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技術 波長変換器及び伝送装置

出願人 富士通株式会社
発明者 中川剛二加藤智行星田剛司河合正昭
出願日 2019年2月15日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2019-025551
公開日 2020年8月31日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-134623
状態 未査定
技術分野 光通信システム ライトガイド一般及び応用
主要キーワード 固定ボード 広帯域伝送システム コイル束 波長変換システム 容量拡大 構築費用 高速軸 短波長帯域
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

ファイバ収容部の外部にある入出力インタフェース偏波状態を一定に保つことにより、低コスト高性能波長変換システムを提供する。

解決手段

伝送ステムは光機能部、光ファイバ、ファイバ保持部を有する。例えば、光機能部から出力された光波長空間光結合で光ファイバに入射させ、光ファイバ内で波長変換を行い、波長変換後の光波長を光ファイバから空間結合で光機能部に入射させる。空間光結合を行うことで光波長の複屈折を抑制することができる。

概要

背景

近年、通信需要の拡大に伴い、伝送容量の拡大が求められている。伝送容量の拡大とは、例えば、光ファイバ芯数の増加などで実現される。

しかし、光ファイバの構築費用高コストなため、光ファイバの芯数を増加させずに伝送容量拡大が求められている。

伝送装置としては、C帯域(Conventional Band)のみを使用する通信では伝送容量の拡大には限界がある。伝送容量拡大のためにはC帯域だけではなく、長波長帯域L帯域(Long-Band)や短波長帯域のS帯域(Short-Band)なども利用する必要がある。

また、S帯域、C帯域及びL帯域用光送受信器波長合分波器光増幅器等を、それぞれ個別に開発した場合、C帯域のみを用いた伝送装置に加えてL帯域やS帯域に対応する伝送装置を開発する必要があるため高コストとなる。

そこで、C帯域の部品を用いて、波長変換器でL帯域やS帯域などの他帯域に変換することで低価格な広帯域伝送システムを構成することが考えられる。

一方、励起光光信号をHNLF(Highly Non-Linear Fiber)に入力することで波長変換を行う技術がある。このようなHNLFを収容する技術として例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3のような技術が開示されている。

概要

ファイバ収容部の外部にある入出力インタフェース偏波状態を一定に保つことにより、低コスト高性能波長変換システムを提供する。伝送システムは光機能部、光ファイバ、ファイバ保持部を有する。例えば、光機能部から出力された光波長空間光結合で光ファイバに入射させ、光ファイバ内で波長変換を行い、波長変換後の光波長を光ファイバから空間結合で光機能部に入射させる。空間光結合を行うことで光波長の複屈折を抑制することができる。

目的

開示の構成によれば、非線形光ファイバの偏波状態を一定に保つことが可能となり、低コストで波長変換システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

光信号波長を変換する波長変換器において、励起光を出力する励起光源と、前記励起光と前記光信号が入力され、それぞれを第1偏波成分と第2偏波成分に分離するビームスプリッタと、偏波非保持ファイバである非線形光ファイバと、前記非線形光ファイバが固定されて収容される収容部と、前記ビームスプリッタと前記非線形光ファイバの第1端部との間に配置される第1コリメータレンズと、前記ビームスプリッタと前記非線形光ファイバの第2端部との間に配置される第2コリメータレンズと、を有し、前記光信号は前記励起光とは異なる方向から前記ビームスプリッタに入力され、前記励起光の第1偏波成分と前記光信号の第2偏波成分は前記第1コリメータレンズを介して前記第1端部から前記非線形光ファイバに入力され、前記励起光の第2偏波成分と前記光信号の第1偏波成分は前記第2コリメータレンズを介して前記第2端部から前記非線形光ファイバに入力されることで前記光信号を波長変換することを特徴とする波長変換器。

請求項2

前記励起光源と前記ビームスプリッタの間に配置される第3コリメータレンズを更に有することを特徴とする請求項1に記載の波長変換器。

請求項3

前記第3コリメータレンズと、前記ビームスプリッタの間に配置される1/2波長板を更に有することを特徴とする請求項2に記載の波長変換器。

請求項4

前記ビームスプリッタと前記第1コリメータレンズ及び前記第2コリメータレンズのそれぞれの間に配置される1/2波長板または1/4波長板を更に有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の波長変換器。

請求項5

前記非線形光ファイバを収容する前記収容部内の温度を一定にするための温度調節部を更に有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の波長変換器。

請求項6

前記非線形光ファイバは充填材を用いて前記収容部に固定されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の波長変換器。

