專利名稱：全光轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在光纖通信和光信息處理的領(lǐng)域波長變換器中所使用的全光轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
面對光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量飛躍增大和運用效率提高，在不通過光電變換的光區(qū)域內(nèi)進(jìn)行信號處理的技術(shù)的開發(fā)非?；钴S。為了在光區(qū)域進(jìn)行信號處理，需要全光轉(zhuǎn)換器。特別在光纖通信系統(tǒng)的節(jié)點中，對提供波長交叉連接功能的波長變換器的期待較高。
作為用歸零方式(Return to Zero；RZ)的數(shù)據(jù)調(diào)制光信號驅(qū)動的全光轉(zhuǎn)換器，提出如下的全光轉(zhuǎn)換器，其利用共振激勵半導(dǎo)體光放大器(Semiconductor Optical Amplifier；SOA)得到的高效非線性光學(xué)效果，而且把該SOA裝入到馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)型光電路而改進(jìn)動作原理，兼?zhèn)涓咚傩缘娜廪D(zhuǎn)換器(例如，參照專利文獻(xiàn)1至4及非專利文獻(xiàn)1)。以下，把該全光轉(zhuǎn)換器作為現(xiàn)有例1。
圖7是表示現(xiàn)有例1的全光轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的圖。如圖7所示，現(xiàn)有例1的全光轉(zhuǎn)換器在馬赫-曾德爾型光電路的2個光路(以下稱支路)分別配置著具有SOA的非線性光學(xué)波導(dǎo)元件101和102。對該全光轉(zhuǎn)換器輸入用歸零方式進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制的脈沖狀信號光(RZ信號光)51及無調(diào)制連續(xù)(Continuous Wave；CW)光52。那時，RZ信號光51的波長λ1及CW光52的波長λ2均被設(shè)定在SOA的放大區(qū)域。信號光脈沖從輸入口107輸入，用3dB耦合器(coupler)110分支后，一束信號光脈沖依次通過可變延遲電路111、可變衰減器112和3dB耦合器105，向非線性光學(xué)波導(dǎo)元件101輸入。另一束信號光脈沖依次通過可變衰減器113和3dB耦合器106，向非線性光學(xué)波導(dǎo)元件102輸入。在圖7中，像上述2個路線的光路長度相互不同那樣進(jìn)行圖示，這是為了圖示的方便。
在該全光轉(zhuǎn)換器中，通過調(diào)節(jié)可變延遲電路111，能在輸入到非線性波導(dǎo)元件101的RZ信號光和輸入到非線性波導(dǎo)元件102的RZ信號光之間設(shè)置時間差。RZ信號光51在處于反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的非線性波導(dǎo)元件101和102中因引起發(fā)射而使載流子密度而減少，使非線性波導(dǎo)元件101和102的折射率變化。另外，波長λ2的CW光52輸入到輸入口108，用3dB耦合器103暫時分支后，接受在非線性波導(dǎo)元件101和102產(chǎn)生的折射率變化(非線性相移)。通過非線性波導(dǎo)元件101和102的CW光52用3dB耦合器104再次形成合成波，變成RZ數(shù)據(jù)調(diào)制信號光，作為波長變換光從輸出口109輸出。
在這樣的馬赫-曾德爾型光電路中，通過使用相位調(diào)節(jié)器114和115，在不輸入波長λ1的RZ信號光51的情況，設(shè)定為使來源于CW光52的波長是λ2的脈沖狀輸出光不從輸出口109輸出。即，在不輸入波長λ1的RZ信號光51的情況，使通過兩支路的波長λ2的CW光52用3dB耦合器104干涉時的相位差成半波長那樣設(shè)定。而且，輸入RZ信號光51，在非線性波導(dǎo)元件101產(chǎn)生非線性折射率變化時，通過非線性波導(dǎo)元件101的波長λ2的CW光52接受非線性相移，從輸出口109來的波長λ2的光輸出成為導(dǎo)通。
RZ信號光在非線性波導(dǎo)元件101和102中使載流子密度減少的引起發(fā)射過程，僅在RZ信號光51的脈沖幅度左右間持續(xù)。因此，載流子密度變化或非線性折射率變化的上升所需要的時間是RZ信號光51的脈沖幅度左右。與此相反，非線性折射率變化的緩和時間、即返回到原來反轉(zhuǎn)分布狀態(tài)的載流子壽命，通常短于100ps至1ns左右。但是，在該現(xiàn)有例1的全光轉(zhuǎn)換器中，對非線性波導(dǎo)元件101輸入RZ信號光51，然后經(jīng)過和該RZ信號光51的脈沖幅度大致相等的時間ΔT后，對非線性波導(dǎo)元件102輸入RZ信號光，產(chǎn)生非線性折射率變化，由此能進(jìn)行不依賴于長載流子壽命的轉(zhuǎn)換器動作。因此，通過馬赫-曾德爾型光電路的兩支路的波長λ2的CW光52也接受非線性相移，用3dB耦合器104干涉時的相位差返回到初始狀態(tài)的半波長，從輸出口109來的波長λ2的光輸出成為截止。即，波長λ2的光輸出成為有ΔT脈沖幅度的RZ數(shù)據(jù)調(diào)制光。這樣作，能實現(xiàn)輸入波長λ2的RZ信號光51的脈沖列，得到波長λ2數(shù)據(jù)調(diào)制光的脈沖列的波長變換動作。
以前，也提出用非歸零方式(Non Return to Zero；NRZ)的數(shù)據(jù)調(diào)制光信號驅(qū)動的全光轉(zhuǎn)換器的方案(例如，參照非專利文獻(xiàn)2)。以下，把該全光轉(zhuǎn)換器作為現(xiàn)有例2。圖8是表示現(xiàn)有例2的全光轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的圖。如圖8所示，該現(xiàn)有例2的全光轉(zhuǎn)換器在馬赫-曾德爾型光電路的兩支路中配置著具有SOA的非線性光學(xué)波導(dǎo)元件101和102。對該全光轉(zhuǎn)換器輸入用非歸零方式進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制的信號光(NRZ信號光)53及CW光52。那時，NRZ信號光53的波長λ1及CW光52的波長λ2都被設(shè)定在SOA的放大區(qū)域。
NRZ信號光53向輸入口121輸入，用耦合器123分支后，一束NRZ信號光向非線性波導(dǎo)元件101輸入，另一束NRZ信號光向非線性波導(dǎo)元件102輸入。耦合器123的分支比成非對稱，輸入到非線性波導(dǎo)元件101的信號光強度比輸入到非線性波導(dǎo)元件102的信號光強度還大。因此，在非線性波導(dǎo)元件101引起的折射率變化(非線性相移)比在非線性波導(dǎo)元件102引起的折射率變化大。波長λ2的CW光52向輸入口122輸入，用耦合器123分支后，接受在非線性波導(dǎo)元件101和102產(chǎn)生的非線性相移。由于通過非線性波導(dǎo)元件101及102的CW光52用耦合器124再形成合成波，成為NRZ數(shù)據(jù)調(diào)制光，作為波長變換光從輸出口125輸出。
