(57)【要約】【課題】数ＴＨｚの周波数シフトを行う。【解決手段】光周波数シフタは、分岐部、相互位相変調器、光ヒルベルト変換器、光遅延線、光コンバイナ、ビート光発生器を備える。相互位相変調器は、入力信号とビート光発生器で発生させた所望の間隔のビート光とを相互位相変調させ、光ヒルベルト変換器でヒルベルト変換し、ビート光に遅延を与えて再度相互位相変調を行い、単側に光周波数シフトした信号を生成し、光コンバイナで元の信号光と干渉させて、ビート光間隔の光周波数シフトした信号を生成する。【選択図】図１
2016206354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数成分の信号光を分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐した一方の信号光に対して所望の周波数間隔を有する第１のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から第２の周波数成分と第３の周波数成分との信号光を発生させる相互位相変調を行う第１の相互位相変調部と、
前記第１の相互位相変調部の出力に対して前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光で異なった位相変化を与える第１の変換部と、
前記第１の変換部の出力に対して前記第１のビート光と異なった位相を有する第２のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光を発生させる相互位相変調を行う第２の相互位相変調部と、
前記第２の相互位相変調部の出力と前記分岐部で分岐した他方の信号光を干渉させる干渉部と、を備えたことを特徴とした光周波数シフタ。
【請求項２】
前記分岐部で分岐した他方の信号光に対して前記第１のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光を発生させる相互位相変調を行う第３の相互位相変調部と、
前記第３の相互位相変調部で相互位相変調された信号光に対して前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光で異なった位相変化を与える第２の変換部と、
前記第２の変換部の出力に対して前記第１のビート光に前記第２のビート光と異なった位相変化を与えた第３のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光を発生させ第４の相互位相変調部と、をさらに備え、
前記第１の変換部と前記第２の変換部の特性がそれぞれ異なることを特徴とした請求項１に記載の光周波数シフタ。
【請求項３】
第１の周波数成分の信号光を分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐した一方の信号光に対して所望の周波数間隔を有する第１のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から第２の周波数成分と第３の周波数成分との信号光を発生させる相互位相変調を行う第１の相互位相変調部と、
前記第１の相互位相変調部の出力に対して前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光で異なった位相変化を与える第１の変換部と、
前記分岐部で分岐した他方の信号光に対して前記第１のビート光と異なった位相を有する第２のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光を発生させる相互位相変調を行う第２の相互位相変調部と、
前記第２の相互位相変調部の出力と前記変換部の出力を干渉させる干渉部と、を備えたことを特徴とした光周波数シフタ。
【請求項４】
前記第３の周波数成分の信号光は、前記第１の変換部で与える位相変化と前記第２の相互位変調部に用いる前記第２のビート光による位相変化を用いて弱めあうことを特徴とした請求項１乃至３記載のうちいずれか１つに記載の光周波数シフタ。
【請求項５】
前記第１の変換部は、前記第１の周波数成分の信号光を基準にヒルベルト変換を行うことを特徴とした請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の光周波数シフタ。
【請求項６】
前記第１のビート光に位相変化を与えて前記第２のビート光にするビート光調整部をさらに有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の光周波数シフタ。
【請求項７】
前記ビート光調整部は、位相変化を与える遅延部と、前記第１のビート光の強度を調整する減衰部とを備えたことを特徴とする請求項６に記載の光周波数シフタ。
【請求項８】
前記干渉部に入力する前に、前記干渉部に入力する信号光に対して光位相調整を行う位相シフタをさらに備えることを特徴とした請求項６又は、７のうちいずれか１つに記載の光周波数シフタ。
【請求項９】
前記干渉部からの出力結果を確認するモニタ部をさらに備え、
前記モニタ部は、確認結果に基づいて前記位相シフタと前記ビート光調整部のうち少なくとも１つに通知し、前記通知をうけた前記位相シフタ又は、前記ビート光調整部は、前記通知を基に調整することを特徴とする請求項８に記載の光周波数シフタ。
【請求項１０】
ビート光を発生させるビート光発生部をさらに備え、
前記ビート光発生部は、所望の光周波数差で光周波数コムを発生する光周波数コム発生器から発生した前記光周波数コムから所望の二つの光周波数を抽出し、前記第１のビート光を生成することを特徴とした請求項１乃至９のうちいずれか１つに記載の光周波数シフタ。
【請求項１１】
前記第１の相互位相変調部は、相互位相変調される信号光と前記第１のビート光を合波し、合波された前記相互位相変調される信号光と前記第１のビートを非線形光学効果で変調することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１つに記載の光周波数シフタ。
【請求項１２】
前記第１のビート光に対して前記第１の周波数成分の信号光と異なった偏波状態に制御する偏波コントローラと、
前記第１の周波数成分の信号光の偏波状態と異なった偏波を透過する主軸を有する偏光子とをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１つに記載の光周波数シフタ。
【請求項１３】
所望の周波数間隔を有する第１のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から第２の周波数成分と第３の周波数成分との信号光を発生させる相互位相変調を行う第１の相互位相変調部と、
前記第１の相互位相変調部の出力に対して前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光で異なった位相変化を与える変換部と、
前記変換部の出力に対して前記第１のビート光と異なった位相を有する第２のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光を発生させる第２の相互位相変調部と、