請求項7

前記励起光源と前記ビームスプリッタは偏波保持ファイバを用いて接続されることを特徴とする請求項1に記載の波長変換器。

請求項8

伝送路波長多重光伝送する伝送装置において、第1の波長帯域の波長の光を多重化して第1の多重光を出力する第1の多重化部と、前記第1の波長帯域の波長の光を多重化して第2の多重光を出力する第2の多重化部と、前記第2の多重光を前記第1の波長帯域とは異なる第2の波長帯域の波長に変換する波長変換部と、前記第2の波長帯域の波長に変換された第2の多重光と前記第1の多重光とを多重化して前記波長多重光を出力する第3の多重化部と、を有し、前記波長変換部は、励起光を出力する励起光源と、前記励起光と前記第2の多重光が入力され、それぞれを第1偏波成分と第2偏波成に分離するビームスプリッタと、偏波非保持ファイバである非線形光ファイバと、前記非線形光ファイバが固定されて収容される収容部と、前記ビームスプリッタと前記非線形光ファイバの第1端部との間に配置される第1コリメータレンズと、前記ビームスプリッタと前記非線形光ファイバの第2端部との間に配置される第2コリメータレンズと、を有し、前記第2の多重光は前記励起光とは異なる方向から前記ビームスプリッタに入力され、前記励起光の第1偏波成分と前記第2の多重光の第2偏波成分は前記第1コリメータレンズを介して前記第1端部から前記非線形光ファイバに入力され、前記励起光の第2偏波成分と前記第2の多重光の第1偏波成分は前記第2コリメータレンズを介して前記第2端部から前記非線形光ファイバに入力されることで前記第2の多重光を波長変換することを特徴とする伝送装置。

技術分野

0001

本発明は波長変換器及び伝送装置に関する。

背景技術

0002

近年、通信需要の拡大に伴い、伝送容量の拡大が求められている。伝送容量の拡大とは、例えば、光ファイバ芯数の増加などで実現される。

0003

しかし、光ファイバの構築費用高コストなため、光ファイバの芯数を増加させずに伝送容量拡大が求められている。

0004

伝送装置としては、C帯域(Conventional Band)のみを使用する通信では伝送容量の拡大には限界がある。伝送容量拡大のためにはC帯域だけではなく、長波長帯域L帯域(Long-Band)や短波長帯域のS帯域(Short-Band)なども利用する必要がある。

0005

また、S帯域、C帯域及びL帯域用光送受信器波長合分波器光増幅器等を、それぞれ個別に開発した場合、C帯域のみを用いた伝送装置に加えてL帯域やS帯域に対応する伝送装置を開発する必要があるため高コストとなる。

0006

そこで、C帯域の部品を用いて、波長変換器でL帯域やS帯域などの他帯域に変換することで低価格な広帯域伝送システムを構成することが考えられる。

0007

一方、励起光光信号をHNLF(Highly Non-Linear Fiber)に入力することで波長変換を行う技術がある。このようなHNLFを収容する技術として例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3のような技術が開示されている。

先行技術

0008

特開2004−207677号公報
特開2005−301009号公報
特開2009−294324号公報

発明が解決しようとする課題

0009

励起光と光信号を異なる偏波でHNLFに入力し、波長変換する場合、偏光ビームスプリッタPBS:Polarization Beam Splitter)を用いて偏波分離を行う必要があり、波長変換効率を高めるためには偏波成分を均等になるように偏波分離させなければならない。

0010

そのために、HNLFかつ偏波保持ファイバ(PMF:Polarization Maintaining Fiber)を使用することが考えられるが、PMFは大きな複屈折を持つように設計されているので光ファイバ内のコアクラッド屈折率誤差が生じる。屈折率が異なることにより光ファイバ内での励起光の偏波と光信号の偏波の光速度が異なるため、波長変換が出来なくなってしまう。

0011

そのため、励起光と光信号の偏波を直交させて波長変換を行う構成の場合、HNLFはNON−PMFタイプのものを用いることが不可欠となる。

0012

しかし、NON−PMFは外部の振動によって、光ファイバ内での偏波回転が生じてしまい、PBSへの入射角が直交に入射されず、波長変換光がPBSで遮られてしまう、という課題が生じる。

0013

従来技術では、ファイバ収容部外部にある入力インタフェース出力インタフェースに光ファイバを接続していた。その光ファイバにPBSを接続する場合、ファイバ収容部とPBSが相対的に変動し、ファイバ収容部外部の光ファイバで偏波が変動してしまうため、PBSに波長変換後の光信号が遮られてしまい、所望の特性が得られない、という問題があった。