在這樣的馬赫-曾德爾型光電路中，通過使用相位調(diào)節(jié)器114和115，像在沒有波長λ1的NRZ信號光53的輸入的情況，波長λ2的輸出光不從輸出口125輸出那樣設(shè)定。即，像在沒有NRZ信號光53的輸入的情況，通過兩支路的波長λ2的CW光52用耦合器124干涉時的相位差成半波長那樣設(shè)定。耦合器123的分支比是非對稱的，但在CW光52的情況，預(yù)想在通過SOA的時刻用于放大飽和的兩支路強度相等。由于在耦合器124之前設(shè)置強度調(diào)節(jié)器，或調(diào)節(jié)耦合器124的分支比，在初始狀態(tài)能使輸出為零。
在該現(xiàn)有例2的全光轉(zhuǎn)換器中，輸入NRZ信號光53時，在非線性波導(dǎo)元件101及102中分別產(chǎn)生非線性折射率變化。由于通過兩支路的波長λ2的CW光52接受不同的非線性相移，所以決定用耦合器124干涉時的相位差變化。因此，從輸出口125來的波長變換光的輸出變成導(dǎo)通。另外，返回到?jīng)]有NRZ信號光53輸入的狀態(tài)時，非線性波導(dǎo)元件的載流子密度恢復(fù)，波長變換光的輸出返回到截止。載流子密度恢復(fù)、非線性折射率變化緩和的過程用載流子壽命決定。
在對非線性波導(dǎo)元件輸入NRZ信號光的情況和輸入RZ信號光的情況不同點在于，信號光輸入從截止轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通的過程的載流子密度變化也由載流子壽命決定。在輸入NRZ信號光的情況，信號光的繼續(xù)時間至少像1比特時隙左右那樣長，所以在信號光輸入繼續(xù)期間，非線性波導(dǎo)元件內(nèi)的載流子密度趨向穩(wěn)定狀態(tài)，其時間常數(shù)成為載流子壽命。
專利文獻(xiàn)1特開平7-20510公報；專利文獻(xiàn)2特開平7-199240公報；專利文獻(xiàn)3特開平9-60440公報；專利文獻(xiàn)4特開2002-236272公報；非專利文獻(xiàn)1Kazuhito TAJIMA，「All-Optical Switch-Off TimeUnrestricted by Carrier Lifetime」，1993年12月，Japanese Journal of AppliedPhysics，第32卷，p.L1746-L1749；非專利文獻(xiàn)2F.Ratovelomanana，外9，「An All-OpticalWavelength-Converter with Semiconductor Optical Amplifiers MonolithicallyIntegrate in an Asymmetric Passive Mach-Zehnder Interferometer」，1995年10月，IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，第7卷，第10號，p.992-994。
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)有以下所示的問題。在光纖通信中，雖然高比特率傳輸有使用RZ信號的傾向，但是常常通常使用NRZ信號光。因此，在僅考慮RZ信號光引起的驅(qū)動的現(xiàn)有例1的全光轉(zhuǎn)換器中，在非線性波導(dǎo)元件101由于RZ信號光引起的折射率變化使兩支路間的相位差變化后，在非線性波導(dǎo)元件102由于RZ信號光引起的折射率變化使兩支路間的相位差返回到初始狀態(tài)，但對該全光轉(zhuǎn)換器輸入NRZ信號光而不是RZ信號光時，在信號光輸入強度不是零的狀態(tài)，由于不論對非線性波導(dǎo)元件101或?qū)Ψ蔷€性波導(dǎo)元件102都繼續(xù)輸入信號光，所以成為抵消兩支路的折射率變化的狀態(tài)，有波長變換光的輸出成截止這個問題。
另外，用NRZ信號光驅(qū)動的現(xiàn)有例2的全光轉(zhuǎn)換器，有以高比特率動作困難的這個問題?，F(xiàn)有例2的全光轉(zhuǎn)換器，由于信號光從導(dǎo)通轉(zhuǎn)向截止的過程的載流子密度變化和從截止轉(zhuǎn)向?qū)ǖ倪^程的載流子密度變化都用載流子壽命決定，波長變換輸出光的波形在從導(dǎo)通轉(zhuǎn)向截止的過程和從截止轉(zhuǎn)向?qū)ǖ倪^程都帶有過渡邊緣(裾引き)。因此，設(shè)載流子壽命為100微微秒時，在用在比這短的時間波形變化的10Gb/秒或40Gb/秒的比特率的NRZ信號光驅(qū)動的情況，波長變換輸出光的波形畸變極大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的問題作出，其目的在于提供一種消除依賴于載流子壽命的波長變換輸出光的波形畸變，用高比特率NRZ的信號光也能驅(qū)動的全光轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的全光轉(zhuǎn)換器，其特征是，具有輸入非歸零方式信號光的第1輸入口；輸入載波光的第2輸入口；第1及第2光路；把輸入到上述第1及第2輸入口的光分別分配給上述第1及第2光路的分配部；設(shè)置在上述第1光路的，輸入用上述分配部分配的信號光中一束信號光及用上述分配部分配的載波光中一束載波光，用上述一束信號光使折射率非線形變化，使上述一束載波光的相位非線形移位的第1非線形光學(xué)元件；設(shè)置在上述第2光路的，輸入用上述分配部分配的信號光中另一束信號光及用上述分配部分配的載波光中另一束載波光，用上述另一束信號光使折射率非線形變化，使上述另一束載波光的相位非線形移位的第2非線形光學(xué)元件；使輸入到上述第2非線形光學(xué)元件的上述另一束信號光比輸入到上述第1非線形光學(xué)元件的上述一束信號光還衰減的衰減部；對上述第1非線形光學(xué)元件輸入上述一束信號光后再向上述第2非線形光學(xué)元件輸入另一束信號光的延遲部；使通過上述第1及第2光路的光合成的合成部，用上述延遲部延遲上述另一束信號光輸入的時間比上述第1及第2非線形光學(xué)元件的非線形折射率變化的緩和時間還短。
在本發(fā)明中，用衰減部使入射到第1及第2非線形光學(xué)元件的信號光強度變化，使在第1及第2非線形光學(xué)元件中引起的相位變化量變化，同時用延遲部延遲NRZ信號光，使其向第2非線形光學(xué)元件的輸入比向第1非線形光學(xué)元件的輸入還延遲，所以第1非線形光學(xué)元件的相位變化引起過渡邊緣時，第2非線形光學(xué)元件的相位變化的上升邊或下降邊重疊，能有效抵消相位變化過渡邊緣的影響。
這時，延遲信號光向第2非線形光學(xué)元件輸入的時間比載流子壽命或折射率變化的緩和時間還小。因此，由于NRZ信號光的輸入，在第1及第2非線形光學(xué)元件中引起的相位變化不同，所以第1及第2光路的相位差不返回到初始狀態(tài)，得到輸出。繼續(xù)輸入NRZ信號光時，各自的光學(xué)元件產(chǎn)生的相位變化量加上載流子壽命的時間，接近穩(wěn)定狀態(tài)，但在該全光轉(zhuǎn)換器中，在進(jìn)入到在第1非線形光學(xué)元件引起的相位變化趨向穩(wěn)定狀態(tài)的過渡邊緣過程的時期，由于引起第2非線形光學(xué)元件的相位變化，第1非線形光學(xué)元件的相位變化的過渡邊緣過程的影響能因第2非線形光學(xué)元件的相位變化的上升邊而某種程度抵消。而且，即使在NRZ信號光從導(dǎo)通變?yōu)榻刂沟倪^程，各個非線形光學(xué)元件產(chǎn)生的相位變化量加上載流子壽命的時間，向初始狀態(tài)緩和，但在該全光轉(zhuǎn)換器中，在進(jìn)入到第1非線形光學(xué)元件的緩和轉(zhuǎn)向初始狀態(tài)的過渡邊緣過程的時期，由于第2非線形光學(xué)元件的相位變化也開始緩和，所以第1非線形光學(xué)元件的相位變化的過渡邊緣過程影響，就能因第2非線形光學(xué)元件的相位變化的緩和而某種程度抵消。