を備えたことを特徴とする単側波帯変調器。
【請求項１４】
波長に応じた分離や混合を行う光挿入分岐装置において、
波長多重された複数の信号光を波長に応じて分ける第１の波長選択スイッチと、
前記第１の波長選択スイッチで波長変換する信号として分岐された波長に対して周波数変換を行う周波数シフタと、
前記周波数シフタで周波数帯が変更された信号と他の波長帯の信号を合波する第２の波長選択スイッチとを備え、
前記周波数シフタは、第１の周波数成分の信号光を分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐した一方の信号光に対して所望の周波数間隔を有する第１のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から第２の周波数成分と第３の周波数成分との信号光を発生させる相互位相変調を行う第１の相互位相変調部と、
前記第１の相互位相変調部の出力に対して前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光で異なった位相変化を与える変換部と、
前記変換部の出力に対して前記第１のビート光と異なった位相を有する第２のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光を発生させる相互位相変調を行う第２の相互位相変調部と、
前記第２の相互位相変調部の出力と前記分岐部で分岐した他方の信号光を干渉させる干渉部と、を備えたことを特徴とした光挿入分岐装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光周波数シフタ、単側波帯変調器、光挿入分岐装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力光信号を光電変換することなく、光信号のままで周波数（波長）をシフトできる光周波数シフタは、光通信システムや光計測装置等の幅広い分野において重要なデバイスである。
【０００３】
現在ある光周波数シフタは、電気光学位相変調器を用いたＳＳＢ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｓｉｄｅ Ｂａｎｄ）変調や音響光学効果を用いた物がある。
【０００４】
音響光学効果を用いた方法では伝搬する音波による光の回折現象を利用する。この方法の場合、１ＧＨｚ以上の高周波領域になると、音波の波長が光波の波長に比べて小さくなり回折が起こらなくなることから上限が数百ＭＨｚとなる。
【０００５】
また、電気光学位相変調器を用いたＳＳＢ変調は、図１４に示すように複数の電気工学位相変調器（低周波位相変調器１０、高周波位相変調器２０ａ，２０ｂ）とマッハチェンダー型の光導波路回路を組み合わせてＳＳＢ変調器１を実現しているものが多い。
【０００６】
特許文献１は、電気光学位相変調器を用いたＳＳＢ変調の１つであり、分極反転構造を形成した電気工学結晶を用いて単一の給電回路から変調信号を供給するだけで１Ｇ〜１００ＧＨｚの周波数シフト量を得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６２５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＷＤＭシステムにおいて、通信帯域であるＣバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）領域において光信号の搬送光周波数を自在に制御するためには、１００ＧＨｚ以上の周波数シフト量が必要である。これにより多重帯域の有効活用やネットワークの柔軟性の向上が望まれる。また、周波数シフト量が大きくできれば、光計測装置等の性能を向上させることも可能となる。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、通信帯域における求められる光信号の周波数シフト量にも対応可能な光周波数シフタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、第１の周波数の信号光を分岐する分岐部と、前記分岐部で分岐した一方の信号光に対して所望の周波数間隔を有する第１のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から第２の周波数成分と第３の周波数成分との信号光を発生させる相互位相変調を行う第１の相互位相変調部と、前記第１の相互位相変調部の出力に対して前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光で異なった位相変化を与える変換部と、前記変換部の出力に対して前記第１のビート光と異なった位相を有する第２のビート光を用いて前記第１の周波数成分の信号光から前記第２の周波数成分と前記第３の周波数成分との信号光を発生させる相互位相変調を行う第２の相互位相変調部と、前記第２の相互位相変調部の出力と前記分岐部で分岐した他方の信号光を干渉させる干渉部と、を備えたことを特徴とした光周波数シフタが、提供される。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によると、数ＴＨｚの周波数シフト量まで可能な光周波数シフタが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる光周波数シフタ１００の構成例を示す図である。
【図２】図２は、光周波数コム発生器から送出された光周波数コムの例を示した図である。
【図３】図３は、実施の形態１の強度変化と位相変化を示した図である。
【図４】図４は、実施の形態２にかかる光周波数シフタ２００の構成例を示す図である。
【図５】図５は、モニタ２９０における出力信号結果を用いて光位相シフタ２７０を調整するフローチャートの例を示す図である。
【図６】図６は、モニタ２９０における出力信号結果を用いて遅延器２４０を調整するフローチャートの例を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態３にかかる光周波数シフタ３００の構成例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３にかかる光減衰器３８０等の調整のフローチャートの例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態４にかかる光周波数シフタ４００の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態５にかかる光周波数シフタ５００の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態６にかかる光周波数シフタ６００の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態７にかかる光周波数シフタ７００の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態８にかかる光挿入分岐装置８００の構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、従来のＳＳＢ変調器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照して開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１に実施の形態１の構成図を示す。実施の形態１の光周波数シフタ１００は、分岐部１１０ａ、１１０ｂと、相互位相変調器１２０ａ、１２０ｂと、光ヒルベルト変換器１３０と、光遅延線１４０と、光コンバイナ１５０と、ビート光発生器１６０とを備える。なお、分岐部１１０ａ、１１０ｂや相互位相変調器１２０ａ、１２０ｂにおいて区別しない時は、単に分岐部１１０や相互位相変調器１２０と記載する。また、光周波数シフタ１００内の信号状態の強度変化を実線で、位相変化を点線で示す。
