（米国特許６４３７９０５号公報）
特開平１１−１１９２７５号公報（米国特許６２５６１３７号公報）
米国特許６３４９１０６号公報
米国特許６２９４８２１号公報
米国特許６２５９５５２号公報
特開平１０−２１３８２６号公報（米国特許５９４６１２９号公報）
米国特許６０４６８４１号公報及び
特開平１０−７８５９５号公報（米国特許５９５９７６４号公報）
に記載されている。特開平１０−７８５９５号公報（米国特許５９５９７６４号公報）には、電気吸収型光変調器の相互吸収飽和特性を使用する波長変換装置も記載されている。
【０００５】
図３は、ＳＯＡを使用する従来の波長変換装置の概略構成ブロック図を示し、図４は、各部の波形例を示す。
【０００６】
データを搬送する信号波長λｓのパルス信号光５０が、合波器５２に入力する。図４の波形７０は、入力パルス信号光５０の波形例を示す。以下の説明では、パルス信号光５０で光パルスの存在する期間及びこれに対応する期間をパルス期間、光パルスの無い期間及びこれに対応する期間を非パルス期間と呼ぶ。
【０００７】
信号波長λｓとは異なるプローブ波長λｐの連続光（プローブ光）５４が、分波器５６に入力する。分波器５６は、ＣＷプローブ光５４を２分割し、一方を合波器５２に印加し、他方を位相調整器５８に印加する。
【０００８】
合波器５２は、入力パルス信号光５０と分波器５６からのＣＷプローブ光５４を合波し、その合波光を半導体光増幅器（ＳＯＡ）６０に印加する。ＳＯＡ６０は、ＸＰＭにより、パルス信号光５０の振幅変化に応じてＣＷプローブ光５４の光位相を変調する。ここでは、パルス信号光５０のパルス期間と非パルス期間とで、ＣＷプローブ光５４の光位相がπだけ異なるように、ＳＯＡ６０のバイアスが設定されているとする。
【０００９】
光バンドパスフィルタ６２は、ＳＯＡ６０の出力光からプローブ波長λｐの成分のみを透過する。図４の波形７２は、光バンドパスフィルタ６２の出力光（プローブ波長λｐ）の振幅及び位相変化を示す。ＳＯＡ６０はＸＧＭ効果も具備するので、入力パルス信号光５０の振幅変化に応じてＣＷプローブ光５４の振幅を変化させる。この変化は、ＣＷプローブ光５４に対するＡＭノイズとなる。特に、パルス期間の中央に大きなＡＭノイズが重畳する。これは、パルス信号光５０のパルス期間では、ＳＯＡ６０の波長λｐに対するゲインが低下することに起因する。図４では、省略してあるが、ＳＯＡ６０に入力するパルス信号光５０のデータパターンに依存したパターン効果も、ＣＷプローブ光５４にＡＭノイズを重畳させる。このようなＸＧＭ及びパターン効果の無い理想的な状態では、光バンドパスフィルタ６２の出力光の振幅はフラットになり、その光位相のみが、パルス信号光５０の振幅に応じて変化する。
【００１０】
位相調整器５８は、光バンドパスフィルタ６２のマーク部分の光位相に対して相対的にπだけずれた光位相関係になるように、分波器５６からのＣＷプローブ光５４の光位相を調整する。
【００１１】
合波器６４は、光バンドパスフィルタ６２の出力光に、位相調整装置５８により光位相を調整されたＣＷプローブ光を合波する。図４の波形７４は、合波器６４の出力光６６の波形を示す。合波器６４の出力光６６は、入力パルス信号光５０の波長をλｓからプローブ波長λｐに変換した波長変換信号光になっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成では、波長変換後の信号光（合波器６４の出力光６６）には、図４の波形７４に示すように、ＳＯＡ６０のＸＧＭによるＡＭノイズが重畳している。合波器６４の出力光６６には更には、入力パルス信号光５０のデータパターンによるパターン効果による、より長い周期のＡＭノイズも重畳する。このようなＡＭノイズは、伝送特性を大きく劣化させ、データ伝送を不安定にする。
【００１３】
これは、波長変換装置に限らず、２つの波長の光のＸＰＭによる相互作用を利用する光デバイスであって、ＸＧＭ及び／又はパターン効果によるＡＭノイズが重畳する光デバイスで一般的に生じ得る問題である。
【００１４】
