波長変換装置、波長変換方法、及び、光分岐挿入装置
【課題】信号光の変調方式に依存することなく、信号光の波長を任意の波長に変換する波長変換装置及び波長変換方法を提供する。
【解決手段】入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１非線形媒質と、入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質とを備え、前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換装置とする。
【解決手段】入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１非線形媒質と、入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質とを備え、前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号光の波長を所望の出力信号光の波長に変換する波長変換装置、波長変換方法、及び、光分岐挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号光の波長を変換する波長変換技術は、例えば、広く実用されている波長分割多重技術を用いた光ファイバ伝送路を信号光の伝送路とするフォトニックネットワークを効率的に設計ならびに運用するために用いられる技術である。波長変換技術には、信号光の変調方式に依存することなく様々な変調方式の信号に対して動作する変調方式無依存性、任意の波長に変換することが可能な任意波長変換性、高速信号に対応するための超高速応答特性などが、求められている。
【０００３】
一般に、信号光の波長変換は、信号光を受光器で電気信号に変換し、異なる波長の光を出力するレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）の出力光を、電気変換した電気信号で
変調することにより実現されている。この方法には、電子回路の集積化が可能であり、任意波長の光を出力するＬＤを用意すれば任意波長変換が実現され得るという特徴がある。一方で、電子回路を介して信号光の波長を変換する方法は、信号光の変調方式に電子回路が依存するため１つの電子回路で様々な変調方式の信号に対応することが困難であり、電子回路の動作速度制限により高速応答性に課題があるとされている。
【０００４】
電子回路を介さず光のまま信号光の波長を変換する方法は、電子回路動作速度制限を回避できるので超高速応答特性があり、また、光電界を保持する方法により変調方式無依存の可能性もある。また、電子回路を介さず光のまま信号光の波長を変換する処理は、電子回路を介して信号光の波長を変換する処理よりも、消費電力が小さくできる可能性を有する。よって、電子回路を介さず光のまま信号光の波長を変換する方法は、その実用に大きな期待が寄せられており、広く研究開発が行われている。これまでに様々な手法が提案されている。
【０００５】
図１は、光非線形媒質内で発生する四光波混合（ＦＷＭ：Four-wave mixing）効果を用いた波長変換方法を示す図である。ＦＷＭ効果を用いた波長変換方法は、光のまま波長を変換する方法の１つである。
【０００６】
信号光と共にポンプ光が非線形光媒質に入射されると、追って示す条件の下、非線形効果を介して新たに発生する異なる波長で信号光のコピーである光（アイドラ光）が発生する。このアイドラ光が光フィルタで取り出されることにより、信号光の波長が変換される。ＦＷＭ効果の特徴は、発生するアイドラ光が信号光の位相共役光になっているため、光電界強度および位相が保持されることである。そのため、ＦＷＭ効果を用いた波長変換方法は、どのような変調方式の信号光に対しても、情報を欠落することなく、波長変換することが可能である。また、ＦＷＭ効果は、フェムト秒のオーダで応答する非線形効果に基づくので、超高速応答が可能である。ところが、ＦＷＭ効果を効率よく発生させるためには、ポンプ光の波長（λp）が非線形媒質固有の零分散波長と一致することが条件となる
。この条件によると、新たに発生する光の波長(λout)は次の式を満たす値になる。
【数１】
【０００７】
ここで、λinは入力信号光の波長を表す。ポンプ光波長λpは固定値であるので、この
式から分かるように、図１に示される波長変換方法では、入力信号光の波長λinを、所望の出力信号光の波長に変換することはできない。
【０００８】
図２は、自己周波数シフト効果を用いた波長変換方法を示す図である。自己周波数シフト効果を用いた波長変換方法は、光のまま信号光の波長を変換する方法の１つである。自己周波数シフト効果は、光非線形効果の１つである。
【０００９】
自己周波数シフト効果を用いた波長変換は、信号光が非線形光媒質に入射されると、信号光自身がポンプ光となりラマン効果を介して、自身の波長（周波数）を長波長（低周波数）にシフトするという現象を用いた波長変換である。波長シフト量は非線形媒質に入力する信号光の光パワーに依存するので、図２に示すように、非線形媒質に入力する信号光のパワーを光増幅器や光減衰器などで調整すると、波長シフト量を調整できる。
【００１０】
また、自己周波数シフト効果を用いた波長変換はラマン効果により発生する利得を利用しているので、光電界強度および位相が保持される。また、ラマン効果は極めて高速応答するため、電子回路動作速度を遙かに凌ぐ速度で動作可能である。しかしながら、ラマン効果による利得は、信号光の長波長側にしか発生しないため、自己周波数シフト効果を用いた波長変換は短波長側に波長変換することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１６３５５８号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Govind P. Agrawal, "Nonlinear fiber optics," Fourth edition, Academic press, 2007.
【非特許文献２】Norihiko Nishizawa, Ryuji Okamura and Toshio Goto, "Analysis of widely wavelength tunable femtosecond soliton pulse generation using optical fibers," Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38 (1999), pp.4768-4771, Part 1, No.8 August 1999.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
電子回路動作速度を上回る信号光で、信号の変調方式に無依存に動作し、かつ任意波長の信号光を所望の波長に変換する波長変換技術は、フォトニックネットワークの効率的利用に向け、その実用化に大きな期待が寄せられている。上記のような、光のまま波長変換を実現する従来技術は、電子回路動作速度を上回るビットレートの信号光に対して動作し、変調方式無依存化も可能であるが、任意波長から所望波長への変換ができない。
【００１４】
開示の装置は、信号光の変調方式に依存することなく、信号光の波長を任意の波長に変換する波長変換装置、波長変換方法、及び、光分岐挿入装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
開示の波長変換装置は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
【００１６】
即ち、開示の態様の１つは、
入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号
光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換装置である。
【発明の効果】
【００１７】
開示の一態様によれば、信号光の変調方式に依存することなく、信号光の波長を任意の波長に変換する波長変換装置、波長変換方法、及び、光分岐挿入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】四光波混合効果を用いた波長変換方法を示す図である。
【図２】自己周波数シフト効果を用いた波長変換方法を示す図である。
【図３】実施形態１の波長変換装置の例を示す図である。
【図４】実施形態１の波長変換装置の例を示す図である。
【図５】実施形態２の波長変換装置の例を示す図である。
【図６】実施形態２の波長変換装置の例を示す図である。
【図７】実施形態３の波長変換装置の例を示す図である。
【図８】実施形態３の波長変換装置の例を示す図である。
【図９】実施形態４の波長変換装置の例を示す図である。
【図１０】実施形態４の波長変換装置の例を示す図である。
【図１１】実施形態５の光分岐挿入装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の実施形態の構成に限定されない。
【００２０】
各実施形態における波長変換装置は、信号光を送受信する光送受信機として動作し得る。
【００２１】
〔実施形態１〕
実施形態１の波長変換装置は、入力信号光の波長λinを、所望の出力信号光の波長λoutに波長変換して、出力する。
【００２２】
図３は、実施形態１の波長変換装置の例を示す図である。図３の波長変換装置１００は、第１波長変換部１１０、第２波長変換部１２０、ＬＤ（Laser Diode、レーザダイオー
ド）１３２、波長モニタ部１３４、タップ１３６を有する。第１波長変換部１１０は、光パワー調節部１１２、制御回路部１１４、第１非線形媒質１１６を有する。第２波長変換部１２０は、第２非線形媒質１２２、光取り出し部１２４を有する。
【００２３】
第１波長変換部１１０は、入力信号光の波長λinを、自己周波数シフト効果により中間波長λmに波長変換して出力する。入力信号光の波長λinと中間波長λmとの差である波長シフト量は、第１非線形媒質１１６に入力する信号光の光パワーに依存する。
【００２４】
光パワー調節部１１２は、入力信号光の光パワーを、入力信号光の波長が所望の中間波長に変換されるように、調節する。光パワー調節部１１２は、制御回路部１１４からの指示に従い、入力信号光の光パワーを、調節する。光パワー調節部１１２は、制御回路部１
１４からの指示がない場合、入力信号光をそのまま、第１非線形媒質１１６に出力してもよい。光パワー調節部１１２として、光減衰器および光増幅器が使用され得る。光減衰器は、信号光の光パワーを小さくする。光増幅器は、信号光の光パワーを大きくする。光増幅器として、例えば、ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier）、半導体光増幅器（ＳＯＡ；Semiconductor Optical Amplifier）が使用され得る。光増幅器は、これらに限定
されない。光パワー調節部１１２は、調節された信号光を第１非線形媒質１１６に出力する。
【００２５】
制御回路部１１４は、出力信号光の波長が所望の波長になるように、入力信号光に対する光パワーの調節量を決定する。制御回路部１１４は、例えば、第１非線形媒質１１６に入力される信号光の光パワーと波長シフト量との関係を、テーブルとして有してもよい。また、制御回路部１１４は、ＬＤ１３２の波長（ポンプ光の波長）の情報を有してもよい。制御回路部１１４は、当該テーブル及びＬＤ１３２の波長の情報に基づいて光パワーの調節量を決定し得る。また、制御回路部１１４は、波長モニタ部１３４から、出力信号光の波長λoutの情報を取得する。制御回路部１１４は、波長モニタ部１３４からの情報に
基づいて、出力信号光の波長と設定した波長（所望の波長）との差を検出し、出力信号光の波長が設定した波長になるように光パワーを調節し得る。制御回路部１１４は、例えば、出力信号光の波長が所望の波長よりも小さい場合、光パワーの調節量を小さくすることを決定する。制御回路部１１４は、光パワー調整部１１２に、決定した光パワー調整量を指示する。出力信号光の波長は、例えば、外部の装置等から制御回路部１１４に対して、指定してもよい。
【００２６】
第１非線形媒質１１６は、自己周波数シフト効果により光パワー調節部１１２から入力された信号光の波長を長波長側の中間波長に変換する。波長のシフト量（変動量）は、入力された信号光の光パワーに依存する。第１非線形媒質１１６に入力される信号光の光パワーが大きくなるのに従って、第１非線形媒質１１６から出力される信号光の波長のシフト量は大きくなる。第１非線形媒質１１６に入力された信号光の波長は、長波長側にシフトする。第１非線形媒質１１６で中間波長に波長変換された信号光は、第２波長変換部１２０の第２非線形媒質１２２に入力される。
【００２７】
第２波長変換部１２０は、中間波長λmの信号光を、ＦＷＭ効果を使用して波長λoutの出力信号光に波長変換して出力する。
【００２８】
第２非線形媒質１２２に第１波長変換部１１０から中間波長λmの信号光が入力される
。ＬＤ１３２から波長λpのポンプ光が、第２非線形媒質１２２に入力される。ポンプ光
の波長λpは、ＦＷＭ効果が効率よく発生する波長に設定される。例えば、第２非線形媒
質１２２の零分散値に一致するように設定される。
【００２９】
第２非線形媒質１２２内でＦＷＭ効果により、新たな波長（λout）の信号光が発生す
る。波長λoutは、次のように表される。新たな波長の信号光は、出力信号光となる。
【数２】
【００３０】
第２非線形媒質１２２に入力する信号光の中間波長λmは、光パワー調節部１１２によ
り入力する信号光の波長より長波長側の任意の波長に設定され得る。よって、波長変換装置１００は、ポンプ光の波長が固定値であっても、第２非線形媒質１２２で新たに発生させる光（出力信号光）の波長を、所望の値に制御できる。即ち、所望の出力信号光の波長