0014

本発明は、PBSに入力される光信号の偏波状態を一定に保つことができ、所望の特性の波長変換信号を出力することができるものである

課題を解決するための手段

0015

一観点によれば、光信号の波長を変換する波長変換器において、励起光を出力する励起光源と、励起光と光信号が入力され、それぞれを第1偏波成分と第2偏波成分に分離するビームスプリッタと、偏波非保持ファイバである非線形光ファイバと、非線形光ファイバが固定されて収容される収容部と、ビームスプリッタと非線形光ファイバの第1端部との間に配置される第1コリメータレンズと、ビームスプリッタと非線形光ファイバの第2端部との間に配置される第2コリメータレンズと、を有し、光信号は励起光とは異なる方向からビームスプリッタに入力され、励起光の第1偏波成分と光信号の第2偏波成分は第1コリメータレンズを介して第1端部から非線形光ファイバに入力され、励起光の第2偏波成分と光信号の第1偏波成分は第2コリメータレンズを介して第2端部から非線形光ファイバに入力されることで光信号を波長変換する波長変換器が提供される。

発明の効果

0016

開示の構成によれば、非線形光ファイバの偏波状態を一定に保つことが可能となり、低コスト波長変換システムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0017

従来の波長変換システムの実施の形態を示した簡略図である。
本発明に係る波長変換システムの波長変換部を示した簡略図である。
本発明に係るファイバ保持部の実施例1を示す断面図である。
実施例1を説明するための説明図である。
実施例1を説明するための説明図である。
実施例1に係る波長変換の簡略図である。
実施例1に係る波長変換の簡略図である。
実施例2を説明するための説明図である。
実施例3を説明するための説明図である。
光ファイバ保持部の温度調節部の図である。
光ファイバ保持部の温度調節部の図である。

実施例

0018

[実施例1]
図1は従来の波長変換システムの実施の形態を示した簡略図である。図1に示す伝送システム1は、第1の伝送装置と、第2の伝送装置と、第1の伝送装置と第2の伝送装置との間で波長多重光を伝送する光ファイバ等の伝送路20とを有する。第1の伝送装置は、複数の光送信部10と、複数の合波部11と、複数の光増幅部12と、複数の波長変換部13と、複数の励起光源21と、波長合波部14とを有する。

0019

複数の光送信部10は、第1のグループ対応の複数の光送信部10Aと、第2のグループ対応の複数の光送信部10Bと、第3のグループ対応の複数の光送信部10Cとを有する。第1のグループの光送信部10Aは、C帯域の波長範囲(例えば、1530nm〜1565nm)内の異なる波長の第1の光を夫々送信する。第2のグループの光送信部10Bは、C帯域の波長範囲内の異なる波長の第2の光を夫々送信する。更に、第3のグループ対応の光送信部10Cは、C帯域の波長範囲内の異なる波長の第3の光を夫々送信する。尚、光送信部10A、光送信部10B及び光送信部10Cは、C帯域の対応の光送信部10である。

0020

複数の合波部11は、例えば、第1のグループ対応の第1の合波部11Aと、第2のグループ対応の第2の合波部11Bと、第3のグループ対応の第3の合波部11Cとを有する。複数の光増幅部12は、第1のグループ対応の第1の光増幅部12Aと、第2のグループ対応の第2の光増幅部12Bと、第3のグループ対応の第3の光増幅部12Cとを有する。波長変換部13は、複数の励起光源21から多重光と励起光とを非線形光学媒質伝搬させることで多重光を任意波長帯の多重光に変換する。複数の波長変換部13は、第2のグループ対応の第1の波長変換部13Bと、第3のグループ対応の第2の波長変換部13Cとを有する。

0021

第1の合波部11Aは、第1のグループ内の各光送信部10Aからの第1の光を多重化し、第1の光を多重化した第1の多重光を第1の光増幅部12Aに出力する第1の多重化部である。第1の合波部11Aの各ポートは各光送信部10Aから出力される第1の光の帯域に合わせて透過帯域が設計される。本実施形態ではC帯域に合わせて各ポートの透過帯域が設計されている。第1の光増幅部12Aは、第1の合波部11Aからの第1の多重光を光増幅し、光増幅後の第1の多重光を波長合波部14に出力する。尚、第1の多重光は、第1の波長帯域であるC帯域の多重光である。

0022

第2の合波部11Bは、第2のグループ内の各光送信部10Bからの第2の光を多重化し、第2の光を多重化した第2の多重光を第2の光増幅部12Bに出力する第2の多重化部である。第2の合波部11Bの各ポートは各光送信部10Bから出力される第2の光の帯域に合わせて透過帯域が設計される。本実施形態ではC帯域に合わせて各ポートの透過帯域が設計されている。第2の光増幅部12Bは、第2の合波部11Bからの第2の多重光を光増幅し、光増幅後の第2の多重光を第1の波長変換部13Bに出力する。尚、第2の多重光は、C帯域の多重光である。第1の励起光源21Aから励起光を第1の波長変換部13Bに出力する。第1の波長変換部13Bは、第2の光増幅部12BからのC帯域の第2の多重光をL帯域の第2の多重光に波長変換し、波長変換後の第2の多重光を波長合波部14に出力する。尚、第2の波長帯域であるL帯域の波長範囲は、例えば、1565nm〜1625nmの長波長帯域である。