【００１５】
なお、基準周波数を基に大きい場合と小さい場合で異なった位相変化を与える一例として光ヒルベルト変換器１３０を用いており、これに限定するわけでなく、基準周波数を基に大きい場合と小さい場合で異なった位相変化を与えられたら良い。
【００１６】
分岐部１１０は、例えば光スプリッタ等で構成する。分岐部１１０は、入力された光信号を分岐する。
【００１７】
相互位相変調器１２０は、合波部１２１と変調部１２２を備える。合波部１２１は、例えばカプラ等を有しており、入力光信号とビート光を合波する。相互位相変調器１２０ａの場合は、分岐部１１０からの入力光信号とビート光を合波部１２１ａで合波する。変調部１２２は、非線形光学媒質を有しており、合波部１２１で合波した信号に対して相互位相変調を起こす。変調部１２２は、例えば、光ファイバ、シリコン等をコアとした高屈折率差光導波路、周期分極電気工学結晶等の非線形光学媒質である。
【００１８】
相互位相変調とは、光信号と制御光とを非線形媒質に入射した場合に、制御光により位相変調が光信号に与えられる現象である。周波数は位相変調の微分であるため、光信号に傾きが一定の位相変調を施せば、光周波数シフト（波長変換）した光信号の発生が実現できる。
【００１９】
光ヒルベルト変換器１３０は、例えば、光ファイバ、ファイバブラッドグレーティング、導波路光回路、ＶＩＰＡ等の波長分散媒質、位相制御が可能な波長選択スイッチを用いて、ヒルベルト変換を行うものである。
【００２０】
ヒルベルト変換とは、基準周波数より大きい場合と小さい場合で±が異なった位相変化π／２を与える変換のことである。
【００２１】
ファイバを用いてヒルベルト変換を行う場合は、ファイバの長さを調整することでヒルベルト変換の特性を満たすことができる。
【００２２】
光遅延線１４０は、光信号に遅延を与えることで光信号に位相変化を与える。
【００２３】
光コンバイナ１５０は、入力される２つの光信号（相互位相変調器１２０ｂの出力と分岐部１１０ａの他方の信号）を干渉させ出力する。この時、元の周波数成分ν０は、入力される２つの信号で打ち消し合うように干渉させる。
【００２４】
例えば、元の周波数成分ν０が同位相の場合、光コンバイナ１５０で同位相成分が打ち消し合うように干渉させる。（逆位相は、強め合う。）
【００２５】
ビート光発生器１６０は、光周波数コム発生器１６１と波長選択フィルタ１６２を備える。光周波数コム発生器１６１は、周波数νの電気周波数源をもとに光周波数間隔（コム間隔）νの光周波数を連続的に発生させることができる。光周波数コムは、例えば、超短光パルスレーザ（モード同期レーザ）から出力される広帯域かつ櫛状のスペクトルを持つ光のことであり、図２のような等間隔に並ぶ多数の光周波数モード列となる。図２に示すように光周波数コムは、様々な基準を持つことができ、例えば、光周波数(サブＰＨｚ)、スペクトルの広がり１／ｔｐ（ＴＨｚ）、コム間隔ｆｒｅｐ（ＧＨｚ）、 オフセット周波数ｆｏｆｆ（ＭＨｚ以下など）が挙げられる。
【００２６】
波長選択フィルタ１６２は、所望の間隔Δνになる２つの周波数成分を抽出する。ビート光発生器１６０は、光周波数コム発生器１６１で発生させた図２のような光周波数間隔（コム間隔）の出力を波長選択フィルタ１６２で周波数間隔Δνになる２つの周波数成分を選択することによりビート光を生成する。又、ビート光の周波数間隔は、波長選択フィルタ１６２で２つの周波数成分を抽出するのでコム間隔の整数倍となる。従って、ビート光を数ＴＨｚの間隔にすることもできる。また、相互位相変調器１２０ａと相互位相変調器１２０ｂにビート光を入力するのでビート光発生器１６０からの出力を分岐部１１０ｂで分岐させる。
【００２７】
また、ビート光の光周波数は、元の周波数成分（図中ν０）とは異なる。ここで、ビート光の光周波数は元の周波数成分より低くてもよいし、元の周波数成分より高くてもよい。また、元の周波数成分とビート光の光周波数との差分は、特に限定されるものではない。ただし、元の周波数成分とビート光の光周波数との差分が小さすぎると、元の周波数成分とビート光とを分離することが困難になることがある。一方、元の周波数成分とビート光の光周波数との差分が大きすぎると、変調部１２２において相互位相変調の効率が低下する。したがって、元の周波数成分とビート光の光周波数との差分は、これらの要因を考慮して決定することが好ましい。
【００２８】
以下に本形態の動作と作用について図３の位相変化（点線）と強度変化（実線）を用いて詳しく説明する。
【００２９】
入力光信号（分岐部で分岐後）を図３（ａ）の状態とすると次式で表すことができる。
（数１）
E0(t)＝ma(t)E0exp[j(2πν0t＋mp(t))]
【００３０】
Ｅ0は、電界振幅、ν0は光周波数、ｍａ（ｔ）、ｍｐ（ｔ）は、位相及び振幅データ変調である。
【００３１】
入力光信号Ｅ０（ｔ）を光周波数差Δνのビート光により相互位相変調器１２０ａで相互位相変調した場合、図３（ｂ）の状態となり、光信号Ｅ１（ｔ）は、次式のようになる。
（数２）
E1(t)＝ma(t)E0exp[j(2πν0t＋mp(t)＋η1sin(2πν0t)＋φ１)]
【００３２】
η１は、相互位相変調器１２０ａの相互位相変調効率、φ１は、相互位相変調器１２０ａの相互位相変調に用いるビート光の初期位相である。ここで、一次のベッセル関数を用いると（数２）式は（数３）式となる。  
（数３）         
2016206354.tif 000003
【００３３】
また、一次のベッセル関数は以下で表される。
（数４）
2016206354.tif 000004
【００３４】
Γは、ガンマ関数である。ここでη1は、線形な効果を得るためにη1＜１とする。また、J1(η1)≫J2(η1)≫J3(η1)・・・となるので次式に近似できる。
（数５）
2016206354.tif 000005
【００３５】
また、ベッセル関数の特徴として以下の式の関係がある。
（数６）
Jn(x)＝(−1)nJ-n(x)
【００３６】
従って相互位相変調器１２０ａの出力される光信号Ｅ１(ｔ)は、（数５）（数６）を用いて以下の式になる。
（数７）
