JP2002077051A - 光信号処理装置 - Google Patents
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Abstract
調位相に安定した時間秩序を与えることができる光信号
処理装置の提供を課題としている。 【解決手段】 本発明による光信号処理装置は、WDM
(波長分割多重)に適合するために、光デマルチプレク
サ2及び光マルチプレクサ4を備えている。光デマルチ
プレクサは入力ポート及び複数の出力ポートを有し、入
力ポート2は異なる波長を有する複数の光信号を波長分
割多重して得られたWDM信号光が供給される。光マル
チプレクサは出力ポート及び複数の入力ポートを有して
いる。光デマルチプレクサの複数の出力ポートと光マル
チプレクサの複数の入力ポートはそれぞれ複数の光パス
6により接続される。光パスには遅延調整器8が設けら
れる。複数の光信号の少なくとも一つの位相が検出器1
2により検出され、検出された変調位相に基づきコント
ローラ14が遅延調整器8を制御する。これにより、各
光信号の位相を容易に一致させることができる。
Description
した光信号処理装置に関する。
形器として、マッハツェンダ干渉計(MZI)型光ゲー
トがある。この光ゲートは、位相シフトを与えるための
第1及び第2の非線形光学媒質を含むマッハツェンダ干
渉計を例えば光導波路基板上に集積化して構成される。
連続波(CW)光としてのプロープ光が等分配されて第
1及び第2の非線形光学媒質に供給される。このとき、
等分配されたプローブ光の干渉により出力光が得られな
いように干渉計の光路長が設定されている。
更に光信号が供給される。光信号及びプローブ光のパワ
ーを適切に設定することによって、光信号に同期する変
換光信号がこの光ゲートから出力される。変換光信号は
プローブ光と同じ波長を有している。
て半導体光アンプ(SOA)を用いることが提案されて
いる。例えば、波長1.5μm帯において、両端面を無
反射化処理したInGaAs−SOAを各非線形光学媒
質として用い、これらをInP/GaInAsP基板上
に集積化したものが作製されている。
て、非線形光ループミラー(NOLM)がある。NOL
Mは、方向性結合される第1及び第2の光路を含む第1
の光カプラと、第1及び第2の光路を接続するループ光
路と、ループ光路に方向性結合される第3の光路を含む
第2の光カプラとを備えている。
質から構成するとともに、第1及び第3の光路にそれぞ
れプローブ光及び光信号を供給することによって、変換
光信号が第2の光路から出力される。
光ファイバが一般的である。特に、非線形光学媒質とし
てSOAを用いたNOLMはSLALOM(Semiconduc
torLaser Amplifier in a Loop Mirror)と称される。
バ通信システムにおいては、伝送路損失や分岐損失等に
よる信号パワーの低下を、エルビウムドープファイバ増
幅器(EDFA)等の光増幅器を用いて補償している。
光増幅器はアナログ増幅器であり、信号を線形増幅する
ものである。この種の光増幅器においては、増幅に伴っ
て発生する自然放出光(ASE)雑音の付加により信号
対雑音比(S/N比)が低下するので、中継数ひいては
伝送距離に限界が生じる。また、光ファイバの持つ波長
分散やファイバ内の非線形光学効果による波形劣化も伝
送限界を与える要因である。こうした限界を打破するた
めには、信号をデジタル的に処理する再生中継器が必要
であり、その実現が望まれている。特に、全ての処理を
光レベルにおいて行う全光再生中継器は、信号のビット
レートやパルス形状等に依存しないトランスペアレント
な動作を実現する上で重要である。
又はリアンプリフィケーション(Reamplific
ation)と、波形整形又はリシェイピング(Res
haping)と、タイミング再生又はリタイミング
(Retiming)とである。これらの機能は3R機
能と称され、特に前二者は2R機能と称される。
により、或いは光増幅機能を有する波形整形器を用いる
ことにより、2R機能を提供することができる。また、
それに加えてクロック再生器を並行して用いることによ
り3R機能を提供することができる。
数の光信号を波長分割多重(WDM)して得られたWD
M信号光に対応して、光レベル時間多重(OTDM)型
の全光再生中継器を用いる場合、入力する複数の光信号
の変調位相に安定した時間秩序がないと、安定した再生
処理を行うことができないという問題がある。
光信号の変調位相に安定した時間秩序を与えることがで
きる光信号処理装置を提供することである。
ート及び複数の出力ポートを有し上記入力ポートには異
なる波長を有する複数の光信号を波長分割多重して得ら
れたWDM信号光が供給される光デマルチプレクサと、
出力ポート及び複数の入力ポートを有する光マルチプレ
クサと、上記複数の出力ポートと上記複数の入力ポート
とをそれぞれ接続する複数の光パスと、上記複数の光パ
スの少なくとも一つに設けられた少なくとも一つの遅延
調整器と、上記複数の光信号の少なくとも一つの変調位
相を検出する検出器と、上記検出器により検出された位
相に基づき上記遅延調整器を制御するコントローラとを