が波長λoutである場合、第１波長変換部１１０の制御回路部１１４は、中間波長λmが次の式で表される値になるように、入力信号光の光パワーを調節する。
【数３】
【００３１】
第２非線形媒質１２２に入力される中間波長の信号光は光パワー調節部１１２によって自由に任意の長波長側の波長に変換される。よって、波長変換装置１００は、ポンプ光の波長が固定値であっても、第２非線形媒質１２２で新たに発生させる信号光の波長を所望の値に制御できる。
【００３２】
第２非線形媒質１２２は、入力信号光の波長帯域、出力信号光の波長帯域に応じて、適切に選択される。例えば、入力信号光の波長帯域と出力信号光の波長帯域とが同じ場合、第２非線形媒質１２２として、零分散値（波長）が当該波長帯域より大きい値（波長）となる非線形媒質が選択される。第１波長変換部１１０が入力信号光を長波長側に変換するため、第２非線形媒質として当該波長帯域より小さい零分散値（波長）の非線形媒質が選択されると、第２波長変換部１２０が所望の波長帯域に波長変換できないからである。
【００３３】
光取り出し部１２４には、第２非線形媒質１２２から、中間波長λmの信号光、波長λpのポンプ光、波長λoutの出力信号光が入力される。光取り出し部１２４は、出力信号光
を抽出して、出力する。光取り出し部１２４として、例えば、誘電体多層膜で構成される光帯域透過フィルタ、光帯域除去フィルタ、光ファイバブラッググレーティングにより光帯域制限を実現する光フィルタなどが使用され得る。
【００３４】
光取り出し部１２４から出力された出力信号光は、所望の隣接する装置等に向けて出力される。また、光取り出し部１２４から出力された出力信号光の一部は、タップ１３６で取り出され、波長モニタ部１３４に入力される。
【００３５】
波長モニタ部１３４は、出力信号光の波長を検出する。波長を検出する方法は、どのような方法が採られてもよい。波長モニタ部１３４は、検出した波長の情報を、制御回路部１１４に入力する。
【００３６】
ＦＷＭ効果による波長変換では、新たに発生する光の発生効率が、入力する信号光とポンプ光の偏光状態（例えば、偏光方向）に依存する。そこで、波長変換装置１００は、第２非線形媒質１２２に信号光及びポンプ光を入力する前に、偏波制御器により、信号光およびポンプ光の偏光方向が同一になるように、調整してもよい。第２非線形媒質１２２に入力される信号光およびポンプ光の偏光状態が最適に調整されることにより、波長変換装置１００は、効率よく波長変換できる。偏波制御器は、第１非線形媒質１１６と第２非線形媒質１２２との間、及び、ＬＤ１３２と第２非線形媒質１２２との間に、設置され得る。
【００３７】
図４は、偏波制御器が設置された波長変換装置の例を示す図である。図４の例では、第１非線形媒質１１６と第２非線形媒質１２２との間に偏波制御器１５１が設置され、ＬＤ１３２と第２非線形媒質１２２との間に偏波制御器１５２が設置されている。
【００３８】
偏波制御器は、応力を印加する光ファイバ、又は、捻った光ファイバを使用することにより、偏光状態を操作してもよい。偏波制御器は、ループ状にし、そのループ面を回転させた光ファイバを使用することにより光の位相を操作し、偏光状態を操作してもよい。偏
波制御器は、光の特定方向の電界の位相を１／４波長遅らせる１／４波長板と１／２波長遅らせる１／２波長板を回転させることにより、偏光状態を操作してもよい。また、偏波制御器は、リチウムナイオベート結晶に光を入力しその特定の方向の電界の位相を制御する方法により光の偏光状態を操作してもよい。
【００３９】
非線形媒質として、例えば、石英ガラスを材料として実効コア断面積を狭小化し不純物をコアに添加することにより非線形性を高めた石英系非線形ファイバが使用され得る。非線形媒質として、中空であるフォトニック結晶ファイバでコア断面積を狭小化することにより非線形性を高めたフォトニック結晶ファイバが使用され得る。非線形媒質として、カルコゲナイドガラスを材料としてコア断面積を狭小化することにより非線形性を高めた非線形フォトニック結晶ファイバが使用され得る。非線形媒質として、バンドギャップファイバが使用され得る。また、非線形媒質として、非線形屈折率自身が大きな値のシリコン導波路、カルコゲナイドガラス導波路、シリコン有機ハイブリッド導波路などが使用され得る。非線形媒質は、これらに限定されない。
【００４０】
波長変換装置１００の第１波長変換部１１０は、入力信号光の波長λinを、中間波長λmの信号光に変換し、第２波長変換部１２０に入力する。波長変換装置１００の第２波長
変換部１２０は、ＦＷＭ効果により、中間波長λmの信号光の波長を、出力信号光の波長
λoutに変換し、出力する。即ち、波長変換装置１００は、入力信号光の波長λinを、出
力信号光の波長λoutに変換し、出力する。出力信号光の波長は、入力信号光の波長に依
存せず、任意に設定され得る。
【００４１】
（実施形態１の作用効果）
波長変換装置１００は、第２波長変換部１２０の出力から得られる波長変換後の波長情報からフィードバックされる情報に基づき、制御回路部１１４により入力信号光パワーを調整することにより、波長シフト量を調節する。さらに、波長変換装置１００は、第２非線形媒質１２２でＦＷＭ効果により中間波長の信号光を更に別の波長に変換する。波長変換装置１００によれば、入力信号光を、任意の波長から所望の波長に変換でき、入力信号光の光電界（例えば、強度や位相）が保存され、信号光の変調方式無依存化が可能になる。
【００４２】
波長変換装置１００によると、自己周波数シフト効果、ＦＷＭ効果により、入力信号光の波長を、任意の波長に変換し、出力する。波長変換装置１００によると、入力信号光を、信号光のまま、任意の波長に変換し、出力する。即ち、波長変換装置１００は、入力信号光の波長を、短波長側にも長波長側にも波長変換することができる。波長変換装置１００によれば、電子回路を介さず信号光のまま波長変換するため、変調方式によらず波長変換ができ、また、消費電力を低くできる可能性がある。
【００４３】
波長変換装置１００によれば、電子回路を介さず信号光のまま波長変換するため、高速に波長変換することが可能である。波長変換装置１００で使用される自己周波数シフト効果及びＦＷＭ効果は、フェムト秒のオーダで応答する非線形効果である。よって、波長変換装置１００は、フェムト秒程度の応答速度で波長変換することが可能である。
【００４４】
〔実施形態２〕
次に実施形態２について説明する。実施形態２は、実施形態１との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
【００４５】
実施形態２における波長変換装置は、実施形態１の波長変換装置と同様に、自己周波数シフト効果、ＦＷＭ効果を使用して波長変換をする２つの波長変換部を有する。実施形態２における波長変換装置は、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより
小さい場合、ＦＷＭ効果を使用する波長変換を使用せずに、波長変換を行う。
【００４６】
図５は、実施形態２の波長変換装置の例を示す図である。図５の波長変換装置２００は、第１波長変換部２１０、第２波長変換部２２０、ＬＤ（Laser Diode、レーザダイオー
ド）２３２、波長モニタ部２３４、タップ２３６を有する。第１波長変換部２１０は、光パワー調節部２１２、第１制御回路部２１４、第１非線形媒質２１６を有する。第２波長変換部２２０は、第２非線形媒質２２２、光取り出し部２２４を有する。また、波長変換装置２００は、第２制御回路部２４２、第１切替スイッチ２４４、第２切替スイッチ２４６を有する。
【００４７】
実施形態２の波長変換装置２００は、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、第２波長変換部２２０によるＦＷＭ効果を使用した波長変換をス
キップする。波長変換装置２００は、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより大きい場合、自己周波数シフト効果及びＦＷＭ効果を使用して、波長変換を行う
。自己周波数シフト効果では長波長側に波長を変換できるため、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、波長変換装置２００は、ＦＷＭ効果を使
用した波長変換を使用しなくても、所望の波長に波長変換できる。
【００４８】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより大きい場合、第１波長変換
部２１０は、実施形態１の第１波長変換部１１０と同様に動作する。ただし、第１非線形媒質の出力は、タップ２３６に入力される。また、第１制御回路部２１４は、波長モニタ部２３４からの情報に基づいて、第１非線形媒質２１６の出力である信号光の波長と設定した波長との差を検出し、第１非線形媒質２１６の出力である信号光の波長が設定した中間波長になるように光パワーを調節する。
【００４９】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、第１波長変換
部２１０は、入力信号光の波長λinを、自己周波数シフト効果により所望の出力信号光の波長λoutに波長変換して出力する。入力信号光の波長λinと出力信号光のλoutとの差である波長シフト量は、第１非線形媒質２１６に入力する信号光の光パワーに依存する。
【００５０】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、光パワー調節
部２１２は、入力信号光の光パワーを、入力信号光の波長が所望の出力信号光の波長に変換されるように、調節する。光パワー調節部２１２は、第１制御回路部２１４からの指示に従い、入力信号光の光パワーを、調節する。光パワー調節部２１２は、第１制御回路部２１４からの指示がない場合、入力信号光をそのまま、第１非線形媒質２１６に出力してもよい。光パワー調節部２１２として、光減衰器および光増幅器が使用され得る。光パワー調節部２１２は、調節された信号光を第１非線形媒質２１６に出力する。
【００５１】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、第１制御回路
部２１４は、出力信号光の波長が所望の波長になるように、入力信号光に対する光パワーの調節量を決定する。第１制御回路部２１４は、例えば、第１非線形媒質２１６に入力される信号光の光パワーと波長シフト量との関係を、テーブルとして有し、当該テーブルに基づいて光パワーの調節量を決定する。また、第１制御回路部２１４は、波長モニタ部２３４から、第１非線形媒質２１６の出力である信号光の波長の情報を取得する。第１制御回路部２１４は、波長モニタ部２３４からの情報に基づいて、第１非線形媒質２１６の出力である信号光の波長と設定した波長との差を検出し、出力信号光の波長が設定した波長になるように光パワーを調節し得る。但し、必ずしも第１非線形媒質２１６の出力である信号光の波長と設定した波長との差を検出する必要はなく、波長モニタ部２３４で検出する信号光波長が所望の設定波長になるように調整すればよい。
【００５２】
第１非線形媒質２１６から出力された信号光は、第１切替スイッチ２４４に向けて出力される。また、第１非線形媒質２１６から出力された信号光の一部は、タップ２３６で取り出され、波長モニタ部２３４に入力される。
【００５３】
波長モニタ部２３４は、出力信号光の波長を検出する。波長モニタ部２３４は、検出した波長の情報を、第１制御回路部２１４に出力する。
【００５４】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより大きい場合、波長モニタ部
２３４は、第１切替スイッチ２４４に対し、タップ２３６から第２波長変換部２２０に接続するように指示する。さらに、波長モニタ部２３４は、第２切替スイッチ２４６に対し、第２波長変換部２２０から信号光を所望の隣接する装置等に出力させるように指示する。
【００５５】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、波長モニタ部
２３４は、第１切替スイッチ２４４に対し、タップ２３６から第２切替スイッチ２４６に接続するように指示する。さらに、波長モニタ部２３４は、第２切替スイッチ２４６に対し、第１切替スイッチから信号光を外部の装置に出力させるように指示する。また、波長モニタ部２３４は、第２制御回路部２４２に対し、ＬＤ２３２への電源の供給を停止するように指示してもよい。第２波長変換部２２０が使用されない場合に、ＬＤ２３２への電源の供給を停止することで省電力化が図れる。
【００５６】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより大きい場合、第２波長変換
部２２０は、実施形態１の第２波長変換部２２０と同様に動作する。第２制御回路部２４２は、ＬＤ２３２を制御する。ＬＤ２３２からポンプ光が、第２非線形媒質２２２に入力される。光取り出し部２２４から出力された出力信号光は、所望の隣接する装置等に向けて出力される。
【００５７】
偏波制御器が、第１切替スイッチ２４４と第２非線形媒質２２２との間、及び、ＬＤ２３２と第２非線形媒質２２２との間に、設置されてもよい。
【００５８】
図６は、偏波制御器が設置された波長変換装置の例を示す図である。図６の例では、第１切替スイッチ２４４と第２非線形媒質２２２との間に偏波制御器２５１が設置され、ＬＤ２３２と第２非線形媒質２２２との間に偏波制御器２５２が設置されている。
【００５９】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、信号光は第２
波長変換部２２０に入力されず、第２波長変換部２２０は使用されない。
【００６０】
（実施形態２の作用効果）
波長変換装置２００によると、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λout