本発明は、ＸＧＭ及び／又はパターン効果によるＡＭノイズを効果的に抑圧した光信号処理装置及び方法を提示することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光信号処理装置は、信号波長のパルス信号光の入力端子と、当該信号波長とは異なるプローブ波長のプローブ光の入力端子と、当該プローブ光を２分割する第１の分波器と、当該第１の分波器の一方の出力光と当該パルス信号光とが入力するＸＰＭ光デバイスであって、当該パルス信号光の振幅変化に応じて当該分波器の一方の出力光の光位相を変調するＸＰＭ光デバイスと、当該ＸＰＭ光デバイスで光位相を変調された当該プローブ波長の光を２分割する第２の分波器と、当該パルス信号光の非パルス期間に相当する期間において同じ光位相関係で、当該第１の分波器の他方の出力光と当該第２の分波器の一方の出力光とを合波する第１の合波器と、当該パルス信号光のパルス期間に相当する期間において同じ光位相関係で、当該第２の分波器の他方の出力光に当該第１の合波器の出力光を合波する第２の合波器とを具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る光信号処理方法は、信号波長のパルス信号光を入力し、当該信号波長とは異なるプローブ波長のプローブ光を入力し、当該プローブ光を２分割して、第１プローブ光成分と第２プローブ光成分を生成し、ＸＰＭデバイスにより当該パルス信号光の振幅変化に応じて当該第１プローブ光成分の光位相を変調し、位相変調された第１プローブ光成分を２分割して、第１ＰＭ変調光と第２ＰＭ変調光を生成し、当該パルス信号光の非パルス期間に相当する期間において同じ光位相関係で、当該第１ＰＭ変調光と当該第２プローブ光成分とを実質的に同じ振幅で合波し、当該パルス信号光のパルス期間に相当する期間において同じ光位相関係で、当該第２ＰＭ変調光に、当該第１ＰＭ変調光と当該第２プローブ光成分の合波光を合波することを具備することを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、当該プローブ光が連続光からなる。
【００１８】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示し、図２は、本実施例の各部の波形例を示す。なお、図２では、各波形４０〜４６のタイミング関係を理解しやすいように、本実施例の各光デバイスによる遅延は無視してある。
【００２０】
データを搬送する信号波長λｓのパルス信号光１０が、合波器１２に入力する。図２の波形４０は、入力パルス信号光１０の波形例を示す。以下の説明では、パルス信号光１０で光パルスの存在する期間及びこれに対応する期間をパルス期間、光パルスの無い期間及びこれに対応する期間を非パルス期間と呼ぶ。
【００２１】
信号波長λｓとは異なるプローブ波長λｐの連続光（プローブ光）１４が、分波器１６に入力する。分波器１６は、ＣＷプローブ光１４を均等に２分割し、一方は合波器１２に印加され、他方は、位相調整器１８及び減衰器２６を介して合波器２８に印加される。
【００２２】
合波器１２は、入力パルス信号光１０と分波器１６からのＣＷプローブ光１４を合波し、その合波光を半導体光増幅器（ＳＯＡ）２０に印加する。ＳＯＡ２０は、ＸＰＭにより、パルス信号光１０の振幅変化に応じてＣＷプローブ光１４の光位相を変調する。ここでは、パルス信号光１０のパルス期間と非パルス期間とで、ＣＷプローブ光１４の光位相がπだけ異なるように、ＳＯＡ２０のバイアスが設定されているとする。
【００２３】
光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ）２２は、ＳＯＡ２０の出力光からプローブ波長λｐの成分、即ちＰＭ変調光のみを透過する。図２の波形４２は、光バンドパスフィルタ２２から出力されるＰＭ変調光（プローブ波長λｐ）の振幅及び位相変化を示す。ＸＧＭ及びパターン効果により、ＳＯＡ２０では、ＣＷプローブ光１４の振幅にＡＭノイズが重畳する。ここまでは、図３に示す従来例の構成と全く同じである。
【００２４】
分波器２４は、光バンドパスフィルタ２２から出力される波長λｐのＰＭ変調光を２分割し、一方のＰＭ変調光２４ａが合波器２８の第１の入力ポートに入力し、他方のＰＭ変調光２４ｂが合波器３２に入力する。
【００２５】
光分波器１６で分割されたＣＷプローブ光は、位相調整器１８及び減衰器２６を介して合波器２８の第２の入力ポートに入力する。位相調整器１８は、合波器２８の第２の入力ポートに入力するＣＷプローブ光の光位相が、合波器２８の第１の入力ポートに入力するＰＭ変調光２４ａのパルス期間の光位相と逆になるように、分波器１６からのＣＷプローブ光１４の光位相を調整する。また、減衰器２６は、合波器２８の第２の入力ポートに入力するＣＷプローブ光の振幅が、合波器２８の第１の入力ポートに入力するＰＭ変調光２４ａの振幅と同程度になるように、位相調整器１８の出力光の振幅を調整する。減衰器２６を位相変調器１８の前に配置してもよい。位相調整器１８及び減衰器２６により、合波器２８に入力する位相変調光２４ａとＣＷプローブ光（減衰器２６の出力光）とは、振幅がほぼ同じで、且つ、位相変調光２４ａの非パルス期間で光位相が同じになる。
