Wavelength

1波長変換器

波長分割多重(WDM)システムでは、データを異なる波長チャネルで符号化し、システムを介して伝播することができます。 WDMネットワークは、ネットワークの別々の部分で波長を再利用することによって、より高い速度とより多くのユーザーにスケールすることができます（Alexander et al、1993）。 波長変換器がネットワークの容量を増加させるかどうかは、ネットワークのトポロジーと地理的範囲に依存する(Kaminow et al,1996)。 広域ネットワークとメッシュトポロジの場合、波長変換器を使用すると、モデルは適度な利点を予測します（Barry and Humblet. ることを示した。 それらの潜在的な利点は建築的な観点からは不明であるが、高速波長変換器の開発は活発な研究分野であった。

波長変換器の機能は、元の信号の完全性を維持しながら、ある波長の光データ信号を取得し、それを別の波長に変換することです。

波長変換器の機能は、元の信号の完全性を維持することです。

理想的には、この機能は、元の信号のビットレートおよび変調フォーマットに対して透過的であるか、またはそれに鈍感である方法で実行されます。 光データ信号が検出され、フィルタリングされ、電子的に増幅され、その後、異なる波長で光を変調するために使用される光電子技術は、光電子変換によって速度が制限される。 クロスゲイン変調、クロス位相変調、およびFWMに基づく全光学技術は、より有望である。

これら3つの技術のうち、クロスゲイン変調（XGM）が最も簡単です。 この手法では、ポンプと呼ばれる強度変調信号がSOAを通過して伝搬し、ゲインを減少させます。 誘導された利得ゆらぎは、プローブと呼ばれる異なる波長のcwビームであるSOAへの第二の入力に印加される(Koga et al,1988;Glance et al,1992;Joergensen et al,1993)。 この場合、波長変換されたデータは、元のデータ信号の補数である。 相補的データはまた、複数のｃｗプローブビーム上で同時に符号化されてもよい（ＷｉｅｓｅｎｆｅｌｄおよびＧｌａｎｃｅ、１ ９ ９ ２）。 より短い波長とより長い波長の両方への波長変換が実証されているが（Wiesenfeld et al、1993;Joergensen et al、1993）、より短い波長に変換された信号の消光比は、バンド充填効果の結果 この手法は利得変調に依存しているため、光データレートが増加するにつれて、キャリア密度変調がポンプ信号に追従できるように、SOA内のキャリアの上 前述したように、上部状態の寿命は、強い光学保持ビームの存在下で減少させることができる（Manning and Davies、1994;Patrick and Manning、1994）。 多くのＸＧＭの実証では、プローブビーム自体が光学保持ビームとして使用される（Ｍｉｃｋｅｌｓｅｎ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ３；Ｗｉｅｓｅｎｆｅｌｄ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ３；Ｗｉｅｓｅｎｆｅｌｄ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ４ａ）。

強い光学保持ビームの必要な存在は、SOAの定常状態利得を減少させ、波長変換された信号の消光比を減少させる。 したがって，光データレートが増加するにつれて，ＸＧＭによる波長変換は，有限キャリア寿命による消光比の減少と符号間干渉によって妨げられる。 それでも、２ ０Ｇｂ／ｓという高いデータレートでの変換が実証されている（Ｗｉｅｓｅｎｆｅｌｄ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ４ａ）。 この手法のもう一つの欠点は、高い入力パワーと大きなゲイン低減では、ゲインの変化に大きな位相変化が伴うということです。 これらの位相変化は、光データストリームにチャープを与え、信号伝送距離を制限することができる。 また、この手法は振幅変調信号にのみ適用可能であることにも注意してください。 それでも、XGMによる波長変換は、適度な入力電力しか必要とせず、SOAの利得が偏光に依存しない場合、偏光に依存しない技術になる可能性があるため、有 また、ポンプとプローブがSOAを通って反対方向に伝搬する場合、SOA出力でポンプとプローブビームを分離するためのフィルタや偏光子は必要ありません。 最後に、この技術は、Ｓｏａではなく半導体レーザを用いて実証されている（Ｏｔｔｏｌｅｎｇｈｉ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ３；Ｂｒａａｇａａｒｄ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ４）。 レーザーの使用はより高い入力力を要求し、変えられた波長の範囲のより少ない柔軟性をもたらす。クロス位相変調（XPM）はまた、波長変換を達成するために使用することができます。