より小さい場合、ＦＷＭ効果を使用する第２波長変換部２２０を用いずに波長を変換する。波長変換装置２００によれば、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λout
より小さい場合、ＬＤ２３２への電源の供給を停止することで省電力化が図れる。
【００６１】
〔実施形態３〕
次に実施形態３について説明する。実施形態３は、実施形態１及び２との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
【００６２】
実施形態３における波長変換装置は、実施形態１及び２の波長変換装置と同様に、自己周波数シフト効果、ＦＷＭ効果を使用して波長変換をする２つの波長変換部を有する。実施形態３における波長変換装置は、ＦＷＭ効果による波長変換を行った後に、自己周波数
シフト効果による波長変換を行う。
【００６３】
図７は、実施形態３の波長変換装置の例を示す図である。図７の波長変換装置３００は、第２波長変換部３２０、第１波長変換部３１０、ＬＤ（Laser Diode、レーザダイオー
ド）３３２、波長モニタ部３３４、タップ３３６を有する。第２波長変換部３２０は、第２非線形媒質３２２、光取り出し部３２４を有する。第１波長変換部３１０は、光パワー調節部３１２、制御回路部３１４、第１非線形媒質３１６を有する。
【００６４】
第２波長変換部３２０は、波長λinの入力信号光を、ＦＷＭ効果を使用して中間波長λmの信号光に波長変換して出力する。
【００６５】
第２非線形媒質３２２に波長λinの入力信号光が入力される。ＬＤ３３２から波長λp
のポンプ光が、第２非線形媒質３２２に入力される。ポンプ光の波長λpは、第２非線形
媒質３２２の零分散値に一致するように設定される。さらに、ポンプ光の波長λpは、入
力信号光の波長帯域より小さい波長となるように設定される。即ち、第２非線形媒質３２２は、その零分散値が入力信号光の波長帯域より小さい波長となるものが使用される。
【００６６】
第２波長変換部３２０は、実施形態１の第２波長変換部１２０と同様に動作する。但し、光取り出し部３２４の出力は、中間波長λmの信号光として、第１波長変換部３１０に
入力される。
【００６７】
第１波長変換部３１０は、中間波長λinの信号光を、自己周波数シフト効果を使用して波長λoutの出力信号光に、波長変換して出力する。
【００６８】
第１波長変換部３１０は、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより
小さい場合の実施形態２の第１波長変換部２１０と同様に動作する。
【００６９】
第１非線形媒質３１６から出力された信号光は、所望の隣接する装置等に向けて出力される。また、第１非線形媒質３１６から出力された信号光の一部は、タップ３３６で取り出され、波長モニタ部３３４に入力される。波長モニタ部３３４は、出力信号光の波長を検出する。波長モニタ部３３４は、検出した波長の情報を、制御回路部３１４に出力する。
【００７０】
入力信号光及びポンプ光が第２波長変換部３２０に入力される前に、入力信号光及びポンプ光の偏光状態が、それぞれ、偏波制御器を介して、調整されてもよい。
【００７１】
図８は、偏波制御器が設置された波長変換装置の例を示す図である。図８の例では、入力信号光及びポンプ光が第２波長変換部３２０に入力される前に、それぞれ、偏波制御器３５１及び偏波制御器３５２に入力される。
【００７２】
（実施形態３の作用効果）
実施形態３の波長変換装置３００は、入力信号光を、ＦＷＭ効果を使用して波長変換し、さらに、自己周波数シフト効果を使用して、所望の波長に変換し、出力する。
【００７３】
波長変換装置３００によると、ＦＷＭ効果、自己周波数シフト効果により、入力信号光の波長を、任意の波長に変換し、出力する。波長変換装置３００によると、入力信号光を、信号光のまま、任意の波長に変換し、出力する。波長変換装置３００によれば、電子回路を介さず信号光のまま波長変換するため、変調方式によらず波長変換ができる。
【００７４】
〔実施形態４〕
次に実施形態４について説明する。実施形態４は、実施形態１乃至３との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
【００７５】
実施形態４における波長変換装置は、実施形態１乃至３の波長変換装置と同様に、自己周波数シフト効果、ＦＷＭ効果を使用して波長変換をする２つの波長変換部を有する。実施形態４における波長変換装置は、実施形態３の波長変換装置と同様に、ＦＷＭ効果による波長変換を行った後に、自己周波数シフト効果による波長変換を行う。実施形態４における波長変換装置では、ＦＷＭ効果を使用する波長変換部が光取り出し部を有さない。
【００７６】
図９は、実施形態４の波長変換装置の例を示す図である。図９の波長変換装置４００は、第２波長変換部４２０、第１波長変換部４１０、ＬＤ（Laser Diode、レーザダイオー
ド）４３２、波長モニタ部４３４、タップ４３６を有する。第２波長変換部４２０は、第２非線形媒質４２２を有する。第１波長変換部４１０は、光パワー調節部４１２、制御回路部４１４、第１非線形媒質４１６を有する。
【００７７】
実施形態４の波長変換措置４００は、実施形態３の波長変換装置３００と、第２波長変換部４２０が光取り出し部を有さない点で異なる。
【００７８】
第２波長変換部４２０の第２非線形媒質４２２の出力は、光パワー調整部４１２に入力される。第２波長変換部４２０の第２非線形媒質４２２の出力は、入力信号光の波長λin、ポンプ光の波長λp、変換後の信号光の中間波長λmを含む。
【００７９】
第１波長変換部４１０の光パワー調整部４１２は、ポンプ光及び入力信号光を増幅せず、中間波長λmの信号光の帯域を増幅する。光パワー調整部４１２として、中間波長λmの信号光の帯域を増幅する帯域制限のある光増幅器が用いられる。光増幅器として、例えば、ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier）が使用されることにより、所定の帯域にのみ利得を発生させることができる。このような光増幅器を用いることにより、第２波長変換部４２０において光取り出し部を設置することなく、ポンプ光及び入力信号光を除去することができる。
【００８０】
入力信号光及びポンプ光が第２波長変換部４２０に入力される前に、入力信号光及びポンプ光の偏光状態が、それぞれ、偏波制御器を介して、調整されてもよい。
【００８１】
図１０は、偏波制御器が設置された波長変換装置の例を示す図である。図１０の例では、入力信号光及びポンプ光が第２波長変換部４２０に入力される前に、それぞれ、偏波制御器４５１及び偏波制御器４５２に入力される。
【００８２】
（実施形態４の作用効果）
実施形態４の波長変換措置４００は、第１波長変換部４１０から、入力信号光、ポンプ光、中間波長の信号光を出力する。波長変換措置４００は、第２波長変換部４２０の光パワー調節部４２２で、中間波長の信号光を増幅し、入力信号光及びポンプ光を増幅しない。
【００８３】
波長変換装置４００によれば、第１波長変換部４１０が光取り出し部を有さないことで、実施形態３の波長変換装置等と比べて、装置の構成を簡素化できる。
【００８４】
〔実施形態５〕
次に実施形態５について説明する。実施形態５は、実施形態１乃至４との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
【００８５】
図１１は、実施形態５の光分岐挿入装置の例を示す図である。図１０の光分岐挿入装置５００は、光分岐部５１０、光スイッチ５２０、波長変換部５３０、光多重部５４０を有する。波長変換部５３０は、実施形態１乃至４のいずれかの波長変換装置と同様の構成を有する。
【００８６】
光分岐挿入装置５００は、入力される波長多重された光信号から任意の光信号を選択する。光分岐挿入装置５００は、外部から入力される挿入光信号の波長を、選択された光信号の波長に、変換する。光分岐挿入装置５００は、選択されなかった光信号と、波長が変換された挿入光信号とを多重して出力する。
【００８７】
光分岐部５１０は、波長多重された光信号から所定波長の光信号を分岐する。光分岐部５１０には、外部から、波長多重された光信号が入力される。光分岐部５１０は、分岐した光信号を光スイッチ５２０に対して出力する。
【００８８】
光スイッチ５２０は、光分岐部５１０により分岐された光信号のうち任意の光信号を選択する。
【００８９】
波長変換部５３０は、光スイッチ５２０で選択された光信号と同一の波長に挿入光信号を波長変換する。波長変換部５３０は、実施形態１乃至４のいずれかの波長変換装置と同様の構成を有する。挿入光信号は、外部から波長変換部５３０に入力される。
【００９０】
光多重部５４０は、光スイッチ５２０で選択されなかった光信号に波長変換部５３０で波長変換された挿入光信号を多重する。光多重部５４０は、多重した光信号を外部の装置に対して出力する。
【００９１】
（実施形態５の作用効果）
光分岐挿入装置５００は、光分岐部５１０で、入力された波長多重された光信号から、所定波長の光信号を分岐する。光分岐挿入装置５００は、光スイッチ５２０で、光分岐部５１０で分岐された光信号のうち任意の光信号を選択する。光分岐挿入装置５００は、波長変換部５３０で、挿入光信号の波長を、光スイッチ５２０で選択された光信号の波長に変換する。光分岐挿入装置５００は、光多重部５４０で、光スイッチ５２０で選択されなかった光信号と、波長変換部５３０で波長変換された挿入光信号とを多重する。光分岐挿入装置５００は、多重した光信号を、出力する。
【００９２】
光分岐挿入装置５００によると、挿入光信号を波長変換して、他の光信号と多重化して、出力する。
【００９３】
光分岐挿入装置５００によれば、挿入信号光を電子回路を介さず信号光のまま波長変換するため、高速に波長変換することが可能である。光分岐挿入装置１００は、フェムト秒程度の応答速度で波長変換することが可能である。
【００９４】
光分岐挿入装置５００によれば、挿入光信号の波長を、任意の波長から所望の波長に変換でき、挿入光信号の光電界（例えば、強度や位相）が保存され、信号光の変調方式無依存化が可能になる。
【００９５】
（付記）
以上の実施形態１−５に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００９６】
（付記１）
入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号
光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換装置。
【００９７】
（付記２）
前記第２非線形媒質の出力側に設置され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が入力され、前記光源の光および前記第１非線形媒質から出力される信号光を除去する光取出し部と、信号光の光パワーを調節する光パワー調節部とをさらに備え、
前記入力信号光が前記光パワー調節部に入力され、
前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力された信号光が前記光取り出し部を介して前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記出力信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーを調節する、
付記１に記載の波長変換装置。
【００９８】
（付記３）
前記光源への電源供給を制御する制御部をさらに備え、
前記入力信号光の波長が、前記出力信号光の所定の波長よりも小さい場合、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、前記制御部は前記光源への電源供給を停止し、前記光パワー調節部は、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーを調節する、
付記２に記載の波長変換装置。
【００９９】
（付記４）
前記第２非線形媒質の出力側に設置され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が入力され、前記光源の光および前記入力信号光を除去する光取出し部と、信号光の光パワーを調節する光パワー調節部とをさらに備え、
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が前記光取り出し部を介して、前記光パワー調節部に入力され、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記光パワー調節部に入力される信号光の光パワーを調節する、
付記１に記載の波長変換装置。
【０１００】
（付記５）
信号光の光パワーを調節する光パワー調節部をさらに備え、
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が前記光パワー調節部に入力され、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記第２非線形媒質で生成された信号光の光パワーを調節し、
前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記光パワー調節部に入力される信号光の光パワーを調節する、
付記１に記載の波長変換装置。
【０１０１】
（付記６）
第１非線形媒質が自己周波数シフト効果を有し、第２非線形媒質が四光波混合効果を有することを特徴とする付記１から５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１０２】
（付記７）
前記光源は前記第２非線形媒質の零分散波長の光を前記第２非線形媒質に対して出力することを特徴とする付記１から６のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１０３】
（付記８）
前記第２非線形媒質に入力される２つの光の偏光状態を制御する偏波制御部を更に備える付記１乃至７のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１０４】