【００２６】
合波器２８は、分波器２４からのＰＭ変調光２４ａ（波形４２）に減衰器２６の出力光（ＣＷプローブ光）を合波する。合波器２８の両入力光は、ＰＭ変調光２４ａ（波形４２）のパルス期間では逆の光位相になり、ＰＭ変調光２４ａ（波形４２）の非パルス期間では同じ光位相になり、且つ、振幅がほぼ同じであるので、合波器２８の出力光は、図２の波形４４に示すように、パルス期間に光パルスが存在せず、非パルス期間に光パルスが存在する、パルス信号光１０を反転した光パルス波形になる。但し、波形４４に示すように、パルス期間には、ＰＭ変調光２４ａ，２４ｂ（波形４２）のＡＭノイズとは逆位相のＡＭノイズが重畳し、非パルス期間には、ＰＭ変調光２４ａ，２４ｂ（波形４２）のＡＭノイズと同位相のＡＭノイズが重畳している。
【００２７】
合波器２８の出力光は、減衰器３０を介して合波器３２の別の入力に入力する。減衰器３０は、減衰器３０の出力光の非パルス期間の振幅が、合波器２４から合波器３２に入力するＰＭ変調光２４ｂの非パルス期間の振幅と同程度になるように、合波器２８の出力光を減衰する。合波器２８での干渉により、非パルス期間では、合波器２８の出力光の振幅が、ＰＭ変調光２４ｂの振幅より約３ｄＢ、大きくなっているからである。
【００２８】
合波器３２は、ＰＭ変調光２４ｂ（波形４２）に、減衰器３０の出力光（波形４４）を逆位相、即ち光位相差πで合波する。即ち、パルス期間では、ＰＭ変調光２４ｂ（波形４２）と減衰器３０の出力光（波形４４）が同相で加算され、非パルス期間では、ＰＭ変調光２４ｂ（波形４２）と減衰器３０の出力光（波形４４）が逆相で加算される。これにより、非パルス期間の光が干渉により消滅する。合波器３２の出力光３４は、図２の波形４６に示すように、パルス期間に光パルスがあり、非パルス期間にはノイズ光のみがある、実質的にパルス信号光１０と同じ波形を具備する。
【００２９】
ＡＭノイズ成分については、合波器２８がＡＭノイズ成分を抽出し、合波器３２が、抽出されたＡＭノイズ成分をＰＭ変調光に逆位相で加算している。具体的には、ＰＭ変調光２４ｂ（波形４２）と減衰器３０の出力光（波形４４）とではＡＭノイズ成分の光位相が反転している。従って、合波器３０は、ＰＭ変調光２４ｂ（波形４２）に重畳するＡＭノイズを抑圧するように作用する。図２の波形４６に模式的に示すように、ＳＯＡ２０によるＡＭノイズが大幅に抑圧されたプローブ波長λｐのパルス信号光３４が得られる。
【００３０】
分波器１６，２４の分岐比及び合波器２８，３２の合波比によっては、減衰器２６，３０を省略する構成も可能である。また、前述したように、デバイス１２，１６〜３２による遅延によっては、適当な箇所にタイミング調整用の遅延素子を配置する必要があることはいうまでもない。
【００３１】
プローブ光１４がＣＷ光である実施例を説明したが、プローブ光１４が、入力パルス信号光１０に同期するパルス信号からなる場合、ＳＯＡ２０は、プローブ光１４とパルス信号光１０との２進論理演算を行う論理演算デバイスとして機能する。例えば、図１に示す実施例はまた、光ゲート又は光スイッチとして機能することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、光相互作用デバイスにおけるＸＧＭ及びパターン効果によるＡＭノイズを効率的に抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】図１に示す実施例の波形例である。
【図３】従来例の概略構成ブロック図である。
【図４】図３に示す従来例の波形例である。
【符号の説明】
１０：パルス信号光
１２：合波器
１４：ＣＷプローブ光
１６：分波器
１８：位相調整器
２０：半導体光増幅器（ＳＯＡ）
２２：光バンドパスフィルタ
２４：分波器
２６：減衰器
２８：合波器
３０：減衰器
３２：合波器
３４：合波器３０の出力光
４０：入力パルス信号光１０の波形例
４２：ＰＭ変調光の波形例
４４：合波器２８の出力光の波形例
４６：合波器３２の出力光３４の波形例
５０：パルス信号光
５２：合波器
５４：ＣＷプローブ光
５６：分波器
５８：位相調整器
６０：半導体光増幅器（ＳＯＡ）
６２：光バンドパスフィルタ
６４：合波器
６６：合波器６４の出力光
７０：入力パルス信号光５０の波形例
７２：光バンドパスフィルタ６２の出力光（プローブ波長λｐ）の波形例
７４：合波器６４の出力光６６の波形例
【図１】
2004297582.tif 000003
【図２】
2004297582.tif 000004
【図３】
2004297582.tif 000005
【図４】
2004297582.tif 000006