E1(t)＝ma(t)E0exp(mp(t))［exp(2πν0t)＋J1(η1)exp[j2π(ν0＋Δν)]
−J1(η1)exp[j2π(ν0−Δν)t−φ１]］
【００３７】
相互位相変調器１２０ａで位相変調された光信号E1(t)を光ヒルベルト変換器１３０でヒルベルト変換を行い、基準周波数ν0よりも大きい周波数成分(ν0＋Δν)に対して−π／２の位相シフトとν0より小さい周波数成分(ν0−Δν)に対してπ／２の位相シフトをそれぞれ与えると、図３（ｃ）の状態となり、次式のようになる。
（数８）
E’１(t)＝ma(t)E0exp(mp(t))［exp(2πν0t)＋J1(η1)exp[j2π(ν0＋Δν)t＋(φ1−π/2)]
−J1(η1)exp[j(2π(ν0−Δν)t−(φ1+π/2))]］
【００３８】
ヒルベルト変換された光信号Ｅ’１（ｔ）を光周波数差Δνのビート光により相互位相変調器１２０ｂで相互位相変調を行うと、光信号Ｅ２（ｔ）は、次式となる。
（数９）
E2(t)＝ma(t)E0exp(mp(t))［exp(2πν0t)
＋exp(2π[j(ν0＋Δν)t]) [J1(η1)exp[j(φ1−π/2)＋J1(η2)exp(jφ2)]
−exp(2π[j(ν0−Δν)t]) [J1(η1)exp[j(−φ1−π/2)＋J1(η2)exp(−jφ2)]]
【００３９】
ここで、η2は、相互位相変調器１２０ｂの相互位相変調効率、φ2は相互位相変調器１２０ｂの相互位相変調に用いるビート光の初期位相である。
【００４０】
相互位相変調器１２０ｂの相互位相変調では、周波数成分（ν0＋Δν）や周波数成分（ν0−Δν）に対しても相互位相変調が起きるが影響が小さいため近似しているので、周波数成分（ν0）のみに相互位相変調がかかった場合と同様になる。
【００４１】
また、元の周波数成分に光遅延線１４０でビート光に位相変化（図３（ｄ）の場合は、−π／２の位相変化）が与えられている状態で相互位相変調を行うと図３（ｄ）のような状態となる。
【００４２】
また、相互位相変調器１２０ｂからの出力される光信号Ｅ２（ｔ）は、ヒルベルト変換後の図３（ｃ）と相互位相変調器１２０ｂの相互位相変調後の図３（ｄ）を足し合わせた状態で出力される。
【００４３】
相互位相変調器１２０ａ、１２０ｂの相互位相変調効率を同じ-η＝η１＝η2とし、第１の相互位相変調に用いるビート光と第２の相互位相変調に用いるビート光の初期位相をφ2＝φ1＋π／２とすると、
（数１０）
E2(t)＝ma(t)E0exp(mp(t))［exp(2πν0t)−2J1(η1)exp[j(2π(ν0−Δν)t−φ2)]］
となり、上側波帯が抑圧される。
【００４４】
また、φ2＝φ１−π／２とすると光信号Ｅ２の状態は、図３（ｃ）と図３（ｄ）を足し合わせた状態で出力されるため図３（ｅ）の状態となる。
（数１１）
E2(t)＝ma(t)E0exp(mp(t))［exp(2πν0t)＋2J1(η1)exp[j(2π(ν0＋Δν)t＋φ2)]］
下側波帯が抑圧される。
【００４５】
相互位相変調器１２０ｂで相互位相変調された光信号と分岐部で分岐された他方の光信号(元の光信号)を元の周波数成分が打ち消すように干渉させることで下側のみまたは、上側のみが出力される。例えば、図３（ａ）（元の光信号）と図３（ｅ）（相互位相変調器１２０ｂで相互位相変調された光信号）の場合は、同位相が打ち消すように干渉させる。
（数１２）
E3(t)＝−2J1(η1)ma(t)E0[exp[j(2π(ν0−Δν)t＋(mp(t)−φ2)]］
（数１３）
E3(t)＝2J1(η1)ma(t)E0[exp[j(2π(ν0＋Δν)t＋(mp(t)＋φ2)]］
【００４６】
以上により元の光信号の周波数成分ν0より±Δνいずれかに光周波数シフトした光信号が実現される。
【００４７】
例えば、（数１３）の状態は、図３（ｆ）の状態となる。また、φ2とφ１の関係としては、光遅延線１４０で調整が可能である。
【００４８】
また、図１の光ヒルベルト変換器１３０の変わりに波長分散を用いた変換で行う場合について以下に示す。伝搬定数β、長さＬの波長分散媒質透過後の光電界は、
（数１４）
E’(t)＝E(t)exp(jβ(ν)L)
【００４９】
周波数ν0付近のテイラー級数展開は、
（数１５）
β(ν)＝β0＋2πβ1(ν−ν0)＋2πβ2(ν−ν0)2＋・・・
【００５０】
ここで
（数１６）
βm＝(dmβ/dνm)ν＝ν0
と表すことができる。
【００５１】
光周波数差Δν（ビート光の光周波数間隔）に比べて信号の帯域（帯域幅）が十分に小さい場合には、（数７）の各項にそれぞれ異なる郡遅延を与えることになり次式で表せる。なお、郡遅延を与えることで基準周波数を基に前後で異なった位相変換を実現している。
（数１７）
E’１(t)＝ma(t)E0exp(jmp(t))
［exp(2πν0t＋β0L)
＋J1(η1)exp(j[2π(ν0＋Δν)t＋(φ1−(β0＋2πβ1Δν＋2π2β2Δν2)L)])
−J1(η1)exp[j(2π(ν0−Δν)t−(φ1＋(β0−2πβ1Δν＋2π2β2Δν2)L)])］
【００５２】
波長分散媒質を透過して変換された光信号Ｅ’１（ｔ）を光周波数差Δνのビート光により相互位相変調器１２０ｂで相互位相変調した光信号Ｅ２(ｔ)は、以下の式で表される。
（数１８）
E2(t)＝ma(t)E0exp(jmp(t)＋jβ0L)
［exp(j(2πν0t))
＋exp(j[2π(ν0＋Δν)t])[＋J1(η1)exp(j[φ1−(2πβ1Δν＋2π2β2Δν2)L]＋J1(η2)exp(jφ2)])
−exp(j[2π(ν0−Δν)t])[J1(η1)exp(j[−φ1−(−2πβ1Δν＋2π2β2Δν2)L])＋J1(η2)exp(−jφ2)]］
【００５３】
相互位相変調効率を同じ−(η＝η１＝η2)とし、φ2＝φ1＋(−2πβ1Δν＋2π2β2Δν2)Lかつ2π2β2Δν2L＝−π／2＋2nπ(nが整数)のとき、
（数１９）
E2(t)＝ma(t)E0exp(jmp(t))exp(j(2πν0t＋jβ0L))[1−2J1(η1)exp(j[2πΔνt−φ2])]
となり上側波帯が抑圧される。
【００５４】
φ2＝φ1−(2πβ1Δν＋2π2β2Δν2)Lかつ2π2β2Δν2L＝π／2＋2nπ（nが整数）のとき、
（数２０）
E2(t)＝ma(t)E0exp(jmp(t))exp(j(2πν0t＋jβ0L))[1＋2J1(η1)exp(j[2πΔνt＋φ2])]
となり下側波帯が抑圧される。
【００５５】
最後に相互位相変調器１２０ｂで相互位相変調された光信号と分岐部１１０ａで分岐された他方の光信号（元の光信号）を干渉させることで（数１２）同様に下側のみまたは、上側のみが出力される。
【００５６】
以上のように波長分散を用いて光周波数シフトが実現される。
【００５７】
また、（式２０）において下側波帯抑圧されるもっとも次数が小さい最適分散値は2π2β2Δν2L＝π／2または、2π2β2Δν2L＝−3π／2であり、その時の伝送路全体の波長分散は、波長分散Ｄ（＝2πcβ2／λ02）元の周波数成分の波長λ0（＝ｃ／ν0）、光速ｃを用いて、以下で表すことができる。
（数２１）