備えた光信号処理装置が提供される。
ントローラが遅延調整器を制御することによって、WD
M信号光の各光信号の変調位相に安定した時間秩序を与
えることができる。
部と全光再生部とを備えた光信号処理装置であって、上
記変調位相調整部は、入力ポート及び複数の出力ポート
を有し上記入力ポートには異なる波長を有する複数の光
信号を波長分割多重して得られたWDM信号光が供給さ
れる光デマルチプレクサと、出力ポート及び複数の入力
ポートを有する光マルチプレクサと、上記複数の出力ポ
ートと上記複数の入力ポートとをそれぞれ接続する複数
の光パスと、上記複数の光パスの少なくとも一つに設け
られた少なくとも一つの遅延調整器と、上記複数の光信
号の少なくとも一つの変調位相を検出する検出器と、上
記検出器により検出された位相に基き上記遅延調整器を
制御するコントローラとを備えている光信号処理装置が
提供される。
態を添付図面に従って詳細に説明する。全図を通して同
一又は類似の部分には同一の符号が付される。
理システムの実施形態が示されている。このシステム
は、光ファイバ伝送路1におけるWDM信号光の伝搬方
向上流側から順に変調位相調整部3及び全光再生部5を
設けて、構成される。変調位相調整部3は、WDM信号
光の各波長の光信号の変調位相を測定し、それを調整す
ることによってある時間秩序を保った状態でWDM信号
光を出力する。変調位相調整部3の具体的構成について
は後述する。全光再生部5としては、前述したマッハツ
ェンダ干渉計型光ゲートやNOLMを用いることができ
る。
構成を示すブロック図である。本発明による装置は、例
えば、図1に示される変調位相調整部3として使用する
ことができる。
ために、入力ポート及び複数の出力ポートを有する光デ
マルチプレクサ(DEMUX)2と、出力ポート及び複
数の入力ポートを有する光マルチプレクサ(MUX)4
とを備えている。光デマルチプレクサ2の入力ポートに
は、異なる波長を有する複数の光信号を波長分割多重し
て得られたWDM信号光が供給される。光デマルチプレ
クサ2において、入力ポートと各出力ポートとは特定の
波長によって光学的に結合される。また、光マルチプレ
クサ4において、各入力ポートと出力ポートとは特定の
波長によって光学的に結合される。
と光マルチプレクサ4の複数の入力ポートはそれぞれ複
数の光パス6によって接続されている。複数の光パス6
の少なくとも一つには遅延調整器8が設けられている。
本実施形態では、全ての光パス6に遅延調整器8が設け
られている。
よって複数の光信号に分けられ、それぞれ遅延調整器8
による遅延を受けた後、再び光マルチプレクサ4によっ
て波長分割多重される。光マルチプレクサ4から出力さ
れたWDM信号光は、光カプラ10によりその一部がモ
ニタ光として取り出された後この装置から出力される。
器12は、WDM信号光の複数の光信号の少なくとも一
つの位相を検出する。そして、コントローラ14が検出
器12により検出された変調位相に基き遅延調整器8を
制御する。
実施形態を示す主要部のブロック図である。光カプラ1
0(図2参照)からのモニタ光は、光カプラ16により
2分岐され、その一方は光フィルタ18に供給され他方
はチューナブル光フィルタ28に供給される。光フィル
タ18は基準となる波長λsを有する光信号を通過させ
る。光フィルタ18を通過した光信号は、光/電気変換
器(O/E)20により電気信号に変換され、その電気
信号は増幅器22により増幅されてバンドパスフィルタ
24に供給される。バンドパスフィルタ24を通過する
ことによって基準クロック成分が抽出され、再生された
基準クロック成分は増幅器26により増幅されて位相比
較器38に供給される。
λiを有する光信号を通過させる。チューナブル光フィ
ルタ28を通過した光信号は光/電気変換器30により
電気信号に変換され、その電気信号は増幅器32により
増幅されてバンドパスフィルタ34に供給される。バン
ドパスフィルタ34を通過することによってクロック成
分が抽出され、そのクロック成分は増幅器36により増
幅されて位相比較器38に供給される。位相比較器38
は供給された基準クロック成分及びクロック成分の位相
比較を行い、その結果はコントローラ14に与えられ
る。コントローラ14は、基準クロック成分及びクロッ
ク成分の位相が一致するように波長λiの遅延調整器8
による遅延を制御する。尚、チューナブル光フィルタ2
8が通過させる光信号の波長λiはコントローラ14か
らの信号によって選択される。
ックとクロックの位相同期を行うためには、位相同期ル
ープを用いることができる。
すブロック図である。位相同期ループにおいて、周波数
差及び位相差が同時に縮小することを以下に説明する。
振器)の出力Vo(t)は、それぞれ、 Vi(t)=sin(ωit+φi(t)) Vo(t)=cos(ωot+φo(t)) で与えられるので、乗算回路を用いた位相比較器の出力
は、 Ve(t)=Ke sin(ωit+φi(t))×c
os(ωot+φo(t))=1/2Ke{sin
((ωi−ωo)t+φi(t)−φo(t))+si
n((ωi+ωo)t+φi(t)+φ0(t)} となる。第2項は回路の周波数制限から減衰すると考え
