(57)【要約】【課題】本発明は、電気信号に変換することなく、また、周波数によらずに、光信号のまま１台でもって、信号光の周波数を任意に逓倍できるようにすることを目的とする。【解決手段】本発明では、（イ）入力される連続光を２つに分岐して、その一方を信号光が入力される位相変化部に分配し、もう一方を信号光が入力されない位相変化部に分配するとともに、その２つの位相変化部を通過した光を合波して出力する光干渉部と、（ロ）入力される信号光と入力される連続光の双方又はいずれか一方に対応付けて設けられて、その対応付けられる光のパワーを調整するパワー調整部と、（ハ）パワー調整部を制御することにより、２つの位相変化部の位相差をｎπ（ｎ：１以上の整数）と離散点に変化させる制御部とを備えるように構成する。この構成に従って、入力される信号光の周波数を任意に逓倍できるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される信号光の周波数を任意に逓倍する可変光逓倍器であって、
入力される連続光を２つに分岐して、その一方を信号光が入力される位相変化部に分配し、もう一方を信号光が入力されない位相変化部に分配するとともに、その２つの位相変化部を通過した光を合波して出力する光干渉部と、
入力される信号光と入力される連続光の双方又はいずれか一方に対応付けて設けられて、その対応付けられる光のパワーを調整するパワー調整部と、
上記パワー調整部を制御することにより、上記２つの位相変化部の位相差をｎπ（ｎ：１以上の整数）と離散点に変化させる制御部とを備えることを、
特徴とする可変光逓倍器。
【請求項２】
請求項１に記載の可変光逓倍器において、
上記光干渉部は、信号光と連続光とを対向入力する形で入力する場合に、波長が同一となる信号光と連続光とを入力することを、
特徴とする可変光逓倍器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の可変光逓倍器において、
上記制御部は、信号光に対応付けて設けられるパワー調整部のみを制御することを、
特徴とする可変光逓倍器。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の可変光逓倍器において、
上記制御部は、連続光に対応付けて設けられるパワー調整部のみを制御することを、
特徴とする可変光逓倍器。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の可変光逓倍器において、
上記制御部は、信号光に対応付けて設けられるパワー調整部と連続光に対応付けて設けられるパワー調整部との双方を制御することを、
特徴とする可変光逓倍器。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の可変光逓倍器において、
上記制御部は、上記２つの位相変化部のそれぞれに対応付けて設けられて、対となる位相変化部の位相調整を行う２つの調整部の双方又はいずれか一方の増幅利得を制御することを、
特徴とする可変光逓倍器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号を介さない全光信号処理を目的として使用されて、電気信号に変換することなく、また、周波数によらずに、光信号のまま１台でもって、入力信号光の周波数を任意に逓倍できるようにする可変光逓倍器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７、図８および図９に、従来の光逓倍器の構成を図示する。
【０００３】
図７に示す従来の光逓倍器はＯＥＯ型（光・電気・光型）の光逓倍器である。周波数ｆ０（ｆ０＝１／Ｔ）のクロック光を受信器に入力し電気信号に変換した後、分波器で２経路に分配し、遅延部でΔｔ＝τ（τ＝Ｔ／４）の遅延差をつけて、排他的論理和（ＸＯＲ）に入力する。その結果、入力の２倍の周波数２ｆ０を持つクロック信号が送信器に入力されて光信号に変換され、周波数２ｆ０のクロック光となる。この場合、逓倍数は２で固定となる。
【０００４】
図８に示す従来の光逓倍器は光の２逓倍器である。周期Ｔのクロック光をカプラで２分岐し、Ｔ／２の遅延差をつけて、再びカプラで合波する。その結果、周波数２ｆ０のクロック光が出力される。この場合も、逓倍数は２で固定となる。
【０００５】
図９に示す従来の光逓倍器は光の４逓倍器である。周期Ｔのクロック光を合分波器で４分岐し、Ｔ／４ずつ遅延差をつけて、再び合分波器で合波する。その結果、周波数４ｆ０のクロック光が出力される。この場合、逓倍数は４で固定となる。
【０００６】
なお、電子回路の逓倍器については、下記の非特許文献１や特許文献１に記載されるような方法が用いられている。
【非特許文献１】中村次男著「ディジタル回路の基礎」（日本理工出版会）ｐ.85
【特許文献１】特開平９−８３３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の逓倍器では、ＯＥＯ型の逓倍器の場合でも光の逓倍器の場合でも、逓倍数は可変でないことから汎用性がないという欠点があった。