上述第1及第2輸入口也可以按照上述信號光的傳輸方向和上述載波光的傳輸方向成反方向那樣配置。由于使載波光和NRZ信號光反方向傳輸那樣的構(gòu)成，載波光和NRZ信號光是相同波長，也能動作。
該全光轉(zhuǎn)換器，作為載波光，不僅能使用CW光，而且能使用和NRZ信號光同步的時鐘脈沖光。設(shè)載波光為時鐘脈沖光時，能進(jìn)行NRZ-RZ變換。
而且，上述延遲部可以形成為例如，能根據(jù)使從上述第2光路的上述分配部到上述第2非線形光學(xué)元件的光路長度比從上述第1光路的上述分配部到上述第1非線形光學(xué)元件的光路長度還長。
發(fā)明效果若使用本發(fā)明，即使是用高比特率的NRZ信號光驅(qū)動的場合，在轉(zhuǎn)換器動作從截止轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通的過程和從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換成截止的過程中，由于能不受非線形折射率變化的緩和時間的影響而動作，能用比現(xiàn)有的全光轉(zhuǎn)換器更寬范圍的比特率的NRZ信號光動作。


圖1是本發(fā)明第1實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。
圖2(a)是表示輸入到輸入口7的NRZ信號光圖案的波形圖，(b)是表示非線形波導(dǎo)元件1及2的非線形相移的波形圖，(c)是表示從輸出口9輸出的輸出光強度的眼圖(eye pattern)的波形圖。
圖3是本發(fā)明第2實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。
圖4是本發(fā)明第3實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。
圖5是本發(fā)明第4實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。
圖6是本發(fā)明第5實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。
圖7是現(xiàn)有例1的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。
圖8是現(xiàn)有例2的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。
圖中符號說明1、2、101、102-非線性波導(dǎo)元件，3～6、10、32～35、37、103～106、110-3dB耦合器，7、8、21、22、31、32、41、42、107、108、121、122-輸入端口，9、25、38、45、109、125-輸出端口，11、111可變延遲電路，12、13、112、113-可變衰減器，14、15、114、115-相位調(diào)整器，23、24、43、44、123、124-耦合器，51-RZ信號光，52-CW光，53-NRZ信號光，54-時鐘脈沖光。
具體實施例方式
以下，參照附圖，具體說明本發(fā)明實施方式的全光轉(zhuǎn)換器。首先，說明本發(fā)明第1實施方式的全光轉(zhuǎn)換器。圖1是表示本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。如圖1所示，本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器設(shè)置馬赫-曾德爾型光電路，該光路具有把從輸入口7輸入的用非歸零方式數(shù)據(jù)調(diào)制的光信號(NRZ信號光)53分配成2束的3dB耦合器10；把從輸入口8輸入的作為載波光的CW光52分配成2束的3dB耦合器3；輸入用3dB耦合器10分配的一束信號光及用3dB耦合器3分配的一束CW光的3dB耦合器5；輸入用3dB耦合器10分配的另一束信號光及用3dB耦合器3分配的另一束CW光的3dB耦合器6；使從3dB耦合器5輸出的光和從3dB耦合器6輸出的光合成并輸出到輸出口9的3dB耦合器4。
在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，在3dB耦合器5和3dB耦合器4之間設(shè)置著具有SOA的非線形波導(dǎo)元件1及相位調(diào)節(jié)器14，在3dB耦合器6和3dB耦合器4之間設(shè)置著具有SOA的非線形波導(dǎo)元件2及相位調(diào)節(jié)器15。該非線形波導(dǎo)元件1及2使輸入的光的折射率非線形變化后輸出。相位調(diào)節(jié)器14及15在不輸入NRZ信號光53的情況不從輸出口9輸出來源于CW光52的輸出光，并像在不輸入NRZ信號光53的情況通過兩支路的CW光用3dB耦合器4干涉時的相位差是半波長那樣設(shè)定。
在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，在分配輸入的NRZ信號光53的3dB耦合器10和3dB耦合器5之間設(shè)置可變延遲電路11和可變衰減器12，在3dB耦合器10和3dB耦合器6之間設(shè)置可變衰減器13?？勺冄舆t電路11使另一束NRZ信號光的輸入延遲，以便在用3dB耦合器10分配的一束NRZ信號光輸入到非線形波導(dǎo)元件1以后，另一束NRZ信號光輸入到非線形波導(dǎo)元件2，例如，根據(jù)使從3dB耦合器10到非線形波導(dǎo)元件2的光路長度比從3dB耦合器10到非線形波導(dǎo)元件1的光路長度還長形成。而且，像由可變延遲電路11提供的2束NRZ信號光的輸入時間差ΔT比非線形波導(dǎo)元件1及2中的非線形折射率變化的緩和時間，即比載流子壽命還短那樣設(shè)定?？勺兯p器12及13使輸入到非線形波導(dǎo)元件2的NRZ信號光比輸入到非線形波導(dǎo)元件1的NRZ信號光還衰減。
本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器與圖7所示現(xiàn)有例1的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成比較，有以下幾點不同，即，輸入NRZ信號光，不是RZ信號光；由可變延遲電路21提供的輸入到非線形波導(dǎo)元件1和2的各信號光的輸入時間差ΔT比載流子壽命還短；設(shè)置使輸入到非線形波導(dǎo)元件1的信號比輸入到非線形波導(dǎo)元件2的信號光的強度還大的可變衰減器12及13。本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的各構(gòu)成要素用通常的光波導(dǎo)相互連接。