ると、差周波数成分だけになり、 Ve(t)=1/2Ke sin((ωi−ωo)t+
φi(t)−φo(t)) となる。角周波数ωの差を位相項φに含めると考える
と、 Ve(t)=1/2Ke sin(φi(t)−φo
(t)) が得られる。ループフィルタのインバルス応答関数をf
(t)とすると、ループフィルタの出力Vdは、 Vd(t)=∫0∽Ve(τ)f(t−τ)dτ となる。因果性からt−τ<0でf(t)=0であるの
で、上式を変形すると、 Vd(t)=∫0∽Ve(t−τ)f(t)dτ が得られる。また、VCOの出力をφ0とすると、 dφ0(t)/dt=Ko Vd(t) となる。以上の式から、 dφ0(t)/dt=KoKe∫0∽Ve(t−τ)f
(t)dτ=K∫0∽{sin(φi(t−τ))−s
in(φo(t−τ))}f(t)dτ≒K∫0∽
{(φi(t−τ))−(φo(t−τ))}f(t)
dτ となる。ここで、K=1/2KoKe,sinθ≒θこ
の式をラプラス変換すると、 Φo(S)=K(Φi(S)−Φo(S))F(S)/
S となる。よって、
(S)=KF(S)/(S+KF(S)) とすると、位相誤差関数E(S)は、 E(S)=l−H(S)=(Φi(S)−Φo(S))
/Φi(S)=Φe(S)/Φi(S) となる。
にΔfの周波数差があった場合、定常位相誤差φes
は、ラプラス変換の最終値定理(ラプラス変換の微分公
式から導出できる) と、t=0でφi(t)=2πΔft+θoつまり、φ
i(S)=2πΔf/S2+θo/Sとを用いて、
む)は位相同期ループによってKF(0)分の1に縮小
される。
実施形態を示す主要部のブロック図である。ここでは、
検出器12(図2参照)は、任意の波長を有する光信号
を通過させるチューナブル光フィルタ40と、チューナ
ブル光フィルタ40を通過した第1の波長(基準波長)
λsを有する光信号及び第2の波長λiを有する光信号
に基きそれぞれ第1及び第2のクロックを再生する回路
と、第1及び第2のクロックの位相比較を行う位相比較
器50とを含む。クロックを再生する回路は、チューナ
ブル光フィルタ40を通過した光信号を電気信号に変換
する光/電気変換器42と、変換器42の出力を増幅す
る増幅器44と、増幅器44の出力が供給されるバンド
パスフィルタ46と、バンドパスフィルタ46の出力を
増幅する増幅器48とを含む。
イッチ54及びVCO56によって位相同期ループが構
成されている。スイッチ54、VCO56及びチューナ
ブル光フィルタ40はコントローラ14によって制御さ
れる。
を詳細に説明する。
λsの光信号のみを通過させるようにコントローラ14
がチューナブル光フィルタ40をチューニングする。次
いで、コントローラ14によってスイッチ54がオン状
態にされ、位相同期ループが機能するようにされる。つ
まり、この状態では、ループフィルタ52の出力に従っ
てVCO56の発振状態が変化する。このとき、位相同
期ループの動作に従って、波長λsの光信号のクロック
に同期した基準クロックが得られる。VCO56はルー
プフィルタ52の出力をメモリする機能を有しているの
で、基準クロックの周波数及び位相は固定化することが
できる。
54がオフ状態にされる。
長λiの光信号のみを通過させるようにコントローラ1
4がチューナブル光フィルタ40をチューニングする。
その後、位相比較器50で波長λiの光信号から得られ
たクロックと波長λsの光信号のクロックに同期した基
準クロックとの位相差が測定され、その結果はコントロ
ーラ14に供給される。そして、測定された位相差が望
ましい値、例えば位相差0になるようにコントローラ1
4が波長λiの遅延調整器8を制御する。
実施形態を示す主要部のブロック図である。ここでは、
図3に示されるのと同じように、光フィルタ18と、チ
ューナブル光フィルタ28と、光/電気変換器20及び
30と、増幅器22,26,32及び36と、バンドパ
スフィルタ24及び34とが用いられている。また、波
長λsの光信号から得られるクロックに関連して、図5
に示される構成に準じて位相同期ループが構成されてい
る。この位相同期ループは、位相比較器50、ループフ
ィルタ52及びVCO56´からなり、VC056´は
ループフィルタ52の出力メモリ機能を有していない。
これに伴い、スイッチ54(図5参照)は省略されてい
る。
て常時波長λsの光信号のクロックに同期した基準クロ
ックを発振させておいて、その基準クロックと波長λi
の光信号から得られるクロック成分とを位相比較器58
に入力している。そして、測定される位相差が最も小さ
くなるようにコントローラ14がλiの遅延調整器8を
制御する。
18を通過した光信号に基き基準クロックを発生するよ
うにしている。そのために、位相比較器50、ループフ
ィルタ52及びVCO56´を含む位相同期ループが用
いられている。
実施形態を示すブロック図である。光カプラ10により
抽出されたモニタ光としてのWDM信号光は、任意の波
長を有する光信号を通過させる光フィルタ60に供給さ
れる。基準パルス光を発生するために、発振器62によ
り駆動されるパルス光源64が用いられている。光フィ
ルタ60を通過した光信号及び基準パルス光は利得飽和
デバイス(SGD)66に供給される。利得飽和デバイ