（付記９）
前記偏波制御部は、応力が印加された光ファイバ、又は、捻られた光ファイバを含む付記８に記載の波長変換装置。
【０１０５】
（付記１０）
前記偏波制御部は、ループ状にされ、当該ループ面が回転させられた光ファイバを含む付記８に記載の波長変換装置。
【０１０６】
（付記１１）
前記偏波制御部は、光の特定方向の電界の位相を１／４波長遅らせる１／４波長板と１／２波長遅らせる１／２波長板とをそれぞれ回転させる付記８に記載の波長変換装置。
【０１０７】
（付記１２）
前記偏波制御部は、リチウムナイオベート結晶を含む付記８に記載の波長変換装置。
【０１０８】
（付記１３）
前記光パワー調整部は、信号光の光パワーを増幅する光ファイバ増幅器を含む付記１乃至７のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１０９】
（付記１４）
前記光パワー調整部は、信号光の光パワーを増幅する光減衰器を含む付記１乃至７のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１０】
（付記１５）
前記光取り出し部は、誘電体多層膜による光帯域透過フィルタを含む付記２乃至４のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１１】
（付記１６）
前記光取り出し部は、光ファイバブラッググレーディングを含む付記２乃至４のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１２】
（付記１７）
前記光パワー調整部は、前記第２非線形媒質で生成された信号光の波長の範囲の増幅帯
域を有する光ファイバ増幅器を含む付記５に記載の波長変換装置。
【０１１３】
（付記１８）
前記第１非線形媒質または前記第２非線形媒質として、石英ガラスを材料としコア断面を周辺の導波路より狭小化し不純物を添加した非線形光ファイバを用いる付記１乃至５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１４】
（付記１９）
前記第１非線形媒質または前記第２非線形媒質として、中空でありコア断面積を周辺の導波路より狭小化した非線形フォトニック結晶ファイバを用いる付記１乃至５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１５】
（付記２０）
第１非線形媒質または第２非線形媒質として、カルコゲナイドガラスを材料としてコア断面を周辺の導波路より狭小化した非線形フォトニック結晶ファイバを用いる付記１乃至５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１６】
（付記２１）
前記第１非線形媒質または前記第２非線形媒質として、断面を周辺の導波路より狭小化したシリコン導波路を用いる付記１乃至５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１７】
（付記２２）
前記第１非線形媒質または前記第２非線形媒質として、シリコンと有機材料とをハイブリッドにした導波路を用いる付記１乃至５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１８】
（付記２３）
第１非線形媒質によって、光パワーが調節されて入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１工程と、
第２非線形媒質によって、入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２工程と、
を含み、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換方法。
【０１１９】
（付記２４）
前記入力信号光の光パワーが調節され、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力された信号光から前記光源の光および前記第１非線形媒質から出力される信号光が除去されて、前記出力信号光として出力され、
前記出力信号光の波長に基づいて前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーが調節される、
付記２３に記載の波長変換方法。
【０１２０】
（付記２５）
前記入力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長よりも小さい場合、前記入力信号光の光パワーが調節され、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、前記光源への電源供給が停止され、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーが調節
される、
付記２３に記載の波長変換方法。
【０１２１】
（付記２６）
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光から前記光源の光および前記入力信号光が除去されて残った信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記残りの信号光の光パワーが調節される、付記２３に記載の波長変換方法。
【０１２２】
（付記２７）
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光のうち前記第２非線形媒質で生成された信号光の光パワーを前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように光パワーを調節し、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力される、
付記２３に記載の波長変換方法。
【０１２３】
（付記２８）
前記第１工程は、第１非線形媒質の自己周波数シフトにより、光パワーが調節されて入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力し、
前記第２工程は、第２非線形媒質の四光波混合効果により、入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力することを特徴とする付記２３から２７のいずれか１つに記載の波長変換方法。
【０１２４】
（付記２９）
入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する光送受信機。
【０１２５】
（付記３０）
波長多重された光信号から所定波長の光信号を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部により分岐された光信号のうち任意の光信号を選択する光スイッチと、
前記光スイッチで選択された光信号と同一の波長に挿入光信号を波長変換する波長変換部と、
前記光スイッチで選択されなかった光信号に前記波長変換部で波長変換された挿入光信号を多重する光多重部とを有し、
前記波長変換部は、入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される挿入光信号を波長変換して出力することを特徴とする光分岐挿入装置。
【符号の説明】
【０１２６】
１００ 波長変換装置
１１０ 第１波長変換部
１１２ 光パワー調節部
１１４ 制御回路部
１１６ 第１非線形媒質
１２０ 第２波長変換部
１２２ 第２非線形媒質
１２４ 光取り出し部
１３２ ＬＤ
１３４ 波長モニタ部
１３６ タップ
１５１ 偏波制御器
１５２ 偏波制御器
２００ 波長変換装置
２１０ 第１波長変換部
２１２ 光パワー調節部
２１４ 第１制御回路部
２１６ 第１非線形媒質
２２０ 第２波長変換部
２２２ 第２非線形媒質
２２４ 光取り出し部
２３２ ＬＤ
２３４ 波長モニタ部
２３６ タップ
２４２ 第２制御回路部
２４４ 第１切替スイッチ
２４６ 第２切替スイッチ
２５１ 偏波制御器
２５２ 偏波制御器
３００ 波長変換装置
３１０ 第１波長変換部
３１２ 光パワー調節部
３１４ 制御回路部
３１６ 第１非線形媒質
３２０ 第２波長変換部
３２２ 第２非線形媒質
３２４ 光取り出し部
３３２ ＬＤ
３３４ 波長モニタ部
３５１ 偏波制御器
３５２ 偏波制御器
３３６ タップ
４００ 波長変換装置
４１０ 第１波長変換部
４１２ 光パワー調節部
４１４ 制御回路部
４１６ 第１非線形媒質
４２０ 第２波長変換部
４２２ 第２非線形媒質
４３２ ＬＤ
４３４ 波長モニタ部
４３６ タップ
４５１ 偏波制御器
４５２ 偏波制御器
５００ 光分岐挿入装置
５１０ 光分岐部
５２０ 光スイッチ
５３０ 波長変換部
５４０ 光多重部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号光の波長を所望の出力信号光の波長に変換する波長変換装置、波長変換方法、及び、光分岐挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号光の波長を変換する波長変換技術は、例えば、広く実用されている波長分割多重技術を用いた光ファイバ伝送路を信号光の伝送路とするフォトニックネットワークを効率的に設計ならびに運用するために用いられる技術である。波長変換技術には、信号光の変調方式に依存することなく様々な変調方式の信号に対して動作する変調方式無依存性、任意の波長に変換することが可能な任意波長変換性、高速信号に対応するための超高速応答特性などが、求められている。
【０００３】
一般に、信号光の波長変換は、信号光を受光器で電気信号に変換し、異なる波長の光を出力するレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）の出力光を、電気変換した電気信号で
変調することにより実現されている。この方法には、電子回路の集積化が可能であり、任意波長の光を出力するＬＤを用意すれば任意波長変換が実現され得るという特徴がある。一方で、電子回路を介して信号光の波長を変換する方法は、信号光の変調方式に電子回路が依存するため１つの電子回路で様々な変調方式の信号に対応することが困難であり、電子回路の動作速度制限により高速応答性に課題があるとされている。
【０００４】
電子回路を介さず光のまま信号光の波長を変換する方法は、電子回路動作速度制限を回避できるので超高速応答特性があり、また、光電界を保持する方法により変調方式無依存の可能性もある。また、電子回路を介さず光のまま信号光の波長を変換する処理は、電子回路を介して信号光の波長を変換する処理よりも、消費電力が小さくできる可能性を有する。よって、電子回路を介さず光のまま信号光の波長を変換する方法は、その実用に大きな期待が寄せられており、広く研究開発が行われている。これまでに様々な手法が提案されている。
【０００５】
図１は、光非線形媒質内で発生する四光波混合（ＦＷＭ：Four-wave mixing）効果を用いた波長変換方法を示す図である。ＦＷＭ効果を用いた波長変換方法は、光のまま波長を変換する方法の１つである。
【０００６】
信号光と共にポンプ光が非線形光媒質に入射されると、追って示す条件の下、非線形効果を介して新たに発生する異なる波長で信号光のコピーである光（アイドラ光）が発生する。このアイドラ光が光フィルタで取り出されることにより、信号光の波長が変換される。ＦＷＭ効果の特徴は、発生するアイドラ光が信号光の位相共役光になっているため、光電界強度および位相が保持されることである。そのため、ＦＷＭ効果を用いた波長変換方法は、どのような変調方式の信号光に対しても、情報を欠落することなく、波長変換することが可能である。また、ＦＷＭ効果は、フェムト秒のオーダで応答する非線形効果に基づくので、超高速応答が可能である。ところが、ＦＷＭ効果を効率よく発生させるためには、ポンプ光の波長（λp）が非線形媒質固有の零分散波長と一致することが条件となる
。この条件によると、新たに発生する光の波長(λout)は次の式を満たす値になる。
【数１】
【０００７】
ここで、λinは入力信号光の波長を表す。ポンプ光波長λpは固定値であるので、この
式から分かるように、図１に示される波長変換方法では、入力信号光の波長λinを、所望の出力信号光の波長に変換することはできない。
【０００８】
図２は、自己周波数シフト効果を用いた波長変換方法を示す図である。自己周波数シフト効果を用いた波長変換方法は、光のまま信号光の波長を変換する方法の１つである。自己周波数シフト効果は、光非線形効果の１つである。
【０００９】
自己周波数シフト効果を用いた波長変換は、信号光が非線形光媒質に入射されると、信号光自身がポンプ光となりラマン効果を介して、自身の波長（周波数）を長波長（低周波数）にシフトするという現象を用いた波長変換である。波長シフト量は非線形媒質に入力する信号光の光パワーに依存するので、図２に示すように、非線形媒質に入力する信号光のパワーを光増幅器や光減衰器などで調整すると、波長シフト量を調整できる。
【００１０】
また、自己周波数シフト効果を用いた波長変換はラマン効果により発生する利得を利用しているので、光電界強度および位相が保持される。また、ラマン効果は極めて高速応答するため、電子回路動作速度を遙かに凌ぐ速度で動作可能である。しかしながら、ラマン効果による利得は、信号光の長波長側にしか発生しないため、自己周波数シフト効果を用いた波長変換は短波長側に波長変換することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１６３５５８号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Govind P. Agrawal, "Nonlinear fiber optics," Fourth edition, Academic press, 2007.