0023

第3の合波部11Cは、第3のグループ内の各光送信部10Cからの第3の光を多重化し、第3の光を多重化した第3の多重光を第3の光増幅部12Cに出力する第3の多重化部である。第3の合波部11Cの各ポートは各光送信部10Cから出力される第3の光の帯域に合わせて透過帯域が設計される。本実施形態ではC帯域に合わせて各ポートの透過帯域が設計されている。第3の光増幅部12Cは、第3の合波部11Cからの第3の多重光を光増幅し、光増幅後の第3の多重光を第2の波長変換部13Cに出力する。尚、第3の多重光は、C帯域の多重光である。第2の励起光源21Bから励起光を第2の波長変換部13Cに出力する。第2の波長変換部13Cは、第3の光増幅部12CからのC帯域の第3の多重光をS帯域の第3の多重光に波長変換し、波長変換後の第3の多重光を波長合波部14に出力する。尚、第3の波長帯域であるS帯域の波長範囲は、例えば、1460nm〜1530nmの短波長帯域である。

0024

波長合波部14は、C帯域の第1の多重光、L帯域の第2の多重光及びS帯域の第3の多重光を合波した多重光を伝送路20に出力する第4の多重化部である。

0025

上述したとおり、合波部11の各ポートの透過帯域の設計をすべてC帯域に合わせることが出来るので合波部11は共通部品を使用することが出来る。

0026

第2の伝送装置は、波長分波部15と、複数の波長変換部16と、複数の励起光源21と、複数の光増幅部17と、複数の分波部18と、複数の光受信部19とを有する。複数の波長変換部16は、第2のグループ対応の第3の波長変換部16Bと、第3のグループ対応の第4の波長変換部16Cとを有する。

0027

複数の光増幅部17は、第1のグループ対応の第1の光増幅部17Aと、第2のグループ対応の第2の光増幅部17Bと、第3のグループ対応の第3の光増幅部17Cとを有する。各光増幅部17にはC帯域の第1の多重光、第2の多重光及び第3の多重光が入力される。よって、C帯域の波長の光を効率的に増幅可能なEDFA(Erbium Doped optical Fiber Amplifier)を適用する。複数の分波部18は、第1のグループ対応の第1の分波部18Aと、第2のグループ対応の第2の分波部18Bと、第3のグループ対応の第3の分波部18Cとを有する。複数の光受信部19は、第1のグループ対応の複数の光受信部19Aと、第2のグループ対応の複数の光受信部19Bと、第3のグループ対応の複数の光受信部19Cとを有する。尚、光受信部19A、光受信部19B及び光受信部19Cは、C帯域対応の光受信部19である。

0028

波長分波部15は、伝送路20からの多重光をC帯域の第1の多重光、L帯域の第2の多重光及びS帯域の第3の多重光に分波する第1の分離部である。波長分波部15は、分波したC帯域の第1の多重光を第1の光増幅部17Aに出力する。第1の光増幅部17Aは、波長分波部15からのC帯域の第1の多重光を光増幅し、光増幅したC帯域の第1の多重光を第1の分波部18Aに出力する。第1の分波部18Aは、第1の光増幅部17AからのC帯域の第1の多重光を第1の光に分波し、各第1の光を各光受信部19Aに分波出力する第2の分離部である。第1の分波部18Aの各出力ポートの透過帯域は、接続される光受信部19Aが受信する波長の帯域に合わせて設計される。光受信部19Aが受信する波長の帯域はC帯域なのでC帯域の波長に合わせて透過帯域が設計されている。

0029

波長分波部15は、分波したL帯域の第2の多重光を第3の波長変換部16Bに出力する。第3の波長変換部16Bは、第3の励起光源21Cからの励起光とL帯域の第2の多重光を非線形光学媒質に伝搬させることで、L帯域の第2の多重光をC帯域の第2の多重光に波長変換し、波長変換後のC帯域の第2の多重光を第2の光増幅部17Bに出力する。第2の光増幅部17Bは、第3の波長変換部16BからのC帯域の第2の多重光を光増幅し、光増幅後のC帯域の第2の多重光を第2の分波部18Bに出力する。第2の分波部18Bは、第2の光増幅部17BからのC帯域の第2の多重光を第2の光に分波し、各第2の光を各光受信部19Bに分波出力する第3の分離部である。第2の分波部18Bの各出力ポートの透過帯域は、接続される光受信部19Bが受信する波長の帯域に合わせて設計される。光受信部19Bが受信する波長の帯域はC帯域なのでC帯域の波長に合わせて透過帯域が設計されている。