ス66の出力は光測定部68に供給される。光測定部6
8は利得飽和デバイス66から出力される光の平均パワ
ーを検出する。この場合、コントローラ14は、光測定
部68により検出された平均パワーが小さくなるように
対応する遅延調整器8を制御する。
れぞれ利得飽和デバイス66の入力及び出力の波形が示
されている。パルス光源64から出力される基準パルス
光は、各光信号のクロック周波数のN(Nは自然数)分
の1のクロック周波数を有している。また、基準パルス
光のパルス幅は光信号のパルス幅とほぼ等しい。図では
N=1として波形が示されている。
基準パルス光のタイミングがずれている場合、図8の
(B)に示されるように、利得飽和デバイス66におけ
る利得飽和の結果、光信号と基準パルス光が重なってい
る部分のパワーは各パワーの和よりも小さくなる。より
特定的には、光信号と基準パルス光の変調位相が一致し
ている場合に利得飽和デバイス66から出力される光の
平均パワーが最小値となる。従って、図7に示される光
測定部68で検出された平均パワーが最小になるように
コントローラ14が遅延調整器8を制御することによっ
て、各光信号の変調位相を基準パルス光の変調位相に一
致させることができる。
周波数が発振器62及びパルス光源64において得られ
ていない場合には、コントローラ14が発振器62の発
振周波数を微調整することができる。即ち、利得飽和デ
バイス66の平均出力パワーの変動の時間周期が大きく
なるように発振周波数を調整することによって、光信号
のクロック周波数のN分の1のクロック周波数を有する
基準パルス光が得られる。
実施形態を示すブロック図である。ここでは、基準波長
λsの光信号を通過させる光フィルタ70と任意の波長
λiを有する光信号を通過させる光フィルタ72とを並
列に設け、これらを通過した光信号が利得飽和デバイス
66に入力するようにしている。光測定部68及びコン
トローラ14は図7に示される実施形態と同じように機
能する。
光源64を用いることなしに、図7に示される実施形態
における原理に準じて波長λiの光信号の位相を波長λ
sの光信号の変調位相に一致させることができる。尚、
光フィルタ70及び72が無くても動作は可能である。
6実施形態を示すブロック図である。光カプラ10によ
り抽出されたモニタ光としてのWDM信号光は任意の波
長を有する光信号を通過させる光フィルタ60に供給さ
れる。基準パルス光を発生するために、発振器62によ
り駆動されるパルス光源64が用いられている。光フィ
ルタ60を通過した光信号及び基準パルス光は可飽和吸
収デバイス(SA)74に供給される。可飽和吸収デバ
イス74の出力は光測定部68に供給される。光測定部
68は可飽和吸収デバイス74から出力される光の平均
パワーを検出する。この場合、コントローラ14は、光
測定部68により検出された平均パワーが小さくなるよ
うに対応する遅延調整器8を制御する。
それぞれ可飽和吸収デバイス74の入力及び出力の波形
が示されている。パルス光源64から出力される基準パ
ルス光は、各光信号のクロック周波数のN(Nは自然
数)分の1のクロック周波数を有している。また、基準
光パルスのパルス幅は、光信号のパルス幅とほぼ等し
い。図ではN=1として波形が示されている。
と基準パルス光のタイミングがずれている場合、図11
の(B)に示されるように、可飽和吸収デバイス74に
おける可飽和吸収効果の結果、光信号と基準パルス光が
重なっている部分のパワーは各パワーの和よりも大きく
なる。より特定的には、光信号と基準パルス光の変調位
相が一致している場合に可飽和吸収デバイス74から出
力される光の平均パワーが最大値となる。従って、図1
0に示される光測定部68で検出された平均パワーが最
大になるようにコントローラ14が遅延調整器8を制御
することによって、各光信号の位相を基準パルス光の変
調位相に一致させることができる。
周波数が発振器62及びパルス光源64において得られ
ていない場合には、コントローラ14が発振器62の発
振周波数を微調整することができる。即ち、利得飽和デ
バイス66の平均出力パワーの変動の時間周期が大きく
なるように発振周波数を調整することによって、光信号
のクロック周波数のN分の1のクロック周波数を有する
基準パルス光が得られる。
7実施形態を示すブロック図である。ここでは、基準波
長λsの光信号を通過させる光フィルタ70と任意の波
長λiを有する光信号を通過させる光フィルタ72とを
並列に設け、これらを通過した光信号が可飽和吸収デバ
イス74に入力するようにしている。光測定部68及び
コントローラ14は図10に示される実施形態と同じよ
うに機能する。
光源64を用いることなしに、図10に示される実施形
態における原理に準じて波長λiの光信号の変調位相を
波長λsの光信号の位相に一致させることができる。
尚、光フィルタ70及び72が無くても動作は可能であ
る。
光源64から出力される基準パルス光の高さ(振幅)を
変化させて利得飽和デバイス66の平均出力を測定する
と、光信号のパルス高さの分布が狭い場合には、利得飽
和を起こすパルス高さが揃っているので、利得飽和デバ
イス66の出力と基準パルス光高さとの関係は、図13