【非特許文献２】Norihiko Nishizawa, Ryuji Okamura and Toshio Goto, "Analysis of widely wavelength tunable femtosecond soliton pulse generation using optical fibers," Jpn. J. Appl. Phys. Vol.38 (1999), pp.4768-4771, Part 1, No.8 August 1999.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
電子回路動作速度を上回る信号光で、信号の変調方式に無依存に動作し、かつ任意波長の信号光を所望の波長に変換する波長変換技術は、フォトニックネットワークの効率的利用に向け、その実用化に大きな期待が寄せられている。上記のような、光のまま波長変換を実現する従来技術は、電子回路動作速度を上回るビットレートの信号光に対して動作し、変調方式無依存化も可能であるが、任意波長から所望波長への変換ができない。
【００１４】
開示の装置は、信号光の変調方式に依存することなく、信号光の波長を任意の波長に変換する波長変換装置、波長変換方法、及び、光分岐挿入装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
開示の波長変換装置は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
【００１６】
即ち、開示の態様の１つは、
入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号
光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換装置である。
【発明の効果】
【００１７】
開示の一態様によれば、信号光の変調方式に依存することなく、信号光の波長を任意の波長に変換する波長変換装置、波長変換方法、及び、光分岐挿入装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】四光波混合効果を用いた波長変換方法を示す図である。
【図２】自己周波数シフト効果を用いた波長変換方法を示す図である。
【図３】実施形態１の波長変換装置の例を示す図である。
【図４】実施形態１の波長変換装置の例を示す図である。
【図５】実施形態２の波長変換装置の例を示す図である。
【図６】実施形態２の波長変換装置の例を示す図である。
【図７】実施形態３の波長変換装置の例を示す図である。
【図８】実施形態３の波長変換装置の例を示す図である。
【図９】実施形態４の波長変換装置の例を示す図である。
【図１０】実施形態４の波長変換装置の例を示す図である。
【図１１】実施形態５の光分岐挿入装置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、開示の実施形態の構成に限定されない。
【００２０】
各実施形態における波長変換装置は、信号光を送受信する光送受信機として動作し得る。
【００２１】
〔実施形態１〕
実施形態１の波長変換装置は、入力信号光の波長λinを、所望の出力信号光の波長λoutに波長変換して、出力する。
【００２２】
図３は、実施形態１の波長変換装置の例を示す図である。図３の波長変換装置１００は、第１波長変換部１１０、第２波長変換部１２０、ＬＤ（Laser Diode、レーザダイオー
ド）１３２、波長モニタ部１３４、タップ１３６を有する。第１波長変換部１１０は、光パワー調節部１１２、制御回路部１１４、第１非線形媒質１１６を有する。第２波長変換部１２０は、第２非線形媒質１２２、光取り出し部１２４を有する。
【００２３】
第１波長変換部１１０は、入力信号光の波長λinを、自己周波数シフト効果により中間波長λmに波長変換して出力する。入力信号光の波長λinと中間波長λmとの差である波長シフト量は、第１非線形媒質１１６に入力する信号光の光パワーに依存する。
【００２４】
光パワー調節部１１２は、入力信号光の光パワーを、入力信号光の波長が所望の中間波長に変換されるように、調節する。光パワー調節部１１２は、制御回路部１１４からの指示に従い、入力信号光の光パワーを、調節する。光パワー調節部１１２は、制御回路部１
１４からの指示がない場合、入力信号光をそのまま、第１非線形媒質１１６に出力してもよい。光パワー調節部１１２として、光減衰器および光増幅器が使用され得る。光減衰器は、信号光の光パワーを小さくする。光増幅器は、信号光の光パワーを大きくする。光増幅器として、例えば、ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier）、半導体光増幅器（ＳＯＡ；Semiconductor Optical Amplifier）が使用され得る。光増幅器は、これらに限定
されない。光パワー調節部１１２は、調節された信号光を第１非線形媒質１１６に出力する。
【００２５】
制御回路部１１４は、出力信号光の波長が所望の波長になるように、入力信号光に対する光パワーの調節量を決定する。制御回路部１１４は、例えば、第１非線形媒質１１６に入力される信号光の光パワーと波長シフト量との関係を、テーブルとして有してもよい。また、制御回路部１１４は、ＬＤ１３２の波長（ポンプ光の波長）の情報を有してもよい。制御回路部１１４は、当該テーブル及びＬＤ１３２の波長の情報に基づいて光パワーの調節量を決定し得る。また、制御回路部１１４は、波長モニタ部１３４から、出力信号光の波長λoutの情報を取得する。制御回路部１１４は、波長モニタ部１３４からの情報に
基づいて、出力信号光の波長と設定した波長（所望の波長）との差を検出し、出力信号光の波長が設定した波長になるように光パワーを調節し得る。制御回路部１１４は、例えば、出力信号光の波長が所望の波長よりも小さい場合、光パワーの調節量を小さくすることを決定する。制御回路部１１４は、光パワー調整部１１２に、決定した光パワー調整量を指示する。出力信号光の波長は、例えば、外部の装置等から制御回路部１１４に対して、指定してもよい。
【００２６】
第１非線形媒質１１６は、自己周波数シフト効果により光パワー調節部１１２から入力された信号光の波長を長波長側の中間波長に変換する。波長のシフト量（変動量）は、入力された信号光の光パワーに依存する。第１非線形媒質１１６に入力される信号光の光パワーが大きくなるのに従って、第１非線形媒質１１６から出力される信号光の波長のシフト量は大きくなる。第１非線形媒質１１６に入力された信号光の波長は、長波長側にシフトする。第１非線形媒質１１６で中間波長に波長変換された信号光は、第２波長変換部１２０の第２非線形媒質１２２に入力される。
【００２７】
第２波長変換部１２０は、中間波長λmの信号光を、ＦＷＭ効果を使用して波長λoutの出力信号光に波長変換して出力する。
【００２８】
第２非線形媒質１２２に第１波長変換部１１０から中間波長λmの信号光が入力される
。ＬＤ１３２から波長λpのポンプ光が、第２非線形媒質１２２に入力される。ポンプ光
の波長λpは、ＦＷＭ効果が効率よく発生する波長に設定される。例えば、第２非線形媒
質１２２の零分散値に一致するように設定される。
【００２９】
第２非線形媒質１２２内でＦＷＭ効果により、新たな波長（λout）の信号光が発生す
る。波長λoutは、次のように表される。新たな波長の信号光は、出力信号光となる。
【数２】
【００３０】
第２非線形媒質１２２に入力する信号光の中間波長λmは、光パワー調節部１１２によ
り入力する信号光の波長より長波長側の任意の波長に設定され得る。よって、波長変換装置１００は、ポンプ光の波長が固定値であっても、第２非線形媒質１２２で新たに発生させる光（出力信号光）の波長を、所望の値に制御できる。即ち、所望の出力信号光の波長
が波長λoutである場合、第１波長変換部１１０の制御回路部１１４は、中間波長λmが次の式で表される値になるように、入力信号光の光パワーを調節する。
【数３】
【００３１】
第２非線形媒質１２２に入力される中間波長の信号光は光パワー調節部１１２によって自由に任意の長波長側の波長に変換される。よって、波長変換装置１００は、ポンプ光の波長が固定値であっても、第２非線形媒質１２２で新たに発生させる信号光の波長を所望の値に制御できる。
【００３２】
第２非線形媒質１２２は、入力信号光の波長帯域、出力信号光の波長帯域に応じて、適切に選択される。例えば、入力信号光の波長帯域と出力信号光の波長帯域とが同じ場合、第２非線形媒質１２２として、零分散値（波長）が当該波長帯域より大きい値（波長）となる非線形媒質が選択される。第１波長変換部１１０が入力信号光を長波長側に変換するため、第２非線形媒質として当該波長帯域より小さい零分散値（波長）の非線形媒質が選択されると、第２波長変換部１２０が所望の波長帯域に波長変換できないからである。
【００３３】
光取り出し部１２４には、第２非線形媒質１２２から、中間波長λmの信号光、波長λpのポンプ光、波長λoutの出力信号光が入力される。光取り出し部１２４は、出力信号光
を抽出して、出力する。光取り出し部１２４として、例えば、誘電体多層膜で構成される光帯域透過フィルタ、光帯域除去フィルタ、光ファイバブラッググレーティングにより光帯域制限を実現する光フィルタなどが使用され得る。
【００３４】
光取り出し部１２４から出力された出力信号光は、所望の隣接する装置等に向けて出力される。また、光取り出し部１２４から出力された出力信号光の一部は、タップ１３６で取り出され、波長モニタ部１３４に入力される。
【００３５】
波長モニタ部１３４は、出力信号光の波長を検出する。波長を検出する方法は、どのような方法が採られてもよい。波長モニタ部１３４は、検出した波長の情報を、制御回路部１１４に入力する。
【００３６】
ＦＷＭ効果による波長変換では、新たに発生する光の発生効率が、入力する信号光とポンプ光の偏光状態（例えば、偏光方向）に依存する。そこで、波長変換装置１００は、第２非線形媒質１２２に信号光及びポンプ光を入力する前に、偏波制御器により、信号光およびポンプ光の偏光方向が同一になるように、調整してもよい。第２非線形媒質１２２に入力される信号光およびポンプ光の偏光状態が最適に調整されることにより、波長変換装置１００は、効率よく波長変換できる。偏波制御器は、第１非線形媒質１１６と第２非線形媒質１２２との間、及び、ＬＤ１３２と第２非線形媒質１２２との間に、設置され得る。
【００３７】
図４は、偏波制御器が設置された波長変換装置の例を示す図である。図４の例では、第１非線形媒質１１６と第２非線形媒質１２２との間に偏波制御器１５１が設置され、ＬＤ１３２と第２非線形媒質１２２との間に偏波制御器１５２が設置されている。
【００３８】
偏波制御器は、応力を印加する光ファイバ、又は、捻った光ファイバを使用することにより、偏光状態を操作してもよい。偏波制御器は、ループ状にし、そのループ面を回転させた光ファイバを使用することにより光の位相を操作し、偏光状態を操作してもよい。偏
波制御器は、光の特定方向の電界の位相を１／４波長遅らせる１／４波長板と１／２波長遅らせる１／２波長板を回転させることにより、偏光状態を操作してもよい。また、偏波制御器は、リチウムナイオベート結晶に光を入力しその特定の方向の電界の位相を制御する方法により光の偏光状態を操作してもよい。
【００３９】
非線形媒質として、例えば、石英ガラスを材料として実効コア断面積を狭小化し不純物をコアに添加することにより非線形性を高めた石英系非線形ファイバが使用され得る。非線形媒質として、中空であるフォトニック結晶ファイバでコア断面積を狭小化することにより非線形性を高めたフォトニック結晶ファイバが使用され得る。非線形媒質として、カルコゲナイドガラスを材料としてコア断面積を狭小化することにより非線形性を高めた非線形フォトニック結晶ファイバが使用され得る。非線形媒質として、バンドギャップファイバが使用され得る。また、非線形媒質として、非線形屈折率自身が大きな値のシリコン導波路、カルコゲナイドガラス導波路、シリコン有機ハイブリッド導波路などが使用され得る。非線形媒質は、これらに限定されない。
【００４０】
波長変換装置１００の第１波長変換部１１０は、入力信号光の波長λinを、中間波長λmの信号光に変換し、第２波長変換部１２０に入力する。波長変換装置１００の第２波長
変換部１２０は、ＦＷＭ効果により、中間波長λmの信号光の波長を、出力信号光の波長
λoutに変換し、出力する。即ち、波長変換装置１００は、入力信号光の波長λinを、出
力信号光の波長λoutに変換し、出力する。出力信号光の波長は、入力信号光の波長に依
存せず、任意に設定され得る。
【００４１】
（実施形態１の作用効果）
波長変換装置１００は、第２波長変換部１２０の出力から得られる波長変換後の波長情報からフィードバックされる情報に基づき、制御回路部１１４により入力信号光パワーを調整することにより、波長シフト量を調節する。さらに、波長変換装置１００は、第２非線形媒質１２２でＦＷＭ効果により中間波長の信号光を更に別の波長に変換する。波長変換装置１００によれば、入力信号光を、任意の波長から所望の波長に変換でき、入力信号光の光電界（例えば、強度や位相）が保存され、信号光の変調方式無依存化が可能になる。
【００４２】
波長変換装置１００によると、自己周波数シフト効果、ＦＷＭ効果により、入力信号光の波長を、任意の波長に変換し、出力する。波長変換装置１００によると、入力信号光を、信号光のまま、任意の波長に変換し、出力する。即ち、波長変換装置１００は、入力信号光の波長を、短波長側にも長波長側にも波長変換することができる。波長変換装置１００によれば、電子回路を介さず信号光のまま波長変換するため、変調方式によらず波長変換ができ、また、消費電力を低くできる可能性がある。
【００４３】
波長変換装置１００によれば、電子回路を介さず信号光のまま波長変換するため、高速に波長変換することが可能である。波長変換装置１００で使用される自己周波数シフト効果及びＦＷＭ効果は、フェムト秒のオーダで応答する非線形効果である。よって、波長変換装置１００は、フェムト秒程度の応答速度で波長変換することが可能である。
【００４４】
〔実施形態２〕
次に実施形態２について説明する。実施形態２は、実施形態１との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
【００４５】
実施形態２における波長変換装置は、実施形態１の波長変換装置と同様に、自己周波数シフト効果、ＦＷＭ効果を使用して波長変換をする２つの波長変換部を有する。実施形態２における波長変換装置は、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより
小さい場合、ＦＷＭ効果を使用する波長変換を使用せずに、波長変換を行う。
【００４６】
図５は、実施形態２の波長変換装置の例を示す図である。図５の波長変換装置２００は、第１波長変換部２１０、第２波長変換部２２０、ＬＤ（Laser Diode、レーザダイオー