接著，說明本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的動作。首先，對輸入口7輸入波長λ1的NRZ信號光53，對輸入口8輸入波長λ2的CW光52。該波長λ1及波長λ2都被設(shè)定在SOA的放大區(qū)域內(nèi)。而且，輸入到輸入口7的NRZ信號光53被3dB耦合器10分配成2束，其中一束NRZ信號光依次通過可變衰減器11、12和3dB耦合5，向非線形波導(dǎo)元件1輸入。另一束NRZ信號光通過可變衰減器13、3dB耦合6，向非線形波導(dǎo)元件2輸入。那時，用可變衰減器11在輸入到非線形波導(dǎo)元件1的NRZ信號光和輸入到非線形波導(dǎo)元件2的NRZ信號光之間加ΔT的時間差。即，對非線形波導(dǎo)元件1輸入NRZ信號光，經(jīng)過時間ΔT后，對非線形波導(dǎo)元件2輸入NRZ信號光。而且，用輸入的NRZ信號光，使非線形波導(dǎo)元件1及2的載流子密度減少，使非線形波導(dǎo)元件1及2的折射率變化。另外，向輸入口8輸入的波長λ2的CW光52被3dB耦合器3分配成2束后，在各自非線形波導(dǎo)元件1及2接受折射率變化(非線形相移)。然后，通過非線形波導(dǎo)元件1及2的CW光用作為合成部的3dB耦合器4再形成合成波，成為NRZ數(shù)據(jù)調(diào)制光，作為波長變換光從輸出口9輸出。
在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，輸入NRZ信號光，在非線形波導(dǎo)元件1激勵非線形折射率變化時，通過非線形波導(dǎo)元件1的波長λ2的CW光接受非線形相移，從輸入口8來的波長λ2的光輸出導(dǎo)通。此時的非線形相移量，到經(jīng)過時間ΔT至少是π/2左右，希望接近π。而且，時間ΔT后，也對非線形波導(dǎo)元件2輸入波長λ1的NRZ信號光，在使載流子密度減少的同時也使折射率變化，通過非線形波導(dǎo)元件2的波長λ2的CW光也接受非線形相移。這時，非線形波導(dǎo)元件2的非線形相移是和在非線形波導(dǎo)元件1產(chǎn)生的非線形相移相同符號，而且，成為比非線形波導(dǎo)元件1的非線形相位漂移還小的值。由于在非線形波導(dǎo)元件1產(chǎn)生的非線形相移和在非線形波導(dǎo)元件2產(chǎn)生的非線形相移都有相同的時間變化，由于這樣使NRZ信號光向非線形波導(dǎo)元件2的輸入僅延遲時間ΔT，所以能抵消在非線形波導(dǎo)元件1產(chǎn)生的非線形相移后經(jīng)過時間ΔT以后的過渡邊緣部分。因此，在波長λ2的光輸出從截止轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通的過程中能抑制起因于載流子壽命的過渡邊緣。
在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，在波長λ1的NRZ光輸入從截止轉(zhuǎn)換為導(dǎo)通的過程也同樣能抑制起因于載流子壽命的過渡邊緣。具體地說，波長λ1的NRZ信號光輸入變?yōu)榻刂箷r，非線形波導(dǎo)元件1的載流子密度恢復(fù)，同樣向穩(wěn)定狀態(tài)接近。那時的常數(shù)用載流子壽命決定，載流子密度的時間變化表示過渡邊緣。但是，經(jīng)過時間ΔT后，在兩支路的相位差大致返回到初始狀態(tài)的時刻，向非線形波導(dǎo)元件2的信號光輸入也變?yōu)榻刂梗d流子密度的開始恢復(fù)。該載流子密度的恢復(fù)，即非線形相移量在非線形波導(dǎo)元件1和非線形波導(dǎo)元件2也表示相同的時間變化。因而，這以后，能抑制兩支路相位差的變化，在波長λ2的光輸出中不出現(xiàn)載流子密度變化的過渡邊緣的影響。這樣作，能實現(xiàn)輸入波長λ1的NRZ信號光，得到波長λ2的NRZ輸出光的波長變換動作。
以下，以對輸入口7輸入比特率40Gb/秒NRZ信號光，對非線形波導(dǎo)元件1及2輸入用可變延遲電路11調(diào)節(jié)的NRZ信號光時的時間差ΔT是12微微秒的情況為例，詳細(xì)說明本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的動作。圖2(a)是表示輸入到輸入口7的NRZ信號光的圖案的波形圖，圖2(b)是表示非線形波導(dǎo)元件1及2中的非線形相移的波形圖，圖2(c)是從輸出口9輸出的輸出光強度的眼圖的波形圖。如圖2(a)所示，在設(shè)信號光強度不是零的情況為「1」，設(shè)信號光強度是零的情況為「0」時，輸入到輸入口7的NRZ信號的圖案成為「01010001111001000101」。設(shè)該輸入波形為SDATA(t，z＝0)。這里，t表示時間，z表示非線形波導(dǎo)元件的長度方向位置，z＝0表示波導(dǎo)的入射端，z＝L表示波導(dǎo)的出射端。n表示1或2，n＝1表示非線形波導(dǎo)元件1的信號光強度，n＝2表示非線形波導(dǎo)元件2的信號光強度。而且，用SCW，n(t，z＝0)表示與NRZ信號光53同時輸入的CW光52的強度。非線形波導(dǎo)元件1及2的載流子密度N1(t，z)及N2(t，z)的時間變化根據(jù)下述式1至3。
「式1」dNndt=Jnde-Nnτ-Ag×(Nn-N0)×SDATA,nhv-Ag×(Nn-Nb)×SCWnhv]]>「式2」dSDATA,ndz=Γ×Ag×(Nn-N0)×SDATA,n]]>「式3」
dSCW,ndz=Γ×Ag×(Nn-N0)×SCW,n]]>在上述式1至3中，Jn是注入電流密度，e是單位電荷，τ是在沒有光輸入狀態(tài)的載流子壽命，Ag是微分放大系數(shù)，N0是產(chǎn)生放大的載流子密度，h是普朗克常數(shù)，v是光頻及Γ是鎖光系數(shù)。
圖2(b)所示的非線形波導(dǎo)元件1及2的非線形相移Ntot，n(t)，與從在長度方向?qū)Ψ蔷€形波導(dǎo)元件1及2的載流子密度Nn(t，z)進(jìn)行積分的量的信號光輸入沒有的狀態(tài)來的變化成比例，用下述式4求出。
「式4」Ntot,n(t)=∫0LNn(t,z)dz]]>而且，在非線形波導(dǎo)元件1及2中，接受CW光的非線形相移φn(t)由下述式5提供。
「式5」φn(t)＝k×(Ntot，n(t)-Mtot，n)上述式5的k是比例常數(shù)，Mtot，n是在沒有NRZ信號光輸入的狀態(tài)在長度方向?qū)Ψ蔷€形波導(dǎo)元件的載流子密度進(jìn)行積分的量。因而，從本實施例的全光轉(zhuǎn)換器輸出的波長λ2的輸出光強度Sout(t)由下述式6提供。
「式6」Sout(t)=12SCW1(t,z=L)+12SCW,2(t,z=L)]]>+SCW,1(t,z=L)×SCW,2(t,z=L)×cos(φ1(t)-φ2(t)+Δφ)]]>上述式6的Δφ是用相位調(diào)節(jié)器14及15設(shè)定的兩支路間的相位差。在本實施例的全光轉(zhuǎn)換器中，非線形波導(dǎo)元件1的非線形相移φ1(t)和非線形波導(dǎo)元件2的非線形相移φ2用同一的載流子(t)壽命τ作相同時間變化，而且，在非線形波導(dǎo)元件1的載流子密度Ntot，1(t)開始過渡邊緣的位置，由于非線形波導(dǎo)元件2的載流子密度Ntot，2(t)上升，能相當(dāng)程度抵消非線形相移φ1(t)的過渡邊緣。
因此，如圖2(c)所示，從輸出口9輸出的輸出光強度Sour(t)得到良好的眼孔徑。向兩支路的非線形波導(dǎo)元件1及2輸入NRZ信號光時的時間差ΔT由于被設(shè)定成與非線形折射率變化的緩和時間對應(yīng)的值，所以不必要根據(jù)動作比特率改變。即，根據(jù)同一構(gòu)成能不依賴比特率動作。