に示されるように、ある点で直線の傾きが変化する形で
与えられる。一方、光信号のパルス高さの分布が広い場
合には、利得飽和を起こすパルス高さの分布が広いた
め、利得飽和デバイス66の出力と基準パルス光高さと
の関係は比較的なだらかな曲線で与えられる。従って、
利得飽和デバイス66の出力と基準パルス光高さとの関
係に基き光信号のパルス高さの分布を検出することがで
きる。
ス光源64から出力される基準パルス光の高さ(振幅)
を変化させて可飽和吸収デバイス74の平均出力を測定
すると、光信号のパルス高さの分布が狭い場合には、可
飽和吸収を起こすパルス高さが揃っているので、可飽和
吸収デバイス74の出力と基準パルス光高さとの関係
は、図14に示されるように、ある点で直線の傾きが変
化する形で与えられる。一方、光信号のパルス高さの分
布が広い場合には、可飽和吸収を起こすパルス高さの分
布が広いため、可飽和吸収デバイス74の出力と基準パ
ルス光高さとの関係は比較的なだらかな曲線で与えられ
る。従って、可飽和吸収デバイス74の出力と基準パル
ス光高さとの関係に基き光信号のパルス高さの分布を検
出することができる。
ス66に入力する光信号のパルス幅が変化する場合を考
える。図15は利得飽和デバイス66の出力と相対位相
(基準パルス光と光信号の変調位相差)との関係を表し
ている。光信号のパルス幅が狭い方がパルスパワーの中
で利得飽和効果として働く割合が大きくなるので、相対
位相の変化に対する利得飽和デバイス66の出力の変化
が大きくなる。従って、利得飽和デバイス66の出力と
相対位相との関係を得ることによって、光信号のパルス
幅に関する情報を得ることができる。
バイス74に入力する光信号のパルス幅が変化する場合
を考える。図16は可飽和吸収デバイス74の出力と相
対位相(基準パルス光と光信号の変調位相差)との関係
を表している。光信号のパルス幅が狭い方がパルスパワ
ーの中で可飽和吸収効果として働く割合が大きくなるの
で、相対位相の変化に対する可飽和吸収デバイス74の
出力の変化が大きくなる。従って、可飽和吸収デバイス
74の出力と相対位相との関係を得ることによって、光
信号のパルス幅に関する情報を得ることができる。
の基本構成を示すブロック図である。この基本構成は、
図2に示される基本構成と対比して、各光信号のビット
レートと同じビットレートのRZ信号に基き強度変調を
行う光変調器76が光マルチプレクサ4の出力側に付加
的に設けられている点で特徴付けられる。
により説明する。光変調器76(図17参照)の入力に
おいては、図2に示される基本構成の動作に従って、W
DM信号光の各光信号の位相差はできるだけ小さくされ
ている。そのように処理されたWDM信号光が光変調器
76によって強度変調される。変調信号としては、各光
信号よりもデューティが僅かに小さいRZ信号の連続符
号を用いることができる。光変調器76による変調によ
って、各光信号の位相の偏差に当たる部分の光パワーが
ほぼ0になり、WDM信号光における変調位相差をより
小さくすることができる。光変調器76としてはマッハ
ツェンダ光変調器その他の光変調器を用いることができ
る。
参照)としては、半導体光増幅器やDFBレーザを用い
ることができる。更に、可飽和吸収デバイス74(例え
ば図10参照)としては、例えば逆バイアスされた半導
体光増幅器を用いることができる。
整器の実施形態を示す平面図である。ここでは、遅延調
整器8は、異なる光路長を有する少なくとも2つの光導
波路78と、少なくとも2つの光導波路78を切り換え
る少なくとも2つの光スイッチ80とを備えている。図
示された例では、6つの光導波路78を切り換えるため
に4つの光スイッチ80が用いられている。並設された
光導波路78間の遅延時間差をΔτ1,Δτ2,…,Δ
τnとなるように設定することによって、遅延時間の調
整幅を変更することができる。
ガラス導波路等を用いることによって、遅延調整器をア
レイ構成で複数集積化することが容易である。
きる遅延調整器の他の実施形態を示す斜視図である。こ
こでは、遅延調整器8は圧電効果を有する部材82と、
部材82に巻回された光ファイバ84と、部材82に電
圧を印加する可変電圧源86とを備えている。部材82
としては例えば円筒形に形成された圧電物質を用いるこ
とができる。この実施形態によると、可変電圧源86に
よって部材82に印加される電圧を変化させることによ
って、部材82の形状を変化させて光信号の遅延時間を
変化させることができる。
ては、K. Inoue, "Suppression ofsignal fluctuation
induced by crosstalk light in a gain saturated las
erdiode amplifier", IEEE Photon. Technol. Lett.,
vol.8, pp. 458, 1996を、また、可飽和吸収デバイス
の付加的詳細については、I. Ogura, et al., "Picosec
ond all-optical gate using a saturable absorber in
mode-locked laserdiodes", IEEE Photon. Technol.