ド）２３２、波長モニタ部２３４、タップ２３６を有する。第１波長変換部２１０は、光パワー調節部２１２、第１制御回路部２１４、第１非線形媒質２１６を有する。第２波長変換部２２０は、第２非線形媒質２２２、光取り出し部２２４を有する。また、波長変換装置２００は、第２制御回路部２４２、第１切替スイッチ２４４、第２切替スイッチ２４６を有する。
【００４７】
実施形態２の波長変換装置２００は、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、第２波長変換部２２０によるＦＷＭ効果を使用した波長変換をス
キップする。波長変換装置２００は、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより大きい場合、自己周波数シフト効果及びＦＷＭ効果を使用して、波長変換を行う
。自己周波数シフト効果では長波長側に波長を変換できるため、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、波長変換装置２００は、ＦＷＭ効果を使
用した波長変換を使用しなくても、所望の波長に波長変換できる。
【００４８】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより大きい場合、第１波長変換
部２１０は、実施形態１の第１波長変換部１１０と同様に動作する。ただし、第１非線形媒質の出力は、タップ２３６に入力される。また、第１制御回路部２１４は、波長モニタ部２３４からの情報に基づいて、第１非線形媒質２１６の出力である信号光の波長と設定した波長との差を検出し、第１非線形媒質２１６の出力である信号光の波長が設定した中間波長になるように光パワーを調節する。
【００４９】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、第１波長変換
部２１０は、入力信号光の波長λinを、自己周波数シフト効果により所望の出力信号光の波長λoutに波長変換して出力する。入力信号光の波長λinと出力信号光のλoutとの差である波長シフト量は、第１非線形媒質２１６に入力する信号光の光パワーに依存する。
【００５０】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、光パワー調節
部２１２は、入力信号光の光パワーを、入力信号光の波長が所望の出力信号光の波長に変換されるように、調節する。光パワー調節部２１２は、第１制御回路部２１４からの指示に従い、入力信号光の光パワーを、調節する。光パワー調節部２１２は、第１制御回路部２１４からの指示がない場合、入力信号光をそのまま、第１非線形媒質２１６に出力してもよい。光パワー調節部２１２として、光減衰器および光増幅器が使用され得る。光パワー調節部２１２は、調節された信号光を第１非線形媒質２１６に出力する。
【００５１】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、第１制御回路
部２１４は、出力信号光の波長が所望の波長になるように、入力信号光に対する光パワーの調節量を決定する。第１制御回路部２１４は、例えば、第１非線形媒質２１６に入力される信号光の光パワーと波長シフト量との関係を、テーブルとして有し、当該テーブルに基づいて光パワーの調節量を決定する。また、第１制御回路部２１４は、波長モニタ部２３４から、第１非線形媒質２１６の出力である信号光の波長の情報を取得する。第１制御回路部２１４は、波長モニタ部２３４からの情報に基づいて、第１非線形媒質２１６の出力である信号光の波長と設定した波長との差を検出し、出力信号光の波長が設定した波長になるように光パワーを調節し得る。但し、必ずしも第１非線形媒質２１６の出力である信号光の波長と設定した波長との差を検出する必要はなく、波長モニタ部２３４で検出する信号光波長が所望の設定波長になるように調整すればよい。
【００５２】
第１非線形媒質２１６から出力された信号光は、第１切替スイッチ２４４に向けて出力される。また、第１非線形媒質２１６から出力された信号光の一部は、タップ２３６で取り出され、波長モニタ部２３４に入力される。
【００５３】
波長モニタ部２３４は、出力信号光の波長を検出する。波長モニタ部２３４は、検出した波長の情報を、第１制御回路部２１４に出力する。
【００５４】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより大きい場合、波長モニタ部
２３４は、第１切替スイッチ２４４に対し、タップ２３６から第２波長変換部２２０に接続するように指示する。さらに、波長モニタ部２３４は、第２切替スイッチ２４６に対し、第２波長変換部２２０から信号光を所望の隣接する装置等に出力させるように指示する。
【００５５】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、波長モニタ部
２３４は、第１切替スイッチ２４４に対し、タップ２３６から第２切替スイッチ２４６に接続するように指示する。さらに、波長モニタ部２３４は、第２切替スイッチ２４６に対し、第１切替スイッチから信号光を外部の装置に出力させるように指示する。また、波長モニタ部２３４は、第２制御回路部２４２に対し、ＬＤ２３２への電源の供給を停止するように指示してもよい。第２波長変換部２２０が使用されない場合に、ＬＤ２３２への電源の供給を停止することで省電力化が図れる。
【００５６】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより大きい場合、第２波長変換
部２２０は、実施形態１の第２波長変換部２２０と同様に動作する。第２制御回路部２４２は、ＬＤ２３２を制御する。ＬＤ２３２からポンプ光が、第２非線形媒質２２２に入力される。光取り出し部２２４から出力された出力信号光は、所望の隣接する装置等に向けて出力される。
【００５７】
偏波制御器が、第１切替スイッチ２４４と第２非線形媒質２２２との間、及び、ＬＤ２３２と第２非線形媒質２２２との間に、設置されてもよい。
【００５８】
図６は、偏波制御器が設置された波長変換装置の例を示す図である。図６の例では、第１切替スイッチ２４４と第２非線形媒質２２２との間に偏波制御器２５１が設置され、ＬＤ２３２と第２非線形媒質２２２との間に偏波制御器２５２が設置されている。
【００５９】
入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより小さい場合、信号光は第２
波長変換部２２０に入力されず、第２波長変換部２２０は使用されない。
【００６０】
（実施形態２の作用効果）
波長変換装置２００によると、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λout
より小さい場合、ＦＷＭ効果を使用する第２波長変換部２２０を用いずに波長を変換する。波長変換装置２００によれば、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λout
より小さい場合、ＬＤ２３２への電源の供給を停止することで省電力化が図れる。
【００６１】
〔実施形態３〕
次に実施形態３について説明する。実施形態３は、実施形態１及び２との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
【００６２】
実施形態３における波長変換装置は、実施形態１及び２の波長変換装置と同様に、自己周波数シフト効果、ＦＷＭ効果を使用して波長変換をする２つの波長変換部を有する。実施形態３における波長変換装置は、ＦＷＭ効果による波長変換を行った後に、自己周波数
シフト効果による波長変換を行う。
【００６３】
図７は、実施形態３の波長変換装置の例を示す図である。図７の波長変換装置３００は、第２波長変換部３２０、第１波長変換部３１０、ＬＤ（Laser Diode、レーザダイオー
ド）３３２、波長モニタ部３３４、タップ３３６を有する。第２波長変換部３２０は、第２非線形媒質３２２、光取り出し部３２４を有する。第１波長変換部３１０は、光パワー調節部３１２、制御回路部３１４、第１非線形媒質３１６を有する。
【００６４】
第２波長変換部３２０は、波長λinの入力信号光を、ＦＷＭ効果を使用して中間波長λmの信号光に波長変換して出力する。
【００６５】
第２非線形媒質３２２に波長λinの入力信号光が入力される。ＬＤ３３２から波長λp
のポンプ光が、第２非線形媒質３２２に入力される。ポンプ光の波長λpは、第２非線形
媒質３２２の零分散値に一致するように設定される。さらに、ポンプ光の波長λpは、入
力信号光の波長帯域より小さい波長となるように設定される。即ち、第２非線形媒質３２２は、その零分散値が入力信号光の波長帯域より小さい波長となるものが使用される。
【００６６】
第２波長変換部３２０は、実施形態１の第２波長変換部１２０と同様に動作する。但し、光取り出し部３２４の出力は、中間波長λmの信号光として、第１波長変換部３１０に
入力される。
【００６７】
第１波長変換部３１０は、中間波長λinの信号光を、自己周波数シフト効果を使用して波長λoutの出力信号光に、波長変換して出力する。
【００６８】
第１波長変換部３１０は、入力信号光の波長λinが所望の出力信号光の波長λoutより
小さい場合の実施形態２の第１波長変換部２１０と同様に動作する。
【００６９】
第１非線形媒質３１６から出力された信号光は、所望の隣接する装置等に向けて出力される。また、第１非線形媒質３１６から出力された信号光の一部は、タップ３３６で取り出され、波長モニタ部３３４に入力される。波長モニタ部３３４は、出力信号光の波長を検出する。波長モニタ部３３４は、検出した波長の情報を、制御回路部３１４に出力する。
【００７０】
入力信号光及びポンプ光が第２波長変換部３２０に入力される前に、入力信号光及びポンプ光の偏光状態が、それぞれ、偏波制御器を介して、調整されてもよい。
【００７１】
図８は、偏波制御器が設置された波長変換装置の例を示す図である。図８の例では、入力信号光及びポンプ光が第２波長変換部３２０に入力される前に、それぞれ、偏波制御器３５１及び偏波制御器３５２に入力される。
【００７２】
（実施形態３の作用効果）
実施形態３の波長変換装置３００は、入力信号光を、ＦＷＭ効果を使用して波長変換し、さらに、自己周波数シフト効果を使用して、所望の波長に変換し、出力する。
【００７３】
波長変換装置３００によると、ＦＷＭ効果、自己周波数シフト効果により、入力信号光の波長を、任意の波長に変換し、出力する。波長変換装置３００によると、入力信号光を、信号光のまま、任意の波長に変換し、出力する。波長変換装置３００によれば、電子回路を介さず信号光のまま波長変換するため、変調方式によらず波長変換ができる。
【００７４】
〔実施形態４〕
次に実施形態４について説明する。実施形態４は、実施形態１乃至３との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
【００７５】
実施形態４における波長変換装置は、実施形態１乃至３の波長変換装置と同様に、自己周波数シフト効果、ＦＷＭ効果を使用して波長変換をする２つの波長変換部を有する。実施形態４における波長変換装置は、実施形態３の波長変換装置と同様に、ＦＷＭ効果による波長変換を行った後に、自己周波数シフト効果による波長変換を行う。実施形態４における波長変換装置では、ＦＷＭ効果を使用する波長変換部が光取り出し部を有さない。
【００７６】
図９は、実施形態４の波長変換装置の例を示す図である。図９の波長変換装置４００は、第２波長変換部４２０、第１波長変換部４１０、ＬＤ（Laser Diode、レーザダイオー
ド）４３２、波長モニタ部４３４、タップ４３６を有する。第２波長変換部４２０は、第２非線形媒質４２２を有する。第１波長変換部４１０は、光パワー調節部４１２、制御回路部４１４、第１非線形媒質４１６を有する。
【００７７】
実施形態４の波長変換措置４００は、実施形態３の波長変換装置３００と、第２波長変換部４２０が光取り出し部を有さない点で異なる。
【００７８】
第２波長変換部４２０の第２非線形媒質４２２の出力は、光パワー調整部４１２に入力される。第２波長変換部４２０の第２非線形媒質４２２の出力は、入力信号光の波長λin、ポンプ光の波長λp、変換後の信号光の中間波長λmを含む。
【００７９】
第１波長変換部４１０の光パワー調整部４１２は、ポンプ光及び入力信号光を増幅せず、中間波長λmの信号光の帯域を増幅する。光パワー調整部４１２として、中間波長λmの信号光の帯域を増幅する帯域制限のある光増幅器が用いられる。光増幅器として、例えば、ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier）が使用されることにより、所定の帯域にのみ利得を発生させることができる。このような光増幅器を用いることにより、第２波長変換部４２０において光取り出し部を設置することなく、ポンプ光及び入力信号光を除去することができる。
【００８０】
入力信号光及びポンプ光が第２波長変換部４２０に入力される前に、入力信号光及びポンプ光の偏光状態が、それぞれ、偏波制御器を介して、調整されてもよい。
【００８１】
図１０は、偏波制御器が設置された波長変換装置の例を示す図である。図１０の例では、入力信号光及びポンプ光が第２波長変換部４２０に入力される前に、それぞれ、偏波制御器４５１及び偏波制御器４５２に入力される。
【００８２】
（実施形態４の作用効果）
実施形態４の波長変換措置４００は、第１波長変換部４１０から、入力信号光、ポンプ光、中間波長の信号光を出力する。波長変換措置４００は、第２波長変換部４２０の光パワー調節部４２２で、中間波長の信号光を増幅し、入力信号光及びポンプ光を増幅しない。
【００８３】
波長変換装置４００によれば、第１波長変換部４１０が光取り出し部を有さないことで、実施形態３の波長変換装置等と比べて、装置の構成を簡素化できる。
【００８４】
〔実施形態５〕
次に実施形態５について説明する。実施形態５は、実施形態１乃至４との共通点を有する。従って、主として相違点について説明し、共通点については、説明を省略する。
【００８５】
図１１は、実施形態５の光分岐挿入装置の例を示す図である。図１０の光分岐挿入装置５００は、光分岐部５１０、光スイッチ５２０、波長変換部５３０、光多重部５４０を有する。波長変換部５３０は、実施形態１乃至４のいずれかの波長変換装置と同様の構成を有する。
【００８６】
光分岐挿入装置５００は、入力される波長多重された光信号から任意の光信号を選択する。光分岐挿入装置５００は、外部から入力される挿入光信号の波長を、選択された光信号の波長に、変換する。光分岐挿入装置５００は、選択されなかった光信号と、波長が変換された挿入光信号とを多重して出力する。
【００８７】
光分岐部５１０は、波長多重された光信号から所定波長の光信号を分岐する。光分岐部５１０には、外部から、波長多重された光信号が入力される。光分岐部５１０は、分岐した光信号を光スイッチ５２０に対して出力する。
【００８８】
光スイッチ５２０は、光分岐部５１０により分岐された光信号のうち任意の光信号を選択する。
【００８９】
波長変換部５３０は、光スイッチ５２０で選択された光信号と同一の波長に挿入光信号を波長変換する。波長変換部５３０は、実施形態１乃至４のいずれかの波長変換装置と同様の構成を有する。挿入光信号は、外部から波長変換部５３０に入力される。