【０００８】
また、このような従来の逓倍器では、ＯＥＯ型の逓倍器の場合でも光の逓倍器の場合でも、入力周波数の変化に応じて遅延部の調整が必要であるという欠点があった。
【０００９】
また、このような従来のＯＥＯ型の逓倍器では、光信号をいったん電気信号に変換し、それを再び光信号に変換しなければならないという欠点があった。
【００１０】
このように、従来技術に従っていたのでは、電気信号に変換することなく、また、周波数によらずに、光信号のまま１台でもって、入力信号光の周波数を任意に逓倍できるようにする光逓倍器を実現できない。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、電気信号に変換することなく、また、周波数によらずに、光信号のまま１台でもって、入力信号光の周波数を任意に逓倍できるようにする新たな可変光逓倍器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために、本発明の可変光逓倍器は、（イ）入力される連続光を２つに分岐して、その一方を信号光が入力される位相変化部に分配し、もう一方を信号光が入力されない位相変化部に分配するとともに、その２つの位相変化部を通過した光を合波して出力する光干渉部と、（ロ）入力される信号光と入力される連続光の双方又はいずれか一方に対応付けて設けられて、その対応付けられる光のパワーを調整するパワー調整部と、（ハ）パワー調整部を制御することにより、２つの位相変化部の位相差（位相変化の差分最大値）をｎπ（ｎ：１以上の整数）と離散点に変化させる制御部とを備えることで、入力される信号光の周波数を任意に逓倍できるようにすることを実現する。
【００１３】
ここで、入力される連続光の光パワーを調整するパワー調整部については、分岐前の連続光の光パワーを調整する形で設けられることもあるし（この場合にはパワー調整部は１つとなる）、分岐後の連続光の光パワーを調整する形で設けられることもある（この場合にはパワー調整部は２つとなる）。
【００１４】
本発明の可変光逓倍器では、この構成を採るときに、光干渉部は、信号光と連続光とを対向入力する形で入力する場合に、波長が同一となる信号光と連続光とを入力することがある。
【００１５】
また、制御部は、信号光に対応付けて設けられるパワー調整部のみを制御したり、連続光に対応付けて設けられるパワー調整部のみを制御したり、その両方のパワー調整部を制御することで、２つの位相変化部の位相差をｎπと離散点に変化させるように処理することになる。
【００１６】
さらに、制御部は、２つの位相変化部のそれぞれに対応付けて設けられて、対となる位相変化部の位相調整を行う２つの調整部の双方又はいずれか一方の増幅利得を制御することがある。
【００１７】
このように構成される本発明の可変光逓倍器は、相互位相変調型波長変換器として用いられる光干渉計を基本構成としており、相互位相変調型波長変換器では、いずれか一方の位相変化部へのみ入力する信号光により変化する屈折率に伴って、光干渉計の原理に従って、信号光の光パワーの増加とともに、変換光の光パワーが極小値と極大値とを周期的に繰り返すという特性を持つ。
【００１８】
この特性を利用して、本発明の可変光逓倍器では、信号光の光パワーを変化させることにより（連続光の光パワーとの関係で相対的に変化させればよい）、信号光の周波数を任意に逓倍できるようにすることを実現する。
【００１９】
このとき、信号光の光パワーの変化だけで逓倍値が決まることから、信号光の周波数によらずに可変逓倍を実現できるようになる。
【００２０】
ここで、相互位相変調型波長変換器は波長変換器として用いられることから、信号光の波長と連続光の波長とを異なるようにしているが、本発明の可変光逓倍器は波長変換を行うものではないので、信号光と連続光とを対向入力する形で入力する場合には、信号光の波長と連続光の波長とが同じであっても構わない。
【発明の効果】
【００２１】
このようにして、本発明によれば、電気信号に変換することなく、また、周波数によらずに、光信号のまま１台でもって、入力信号光の周波数を任意に逓倍できるようになる。
【００２２】
しかも、本発明によれば、この実現にあたって、光信号の波長を変えることなく可変逓倍を実現できるようにもなるし、光信号の波長を変える形で可変逓倍を実現できるようにもなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１に、本発明の可変光逓倍器の一実施形態例を図示する。
【００２４】
この実施形態例に従う本発明の可変光逓倍器は、相互位相変調型波長変換器１０１と、入力信号光（入力クロック光と称することがある）の光パワーを調整するパワー調整器１０２と、入力連続光を発生する連続光光源１０３と、入力連続光の光パワーを調整するパワー調整器１０４と、パワー調整器１０２やパワー調整器１０４などを制御する制御部１０５とから構成される。