Lett., vol. 10, pp. 603, 1998を参照されたい。
きる遅延調整器の更に他の実施形態を示す平面図であ
る。この実施形態は、図19に示される実施形態と対比
して、光スイッチ80及び80間に設けられる光導波路
78の数を増やして得られる遅延時間の自由度を大きく
している点で特徴付けられる。
り異なる遅延量の光導波路78を切り替えるときに、遅
延量の差が大きいと切り替え時に光信号のパルス幅が大
きくなり波形劣化が大きくなる。また、遅延量の差が入
力する光信号の波長の整数倍から大きく外れると、干渉
による光信号の劣化が大きくなる。
近い光導波路78間の遅延量の差が入力する光信号のビ
ットレートの逆数の1/3以下で、且つ、遅延量の差が
入力する光信号の波長の概ね整数倍となるようにして、
上記問題に対処している。即ち、遅延量が異なる光導波
路78を光スイッチ80により切り替えるときに、遅延
量の差を光信号のビットレートの逆数の1/3以下にす
ることにより、光信号のパルス幅は4/3倍以下の幅に
収まり、波形劣化を少なくすることができる。また、遅
延量の差が光信号の波長の概ね整数倍となるようにして
いるので、切り替え時に2つの光導波路78を通る光が
強め合う条件で動作させることができ、干渉による光信
号の劣化が少なくなる。
能なパルス幅圧縮装置の構成図である。入力側の光ファ
イバ1と位相調整部3との間に一対のレンズ88及び8
8によりコリメート光学系を形成し、そのコリメート光
学系に一対の反射型の回折格子90及び90を設けたも
のである。
ように複数の光スイッチ80と複数の光導波路78とを
組み合わせた場合に、光スイッチ80の切り替え時には
不可避的に光信号のパルス幅が増大してある程度の波形
劣化が生じる。そこで、図22に示されるように、位相
調整部3に光信号が入力する前に光信号のパルス幅を圧
縮しておくことによって、パルス幅増大による波形劣化
が少なくなる。
合、光ファイバ1内で自己位相変調に伴う正のチャープ
(光パルスの後端へ向かうにつれて周波数が増大する動
的波長変動)が生じる。この正のチャープが生じた光信
号を回折格子90及び90で反射させることによって、
負の群速度分散(周波数の低い成分が遅くなる減少)を
与えることができ、光信号パルスの圧縮が可能である。
施形態を示すブロック図である。全光再生部5は、信号
光を供給されて中間信号光を出力する第1の波形整形装
置102と、中間信号光を第1及び第2の信号光に分割
する光分岐器(例えば光カプラ)104と、第1の信号
光を供給されてクロックパルスを出力する複数のクロッ
ク再生器72(#1,…,#4)と、第2の信号光及び
クロックパルスを供給されてクロックパルスに同期した
再生信号光を出力する第2の波形整形装置106とを備
えている。
ては、非線形光学ループミラー(NOLM)を用いるこ
とができる。
2及び106を用いていることにより、或いは、これに
加えて図示しない光増幅器を用いていることにより、光
レベルでの2R機能(リアンプリフィケーション及びリ
シェイピング)を得ることができる。また、クロック再
生器72(#1,…,#4)で得られたクロックパルス
を波形整形装置106に供給して、クロックパルスと第
2の信号光とのANDを取るようにしているので、光レ
ベルでのリタイミングを行うことができ、光レベルでの
3R機能(2R機能及びリタイミング)を得ることがで
きる。
遅延回路118としての光ファイバ120とを介して第
1の波形整形装置102に供給される。光ファイバ12
0は波長分散β2を有しており、WDM信号光の複数の
光信号の各タイミングを時間軸上で変化させる。偏波制
御器122は、波形整形装置102及び106等が偏波
依存性を有している可能性に対処するために設けられて
おり、WDM信号光の複数の光信号の各偏波状態を一定
にするように機能する。偏波制御器122は、例えば、
SOA(半導体光増幅器)におけるXPM(相互位相変
調)或いはXGM(相互利得変調)を用いた光ゲートを
各波長チャネルに適用することによって構成され得る。
ートを用いている場合、偏波制御器122から出力され
る光の偏波面は、その光ゲートにおけるプローブ光の偏
波面に確定されるので、波形整形装置102及び106
等における偏波依存性に対処することができる。この場
合、偏波制御器122から出力された光の偏波面を維持
してその光を第1の波形整形装置102に供給するため
に、光ファイバ120として偏波面維持ファイバ(PM
F)を用いることが望ましい。尚、光ファイバ120に
おける偏波面維持能力が十分でない場合には、偏波制御
器122は光ファイバ120と第1の波形整形装置10
2との間に設けられていても良い。
S1,…,λS4であり、互いに異なる。これらの光信号は
データの繰り返し時間Tに比べて十分短い時間幅を有す
る光パルスによる強度変調により得られている。これら
の光信号は、光ファイバ120により順にT/4の時間
だけシフトさせられる。このようなWDM信号光が第1
の波形整形装置102に供給されると、4チャネルの波
長全てが単一の波長に変換されるので、第1の波形整形
装置102から出力される中間信号光は光時分割多重信
号(OTDM信号)となる。このようにして波長分割多
重信号を時分割多重信号に変換することができる(WD
M/OTDM変換)。