0030

波長分波部15は、分波したS帯域の第3の多重光を第4の波長変換部16Cに出力する。第4の波長変換部16Cは、第4の励起光源21Dからの励起光とS帯域の第3の多重光とを非線形光学媒質に伝搬させることで、S帯域の第3の多重光をC帯域の第3の多重光に波長変換し、波長変換後のC帯域の第3の多重光を第3の光増幅部17Cに出力する。第3の光増幅部17Cは、第4の波長変換部16CからのC帯域の第3の多重光を光増幅し、光増幅後のC帯域の第3の多重光を第3の分波部18Cに出力する。第3の分波部18Cは、第3の光増幅部17CからのC帯域の第3の多重光を第3の光に分波し、各第3の光を各光受信部19Cに分波出力する第4の分離部である。第3の分波部18Cの各出力ポートの透過帯域は、接続される光受信部19Cが受信する波長の帯域に合わせて設計される。光受信部19Cが受信する波長の帯域はC帯域なのでC帯域の波長に合わせて透過帯域が設計されている。

0031

図2は、本発明の図1の波長変換部を示した図面である。図2を用いて伝送システム1の説明をする。

0032

図2に示す伝送システム1は波長変換を行うための装置である。伝送システム1の構成は光機能部100、波長変換を行うための非線形光ファイバ140(以下、光ファイバ)、光ファイバ140を外部からの振動や光ファイバ140の位置移動を抑制するためのファイバ保持部180、ファイバ保持部180に保持されている光ファイバ140の温度を一定に保つための温度調節部190、ファイバ保持部180内での光ファイバ140の振動を抑えるための充填材200により形成されたものである。固定ボード150は伝送システム1を固定する板である。また、図3は、本発明の伝送システム1のファイバ保持部180の断面図を示している。

0033

図4図1の第1の波長変換部13B、第2の波長変換部13C、第3の波長変換部16B、第4の波長変換部16Cの詳細図面である。

0034

光機能部100はコリメータレンズ110A、コリメータレンズ110B、コリメータレンズ110C、コリメータレンズ110D、コリメータレンズ110Eと波長フィルタ120と偏光ビームスプリッタ130により構成されている。

0035

空間光結合経路5は光信号、励起光及び変換光が空間光結合を行った際に、光信号、励起光及び変換光が通過する経路である。空間光結合経路5Aは光信号が通過する経路である。空間光結合経路5Bは光信号及び変換光が通過する経路である。空間光結合経路5Cは励起光が通過する経路である。空間光結合経路5Dは光信号、励起光及び変換光が通過する経路である。空間光結合経路5Eは光信号、励起光及び変換光が通過する経路である。空間光結合経路5Fは変換光が通過する経路である。ファイバコネクタ30Aは第2の光増幅部12B、第3の光増幅部12C及び波長分波部15から光信号を光機能部100に入力するために用いるものである。ファイバコネクタ30Bは第1の励起光源21A、第2の励起光源21B、第3の励起光源21C、第4の励起光源21Dから励起光を光機能部100に入力するために用いられるものである。ファイバコネクタ30C及びファイバコネクタ30Dは光機能部100と光ファイバ140を接続するために用いられるものである。ファイバコネクタ30Eは光機能部100からの波長変換された変換光を波長合波部14、第2の光増幅部17B及び第3の光増幅部17Cへ出力するために用いられるものである。

0036

光信号をファイバコネクタ30Aから入力し、コリメータレンズ110Aを介してファイバコネクタ30Aからの光信号を平行光に変換する。すなわち、光信号を空間光結合で入力することができる。波長フィルタ120は光ファイバ140で波長変換された変換光の反射のために用いられる。励起光をファイバコネクタ30Bから入力し、コリメータレンズ110Bを介して励起光を平行光に変換する。偏光ビームスプリッタ130は光信号と励起光をそれぞれ直交成分に分離するために用いられる。

0037

光信号及び励起光を偏光ビームスプリッタ130で空間光結合する。光信号及び励起光の光学損失を抑えることもできる。光信号及び励起光を光機能部100に入力するファイバコネクタ30A及びファイバコネクタ30Bに接続される光ファイバは偏波保持ファイバを用いて接続してもよい。