【００２５】
相互位相変調型波長変換器１０１は、光干渉計の両アームに位相変化部（図中の斜線で示す部分）を有し、それらの位相変化部の位相を調整する調整器１０６，１０７が設けられている。
【００２６】
ここで、この実施形態例に従う場合には、信号光の光パワーを調整するパワー調整器１０２のみが制御部１０５からの制御信号によって制御されることになる。また、入力連続光の光パワーは一定であるとともに、相互位相変調型波長変換器１０１の持つ２つの位相変化部は初期調整を受けた後は調整されることはない。
【００２７】
このように構成される本発明の可変光逓倍器では、一定パワーの連続光（波長λｃ）がポート１０９から相互位相変調型波長変換器１０１へ入力されるとともに、信号光として周波数ｆ０のクロック光（波長λｓ）がポート１０８から相互位相変調型波長変換器１０１へ入力されると、相互位相変調型波長変換器１０１のポート１１０から、入力クロック光の逓倍の周波数を持ち、かつ連続光と同じ波長のクロック光を出力するように動作する。
【００２８】
このとき、相互位相変調型波長変換器１０１への入力クロック光の光パワーを段階的に切り替えることで、出力逓倍数を２、３、４、・・・と切り替えることができる。当然のことながら、出力逓倍数を１とすることもできる。
【００２９】
なお、相互位相変調型波長変換器１０１は、通常の場合には波長変換器として用いられており、この場合には、信号光として周波数ｆ０のクロック光（波長λｓ）がポート１０８から入力されると、同じ周波数ｆ０を持つ連続光と同じ波長（波長λｃ）のクロック光をポート１１０から出力するように動作することになる。
【００３０】
次に、図１のように構成される本発明の可変光逓倍器の動作原理について詳細に説明する。
【００３１】
図２に、相互位相変調型波長変換器１０１の構成を図示する。
【００３２】
この図に示すように、相互位相変調型波長変換器１０１は、基板２０１上に、光導波路２０２と半導体光増幅器２０３，２０４とを配置したマッハツェンダ型の光干渉計で構成されている。ここで、図中に示す２０５、２０６、２０７、２０８は光カプラである。
【００３３】
このように構成される相互位相変調型波長変換器１０１では、ポート２０９から連続光が入力されると、図中の破線で示すように、光カプラ２０５で２分岐して、それぞれを半導体光増幅器２０３，２０４に通し、それを光カプラ２０７で合波してポート２１０に出力する。そこへ、ポート２１１から信号光が入力されると、それを半導体光増幅器２０３へのみ入力し、この光強度の変化によって半導体光増幅器２０３内のキャリア密度が増減し、このため屈折率が変化して連続光に位相変化を与える。これにより、ポート２１０から出力される連続光の出力に強度変調が生じ、これが出力変換光となる。
【００３４】
ここで、図２に示す相互位相変調型波長変換器１０１は対称光干渉計の構造を有しており、ポート２１０の出力は入力信号に対して同相となる。今後、この動作条件で説明することにする。
【００３５】
図３に、このように動作する相互位相変調型波長変換器１０１を可変光逓倍器として用いる場合の入出力特性を図示する。ここで、横軸は入力信号光の光パワーを示し、縦軸は出力変換光の光パワーを示している。
【００３６】
この図に示すように、相互位相変調型波長変換器１０１では、半導体光増幅器２０３へのみ入力する信号光により変化する屈折率に伴って、光干渉計の原理に従って、入力信号光の光パワーの増加とともに、出力変換光の光パワーが極小値と極大値とを周期的に繰り返すことになる。このとき、半導体光増幅器２０３での位相は例えばπから４πと変化する。なお、通常の波長変換を行う場合には、π変化の動作点が用いられている。
【００３７】
このような条件下で、周波数ｆ０（周期Ｔ）のクロック光を入力信号光として入力する。
【００３８】
このとき、入力クロック光の光パワーが図中に示すＰ２のとき、すなわち、半導体光増幅器２０３での位相変化が２πとなるときには、図中に示すように、出力クロック光の周期はＴ／２となり、周波数２ｆ０のクロック光が出力される。
【００３９】
同様に、入力クロック光の光パワーが図中に示すＰ３のとき、すなわち、半導体光増幅器２０３での位相変化が３πとなるときには、図中に示すように、周波数３ｆ０のクロック光が出力される。そして、入力クロック光の光パワーが図中に示すＰ４のとき、すなわち、半導体光増幅器２０３での位相変化が４πとなるときには、図中に示すように、周波数４ｆ０のクロック光が出力される。
【００４０】
このように周期的（サイン関数）に変化する出力特性を利用することにより、入力クロック光の周波数を任意に逓倍することができる。また、このときの相互位相変調型波長変換器１０１への入力条件は入力クロック光の周波数ｆ０に依らないので、入力クロック光の周波数ｆ０が変化しても相互位相変調型波長変換器１０１への入力クロック光の光パワーのみが離散的に変化すれば可変逓倍が可能である。
【００４１】
したがって、本発明の可変光逓倍器によれば、電気信号に変換することなく、また、周波数によらずに、光信号のまま１台でもって、入力信号光の周波数を任意に逓倍できるようになる。