DLopt＝c/2λ02Δν2または、DLopt＝−3c/2λ02Δν2
【００５８】
また、（式１９）において上側波帯が抑圧されるもっとも次数の小さい最適分散値は、2π2β2Δν2L＝−π／2または、2π2β2Δν2L＝3π／2であり、その時の伝送路全体の波長分散は、波長分散Ｄ（＝2πcβ2／λ02）元の周波数成分の波長λ0（＝c／ν0）、光速ｃを用いて、以下で表すことができる。
（数２２）  
DLopt＝−c／2λ02Δν2または、DLopt＝3c／2λ02Δν2
【００５９】
以上のことから、光周波数差Δν０に比べて十分に小さい周波数偏差に対応する分散値において、ヒルベルト変換となる。
【００６０】
以上により、ビート光を用いて光周波数シフトが可能になる。従って、光周波数間隔（コム間隔）の整数倍の間隔を用いて数ＴＨｚのビート光を生成することで、数ＴＨｚの位相シフトが可能になる。
【００６１】
また、ビート光を用いることにより入力光信号からビート光が有する周波数間隔のシフトをするので高精度な光周波数シフトが可能になる。
【００６２】
また、図１では、ヒルベルト変換により相互位相変調で生じた信号に位相変化を与えたが、これに限定せずに波長分散を用いた方法で説明したように基準周波数を基に正周波数成分と負周波数成分で異なった位相変化を与えられたらよい。
【００６３】
（実施の形態２）
実施の形態２の光周波数シフタ２００の構成図を図４に示す。光周波数シフタ２００は、分岐部２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃと、相互位相変調器２２０ａ、２２０ｂと、光ヒルベルト変換器２３０と、光遅延線２４０と、光コンバイナ２５０と、ビート光発生器２６０と、光位相シフタ２７０ａ、２７０ｂと、モニタ２９０ａ、２９０ｂとを備える。また、区別しない場合は、単に数字だけの記載とする。（例えば、光コンバイナ２５０）
【００６４】
分岐部２１０、相互位相変調器２２０、光ヒルベルト変換器２３０、光遅延線２４０、光コンバイナ２５０、ビート光発生器２６０は、実施の形態１のそれぞれと同様である。
【００６５】
光位相シフタ２７０は、入力光信号に対して位相を調整するものである。
【００６６】
モニタ２９０は、出力前の信号をモニタして出力情報を得る。また、得た情報を通知する。
【００６７】
実施の形態２では、分岐部２１０ａで分岐させる。分岐部２１０ａで分岐した信号に対してそれぞれ相互位相変調器２２０で相互位相変調をかけて、一方を光ヒルベルト変換器２３０でヒルベルト変換を行い、それぞれの出力を光位相シフタ２７０で調整した後に光コンバイナ２５０で干渉させ合波する。
【００６８】
光位相シフタ２７０で行われる位相調整は、光コンバイナ２５０で合波する際に元の周波数成分ν０が打ち消し合うよう干渉させ位相を調整する。なお、この時、相互位相変調器２２０等で変調した２つの信号光は、逆位相と同位相となるため片方が強めあい、もう片方が弱め合うことで最終的にシフトした信号光を出力する。
【００６９】
光コンバイナ２５０の出力を分岐部２１０ｃで分岐させ、モニタ２９０で出力情報を得る。出力情報を得た後、光位相シフタ２７０に反映させるフローチャートを図５に示す。図４では、光位相シフタ２７０ａ、２７０ｂに通知し、制御するように記載しているが、図５のフローチャートは、どちらか一方を制御している。また、両方とも制御するようにしても良い。また、通知も片方のみでも良い。
【００７０】
出力をモニタするとflag、φ１、ｆ１にそれぞれ０、位相シフト量、消光比（元の周波数とシフトした周波数に対しての消光比）をそれぞれ格納する（ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２）。
【００７１】
消光比ｆ１が所定値より大きいかどうかを検討する（ステップＳ１３）。所定値より大きい場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）は、光周波数シフト後の消光比が取れているので光周波数シフトができており処理を終了する。所定値以下の場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）は、φにφ１を格納（ステップＳ１４）して、flag＝１かどうかを調べる（ステップＳ１５）。flag＝１の場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、φ１に（φ−Δφ）を格納（ステップＳ１７）し、flag＝１でない場合（flag＝０）（ステップＳ１５：Ｎｏ）φ１に（φ＋Δφ）を格納（ステップＳ１６）する。ここで、Δφは、光位相シフタ２７０の位相シフトの調整量を示す。
【００７２】
ステップＳ１６とステップＳ１７の後、位相調整した場合の消光比をｆ２に格納する（ステップＳ１８）。ｆ１とｆ２の消光比を比較する（ステップＳ１９）。ｆ１よりｆ２が大きい場合（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）は、ｆ１にｆ２を格納（ステップＳ２１）してステップＳ１３に移行する。ｆ２がｆ１以下の場合（ステップＳ１９：Ｎｏ）、flagを反転させ（ステップＳ２０）、ステップＳ１５に移行する。flagの反転は、flagが“１”の場合“０”に、“０”の場合“１”にする。
【００７３】
以上のようにして、元の周波数とシフト後の周波数の消光比を所定より大きくする。
【００７４】
また、光遅延線２４０の遅延量を変えることで、相互位相変調器２２０ｂの相互位相変調において発生した２つの周波数成分に変化を与えて相互位相変調で発生した２つの信号における消光比を変化させることができる。従って、光遅延線２４０の調整を行い相互位相変調で発生した２つの信号の消光比も所定値以上に調整できる。その方法を図６のフローチャートに示す。
【００７５】
図６のフローチャートでは、図５のflagとφがそれぞれflag1とｔとなる。また、ｔに格納する値が遅延量となる。そのほかの動作は、図５のフローチャートと同様である。        
【００７６】
以上により、モニタ２９０で出力を監視することで光遅延線２４０や光位相シフタ２７０の調整を行い大きな消光比を保つことが可能となる。
【００７７】
以上により、実施の形態２では、所望の周波数間隔を有するビート光を用いて周波数間隔の光周波数シフトが可能になる。従って、実施の形態１と同様にビート光が有する周波数間隔を数ＴＨｚにすることで数ＴＨｚの光周波数シフトが可能になる。
【００７８】
（実施の形態３）
実施の形態３の光周波数シフタ３００の構成図を図７に示す。実施の形態３の光周波数シフタ３００は、分岐部３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃと、相互位相変調器３２０ａ、３２０ｂと、光ヒルベルト変換器３３０と、光遅延線３４０ａ、３４０ｂと、光コンバイナ３５０と、ビート光発生器３６０と、光位相シフタ３７０ａ、３７０ｂと、光減衰器３８０ａ、３８０ｂと、モニタ３９０ａ、３９０ｂとを備える。なお、区別しない場合は、単に数字のみを記載する。光周波数シフタ３００内の信号状態の強度変化と位相変化を実線と点線で示す。