如上述所示，在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，在進(jìn)入非線形光學(xué)元件1引起的相位變化轉(zhuǎn)向穩(wěn)定狀態(tài)的過渡邊緣過程的時期，由于引起非線形光學(xué)元件2的相位變化，能用非線形光學(xué)元件2的相位變化的上升邊某程度抵消非線形光學(xué)元件1的相位變化的過渡邊緣過程的影響。在進(jìn)入非線形光學(xué)元件1的緩和轉(zhuǎn)向初始狀態(tài)的過渡邊緣過程的的時期，由于非線形光學(xué)元件2的相位變化也開始緩和，非線形光學(xué)元件1的相位變化的過渡邊緣過程的影響能用非線形光學(xué)元件2的相位變化的緩和抵消某程度。其結(jié)果，由于解除依賴于載流子壽命的波長變換輸出光的波形畸變，也能用高比特率的NRZ信號光驅(qū)動。
接著，說明本發(fā)明第2實施方式的全光轉(zhuǎn)換器。圖3是本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。在圖3中，和圖1所示的第1實施方式全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成要素相同的部分附加相同符號，詳細(xì)說明省略。如圖3所示，本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器設(shè)置著馬赫-曾德爾型光電路，該光電路具有把從輸入口21輸入的用非歸零方式數(shù)據(jù)調(diào)制信號光(NRZ信號光)53及從輸入口22輸入的作為載波光的CW光52分別分配給兩支路的耦合器23、和使在兩支路傳輸?shù)墓夂铣珊筝敵鼋o輸出口25的耦合器24。
該全光轉(zhuǎn)換器，上述馬赫-曾德爾型光電路的2個支路的光路長度相互不同，在光路短的支路設(shè)置具有SOA的非線形波導(dǎo)元件1和相位調(diào)節(jié)器14，在光路長度的支路設(shè)置具有SOA的非線形波導(dǎo)元件2和相位調(diào)節(jié)器15。本實施方式全光轉(zhuǎn)換器的相位調(diào)節(jié)器14和15在不輸入NRZ信號光53的情況不從輸出口25輸出來源于CW光52的輸出光，并像在NRZ信號光53的輸入沒有的情況通過兩支路的CW光用耦合器24干涉時的相位差是半波長那樣設(shè)定。
如上述所示，在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，設(shè)置著非線形波導(dǎo)元件2的支路的光路比設(shè)置著非線形波導(dǎo)元件1的支路的光路還長。因此，由于在通過非線形波導(dǎo)元件1及2的CW光用耦合器24形成合成波時能提供ΔT的時間差，所以給通過非線形波導(dǎo)元件2的CW光提供比載流子壽命還短的時間差ΔT。本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器，除了馬赫-曾德爾型光電路的2個支路的光路長度相互不同這點以外，其余和圖8所示的現(xiàn)有例2的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成相同。
接著，說明本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的動作。本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器對輸入口21輸入波長λ1的NRZ信號光53，對輸入口22輸入波長λ2的CW光52。這波長λ1和波長λ2都被設(shè)定在SOA的放大區(qū)域內(nèi)。輸入到輸入口21的NRZ信號光53用耦合器23分配成2束，一束信號光向非線形波導(dǎo)元件1輸入，另一束信號光向非線形波導(dǎo)元件2輸入。該耦合器23，分配比是不對稱的，使在非線形波導(dǎo)元件1中引起的折射率變化(非線形相移)比在非線形波導(dǎo)元件2中引起的折射率變化大。輸入NRZ信號光時，在非線形波導(dǎo)元件1及2中分別激勵非線形折射率變化。另外，輸入到輸入口22的CW光52用耦合器23分支后，接受在非線形波導(dǎo)元件1及2產(chǎn)生的非線形相移。而且，通過非線形波導(dǎo)元件1及2的CW光用耦合器34再形成合成波后變?yōu)閿?shù)據(jù)調(diào)制光，作為波長變換光從輸出口25輸出。
在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，由于使馬赫-曾德爾型光電路的2個支路的光路長度相互不同那樣設(shè)定，能通過2支路的波長λ2的光在耦合器24形成合成波時，在非線形相移的上升中產(chǎn)生時間ΔT偏差。具體地說，首先，根據(jù)通過非線形波導(dǎo)元件1的波長λ2的光的非線形相移，兩支路的相位差變化，從輸出口25來的波長變換光的輸出成為導(dǎo)通。而且，經(jīng)過時間ΔT后，通過非線形波導(dǎo)元件2的波長λ2的光的非線形相移抵消通過非線形波導(dǎo)元件1的波長λ2的光的非線形相移的經(jīng)過時間ΔT后的過渡邊緣部分。因此，在波長λ2的光輸出從截止轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通的過程，能抑制起因于載流子壽命的過渡邊緣。
在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，在波長λ1的NRZ信號光輸入從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換成截止的過程，同樣也能抑制起因于載流子壽命的過渡邊緣。具體地說，波長λ1的信號光截止時，非線形波導(dǎo)元件1及2的載流子密度恢復(fù)，向穩(wěn)定狀態(tài)接近。那時的常數(shù)由載流子壽命決定，載流子密度的時間變化表示過渡邊緣。但是，該全光轉(zhuǎn)換器的馬赫-曾德爾型光電路由于兩支路的光路長度相互不同，首先，由于通過非線形波導(dǎo)元件1的波長λ2光的非線形相移恢復(fù)，兩支路間的相位差轉(zhuǎn)向初始狀態(tài)，從輸出口25來的波長變換光的輸出變成截止。而且，經(jīng)過時間ΔT，在兩支路間的相位差大致返回到初始狀態(tài)的時刻，通過非線形波導(dǎo)元件2的波長λ2光的非線形相移也恢復(fù)。因此，這以后，能抑制兩支路的相位差，在波長λ2的光輸出不出現(xiàn)載流子密度變化的過渡邊緣的影響。這樣作，能實現(xiàn)輸入波長λ1的NRZ信號光，得到波長λ2的NRZ輸出光的波長變換動作。
如上述所示，在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，在轉(zhuǎn)換器動作從截止轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通的過程及從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換成截止的過程中，由于能不受非線形折射率變化的緩和時間的影響動作，也能用高比特率的NRZ信號光驅(qū)動。
接著，說明本發(fā)明第3實施方式的全光轉(zhuǎn)換器。圖4是本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。在圖4中，和圖1所示的第1實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成要素相同的部分附加相同符號，詳細(xì)說明省略。如圖4所示，本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器，除了對輸入口8輸入時鐘脈沖光54，不是CW光，從輸出口9輸出從NRZ向RZ的變換光這點以外，和圖1所示的第實施方式的全光轉(zhuǎn)換器同樣。因而，相對于時鐘脈沖光54的轉(zhuǎn)換窗口，和相對于上述第1實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的CW光的轉(zhuǎn)換器輸出波形相同。