【００４２】
ここで、図１に示す実施形態例では、連続光と入力クロック光とを互いに対向入力するという構成を採ることから、連続光の波長と入力クロック光の波長とは同一であっても構わない。
【００４３】
すなわち、相互位相変調型波長変換器１０１を通常通りに波長変換器として用いる場合には、連続光の波長と入力クロック光の波長とを同一とすることはできないものの、本発明では可変光逓倍器を実現することを目的とするものであることから、連続光と入力クロック光とを互いに対向入力するという構成を採る場合には、連続光の波長と入力クロック光の波長とは同一であってもよいのである。
【００４４】
一方、図４に示すように、連続光と入力クロック光とを同方向入力するという構成を採ることも可能である。ここで、図中に示す３０１〜３１０は図１に示す１０１〜１１０と同じものを示している。この場合には、連続光の波長と入力クロック光の波長とを異なるものにする必要があるとともに、出力ポートとなるポート３０９の後段に、連続光のみを通過させる光フィルタ３１１を配置する必要がある。
【００４５】
本発明で用いられる相互位相変調型波長変換器１０１としては、半導体光増幅器２０３，２０４と光導波路２０２とが同一半導体基板上に一体的に作りこまれたモノリシック型であってもよいし、ＰＬＣ（Planar lightwave circuit：平面光波回路）上に半導体光増幅器２０３，２０４が搭載された構成であるハイブリッド型であってもよい。
【００４６】
また、使用波長は半導体光増幅器の３ｄＢ帯域内であればどの波長でも構わない。また、半導体光増幅器の代わりにＥＡ変調器（Electro absorption modulator：電界吸収型変調器）を用いても構わない。また、信号光の入力しない側の半導体光増幅器の代わりにＴＯ（Thermo optical）効果を用いた位相調整器を用いても構わない。
【００４７】
図５に、本発明の可変光逓倍器の他の実施形態例を図示する。ここで、図中に示す４０１〜４０７は図１に示す１０１〜１０７と同じものを示している。
【００４８】
この実施形態例では、入力連続光の光パワーのみが制御部４０５によって制御される構成になっている。図１の実施形態例では、連続光の光パワーが一定の下に、入力クロック光の光パワーを離散的に増加させるように切り替えたが、同様の出力結果は、入力クロック光の光パワーが一定の下に、連続光の光パワーを離散的に減少させるように切り替えることでも得られる。
【００４９】
図６に、本発明の可変光逓倍器の他の実施形態例を図示する。ここで、図中に示す５０１〜５０７は図１に示す１０１〜１０７と同じものを示している。
【００５０】
この実施形態例では、２つのパワー調整器５０２，５０４と位相変化部の調整用に用意する調整器の内の１つとが制御部５０５によって制御される構成になっている。動作原理は図１の実施形態例と同様である。通常、半導体光増幅器の利得は入力光パワーの増加に伴い減少するため、位相変化π、２π、３π・・に対する各出力振幅は逓倍数が増えると一定でなくなる。これをほぼ一定にするためには位相変化部の調整（増幅利得の調整）を一緒に行うことが有効である。なお、位相変化部の調整用に用意する２つの調整器を制御部５０５によって制御するようにしてもよい。
【００５１】
ここで、制御部５０５は、複数の調整器を制御するという構成を採る場合には、例えば、ある調整器の設定値に対応付ける形で、その設定値でその調整器を制御する場合には、その他の調整器の設定値をどのような値に設定するのかということについて管理する設定値の一覧表を用意して、それを使って複数の調整器の制御処理を実行することになる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、ダイナミックな波長パスルーチングに基づく将来の光波ネットワークの構築に必要となる光デバイスへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態例である。
【図２】相互位相変調型波長変換器の構成図である。
【図３】本発明の動作を説明する図である。
【図４】本発明の他の実施形態例である。
【図５】本発明の他の実施形態例である。
【図６】本発明の他の実施形態例である。
【図７】従来技術の説明図である。
【図８】従来技術の説明図である。
【図９】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１  相互位相変調型波長変換器
１０２  パワー調整器
１０３  連続光光源
１０４  パワー調整器
１０５  制御部
１０６  調整器
１０７  調整器
１０８  ポート
１０９  ポート
１１０  ポート
【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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