【００７９】
分岐部３１０、相互位相変調器３２０、光ヒルベルト変換器３３０、光遅延線３４０、光コンバイナ３５０、ビート光発生器３６０、光位相シフタ３７０、モニタ３９０は、実施の形態１もしくは、実施の形態２と同様である。
【００８０】
光減衰器３８０は、入力光信号に対して光強度を減衰させる。
【００８１】
実施の形態３では、分岐部３１０ａから光コンバイナ３５０に入力する前までは、実施の形態１と同様である。光コンバイナ３５０に入力前に各光信号を光位相シフタ３７０に入力し、その出力を光コンバイナ３５０に入力する。光コンバイナ３５０から出力された光信号を分岐部３１０ｃで分岐させモニタ３９０で出力状態を確認する。この時、出力情報に応じて光位相シフタ３７０、光遅延線３４０、光減衰器３８０を調整する。
【００８２】
例えば、元の周波数成分ν０の信号が光コンバイナ３５０で合成される際に位相差が取れていなかった場合、モニタ３９０ａで確認して光位相シフタ３７０に通知する。通知に基づいて光位相シフタ３７０は、打ち消し合う位相差になるように調整を行う。例えば、図５のフローチャートと同様なフローで処理される。
【００８３】
また、相互位相変調器３２０ｂで打ち消し合うようにしている周波数成分（図７では、ν−Δν）の出力情報をモニタ３９０ｂで確認して光遅延線３４０、光減衰器３８０に通知する。この通知に基づいて相互位相変調器３２０に入力するビート光の位相や強度を調整する。
【００８４】
また、モニタ３９０の数は、２つで記載しているがこれに限ったことでない。例えば、モニタ３９０を１つにしてまとめて確認や通知するようにしても良い。
【００８５】
モニタで出力情報を得てからの光遅延線及び光減衰器の調整処理のフローチャートを図８に示す。
【００８６】
図８のフローチャートは、図６のフローチャートにさらにflag2、flag3、光減衰器３８０の減衰量の調整が含まれている。flag2は、前回の調整により消光比が小さくなった時に“１”を示す。flag3は、光遅延線３４０と光減衰器３８０の切替に用いており、“１”を示す時に光減衰器３８０の調整を行う。
【００８７】
各flag（flag1〜flag3）、ｔ、ｐそれぞれに０、遅延量、減衰量を格納する（ステップＳ５０、Ｓ５１、Ｓ５２）。その後ｆ１に消光比を格納して（ステップＳ５３）、ｆ１が所定の消光比より大きいかを調べる（ステップＳ５４）。大きい場合（ステップＳ５４：Ｙｅｓ）は、処理を終了する。所定の消光比以下の場合（ステップＳ５４：Ｎｏ）、flag3＝１かどうかを確認する（ステップＳ５５）。
【００８８】
flag3＝１でない時（flag3＝０）（ステップＳ５５：Ｎｏ）は、ステップＳ５６に移行し、flag3＝１の時（ステップＳ５５：Ｙｅｓ）は、ステップＳ６１に移行する。
【００８９】
ステップＳ５６及びステップＳ６１は共に、flag2＝１かどうかを調べる。flag2＝１でない時（flag2＝０）（ステップＳ５６、ステップＳ６１：Ｎｏ）、ｔ１にｔ（ステップＳ５７）、ｐ１にｐ（ステップＳ６２）をそれぞれ格納し、それぞれ次の処理ステップに進む。
【００９０】
flag2＝１の時（ステップＳ５６、ステップＳ６１：Ｙｅｓ）またステップＳ５７、ステップＳ６２の処理のあとは、flag1=１かどうかを確認する（ステップＳ５８、ステップＳ６３）。
【００９１】
flag1=１の場合（ステップＳ５８：Ｙｅｓ）、ｔに（ｔ１−Δｔ）を格納（ステップＳ６０）し、flag1=１でない場合（flag1＝０）（ステップＳ５８：Ｎｏ）ｔに（ｔ１＋Δｔ）を格納（ステップＳ５９）する。
【００９２】
また、flag1＝１の場合（ステップＳ６３：Ｙｅｓ）、ｐに（ｐ１−Δｐ）を格納（ステップＳ６５）し、flag1＝１でない場合（flag1＝０）（ステップＳ６３：Ｎｏ）ｐに（ｐ１+Δｐ）を格納（ステップＳ６４）する。
【００９３】
ステップＳ５９、Ｓ６０、Ｓ６４、Ｓ６５の処理の後は、ｆ２に消光比(調整後のｔやｐでの消光比)を格納し（ステップＳ６６）、消光比ｆ１とｆ２を比較してｆ２が大きいかどうか調べる（ステップＳ６７）。
【００９４】
ｆ１よりｆ２が大きい場合（ステップＳ６７：Ｙｅｓ）は、ｆ１にｆ２を格納（ステップＳ７２）し、flag2に“０”を格納して（ステップＳ７３）、ステップＳ５４に移行する。ｆ２がｆ１以下の場合（ステップＳ６７：Ｎｏ）、flag1とflag2を反転させ（ステップＳ６８、ステップＳ６９）、flag2=１かどうかを調べる（ステップＳ７０）。
【００９５】
flag2＝１でない場合（ステップＳ７０：Ｎｏ）、flag3を反転して（ステップＳ７１）、ステップＳ５５に移行する。flag2＝１の場合（ステップＳ７０：Ｙｅｓ）は、ステップＳ５５に移行する。
【００９６】
以上のように光遅延線３４０及び光減衰器３８０を調整することでより大きな消光比を得ることが可能になる。図８のフローチャートでは、光遅延線３４０及び光減衰器３８０を１つのみで調整するようにしたが、図７のように２つある時は、２つで調整するようにしても良い。また、３つ以上ある時も適度必要数で調整するようにしてもよい。
【００９７】
実施の形態３によると、ビート光の周波数間隔の光周波数シフトが可能になり、数ＴＨｚのビート光の周波数間隔を用いることで数ＴＨｚの位相シフトが可能になる。また、モニタ３９０で出力信号の状態が見ることができるので、より高精度な光位相シフトを可能にする。
【００９８】
（実施の形態４）
実施の形態４の光周波数シフタ４００の構成図を図９に示す。実施の形態４の光周波数シフタ４００は、分岐部４１０ａ、４１０ｂ、４１０ｃと、相互位相変調器４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄと、光ヒルベルト変換器４３０ａ、４３０ｂと、光遅延線４４０ａ、４４０ｂ、４４０ｃ、４４０ｄと、光コンバイナ４５０と、ビート光発生器４６０と、光位相シフタ４７０ａ、４７０ｂと、光減衰器４８０ａ、４８０ｂ、４８０ｃ、４８０ｄと、モニタ４９０ａ、４９０ｂとを備える。なお、区別しない場合は、単に数字のみを記載する。
【００９９】
分岐部４１０、相互位相変調器４２０、光ヒルベルト変換器４３０、光遅延線４４０、光コンバイナ４５０、ビート光発生器４６０、光位相シフタ４７０、光減衰器４８０、モニタ４９０は、実施の形態１乃至３と同様である。
【０１００】
実施の形態４の場合、入力光信号が分岐部４１０ａで分岐された両方の光信号に対して、相互位相変調器４２０と光ヒルベルト変換器４３０を用いて変換を行う。分岐部４１０ａで分岐した一方の信号は、相互位相変調器４２０ａ、光ヒルベルト変換器４３０ａ、相互位相変調器４２０ｂと処理を行い光位相シフタ４７０ａで位相を調整して光コンバイナ４５０に入力される。
【０１０１】
分岐部４１０ａで分岐した他方の信号は、相互位相変調器４２０ｃ、光ヒルベルト変換器４３０ｂ、相互位相変調器４２０ｄと流れていき光位相シフタ４７０ｂで位相を調整して光コンバイナ４５０に入力される。
【０１０２】