接著，說明本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的動作。在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，對輸入口7輸入波長λ1的NRZ信號光53，對輸入口8輸入波長是λ2的與NRZ信號光53同步的時鐘脈沖光54。該波長λ1及波長λ2都被設(shè)定在SOA的放大區(qū)域內(nèi)。輸入到輸入口7的NRZ信號光53用3dB耦合器1O分配成2束，其中一束信號光依次通過可變延遲電路11、可變衰減器12和3dB耦合器5，向非線形波導(dǎo)元件1輸入。另一束信號光依次通過可變衰減器13和3dB耦合器6，向非線形波導(dǎo)元件2輸入。這時，通過調(diào)節(jié)可變延遲電路11，給輸入到非線形波導(dǎo)元件1及2的信號光加ΔT的時間差。輸入該NRZ信號光時，非線形波導(dǎo)元件1及2的載流子密度減少，折射率變化。另外，輸入到輸入口8的λ2的時鐘脈沖光54用3dB耦合器3暫時分支，一束光被輸入到非線形波導(dǎo)元件1，另一束光被輸入到非線形波導(dǎo)元件2，接受折射率變化(非線形相移)。而且，通過非線形波導(dǎo)元件1及2的鐘脈沖光再用3dB耦合器4形成合成波，變?yōu)镽Z數(shù)據(jù)調(diào)制光，作為波長變換光從輸出口9輸出。
在該馬赫-曾德爾型光電路中，用相位調(diào)節(jié)器14及15，像在沒有波長λ1的NRZ信號光53的輸入時波長λ2的輸出光不從輸出口9輸出，在沒有波長λ1的NRZ信號光的輸入的情況，通過兩支路的波長λ2的時鐘光用3dB耦合器4干涉時的相位差成為半波長那樣設(shè)定。
在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，輸入NRZ信號光53時，首先，向非線形波導(dǎo)元件1輸入NRZ信號光，經(jīng)過時間ΔT后，對非線形波導(dǎo)元件2輸入強度比向非線形波導(dǎo)元件1輸入的NRZ信號光還低的NRZ信號光。因此，在轉(zhuǎn)換器窗口成為導(dǎo)通的過程中，非線形波導(dǎo)元件1的非線形折射率變化的過渡邊緣部分用非線形波導(dǎo)元件2的非線形折射率變化抵消。即，在波長λ2的時鐘脈沖光成為導(dǎo)通的動作中，抑制起因于載流子壽命的過渡邊緣。
同樣，在波長λ1的NRZ信號光輸入從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換成截止的過程中，也能抑制起因于載流子壽命的過渡邊緣。具體地說，波長λ1的NRZ信號光輸入變?yōu)榻刂箷r，非線形波導(dǎo)元件1的載流子密度恢復(fù)，向穩(wěn)定形態(tài)接近。那時的常數(shù)用載流子壽命決定，載流子密度的時間變化表示過渡邊緣。但是，經(jīng)過時間ΔT后，在兩支路間的相位差大致返回到初始形態(tài)的時刻，向非線形波導(dǎo)元件2的信號光輸入也變?yōu)榻刂?，載流子密度的恢復(fù)開始。因此，這以后，能抑制兩支路相位差的變化，在波長λ2的時鐘脈沖光變?yōu)榻刂沟膭幼髦?，不出現(xiàn)載流子密度變化的過渡邊緣的影響。在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，這樣作，能實現(xiàn)輸入波長λ1的NRZ信號光，得到波長λ2的RZ光的波長變換動作。
如上述所示，在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，即使在作為載波光輸入時鐘脈沖的場合，在轉(zhuǎn)換器動作從截止轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通的過程和從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換成截止的過程中，能不受非線形折射率變化的緩和時間的影響動作。其結(jié)果，能用比現(xiàn)有的全光轉(zhuǎn)換器更寬范圍的比特率的NRZ信號光動作。
在上述第1至第3的實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，NRZ光的傳輸方向和CW光及時鐘脈沖光等載波光的傳送方向是相同的，但本發(fā)明不限定這點，即使NRZ光的傳輸方向和載波光的載波方向是相反方向，也能得到同樣的效果。這時，NRZ信號光光和載波光也可以是相同波長。接著，說明本發(fā)明第4實施方式的全光轉(zhuǎn)換器。圖5是本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。在圖5中，和圖1所示的第1實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成要素相同的部分附加相同符號，詳細(xì)說明省略。如圖5所示，本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器設(shè)置馬赫-曾德爾型光電路，該電路具有把從輸入口31輸入的用非歸零方式數(shù)據(jù)調(diào)制的信號光(NRZ信號光)53分配成2束的3dB耦合器33、把從輸入口32輸入的作為載波光的CW光52分配成2束的3dB耦合器36、輸入用3dB耦合器33分配的一束NRZ信號光及用3dB耦合器36分配的一束CW光的3dB耦合器34、輸入用3dB耦合器33分配的另一束NRZ信號光及用3dB耦合器36分配的另一束CW光的3dB耦合器35、合成從3dB耦合器34輸出的光及從3dB耦合器35輸出的光并輸出到輸出口38的3dB耦合器37。
在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，配置輸入口31及輸入口32，使上述馬赫-曾德爾型光電路的NRZ信號光53傳送方向和CW光52傳送方向相互成反方向。在3dB耦合器36和3dB耦合器34之間設(shè)置具有SOA的非線形波導(dǎo)元件1及相位調(diào)節(jié)器14，在3dB耦合器36和3dB耦合器35之間設(shè)置具有SOA的非線形波導(dǎo)元件2及相位調(diào)節(jié)器15。設(shè)定該相位調(diào)節(jié)器14及15，以便在不輸入NRZ信號光53時不從輸出口38輸出來源于CW光52的輸出光，在沒有NRZ信號光53的輸入的情況，通過兩支路的CW光用3dB耦合器4干涉時的相位差成為半波長。
而且，在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，在分配輸入的NRZ信號光53的3dB耦合器33和3dB耦合器34之間設(shè)置可變延遲電路11及可變衰減器12，在3dB耦合器33和3dB耦合器35之間設(shè)置可變衰減器13。可變延遲電路11使另一個NRZ信號光的輸入延遲，以便在用3dB耦合器33分配的一束NRZ信號光輸入到非線形波導(dǎo)元件1以后，另一束NRZ信號光輸入到非線形波導(dǎo)元件2，并像由可變延遲電路11提供的2束NRZ信號光的輸入時間差ΔT比非線形波導(dǎo)元件1及2的非線形折射率變化緩和時間、即載流子壽命短那樣設(shè)定。可變衰減器12及13使輸入到非線形波導(dǎo)元件2的NRZ信號光比輸入到非線形波導(dǎo)元件1的NRZ信號光還衰減。本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的上述以外構(gòu)成，和上述第1實施方式的全光轉(zhuǎn)換器相同。