0038

光信号は光機能部100に入力後、波長フィルタ120を透過し、偏光ビームスプリッタ130で光信号の偏波を直交成分に分離して、光信号X偏光、光信号Y偏光に分離される。同様に励起光は光機能部100に入力後、偏光ビームスプリッタ130で励起光の偏波を直交成分に分離して、励起光X偏光、励起光Y偏光に分離される。

0039

分離された光信号X偏光と励起光Y偏光は直交状態を形成し、コリメータレンズ110Dを介してファイバコネクタ30Dから光ファイバ140に出力される。分離された光信号Y偏光と励起光X偏光は直交状態を形成し、コリメータレンズ110Cを介してファイバコネクタ30Cから光ファイバ140に出力される。

0040

光ファイバ140はファイバコネクタ30C及びファイバコネクタ30Dに接続されている。光ファイバ140は非線形光学結晶で構成された偏波無依存系の光ファイバである。光ファイバ140へ光信号を光機能部100から入力する接続部に対して、光機能部100へ変換光を光ファイバ140から出力する接続部を90度回転させて光ファイバ140と接続している。

0041

光ファイバ140に入力された光信号X偏光と励起光Y偏光及び光信号Y偏光と励起光X偏光は縮退四光波混合を用いて波長変換を行う。光信号X偏光及び励起光Y偏光は光ファイバ140内で励起光Y偏光を中心にC帯域波長からL帯域波長に波長変換を行い、変換光X偏光を生成する。同様に光信号Y偏光及び励起光X偏光は光ファイバ140内で励起光X偏光を中心にC帯域波長からL帯域波長に波長変換を行い、変換光Y偏光を生成する。また、C帯域波長からS帯域波長も縮退四光波混合を用いて波長変換を行うことができる。

0042

光ファイバ140内での波長変換後の変換光X偏光と励起光Y偏光と変換されなかった光信号X偏光はコリメータレンズ110Cを介して空間光結合により光機能部100に再度入力される。同様に変換光Y偏光と励起光X偏光と変換されなかった光信号Y偏光はコリメータレンズ110Dを介して空間光結合により光機能部100に再度入力される。

0043

変換光X偏光と励起光Y偏光と光信号X偏光及び変換光Y偏光と励起光X偏光と光信号Y偏光は光機能部100に入力後、偏光ビームスプリッタ130により変換光X偏光と励起光Y偏光と光信号X偏光及び変換光Y偏光と励起光X偏光と光信号Y偏光はそれぞれ変換光と励起光と光信号に合波される。励起光はコリメータレンズ110Bの方向に進み、図4には記載していないが光サーキュレータに取り出される。変換光、光信号はそれぞれ直交した状態で波長フィルタ120まで進み、波長フィルタ120で変換光はコリメータレンズ110Eの方向に反射され、光信号は図4には記載していないが光サーキュレータにより取り出される。波長フィルタ120で反射した変換光はコリメータレンズ110Eを介してファイバコネクタ30Eから出力される。

0044

これまでは光ファイバを用いて光機能部に直接接続を行っていたが、光ファイバの接続部が固定されていないことにより光ファイバが振動してしまい、複屈折の原因となっていた。そのため、本実施例では光機能部100と光ファイバ140を空間光結合による光結合を行うことで複屈折の影響を減少することができる。また、光ファイバ140はコイル束状に巻かれて、ファイバ保持部180により保持されている。

0045

光ファイバ140をコイル束状に巻いている理由は、限られたスペースの中で光信号の波長変換を行うことと、波長変換を行う際にある一定以上の光ファイバの距離が必要になるためである。ファイバ保持部180に光ファイバ140を入れる理由は、光ファイバ140の位置を固定することができ、光ファイバ140の位置移動を抑制することができるためである。

0046

さらに、ファイバ保持部180の底面部には温度調節部190を保持しており、光ファイバ140及びファイバ保持部180内の温度を一定に保つことができる。図10図11がその一例である。その効果として、光ファイバ140内での複屈折を抑制することができる。

0047

また、ファイバ保持部180には光ファイバ140周辺の充填材200として樹脂状のものを用いる。充填材200を用いることで、ファイバ保持部180内の光ファイバ140の隙間を充填することができる。

0048

その効果として、ファイバ保持部180内に光ファイバ140を所定の位置で固定することができる。それにより光ファイバ140の振動を抑え、光ファイバ140内の複屈折を抑制することができる。樹脂状の充填材以外でスポンジ状の充填材を代用することも可能である。

