第 5 章 SOA-MZI 型光波長変換器
5.1 緒言
通信 増加 ー ー 消費電力 増加し い ． ー ー 光信号を一度電気信号 変換し 後，信号 経路制御を行い，経路 応 波長を持 光信号を出力し い ． ッ 増加 こ ，経路制御 電子機器 負荷 増加し ，長時間 渡 動作 こ 消費電力 増加し い ． こ ， 光信号を電気信号 変換 ，光 ッ 単 経路 えを行う光 ッ
ッ ン 提案さ い [1]．第1章 述 様 光 ッ ッ ン ，経 路 え い 光 波長を電気 変換 ，他 波長 変換 光波長変換器 必須 ．特 半 体を用い 波長変換器 小型，集積化 観点 期待さ い ．
中 ，SOA(Semiconductor Optical Amplifier) – MZI(Mach Zehnder Interforometer) 型 波長変換器 波長変換光 波形整形，増幅 可能 こ 有望 あ [2]． ， 高速化 検討や， ー ッ 変換， キ ン 等 応用研究 報告さ
い [3 – 5]．し し ，SOA-MZI型波長変換器 良好 波長変換波形を得 一
方 ，入力信号光 ワー変動 対し 波長変換光 大 く影響を け いう課題 あ [6]．こ 課題を解決 入力信号光 ワーを し ，波長変換器 入力
光 ワーを一定 制御 方法 提案さ い [7]．し し，こ 方法 波長変 換器 入力 信号光を分岐し 必要 あ ，SNR (Signal to Noise Ratio)
いう問題 あ ．本研究 波長変換光を直接 新しい制御方法 波長変換器を提案し 入力信号光 ワー 対 ッ ン 拡大を実証
，伝送速度43 Gbit/s 高速 信号 波長変換 可能 あ こ を示 ．
本章 5.2節 SOA-MZI型波長変換器 課題 い 説明し 後，入力信号光
ワー ッ ン を拡大 新しい制御方法 い 述 ．5.3 節
SOA-MZI波長変換器 SOA 設計を，5.4節 入力信号光 影響を抑制
ー ッ 制御 い 説明 ．5.5 節 実際 試作し SOA-MZI 型波長変換器
評価結果を示し，5.6節 ．
5.2 SOA-MZI 型波長変換器 課題 新規制御方法
第2章 SOA-MZI型波長変換器 動作原理 い 述 様 ，波長変換光 2
SOAを通過 ー 光 干渉光 あ ．信号光 符号 同期し 変化
ー 光 相変化を干渉 光強度 変換 ．こ ー 光 相変化量 式
(2.103) SOA キ 密度 応 変化 ． ，SOA中 キ 密度
ー 方程式(2.98) 入力信号光 ワー 応 変化 ．こ 入力信号光
ワー変動 SOA キ 密度を変化さ ，更 ー 光 相を変化さ こ 波長変換光 波形 直接影響を及 こ ．
第 2 章 2.11 示し 様 入力信号光 符号 応 SOA1通過後 ー 光 相 -，0 場合，波長変換光 出力 0，1.0 ( 2.10 示 様 ，干渉光 最大 光強度 規格化し 最大値) ，波長変換光 消光比 最大 ． こ 最大 消光比 得 状態を最適 状態 ．
入力信号光 ワー 述 状態 小さい場合を考え ． 5.1 入力信号光 ワー 最適 値 小さい 波長変換動作を示 ．入力信号光 ワー 最 適 状態 小さく，SOA1通過後 ー 光 相 1 (- < < 0) 場合，
ー 光 干渉 得 波長変換光 光強度I I1 (0 < I < 1.0) ． ， 入力信号光 ワー 最適 条件 ，波長変換光 光強度 し，消光比 最適
状態 こ ．
5.1 入力信号光 ワー 最適 値 小さい 波長変換動作 時間
- 0
時間
-
0
SOA1通過後のプロー 光
SOA2通過後のプロー 光 +
干渉光(波長変換光)
時間
光強度(arb. units)
1.0
0
1
位相(rad.)位相(rad.)
I1
5.2 入力信号光 ワー 最適 値 大 い 波長変換動作
次 入力信号光 ワー 最適 状態 大 い場合を考え ． 5.2 入力信号 光 ワー 最適 条件 大 い 波長変換動作を示 ．SOA1通過後 ー 光 相 2 (0 < < ) 場合，波長変換光 光強度I I 2 (0 < I < 1.0)
． ，入力信号光 ワー 最適 条件 波長変換光 光強度 し，
消光比 最適 状態 こ ． ，入力信号光 ワー 大 い場 合 SOA1通過後 ー 光 相 0を超え 2 変化 ，波長変換光
オー ー ュー 発生 こ 波形品質 ．
こ 様 従来 SOA - MZI 型波長変換器 入力信号光 ワー変動 対し ，波長
変換光 波形 大 く影響を け し う． こ ，入力信号光 ワー変動 影響を 抑え 波長変換光 ワー 波長変換光 波形を推定し ，SOA1 入力 信号光 ワーを調整 ー ッ 制御方法 ー ッ 制御を実現
波長変換器を新 考案し ．
5.3(a) ～ (c) 入力信号光 ワーPin 対 波長変換光を示 ．Pin 最適 入力
信号光 ワーPopt 最大 光強度 得 ，Pin Popt 小さい や大 い 波長変換光 光強度 入力信号光 ワー Popt 小さく ．
，波長変換光 ワー 最大 良好 波長変換光 得 考え ． 波長変換光 ワーを し ，波長変換光 ワー 最大 様 SOA1 入射
時間
- 0
時間
- 0
SOA1通過後のプロー 光
SOA2通過後のプロー 光
+
0
時間
光強度(arb. units)
1.0
干渉光(波長変換光)
位相(rad.)位相(rad.) 2
I2
(a) Pin = Popt (b) Pin < Popt (c) Pin > Popt
5.3 入力信号光 ワー変動 対 波長変換光
5.4 GC-SOA， PD集積SOA-MZI波長変換器
光 ワーを制御 良い．
5.4 述 制御を実現 新 考案し 波長変換器 あ ．従来 波 長変換器 波長変換光 ワーを PD (Photodiode) SOA1 入力 信号光 ワーを調整 SOA あ GC (Gain Control) - SOAを集積
し ．GC-SOA 他SOA 同一 組成 構成さ ，流 電流値 GC-SOA
利得を変化さ ， ー 1 入力さ 信号光を増幅 吸収 こ SOA1 入力 さ 信号光 ワーを調整 こ ． PD 電流 最大 様
GC-SOA 電流を ー ッ 制御 こ 入力信号光 ワー変動 対
ッ ン を拡大 こ 期待 ．