を例示しているが、チャネル数は4には限定されない。
例えば、N(Nは1より大きい整数)チャネルの波長分
割多重信号が用いられている場合には、Nチャネルの光
時分割多重信号が得られる。この場合、N大の光遅延回
路が用いられ、これらにおける時間シフトはT/Nに設
定される。
TDM変換の機能を有しており、単一波長を有する光時
分割多重信号を中間信号光として出力する。波形整形装
置102としてNOLMが用いられている場合には、中
間信号光の波長はNOLMのプローブ光の波長λ1に一
致する。波形整形装置102から出力された中間信号光
は、光分岐器104により第1及び第2の信号光に分割
され、第1の信号光は各々クロック再生器72(#1,
…,#4)に供給され、第2の信号光は第2の波形整形
装置106に供給される。
は、第1の信号光に基いてそれぞれ波長λC1,…,λC4
を有するクロックパルスを再生する。特にこの実施形態
では、第2の波形整形装置106から出力される再生信
号光における波長関係を入力されたWDM信号光におけ
る波長関係に一致させるために、波長λC1,…,λC4は
波長λS1,…,λS4にそれぞれ等しく設定される。尚、
各クロックパルスの周波数は、WDM信号光を構成して
いる複数の光信号の各々の速度(繰り返し周波数;ビッ
トレートに対応)に相当している。
4)と第2の波形整形装置106との間には、それぞれ
光遅延回路124(#1,#2及び#3)が付加的に設
けられている。光遅延回路124(#1,#2及び#
3)はそれぞれクロックパルスに遅延時間τ1,τ2及び
τ3を与える。遅延時間τ1,τ2及びτ3は、それぞれ、
中間信号光におけるあるパルスから次のパルス、その次
のパルス、及びその次の次のパルスまでの時間間隔に設
定される。
06において、時分割多重信号としての中間信号光(第
2の信号光)が複数のクロックパルスを一括してスイッ
チングすることができるので、第1の波形整形装置10
2に入力されたWDM信号光に対する3R機能が可能に
なる。また、波形整形装置102及び106をWDM信
号光の複数の波長チャネルに共用しているので、装置構
成を簡単にしてシステムの信頼性を高めることができ
る。
の実施形態を示すブロック図である。この実施形態は、
図23の実施形態では各クロックパルスが中間信号光と
しての光時分割多重信号に基いて得られているのと対比
して、波形成形されるべきWDM信号光に基いて各クロ
ックパルスが得られている点で特徴付けられる。
示される光分岐器104に代えて、第1の波形整形装置
102の上流側、より特定的には偏波制御器122と光
ファイバ120との間に光分岐器104´を設けてい
る。光分岐器104´で分岐されたWDM信号光の一部
は、WDM信号光の波長チャネル数に応じた複数の光フ
ィルタ126(#1,…,#4)に供給される。光フィ
ルタ126(#1,…,#4)はそれぞれ、WDM信号
光の複数の光信号の波長λS1,…,λS4に対応する通過
帯域を有している。従って、光フィルタ126(#1,
…,#4)によってそれぞれWDM信号光の複数の光信
号を抽出することができる。
各々は、抽出された各光信号に基いて容易に各クロック
パルスを再生することができる。
実施形態による場合と同様に、第2の波形整形装置10
6において、光時分割多重信号としての中間信号光(第
2の信号光)が複数のクロックパルスを一括してスイッ
チングすることができるので、第1の波形整形装置10
2に入力されたWDM信号光に対する3R機能が可能に
なる。
ートを有し上記入力ポートには異なる波長を有する複数
の光信号を波長分割多重して得られたWDM信号光が供
給される光デマルチプレクサと、出力ポート及び複数の
入力ポートを有する光マルチプレクサと、上記複数の出
力ポートと上記複数の入力ポートとをそれぞれ接続する
複数の光パスと、上記複数の光パスの少なくとも一つに
設けられた少なくとも一つの遅延調整器と、上記複数の
光信号の少なくとも一つの変調位相を検出する検出器
と、上記検出器により検出された位相に基き上記遅延調
整器を制御するコントローラとを備えた光信号処理装
置。
ポートに接続され上記各信号のビットレートと同じビッ
トレートのRZ信号に基き強度変調を行う光変調器を更
に備えた付記1記載の光信号処理装置。
長を有する光信号を通過させる光フィルタと、上記光フ
ィルタを通過した光信号に基き基準クロックを再生する
回路と、任意の波長を有する光信号を通過させるチュー
ナブル光フィルタと、上記チューナブル光フィルタを通
過した光信号に基きクロックを再生する回路と、上記基
準クロック及び上記クロックの位相比較を行う位相比較
器とを含む付記1記載の光信号処理装置。
有する光信号を通過させるチューナブル光フィルタと、
上記チューナブル光フィルタを通過した第1の波長を有
する第1の光信号及び第2の波長を有する第2の光信号
に基づきそれぞれ第1及び第2のクロックを再生する回
路と、上記第1及び第2のクロックの位相比較を行う位
相比較器とを含む付記1記載の光信号処理装置。
長を有する光信号を通過させる光フィルタと、上記光フ
ィルタを通過した光信号に基き基準クロックを発生する
回路と、任意の波長を有する光信号を通過させるチュー
ナブル光フィルタと、上記チューナブル光フィルタを通
過した光信号に基きクロックを再生する回路と、上記基