光コンバイナ４５０に２つの光信号が入力されると２つの光信号が合波され出力される。出力された信号は、分岐部４１０ｃで分岐し出力とモニタ４９０に入力に分かれる。モニタ４９０ａは、出力結果を光位相シフタ４７０に通知して光位相シフタ４７０は、位相を調整する。
【０１０３】
モニタ４９０ｂは、出力結果を光遅延線４４０、光減衰器４８０に通知して各光遅延線４４０、光減衰器４８０の調整を行う。
【０１０４】
また、光コンバイナ４５０に入力する信号における相互位相変調とヒルベルト変換により生成された周波数成分は、位相をずらす必要がある。入力時に位相が同じだと元の周波数成分を除去する時に同時に除去される可能性がある。従って、それを防ぐために光ヒルベルト変換器４３０ａ、４３０ｂで位相変化の±を異ならせる必要がある。
【０１０５】
例えば図９に示すように光ヒルベルト変換器４３０ａの出力が基準周波数ν0より大きい場合（ν0＋Δν）はπ／２、小さい場合（ν0＋Δν）は−π／２とすると、光ヒルベルト変換器４３０ｂの出力は、大きい場合は−π／２、小さい場合はπ／２とする。
【０１０６】
このようにすることで元の基準周波数ν0は、合成する２つの信号で同位相となり、新たな周波数成分（図中（ν0＋Δν））は、２つの光信号で逆位相になる。従って、光コンバイナ４５０で元の周波数成分を弱め合うように合成すると新たな周波数成分（図中（ν0＋Δν））は、強め合う。
【０１０７】
実施の形態４によると、実施の形態１と同様な効果に加え、光コンバイナ４５０で出力したい周波数帯の光信号を強めることができる一方、元の周波数成分に対しては、弱め合うので利得の良い光周波数シフトをした信号を得ることが可能となる。
【０１０８】
（実施の形態５）
実施の形態５の構成図を図１０に示す。実施の形態４までの光周波数シフタがマッハチェンダー型を有していたのに対して本実施の形態は、サニャック型を有している。
【０１０９】
実施の形態５の光周波数シフタ５００は、分岐部５１０ａ、５１０ｂと、相互位相変調器５２０ａ、５２０ｂと、光ヒルベルト変換器５３０と、光遅延線５４０ａ、５４０ｂと、光カプラ５５０と、ビート光発生器５６０と、光アイソレータ５７０と、光減衰器５８０ａ、５８０ｂと、モニタ５９０とを備える。なお、区別しない場合は、単に数字のみを記載する。
【０１１０】
分岐部５１０と、相互位相変調器５２０と、光ヒルベルト変換器５３０と、光遅延線５４０と、ビート光発生器５６０と、光減衰器５８０は、実施の形態１乃至４と同様である。
【０１１１】
光アイソレータ５７０は入力される光信号を光カプラ５５０に出力し、光カプラ５５０からの入力してくる光信号を阻止する。
【０１１２】
光カプラ５５０は、光アイソレータ５７０からの入力された光信号を分岐する。また、相互位相変調器５２０ａ、５２０ｂから送出された２つの光信号を合波して出力する。
【０１１３】
光アイソレータ５７０は入力された光信号のうち光カプラ５５０で分岐した一方の光信号は、相互位相変調器５２０ａに入力され、光ヒルベルト変換器５３０、相互位相変調器５２０ｂと順に入力される。また、一方の信号が入力される方向と同一方向にビート光が入力される。従ってこの光信号は、相互位相変調器５２０ａ、５２０ｂで相互位相変調が発生する。
【０１１４】
他方の光信号は、相互位相変調器５２０ｂ側に入力され、光ヒルベルト変換器５３０、相互位相変調器５２０ａと順に入力されていく。他方の光信号は、ビート光と異なった方向に入力される。従ってこの光信号は、相互位相変調器５２０ａ、５２０ｂで相互位相変調が発生しない。
【０１１５】
ビート光は、相互位相変調器５２０ａに入力される光信号に合わせて入力される。従って、一方の光信号は、相互位相変調され、他方の光信号は、相互位相変調されないまま光カプラ５５０で合波する
【０１１６】
また、光ヒルベルト変換器５３０では、他方の光信号の場合は、元の周波数成分しかないことから光ヒルベルト変換器５３０に入力されても元の光信号として出力される。
【０１１７】
実施の形態５によると、実施の形態１と同等の効果が得られる。また、実施の形態１に比べて、各信号の光路長が等しいので、元の周波数ν0の成分の調整が容易になる。
【０１１８】
（実施の形態６）
図１１は、実施の形態６が示す光周波数シフタ６００の構成図である。光周波数シフタ６００は、分岐部６１０ａ、６１０ｂと、相互位相変調器６２０ａ、６２０ｂ、６２０ｃ、６２０ｄと、光ヒルベルト変換器６３０と、光遅延線６４０ａ、６４０ｂ、６４０ｃ、６４０ｄと、光カプラ６５０と、ビート光発生器６６０と、光アイソレータ６７０と、光減衰器６８０ａ、６８０ｂ、６８０ｃ、６８０ｄと、モニタ６９０とを備える。なお、区別しない場合は、単に数字のみを記載する。
【０１１９】
分岐部６１０、相互位相変調器６２０、光ヒルベルト変換器６３０、光遅延線６４０、光カプラ６５０、光アイソレータ６７０、光減衰器６８０、モニタ６９０は、実施の形態１乃至５と同様である。
【０１２０】
ビート光発生器６６０の、光周波数コム発生器６６１と波長選択フィルタ６６２は、光周波数コム発生器１６１と波長選択フィルタ１６２と同様である。それに加え、光アイソレータ６６３を備える。
【０１２１】
光アイソレータ６６３は、合波部６２１からの回り込みの信号を防ぐために用いる。
【０１２２】
分岐部６１０ａは、１×４で分岐する。
【０１２３】
相互位相変調器６２０ａは、合波部６２１ａと変調部６２２ａ、相互位相変調器６２０ｂは、合波部６２１ｂと変調部６２２ａをそれぞれ備える。また、相互位相変調器６２０ｃは、合波部６２１ｃと変調部６２２ｂ、相互位相変調器６２０ｄは、合波部６２１ｄと変調部６２２ｂをそれぞれ備える。
【０１２４】
ようするに、変調部６２２は、２つの相互位相変調器６２０に用いられる。
【０１２５】
実施の形態６では、光信号が入力されると光カプラ６５０で２つに分岐する。光カプラ６５０で分かれた光信号の一方の信号は、相互位相変調器６２０ａの合波部６２１ａに入力される。相互位相変調器６２０ａで相互位相変調された信号は、光ヒルベルト変換器６３０でヒルベルト変換された後に、相互位相変調器６２０ｃで相互位相変調されてカプラ６５０に入力する。
【０１２６】
光カプラ６５０で分かれた光信号の他方の信号は、相互位相変調器６２０ｄの合波部６２１ｄに入力される。相互位相変調器６２０ｄで相互位相変調された信号は、光ヒルベルト変換器６３０でヒルベルト変換された後に、相互位相変調器６２０ｂで相互位相変調されて光カプラ６５０に入力する。
【０１２７】
光ヒルベルト変換器６３０では、相互位相変調器６２０ａで変調された信号と相互位相変調器６２０ｄで変調された信号に対して元の周波数を元に反対の特性を持つ。例えば、相互位相変調器６２０ａで変調された成分のうち元の周波数成分ν0より大きい周波数成分（ν0＋Δν）に対して−π／２の位相シフトを与えて、相互位相変調器６２０ｄで変調された成分のうち元の周波数成分ν0より大きい周波数成分（ν0＋Δν）に対してπ／２の位相シフトを与える。
【０１２８】
光カプラ６５０に入力される２つの信号を合波して分岐部６１０ｂに出力する。分岐部６１０ｂは、入力された信号を分岐し、一方の信号を出力に送り、他方の信号をモニタ６９０に送る。
【０１２９】