0049

次に図5を用いて空間光結合の説明を行う。

0050

本実施例はバルク型レンズ結合である。バルク型のレンズ結合とはそれぞれのパーツを組み合わせて、空間光結合を可能にしたものである。バルク型のレンズ結合はコリメータレンズ110及びファイバコネクタ30により構成されている。ファイバコネクタ30は側壁100Aに設けられている。ファイバコネクタ30は側壁100A上を上下左右に動かし、位置の調節を行うことができる。また、光ファイバ140の位置も調節することができる。それにより、光ファイバ端面140Aを光信号の焦点に合わせることができ、光学損失を抑えることができる。

0051

図6は光ファイバ140内での波長変換を図に示したものである。

0052

本実施例の光信号はC帯域の波長であり、光ファイバ140内でL帯域の波長に波長変換を行う。図6はC帯域からL帯域の波長に波長変換を行った場合の説明を示す。

0053

光機能部100から光ファイバ140に入射した光信号X偏光と励起光Y偏光及び光信号Y偏光と励起光X偏光は変換光X偏光及び変換光Y偏光に波長変換することができる。光ファイバ140内ではそれぞれ励起光X偏光、励起光Y偏光の波長を中心に、光信号X偏光、光信号Y偏光をC帯域からL帯域の波長に対称的に波長変換する縮退四光波混合の関係を用いている。

0054

さらに、縮退四光波混合を用いた際には、図7のようにC帯域からS帯域の波長に波長変換を行うこともできる。

0055

図6には記載していないが、S帯域からC帯域の波長に波長変換を行うことやL帯域からC帯域の波長に波長変換を行うことなどもできる。

0056

本実施例を用いることで非線形光ファイバの振動による複屈折を抑制し、波長変換を行うことができる。さらに、非線形光ファイバの温度変化による複屈折を抑制し、波長変換を行うことができる。

0057

[実施例2]
実施例2は実施例1の光機能部100内で1/4波長板160A、160B及び1/2波長板170A、170Bを偏光ビームスプリッタ130とコリメータレンズ110D、コリメータレンズ110Cの間にそれぞれ1つ設けた伝送システムである。

0058

図8は実施例2の伝送システム1の構成例の説明に用いる図である。

0059

図8に示すように、実施例2の光機能部100は1/4波長板160A、160B及び1/2波長板170A、170Bを偏光ビームスプリッタ130とコリメータレンズ110D、コリメータレンズ110Cの間にそれぞれ1つ設けたものである。

0060

1/4波長板160は、入射光の偏光面に対して、λ/4の位相を変化させることが可能になる。入射光の偏光面が波長板の高速軸に対して45度の角度で入射した場合、直線偏光円偏光の状態に変えることができる。また、円偏光を直線偏光の状態に変えることもできる。なお入射角を45度以外で入射させた場合は、楕円偏光の状態になる。

0061

1/2波長板170は、入射光の偏光面に対して、λ/2の位相を変化させることが可能になる。入射光の偏光面が波長板の高速軸に対して、θの角度で入射した場合、その振動方向を(2×θ°)回転させることである。仮に45度の角度で入射させた場合、最大の回転角を90度回転させることができる。これにより、レーザーの偏光面の向きを変えたい際には、レーザーを回転させるのではなく、1/2波長板170を用いることで偏光面を動かすことが可能になる。さらに、円偏波の光を入射させた際には偏光の回転方向を反対周りにすることが可能である。

0062

本実施例では1/4波長板160、1/2波長板170の順に設けられている。

0063

光信号及び励起光は偏光ビームスプリッタ130により、光信号X偏光と光信号Y偏光及び励起光X偏光と励起光Y偏光に分離される。

0064

分離後、光信号X偏光と励起光Y偏光及び光信号Y偏光と励起光X偏光は光機能部100内を進む。光信号X偏光と励起光Y偏光は直交状態を保ち、コリメータレンズ110Dを介してファイバコネクタ30Dから光ファイバ140に出力され、光ファイバ140内で波長変換を行う。同様に光信号Y偏光と励起光X偏光は直交状態を保ちコリメータレンズ110Cを介してファイバコネクタ30Cから光ファイバ140に出力され、光ファイバ140内で波長変換を行う。

0065

偏光ビームスプリッタ130で分離後、光信号X偏光と励起光Y偏光及び光信号Y偏光と励起光X偏光は直交を維持した状態で進むので、ベクトルで表した場合45度で進んでいる。1/4波長板160、1/2波長板170を通過することにより、円偏波状態で光ファイバ140に入射することができる。円偏波状態で入射することにより光ファイバ140内で波長変換を効率よく行うことができる。

0066

光ファイバ140内での波長変換後の変換光X偏光と励起光Y偏光と変換されなかった光信号X偏光はコリメータレンズ110Cを介して空間光結合により光機能部100に再度入力される。同様に変換光Y偏光と励起光X偏光と変換されなかった光信号Y偏光はコリメータレンズ110Dを介して空間光結合により光機能部100に再度入力される。