接著，說明本實施方式全光轉(zhuǎn)換器的動作。本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器對輸入口31輸入波長λ1的NRZ信號光53，對輸入口32輸入的波長λ2的CW光52。該波長λ1及λ2都設(shè)定在SOA的放大區(qū)域內(nèi)。而且，輸入到輸入口31的波長λ1的NRZ信號光53用3dB耦合器33分配成2束后，一束光通過可變延遲電路11、可變衰減器12、3dB耦合器34及相位調(diào)節(jié)器14，向非線形波導(dǎo)元件1輸入。另一束光通過可變延遲電路13、3dB耦合器35及相位調(diào)節(jié)器15，向非線形波導(dǎo)元件2輸入。這時，用可變延遲電路11給輸入到非線形波導(dǎo)元件1及2的NRZ信號光加ΔT時間差。而且，非線形波導(dǎo)元件1及2在輸入NRZ信號光時，載流子密度減少，折射率變化。
另外，對輸入口32輸入的波長λ2的CW光52用3dB耦合器36暫時分配后，一束光輸入到非線形波導(dǎo)元件1，另一束光輸入到非線形波導(dǎo)元件2，在非線形波導(dǎo)元件1及2接受折射率變化(非線形相移)。那時，在非線形波導(dǎo)元件1及2內(nèi)，CW光及NRZ信號光以相互成反方向傳輸。而且，通過非線形波導(dǎo)元件1及2的CW光用3dB耦合器37再形成合成波，變成NRZ數(shù)據(jù)調(diào)制光，作為波長變換光從輸出口38輸出。
在本實施方式全光轉(zhuǎn)換器中，輸入NRZ信號光，在非線形波導(dǎo)元件1激勵非線形折射率變化時，通過非線形波導(dǎo)元件1的波長λ2的CW光接受非線形相移，從輸出口38來的波長λ2的光輸出變成導(dǎo)通。該非線形波導(dǎo)元件1的非線形相移量，到經(jīng)過時間ΔT時理想的至少是π/2左右，最好接近π。對非線形波導(dǎo)元件1輸入NRZ信號光并經(jīng)過時間ΔT后，也對非線形波導(dǎo)元件2輸入波長λ1的NRZ信號光，非線形波導(dǎo)元件2的載流子密度減少，同時折射率變化。因此，通過非線形波導(dǎo)元件2的波長λ2的CW光也接受非線形相移。非線形波導(dǎo)元件2的非線形相移，和在非線形波導(dǎo)元件1產(chǎn)生的非線形相移是同符號，而且，比非線形波導(dǎo)元件1的非線形相移還小。因此，能抵消在非線形波導(dǎo)元件1產(chǎn)生非線形相移并經(jīng)過時間ΔT以后的過渡邊緣部分。其結(jié)果，在波長λ2的光輸出從截止轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通的過程中，能抑制起因于載流子壽命的過渡邊緣。
在本實施方式全光轉(zhuǎn)換器，在波長λ1的NRZ信號光輸入從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換成截止的過程中，也同樣能抑制起因于載流子壽命的過渡邊緣。具體地說，波長λ1的NRZ信號光輸入變?yōu)榻刂箷r，非線形波導(dǎo)元件1的載流子密度恢復(fù)，向穩(wěn)定形態(tài)接近。其時間常數(shù)由載流子壽命決定，載流子密度的時間變化表示過渡邊緣。但是，經(jīng)過時間ΔT后，在兩支路間的相位差大致返回到初始形態(tài)的時刻，向非線形波導(dǎo)元件2的NRZ信號光輸入也變?yōu)榻刂?，載流子密度的恢復(fù)開始。因此，其以后能抑制兩支路的相位差變化，在波長λ2的光輸出中不出現(xiàn)載流子密度變化的過渡邊緣的影響，這樣作，能實現(xiàn)輸入波長λ1的NRZ信號光，得到波長λ2的NRZ輸出光的波長變換動作。
在本實施方式全光轉(zhuǎn)換器中，也能通過輸入時鐘脈沖光代替CW光，輸出NRZ-RZ變換光。
接著，說明本發(fā)明第5實施方式的全光轉(zhuǎn)換器。圖6是本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成圖。在圖6中，和圖3所示的第2實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成要素相同的部分附加相同符號，詳細(xì)說明省略。如圖6所示，本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器設(shè)置著馬赫-曾德爾型光電路，該光電路具有把從輸入口41輸入的用非歸零方式的數(shù)據(jù)調(diào)制信號光(NRZ信號光)53分配給兩支路的耦合器43和把從輸入口42輸入的CW光52分配給兩支路的耦合器44。在該馬赫-曾德爾型光電路中，配置輸入口41及輸入口42，使NRZ信號光53的傳送方向和CW光52的傳送方向相互成反方向，通過兩支路的CW光52用耦合器43合成后輸出到輸出口45。
該全光轉(zhuǎn)換器，在上述馬赫-曾德爾型光電路的2個支路中的1個支路設(shè)置著具有SOA的非線形波導(dǎo)元件1及相位調(diào)節(jié)器14，在另一個支路設(shè)置著具有SOA的非線形波導(dǎo)元件2及相位調(diào)節(jié)器15。而且，配置非線形波導(dǎo)元件1和非線形波導(dǎo)元件2，使到耦合器43的光路長度相互不同。具體地說，按照使從耦合器43到非線形波導(dǎo)元件1的光路長度L1比從耦合器43到非線形波導(dǎo)元件2的光路長度L2還短那樣配置。在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，設(shè)耦合器43的光分配比為非對稱，使在非線形波導(dǎo)元件1中引起的折射率變化(非線形相移)比在非線形波導(dǎo)元件2中引起的折射率變化還大。而且，本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的相位調(diào)節(jié)器14及15，為了要做到在不輸入NRZ信號光53的情況來源于CW光52的輸出光不從輸出口45輸出，所以像在沒有NRZ信號光53輸入的情況，通過兩支路的CW光用耦合器43干涉時的相位差為半波長那樣設(shè)定。本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的上述以外的構(gòu)成和上述第2實施方式的全光轉(zhuǎn)換器相同。
接著，說明本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的動作。在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，對輸入口41輸入波長λ1的NRZ信號光53，對輸入口42輸入的波長λ2的CW光52。該波長λ1及波長λ2都設(shè)定在SOA的放大區(qū)域內(nèi)。而且，輸入到輸入口41的NRZ信號光53用耦合器43分配給兩支路后，一束光向非線形波導(dǎo)元件1輸入，另一束光向非線形波導(dǎo)元件2輸入。因此，在非線形波導(dǎo)元件1及2分別激勵非線形折射率變化。在該全光轉(zhuǎn)換器中，從耦合器43到非線形波導(dǎo)元件1的光路長度L1比從耦合器43到非線形波導(dǎo)元件2的光路長度L2還短，由于耦合器43的分配比成非對稱，在非線形波導(dǎo)元件1引起的折射率變化(非線形相移)比在非線形波導(dǎo)元件2引起的折射率變化還大。