【００９０】
光多重部５４０は、光スイッチ５２０で選択されなかった光信号に波長変換部５３０で波長変換された挿入光信号を多重する。光多重部５４０は、多重した光信号を外部の装置に対して出力する。
【００９１】
（実施形態５の作用効果）
光分岐挿入装置５００は、光分岐部５１０で、入力された波長多重された光信号から、所定波長の光信号を分岐する。光分岐挿入装置５００は、光スイッチ５２０で、光分岐部５１０で分岐された光信号のうち任意の光信号を選択する。光分岐挿入装置５００は、波長変換部５３０で、挿入光信号の波長を、光スイッチ５２０で選択された光信号の波長に変換する。光分岐挿入装置５００は、光多重部５４０で、光スイッチ５２０で選択されなかった光信号と、波長変換部５３０で波長変換された挿入光信号とを多重する。光分岐挿入装置５００は、多重した光信号を、出力する。
【００９２】
光分岐挿入装置５００によると、挿入光信号を波長変換して、他の光信号と多重化して、出力する。
【００９３】
光分岐挿入装置５００によれば、挿入信号光を電子回路を介さず信号光のまま波長変換するため、高速に波長変換することが可能である。光分岐挿入装置１００は、フェムト秒程度の応答速度で波長変換することが可能である。
【００９４】
光分岐挿入装置５００によれば、挿入光信号の波長を、任意の波長から所望の波長に変換でき、挿入光信号の光電界（例えば、強度や位相）が保存され、信号光の変調方式無依存化が可能になる。
【００９５】
（付記）
以上の実施形態１−５に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００９６】
（付記１）
入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号
光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換装置。
【００９７】
（付記２）
前記第２非線形媒質の出力側に設置され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が入力され、前記光源の光および前記第１非線形媒質から出力される信号光を除去する光取出し部と、信号光の光パワーを調節する光パワー調節部とをさらに備え、
前記入力信号光が前記光パワー調節部に入力され、
前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力された信号光が前記光取り出し部を介して前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記出力信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーを調節する、
付記１に記載の波長変換装置。
【００９８】
（付記３）
前記光源への電源供給を制御する制御部をさらに備え、
前記入力信号光の波長が、前記出力信号光の所定の波長よりも小さい場合、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、前記制御部は前記光源への電源供給を停止し、前記光パワー調節部は、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーを調節する、
付記２に記載の波長変換装置。
【００９９】
（付記４）
前記第２非線形媒質の出力側に設置され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が入力され、前記光源の光および前記入力信号光を除去する光取出し部と、信号光の光パワーを調節する光パワー調節部とをさらに備え、
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が前記光取り出し部を介して、前記光パワー調節部に入力され、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記光パワー調節部に入力される信号光の光パワーを調節する、
付記１に記載の波長変換装置。
【０１００】
（付記５）
信号光の光パワーを調節する光パワー調節部をさらに備え、
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が前記光パワー調節部に入力され、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記第２非線形媒質で生成された信号光の光パワーを調節し、
前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記光パワー調節部に入力される信号光の光パワーを調節する、
付記１に記載の波長変換装置。
【０１０１】
（付記６）
第１非線形媒質が自己周波数シフト効果を有し、第２非線形媒質が四光波混合効果を有することを特徴とする付記１から５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１０２】
（付記７）
前記光源は前記第２非線形媒質の零分散波長の光を前記第２非線形媒質に対して出力することを特徴とする付記１から６のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１０３】
（付記８）
前記第２非線形媒質に入力される２つの光の偏光状態を制御する偏波制御部を更に備える付記１乃至７のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１０４】
（付記９）
前記偏波制御部は、応力が印加された光ファイバ、又は、捻られた光ファイバを含む付記８に記載の波長変換装置。
【０１０５】
（付記１０）
前記偏波制御部は、ループ状にされ、当該ループ面が回転させられた光ファイバを含む付記８に記載の波長変換装置。
【０１０６】
（付記１１）
前記偏波制御部は、光の特定方向の電界の位相を１／４波長遅らせる１／４波長板と１／２波長遅らせる１／２波長板とをそれぞれ回転させる付記８に記載の波長変換装置。
【０１０７】
（付記１２）
前記偏波制御部は、リチウムナイオベート結晶を含む付記８に記載の波長変換装置。
【０１０８】
（付記１３）
前記光パワー調整部は、信号光の光パワーを増幅する光ファイバ増幅器を含む付記１乃至７のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１０９】
（付記１４）
前記光パワー調整部は、信号光の光パワーを増幅する光減衰器を含む付記１乃至７のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１０】
（付記１５）
前記光取り出し部は、誘電体多層膜による光帯域透過フィルタを含む付記２乃至４のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１１】
（付記１６）
前記光取り出し部は、光ファイバブラッググレーディングを含む付記２乃至４のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１２】
（付記１７）
前記光パワー調整部は、前記第２非線形媒質で生成された信号光の波長の範囲の増幅帯
域を有する光ファイバ増幅器を含む付記５に記載の波長変換装置。
【０１１３】
（付記１８）
前記第１非線形媒質または前記第２非線形媒質として、石英ガラスを材料としコア断面を周辺の導波路より狭小化し不純物を添加した非線形光ファイバを用いる付記１乃至５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１４】
（付記１９）
前記第１非線形媒質または前記第２非線形媒質として、中空でありコア断面積を周辺の導波路より狭小化した非線形フォトニック結晶ファイバを用いる付記１乃至５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１５】
（付記２０）
第１非線形媒質または第２非線形媒質として、カルコゲナイドガラスを材料としてコア断面を周辺の導波路より狭小化した非線形フォトニック結晶ファイバを用いる付記１乃至５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１６】
（付記２１）
前記第１非線形媒質または前記第２非線形媒質として、断面を周辺の導波路より狭小化したシリコン導波路を用いる付記１乃至５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１７】
（付記２２）
前記第１非線形媒質または前記第２非線形媒質として、シリコンと有機材料とをハイブリッドにした導波路を用いる付記１乃至５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【０１１８】
（付記２３）
第１非線形媒質によって、光パワーが調節されて入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１工程と、
第２非線形媒質によって、入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２工程と、
を含み、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換方法。
【０１１９】
（付記２４）
前記入力信号光の光パワーが調節され、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力された信号光から前記光源の光および前記第１非線形媒質から出力される信号光が除去されて、前記出力信号光として出力され、
前記出力信号光の波長に基づいて前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーが調節される、
付記２３に記載の波長変換方法。
【０１２０】
（付記２５）
前記入力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長よりも小さい場合、前記入力信号光の光パワーが調節され、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、前記光源への電源供給が停止され、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーが調節
される、
付記２３に記載の波長変換方法。
【０１２１】
（付記２６）
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光から前記光源の光および前記入力信号光が除去されて残った信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記残りの信号光の光パワーが調節される、付記２３に記載の波長変換方法。
【０１２２】
（付記２７）
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光のうち前記第２非線形媒質で生成された信号光の光パワーを前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように光パワーを調節し、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力される、
付記２３に記載の波長変換方法。
【０１２３】
（付記２８）
前記第１工程は、第１非線形媒質の自己周波数シフトにより、光パワーが調節されて入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力し、
前記第２工程は、第２非線形媒質の四光波混合効果により、入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力することを特徴とする付記２３から２７のいずれか１つに記載の波長変換方法。
【０１２４】
（付記２９）
入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する光送受信機。
【０１２５】
（付記３０）
波長多重された光信号から所定波長の光信号を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部により分岐された光信号のうち任意の光信号を選択する光スイッチと、
前記光スイッチで選択された光信号と同一の波長に挿入光信号を波長変換する波長変換部と、
前記光スイッチで選択されなかった光信号に前記波長変換部で波長変換された挿入光信号を多重する光多重部とを有し、
前記波長変換部は、入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される挿入光信号を波長変換して出力することを特徴とする光分岐挿入装置。
【符号の説明】
【０１２６】
１００ 波長変換装置
１１０ 第１波長変換部
１１２ 光パワー調節部
１１４ 制御回路部
１１６ 第１非線形媒質
１２０ 第２波長変換部
１２２ 第２非線形媒質
１２４ 光取り出し部
１３２ ＬＤ
１３４ 波長モニタ部
１３６ タップ
１５１ 偏波制御器
１５２ 偏波制御器
２００ 波長変換装置
２１０ 第１波長変換部
２１２ 光パワー調節部
２１４ 第１制御回路部
２１６ 第１非線形媒質
２２０ 第２波長変換部
２２２ 第２非線形媒質
２２４ 光取り出し部
２３２ ＬＤ
２３４ 波長モニタ部
２３６ タップ
２４２ 第２制御回路部
２４４ 第１切替スイッチ
２４６ 第２切替スイッチ
２５１ 偏波制御器
２５２ 偏波制御器
３００ 波長変換装置
３１０ 第１波長変換部
３１２ 光パワー調節部
３１４ 制御回路部
３１６ 第１非線形媒質
３２０ 第２波長変換部
３２２ 第２非線形媒質
３２４ 光取り出し部
３３２ ＬＤ
３３４ 波長モニタ部
３５１ 偏波制御器
３５２ 偏波制御器
３３６ タップ
４００ 波長変換装置
４１０ 第１波長変換部
４１２ 光パワー調節部
４１４ 制御回路部
４１６ 第１非線形媒質
４２０ 第２波長変換部
４２２ 第２非線形媒質
４３２ ＬＤ
４３４ 波長モニタ部
４３６ タップ
４５１ 偏波制御器
４５２ 偏波制御器
５００ 光分岐挿入装置
５１０ 光分岐部
５２０ 光スイッチ
５３０ 波長変換部
５４０ 光多重部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換装置。
【請求項２】
前記第２非線形媒質の出力側に設置され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が入力され、前記光源の光および前記第１非線形媒質から出力される信号光を除去する光取出し部と、信号光の光パワーを調節する光パワー調節部とをさらに備え、
前記入力信号光が前記光パワー調節部に入力され、