0067

その後、偏光ビームスプリッタ130により変換光と励起光と光信号に合波される。励起光はコリメータレンズ110Bの方向に進み、図8には記載していないが光サーキュレータにより取り出される。変換光、光信号はそれぞれ直交した状態で波長フィルタ120まで進み、波長フィルタ120で変換光はコリメータレンズ110Eの方向に反射され、光信号は図8には記載していないが光サーキュレータにより取り出される。波長フィルタ120で反射された変換光はコリメータレンズ110Eを介してファイバコネクタ30Eから出力される。

0068

本実施例を用いることで光ファイバ140内の波長変換の誤変換や波長のズレを抑制することができる。

0069

[実施例3]
実施例3は実施例1の光機能部100内で1/2波長板170Cを偏光ビームスプリッタ130とコリメータレンズ110Bの間に設け、実施例2と同じく1/4波長板160A、160B及び1/2波長板170A、170Bを偏光ビームスプリッタ130とコリメータレンズ110D、コリメータレンズ110Cの間にそれぞれ1つ設けた伝送システムである。
図9は実施例3の伝送システム1の構成例の説明に用いる図である。

0070

図9に示すように実施例3の光機能部100は1/2波長板170Cを偏光ビームスプリッタ130とコリメータレンズ110Bの間に設け、1/4波長板160A、160B及び1/2波長板170A、170Bを偏光ビームスプリッタ130とコリメータレンズ110D、コリメータレンズ110Cの間にそれぞれ1つを設けたものである。

0071

偏光ビームスプリッタ130とコリメータレンズ110Bの間に1/2波長板170Cを設けることで励起光の偏光面を調節することができる。それにより、励起光が偏光ビームスプリッタ130で理想的な角度で分離することができる。

0072

光信号及び励起光は偏光ビームスプリッタ130により、光信号X偏光と光信号Y偏光及び励起光X偏光と励起光Y偏光に分離される。

0073

分離後、光信号X偏光と励起光Y偏光及び光信号Y偏光と励起光X偏光は光機能部100内を進む。光信号X偏光と励起光Y偏光は直交状態を保ち、コリメータレンズ110Dを介してファイバコネクタ30Dから光ファイバ140に出力され、光ファイバ140内で波長変換を行う。同様に光信号Y偏光と励起光X偏光は直交状態を保ち、コリメータレンズ110Cを介してファイバコネクタ30Cから光ファイバ140に出力され、光ファイバ140内で波長変換を行う。

0074

偏光ビームスプリッタ130で分離後、光信号X偏光、励起光Y偏光及び光信号Y偏光、励起光X偏光は直交を維持した状態で進むので、ベクトルで表した場合45度で進んでいる。1/4波長板160、1/2波長板170を通過することにより、円偏波状態で光ファイバ140に入射することができる。円偏波状態で入射することにより光ファイバ140内で波長変換を効率よく行うことができる。

0075

光ファイバ140内での波長変換後の変換光X偏光と励起光Y偏光と変換されなかった光信号X偏光はコリメータレンズ110Cを介して空間光結合により光機能部100に再度入力される。同様に変換光Y偏光と励起光X偏光と変換されなかった光信号Y偏光はコリメータレンズ110Dを介して空間光結合により光機能部100に再度入力される。

0076

その後、偏光ビームスプリッタ130により変換光と励起光と光信号に合波される。励起光はコリメータレンズ110Bの方向に進み、図9には記載していないが光サーキュレータにより取り出される。変換光、光信号はそれぞれ直交した状態で波長フィルタ120まで進み、波長フィルタ120で変換光はコリメータレンズ110Eの方向に反射され、光信号は図9には記載していないが光サーキュレータにより取り出される。波長フィルタ120で反射され変換光はコリメータレンズ110Eを介してファイバコネクタ30Eから出力される。

0077

本実施例を用いることで光ファイバ140内の波長変換の誤変換や波長のズレを抑制することができる。

0078

1伝送システム
5空間光結合経路
10光送信部
11合波部
12光増幅部
13波長変換部
14波長合波部
15波長分波部
16 波長変換部
17 光増幅部
18 分波部
19光受信部
20伝送路
21励起光源
30ファイバコネクタ
100 光機能部
100A側壁
110コリメータレンズ
120波長フィルタ
130偏光ビームスプリッタ
140非線形光ファイバ(光ファイバ)
140A 非線形光ファイバ端面(光ファイバ端面)
150固定ボード
160 1/4波長板
170 1/2波長板
180ファイバ保持部
190温度調節部
200 充填材

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