モニタ６９０は、出力を確認して光遅延線６４０と光減衰器６８０に通知する。通知する情報によっては、光遅延線６４０と光減衰器６８０は、それぞれの相互位相変調器６２０に入力するビート光の調整を行う。
【０１３０】
実施の形態６によると、実施の形態１の効果に加えて、光カプラ６５０で出力したい周波数帯の信号を強めることができる一方、元の周波数成分に対しては、弱めあうので消光比の良い位相シフトをした信号を得ることが可能となる。
【０１３１】
また、マッハチェンダー型（実施の形態４）と比較しても非線形光学素子やヒルベルト変換器を少なくした構成となる。
【０１３２】
（実施の形態７）
図１２は、実施の形態７の光周波数シフタ７００の構成図を示すものである。実施の形態７の光周波数シフタ７００は、実施の形態１の構成である分岐部１１０と、相互位相変調器１２０と、光ヒルベルト変換器１３０と、光遅延線１４０と、光コンバイナ１５０と、ビート光発生器１６０とに加えて、偏波コントローラ１２５と、偏光子１５５とを備える。
【０１３３】
偏波コントローラ１２５は、ビート光に対して偏波状態を制御する。例えば、入力光信号の偏波状態に対して４５°ずれた直線偏波に制御する。
【０１３４】
偏光子１５５は、特定の偏波を透過する主軸を持つ。例えば、入力光信号の偏波に対して９０°ずれた偏波を透過する主軸を持つようにする。
【０１３５】
本実施の形態では、偏波状態の入力光信号を分岐部１１０ａで分岐した一方の光信号と偏波コントローラ１２５ａにより入力光信号に対して偏波状態を与えたビート光を相互位相変調器１２０ａで相互位相変調し、その出力に対して光ヒルベルト変換器１３０でヒルベルト変換を行う。
【０１３６】
光ヒルベルト変換器１３０からの出力と偏波コントローラ１２５ｂにより入力光信号に対して偏波状態をずらしたビート光を相互位相変調器１２０ｂで相互位相変調し、光コンバイナ１５０で分岐部１１０ａにおいて分岐した他方の光信号と合波し、偏光子１５５を通して出力する。
【０１３７】
偏波状態の推移として例えば、入力光信号の偏波状態が４５°だとすると、偏波コントローラ１２５でビート光に対して９０°の偏波状態を与える。（入力光信号と４５°ずれた直線偏波状態）
【０１３８】
相互位相変調器１２０ａで入力光信号の偏波状態（４５°）とビート光の偏波状態（９０°）で相互位相変調を行うと入力光信号と直交する１３５°の偏波成分が生じ、相互位相変調器１２０からの出力は、楕円変調となる。この時の楕円の長辺（図だと４５°成分）と短辺（図だと１３５°成分）から算出される楕円率は、周波数成分（ν0−Δν，ν0，ν0＋Δν）によって異なる。
【０１３９】
この楕円偏光のまま光コンバイナ１５０に入力され、その出力を偏光子１５５に入力する。偏光子１５５を入力光信号の偏波に対して９０°ずれた偏波を透過する主軸に持つようにすると、楕円偏光となった周波数成分のうち入力光信号と直交する偏波成分のみを通過するようにできる。
【０１４０】
偏光子１５５からの出力は、入力光信号の周波数成分ν0と光周波数シフトした光信号の周波数成分（ν0＋Δν）とは、それぞれの楕円率が異なり、長辺が長い入力光信号成分ν0が抑圧される。
【０１４１】
実施の形態７により、偏波コントローラ１２５と偏光子１５５を用いて偏波状態を考慮して光周波数シフトを行うことで偏波を用いないときよりも入力光信号成分の抑圧が可能となる。
【０１４２】
特に、干渉計が不完全な時においては、効果的である。
【０１４３】
なお、実施の形態１に対して偏波状態を用いた方法を示したが、実施の形態２乃至６に用いても良い。
【０１４４】
（実施の形態８）
実施の形態８は、光周波数シフタ１００を光挿入分岐装置に用いたものである。光周波数シフタ１００を用いた光挿入分岐装置８００の構成図を図１３に示す。
【０１４５】
実施の形態８の光挿入分岐装置８００は、波長選択スイッチ８１０ａ、８１０ｂと光周波数シフタ１００とを備える。また波長選択スイッチ８１０は、区別しない場合は、数字のみの記載とする。
【０１４６】
波長選択スイッチ８１０ａは、ＷＤＭ信号が入力されると、ドロップ波長、周波数変換波長、通過波長に分ける。周波数変換波長は、光周波数シフタ１００を用いて所望の光周波数に変換される。変換された信号は、波長選択スイッチ８１０ｂでアドされる波と一緒に通過波長に多重化される。
【０１４７】
実施の形態８により、光挿入分岐装置８００に入れることでアド／ドロップ間において光周波数シフタ１００で光周波数シフトが可能になることから多重帯域を有効に使うことが可能になる。また、実施の形態８の光挿入分岐装置８００では、実施の形態１の光周波数シフタ１００を用いたが実施の形態２乃至７の光周波数シフタ２００等を用いても良い。
【０１４８】
また、実施の形態１乃至７で説明した光周波数シフタにおいて、ビート光を用いた相互位相変調、ヒルベルト変換、相互位相変調の部分を単側波帯変調器として用いることも可能である。
【０１４９】
以上説明したように、通信モジュールの最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１５０】
１００  光周波数シフタ
１１０  分岐部
１２０  相互位相変調器
１２１  合波部
１２２  変調部
１２５  偏波コントローラ
１３０  光ヒルベルト変換器
１４０  光遅延線
１５０  光コンバイナ
１５５  偏光子
１６０  ビート光発生器
１６１  光周波数コム発生器
１６２  波長選択フィルタ
２００  光周波数シフタ
２１０  分岐部
２２０  相互位相変調器
２３０  光ヒルベルト変換器
２４０  光遅延線
２５０  光コンバイナ
２６０  ビート光発生器
２７０  光位相シフタ
２８０  光減衰器
２９０  モニタ
３００  光周波数シフタ
３１０  分岐部
３２０  相互位相変調器
３３０  光ヒルベルト変換器
３４０  光遅延線
３５０  光コンバイナ
３６０  ビート光発生器
３７０  光位相シフタ
３８０  光減衰器
３９０  モニタ
４００  光周波数シフタ
４１０  分岐部
４２０  相互位相変調器
４３０  光ヒルベルト変換器
４４０  光遅延線
４５０  光コンバイナ
４６０  ビート光発生器
４７０  光位相シフタ
４８０  光減衰器
４９０  モニタ
５００  光周波数シフタ
５１０  分岐部
５２０  相互位相変調器
５３０  光ヒルベルト変換器
５４０  光遅延線
５５０  光カプラ
５６０  ビート光発生器
５７０  光アイソレータ
５８０  光減衰器
５９０  モニタ
６００  光周波数シフタ
６１０  分岐部
６２０  相互位相変調器
６２１  合波部
６２２  変調部
６３０  光ヒルベルト変換器
６４０  光遅延線
６５０  光カプラ
６６０  ビート光発生器
６６１  光周波数コム発生器
６６２  波長選択フィルタ
６６３  光アイソレータ
６７０  光アイソレータ
６８０  光減衰器
６９０  モニタ
７００  光周波数シフタ
８００  光挿入分岐装置
８１０  波長選択スイッチ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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