另外，輸入到輸入口42的波長λ2的CW光52用耦合器44分配給兩支路后，一束光經(jīng)由相位調(diào)節(jié)器14輸入到非線形波導(dǎo)元件1，另一束光經(jīng)由相位調(diào)節(jié)器15輸入到非線形波導(dǎo)元件2。而且，在非線形波導(dǎo)元件1及2接受非線形相移。這時，在非線形波導(dǎo)元件1及2內(nèi)，CW光及NRZ信號光相互反方向傳輸。而且，通過非線形波導(dǎo)元件1及2的CW光用耦合器43再形成合成波，變成NRZ數(shù)據(jù)調(diào)制光，作為波長變換光從輸出口45輸出。
在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，由于從耦合器43到非線形波導(dǎo)元件1的光路長度L1比從耦合器43到非線形波導(dǎo)元件2的光路長度L2還短，通過兩支路的波長λ2的光在耦合器43形成合成波時，在非線形相移的上升產(chǎn)生時間ΔT＝(L2-L1)/Vg的偏差。這里，Vg是群速度。具體地說，首先，兩支路間的相位差因通過非線形波導(dǎo)元件1的波長λ2的光的非線形相移而變化，從輸出口45來的波長變換光的輸出變成導(dǎo)通。而且，經(jīng)過時間ΔT后，通過非線形波導(dǎo)元件2的波長λ2的光的非線形相移，抵消通過非線形波導(dǎo)元件1的波長λ2的光的非線形相移的經(jīng)過時間ΔT后的過渡邊緣部分。因此，在波長λ2的光輸出從截止轉(zhuǎn)換成導(dǎo)通的過程中，能抑制起因于載流子壽命的過渡邊緣。
同樣，在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，即使在波長λ1的信號光從導(dǎo)通到截止的轉(zhuǎn)移過程，也能抑制起因于載流子壽命的過渡邊緣。在該全光轉(zhuǎn)換器中，波長λ1的信號光輸入變?yōu)榻刂箷r，非線形波導(dǎo)元件1、2的載流子密度恢復(fù)，向穩(wěn)定形態(tài)接近。此時的常數(shù)由載流子壽命決定，載流子密度的時間變化表示過渡邊緣。但是，由于兩支路的光路長度相互不同，首先，由于通過非線形波導(dǎo)元件1的波長λ2的光的非線形相移恢復(fù)，兩支路間的相位差轉(zhuǎn)向初始形態(tài)，從輸出口45來的波長變換光的輸出成為截止。而且，經(jīng)過時間ΔT后，在兩支路間的相位差大致恢復(fù)到初始形態(tài)的時刻，由于通過非線形波導(dǎo)元件2的波長λ2的光的非線形相移也恢復(fù)，這以后能抑制兩支路的相位差的變化，在波長λ2的光輸出中不出現(xiàn)載流子密度變化的過渡邊緣的影響。在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，這樣作，能實現(xiàn)輸入波長λ1的NRZ信號光53，得到波長λ2的NRZ輸出光的波長變換動作。
還有，在本實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，也能通過輸入時鐘脈沖光代替CW光，輸出NRZ-RZ變換光。
在上述第1至第5的實施方式的全光轉(zhuǎn)換器中，由于在兩支路生成的非線形相移相互不同，所以輸入到兩支路的非線形波導(dǎo)元件的信號光強度也不同，但在作為非線形波導(dǎo)元件使用SOA的場合，作為在兩支路產(chǎn)生的非線形相移不同的方法，也能應(yīng)用使用相移和放大變化的比(字母參數(shù))不同的SOA的方法、使用微分放大系數(shù)不同的SOA的方法、使用注入電流量不同的SOA的方法及使用鎖光系數(shù)不同的SOA的方法等。
而且，上述第1至第5的實施方式的全光轉(zhuǎn)換器的兩支路具有非線形波導(dǎo)元件的馬赫策德爾型光電路，可以在半導(dǎo)體上單塊集成，也可以為在用石英類等材料制作半導(dǎo)體非線形波導(dǎo)元件的平面光電路上單塊集成，也可以用分離的光零件構(gòu)成。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明能作為光纖通信和光信息處理用的波長變換器利用。
權(quán)利要求
1.一種全光轉(zhuǎn)換器，具有第1輸入口，其輸入非歸零方式的信號光；第2輸入口，其輸入載波光；第1及第2光路；分配部，其把輸入到上述第1及第2輸入口的光分別分配給上述第1及第2光路；第1非線形光學(xué)元件，其設(shè)置在上述第1光路，輸入由上述分配部分配的信號光中一束信號光及由上述分配部分配的載波光中一束載波光，折射率因上述一束信號光而非線形變化并使上述一束載波光的相位非線形移位；第2非線形光學(xué)元件，其設(shè)置在上述第2光路，輸入由上述分配部分配的信號光中另一束信號光及由上述分配部分配的載波光中另一束載波光，折射率因上述另一束信號光而非線形變化并使上述另一束載波光的相位非線形移位；衰減部，其使輸入到上述第2非線形光學(xué)元件的上述另一束信號光比輸入到上述第1非線形光學(xué)元件的上述一束信號光還衰減；延遲部，其對上述第1非線形光學(xué)元件輸入上述一束信號光后再向上述第2非線形光學(xué)元件輸入上述另一束信號光；及合成部，其合成通過上述第1及第2光路的光，用上述延遲部延遲上述另一束信號光輸入的時間，比上述第1及第2非線形光學(xué)元件中的非線形折射率變化的緩和時間還短。
2.如權(quán)利要求1所述的全光轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述第1及第2輸入口，以上述信號光的傳播方向和上述載波光的傳播方向成反方向的方式配置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的全光轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述載波光是無調(diào)制連續(xù)光。
4.如權(quán)利要求1或2所述的全光轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述載波光是與上述信號光同步的時鐘脈沖光。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的全光轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述延遲部，通過使從上述第2光路中的上述分配部到上述第2非線形光學(xué)元件的光路長度比從上述第1光路中的上述分配部到上述第1非線形光學(xué)元件的光路長度還長而形成。
全文摘要
在具有把輸入到輸入口(7)的NRZ信號光(53)分配給兩支路的3dB耦合器(10)、把輸入到輸入口(8)的CW光(52)分配給兩支路的3dB耦合器(3)及使通過兩支路的光合成的3dB耦合器(4)的馬赫－曾德爾型光電路的兩支路中，設(shè)置在分別用3dB耦合器(10)分配的NRZ信號輸入時折射率非線形變化并使輸入的CW光的相位非線形移位的非線形波導(dǎo)元件(1、2)，和用輸入到非線形波導(dǎo)元件(1)的NRZ信號光使輸入到非線形波導(dǎo)元件(2)的NRZ信號光衰減的可變衰減器(12、13)。而且，還設(shè)置對非線形波導(dǎo)元件(1)輸入NRZ信號光后再對非線形波導(dǎo)元件(2)輸入NRZ信號光的可變延遲電路(11)，使由可變延遲電路(11)延遲NRZ信號光輸入的時間比非線形波導(dǎo)元件(1、2)的非線形折射率變化的緩和時間還短。
文檔編號G02F1/365GK1836189SQ20048002369
公開日2006年9月20日 申請日期2004年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者中村滋 申請人:日本電氣株式會社