この技術では、ポンプは利得を圧縮し、半導体増幅器の屈折率を変化させる。 SOAを伝搬するプローブビームは、ポンプが存在するかどうかに応じて、可変位相シフトを取得します。 ＳＯＡが干渉計の一方のアームに配置されている場合、誘導された位相変化または位相変調は、強度変調に変換され得る（Ｍｉｃｋｅｌｓｅｎ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ４；Ｄｕｒｈｕｕｓ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ４）。 XGMではなくXPMによる波長変換を達成することにはいくつかの利点があります。 一つの利点は、初期位相バイアスに応じて、干渉計を”反転”動作と”非反転”動作のいずれかに構成できることです。 XGMのような反転操作は、変換された波長で入力信号の相補的なコピーを生成しますが、非反転操作は元のデータストリームを正確に維持します。 別の利点は、非常に高い消光比が干渉計で実現され（Wiesenfeld、1996）、逆伝播ポンプおよびプローブビームを使用して、コンバータの出力でフィルタまたは偏光子の必要性を また、位相変化の波長依存性は、利得変化の波長依存性よりも弱い（図２）。 15）、従ってより短く、より長い波長への転換は均一です。 さらに、波長変換された信号に与えられるチャープの符号は、干渉計が反転または非反転波長変換器としてバイアスされているかどうかに依存する。 非反転動作の場合、変換された信号に付与されたチャープは、標準光ファイバでパルス圧縮を引き起こし、透過実験では分散ペナルティが観察されない(Ratovelomanana et al,1995;Idler et al,1995)。 XPM技術に関連する欠点は、デバイスの干渉設計、パワーレベル、偏光、波長などの入力パラメータの変化に対するデバイス性能の高い感度、および振幅変調信号 それでも、最大40Gb/sの速度での波長変換は、Soaにおける屈折率非線形性を採用する統合された干渉計変換器で実証されている(Danielsen et al,1996)。FWMは、データ変調フォーマットとは独立した唯一の全光波長変換技術です（Vahala et al、1996）。 振幅変調信号のほかに、アナログ信号と位相変調信号を変換しますが、波長変換されたストリームは入力の位相共役であるため、位相変調は反転します。 波長変換ビームの位相共役は、中スパンスペクトル反転スキームにおける透過誘起スペクトル歪みの”元に戻す”ことを可能にすることを思い出してください(Tatham et al,1994)。 しかし，ＸＧＭやＸＰＭと比較して，ｆｗｍはシステム応用のための実現可能な波長変換技術としてはあまり考慮されていない。 一つの理由は、技術を偏光に鈍感にすることが複雑であることである（Jopson and Tench、1993）。 また、ポンプ、プローブ、および共役ビームを分離するために、FWMデバイスの出力で何らかのフィルタリングが必要です。 別の欠点は、変換効率が波長依存性が高いことである（図２）。 る（Ｚｈｏｕ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ３）。 しかし、最近の実験では、5nmを超える波長シフトに対して0dBの低ノイズ波長変換効率が示されている(Girardin et al,1997)。 これらの結果に加えて、データストリームのＦＷＭ波長変換は、１ ０Ｇｂ／ｓの速度で実証されている（Ｌｕｄｗｉｇ ａｎｄ Ｒａｙｂｏｎ，１ ９ ９ ４；Ｌｅｅ ｅ ｔ ａ ｌ，１ ９ ９ ７）。