前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力された信号光が前記光取り出し部を介して前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記出力信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーを調節する、
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記光源への電源供給を制御する制御部をさらに備え、
前記入力信号光の波長が、前記出力信号光の所定の波長よりも小さい場合、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、前記制御部は前記光源への電源供給を停止し、前記光パワー調節部は、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーを調節する、
請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記第２非線形媒質の出力側に設置され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が入力され、前記光源の光および前記入力信号光を除去する光取出し部と、信号光の光パワーを調節する光パワー調節部とをさらに備え、
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が前記光取り出し部を介して、前記光パワー調節部に入力され、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記光パワー調節部に入力される信号光の光パワーを調節する、
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項５】
信号光の光パワーを調節する光パワー調節部をさらに備え、
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が前記光パワー調節部に入力され、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記第２非線形媒質で生成された信号光の光パワーを調節し、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前
記出力信号光の所定の波長になるように、前記光パワー調節部に入力される信号光の光パワーを調節する、
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項６】
第１非線形媒質が自己周波数シフト効果を有し、第２非線形媒質が四光波混合効果を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【請求項７】
前記光源は前記第２非線形媒質の零分散波長の光を前記第２非線形媒質に対して出力することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【請求項８】
第１非線形媒質によって、光パワーが調節されて入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１工程と、
第２非線形媒質によって、入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２工程と、
を含み、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換方法。
【請求項９】
前記入力信号光の光パワーが調節され、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力された信号光から前記光源の光および前記第１非線形媒質から出力される信号光が除去されて、前記出力信号光として出力され、
前記出力信号光の波長に基づいて前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーが調節される、
請求項８に記載の波長変換方法。
【請求項１０】
前記入力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長よりも小さい場合、前記入力信号光の光パワーが調節され、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、前記光源への電源供給が停止され、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーが調節される、
請求項９に記載の波長変換方法。
【請求項１１】
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光から前記光源の光および前記入力信号光が除去されて残った信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記残りの信号光の光パワーが調節される、請求項８に記載の波長変換方法。
【請求項１２】
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光のうち前記第２非線形媒質で生成された信号光の光パワーを前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように光パワーを調節し、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力される、
請求項８に記載の波長変換方法。
【請求項１３】
前記第１工程は、第１非線形媒質の自己周波数シフトにより、光パワーが調節されて入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力し、
前記第２工程は、第２非線形媒質の四光波混合効果により、入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力することを特徴とする請求項８から１２のいずれか１つに記載の波長変換方法。
【請求項１４】
波長多重された光信号から所定波長の光信号を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部により分岐された光信号のうち任意の光信号を選択する光スイッチと、
前記光スイッチで選択された光信号と同一の波長に挿入光信号を波長変換する波長変換部と、
前記光スイッチで選択されなかった光信号に前記波長変換部で波長変換された挿入光信号を多重する光多重部とを有し、
前記波長変換部は、入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される挿入光信号を波長変換して出力することを特徴とする光分岐挿入装置。
【請求項１】
入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換装置。
【請求項２】
前記第２非線形媒質の出力側に設置され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が入力され、前記光源の光および前記第１非線形媒質から出力される信号光を除去する光取出し部と、信号光の光パワーを調節する光パワー調節部とをさらに備え、
前記入力信号光が前記光パワー調節部に入力され、
前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力された信号光が前記光取り出し部を介して前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記出力信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーを調節する、
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項３】
前記光源への電源供給を制御する制御部をさらに備え、
前記入力信号光の波長が、前記出力信号光の所定の波長よりも小さい場合、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、前記制御部は前記光源への電源供給を停止し、前記光パワー調節部は、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーを調節する、
請求項２に記載の波長変換装置。
【請求項４】
前記第２非線形媒質の出力側に設置され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が入力され、前記光源の光および前記入力信号光を除去する光取出し部と、信号光の光パワーを調節する光パワー調節部とをさらに備え、
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が前記光取り出し部を介して、前記光パワー調節部に入力され、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記光パワー調節部に入力される信号光の光パワーを調節する、
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項５】
信号光の光パワーを調節する光パワー調節部をさらに備え、
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光が前記光パワー調節部に入力され、前記光パワー調節部の出力が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記光パワー調節部は、前記第２非線形媒質で生成された信号光の光パワーを調節し、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前
記出力信号光の所定の波長になるように、前記光パワー調節部に入力される信号光の光パワーを調節する、
請求項１に記載の波長変換装置。
【請求項６】
第１非線形媒質が自己周波数シフト効果を有し、第２非線形媒質が四光波混合効果を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【請求項７】
前記光源は前記第２非線形媒質の零分散波長の光を前記第２非線形媒質に対して出力することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の波長変換装置。
【請求項８】
第１非線形媒質によって、光パワーが調節されて入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１工程と、
第２非線形媒質によって、入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２工程と、
を含み、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、入力信号光を波長変換し、出力信号光として出力する波長変換方法。
【請求項９】
前記入力信号光の光パワーが調節され、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力された信号光から前記光源の光および前記第１非線形媒質から出力される信号光が除去されて、前記出力信号光として出力され、
前記出力信号光の波長に基づいて前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーが調節される、
請求項８に記載の波長変換方法。
【請求項１０】
前記入力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長よりも小さい場合、前記入力信号光の光パワーが調節され、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、前記光源への電源供給が停止され、前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記入力信号光の光パワーが調節される、
請求項９に記載の波長変換方法。
【請求項１１】
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光から前記光源の光および前記入力信号光が除去されて残った信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力され、
前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように、前記残りの信号光の光パワーが調節される、請求項８に記載の波長変換方法。
【請求項１２】
前記入力信号光が前記第２非線形媒質に入力され、前記第２非線形媒質から出力される信号光のうち前記第２非線形媒質で生成された信号光の光パワーを前記第１非線形媒質から出力される信号光の波長に基づいて、前記出力信号光の波長が前記出力信号光の所定の波長になるように光パワーを調節し、調節された信号光が前記第１非線形媒質に入力され、前記第１非線形媒質から出力された信号光が前記出力信号光として出力される、
請求項８に記載の波長変換方法。
【請求項１３】
前記第１工程は、第１非線形媒質の自己周波数シフトにより、光パワーが調節されて入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力し、
前記第２工程は、第２非線形媒質の四光波混合効果により、入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力することを特徴とする請求項８から１２のいずれか１つに記載の波長変換方法。
【請求項１４】
波長多重された光信号から所定波長の光信号を分岐する光分岐部と、
前記光分岐部により分岐された光信号のうち任意の光信号を選択する光スイッチと、
前記光スイッチで選択された光信号と同一の波長に挿入光信号を波長変換する波長変換部と、
前記光スイッチで選択されなかった光信号に前記波長変換部で波長変換された挿入光信号を多重する光多重部とを有し、
前記波長変換部は、入力される信号光の光パワーに基づいて、前記入力される信号光よりも長い波長の信号光を出力する第１非線形媒質と、
入力される信号光の波長と光源から入力される光の波長とに基づく波長の信号光を出力する第２非線形媒質と、
を備え、
前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質のいずれかの出力が他方へ入力されるように前記第１非線形媒質及び前記第２非線形媒質が配置されて、自装置に入力される挿入光信号を波長変換して出力することを特徴とする光分岐挿入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２５２９７３（Ｐ２０１１−２５２９７３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５１４５（Ｐ２０１０−１２５１４５）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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