準クロック及び上記クロックの位相比較を行う位相比較
器とを含む付記1記載の光信号処理装置。
を発生するパルス光源と、任意の波長を有する光信号を
通過させる光フィルタと、上記光フィルタを通過した光
信号及び上記基準パルス光が供給される利得飽和デバイ
スとを含み、上記コントローラは上記利得飽和デバイス
から出力される光の平均パワーが小さくなるように上記
遅延調整器を制御する回路を含む付記1記載の光信号処
理装置。
信号のクロック周波数のN(Nは自然数)分の1のクロ
ック周波数を有する付記6記載の光信号処理装置。
力される光の平均パワーに基いて上記各光信号のパルス
高さの分布を検出する手段を更に備えた付記6記載の光
信号処理装置。
有する光信号を通過させる第1の光フィルタと、第2の
波長を有する光信号を通過させる第2の光フィルタと、
上記第1及び第2の光フィルタをそれぞれ通過した光信
号が供給される利得飽和デバイスとを含み、上記コント
ローラは上記利得飽和デバイスから出力される光の平均
パワーが小さくなるように上記遅延調整器を制御する回
路を含む付記1記載の光信号処理装置。
光を発生するパルス光源と、任意の波長を有する光信号
を通過させる光フィルタと、上記光フィルタを通過した
光信号及び上記基準パルス光が供給される可飽和吸収デ
バイスとを含み、上記コントローラは上記可飽和吸収デ
バイスから出力される光の平均パワーが大きくなるよう
に上記遅延調整器を制御する回路を含む付記1記載の光
信号処理装置。
光信号のクロック周波数のN(Nは自然数)分の1のク
ロック周波数を有する付記10記載の光信号処理装置。
ら出力される光の平均パワーに基いて上記各光信号のパ
ルス高さの分布を検出する手段を更に備えた付記10記
載の光信号処理装置。
を有する光信号を通過させる第1の光フィルタと、第2
の波長を有する光信号を通過させる第2の光フィルタ
と、上記第1及び第2の光フィルタをそれぞれ通過した
光信号が供給される可飽和吸収デバイスとを含み、上記
コントローラは上記可飽和吸収デバイスから出力される
光の平均パワーが大きくなるように上記遅延調整器を制
御する回路を含む付記1記載の光信号処理装置。
光路長を有する少なくとも2つの光導波路と、上記少な
くとも2つの光導波路を切り換える少なくとも2つの光
スイッチとを含む付記1記載の光信号処理装置。
果を有する部材と、上記部材に巻回された光ファイバ
と、上記部材に電圧を印加する可変電圧源とを含む付記
1記載の光信号処理装置。
を備えた光信号処理装置であって、上記位相調整部は、
入力ポート及び複数の出力ポートを有し上記入力ポート
には異なる波長を有する複数の光信号を波長分割多重し
て得られたWDM信号光が供給される光デマルチプレク
サと、出力ポート及び複数の入力ポートを有する光マル
チプレクサと、上記複数の出力ポートと上記複数の入力
ポートとをそれぞれ接続する複数の光パスと、上記複数
の光パスの少なくとも一つに設けられた少なくとも一つ
の遅延調整器と、上記複数の光信号の少なくとも一つの
変調位相を検出する検出器と、上記検出器により検出さ
れた変調位相に基き上記遅延調整器を制御するコントロ
ーラとを備えている光信号処理装置。
WDM信号光の複数の光信号の変調位相に安定した時間
秩序を与えることができる光信号処理装置の提供が可能
になるという効果が生じる。また、この光信号処理装置
と全光再生器とを組み合わせることによって、安定した
動作が可能な全光再生中継器の提供が可能になるという
効果が生じる。
ブロック図である。
を示すブロック図である。
形態を示す主要部のブロック図である。
である。
形態を示す主要部のブロック図である。
形態を示す主要部のブロック図である。
形態を示すブロック図である。
れる利得飽和デバイス66の入力及び出力の波形を示す
図である。
形態を示すブロック図である。
実施形態を示すブロック図である。
に示される可飽和吸収デバイス74の入力及び出力の波
形を示す図である。
実施形態を示すブロック図である。
6の出力と基準パルス光の高さとの関係を示すグラフで
ある。
ス74の出力と基準パルス光の高さとの関係を示すグラ
フである。
6の出力と相対位相の関係を示すグラフである。
ス74の出力と相対位相の関係を示すグラフである。
基本構成を示すブロック図である。
説明するための図である。
る遅延調整器の実施形態を示す平面図である。
る遅延調整器の他の実施形態を示す斜視図である。
る遅延調整器の更に他の実施形態を示す平面図である。
なパルス幅圧縮装置の構成図である。
態を示すブロック図である。
施形態を示すブロック図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 入力ポート及び複数の出力ポートを有し
上記入力ポートには異なる波長を有する複数の光信号を
波長分割多重して得られたWDM信号光が供給される光
デマルチプレクサと、 出力ポート及び複数の入力ポートを有する光マルチプレ
クサと、 上記複数の出力ポートと上記複数の入力ポートとをそれ
ぞれ接続する複数の光パスと、 上記複数の光パスの少なくとも一つに設けられた少なく
とも一つの遅延調整器と、 上記複数の光信号の少なくとも一つの変調位相を検出す
る検出器と、 上記検出器により検出された位相に基き上記遅延調整器
を制御するコントローラとを備えた光信号処理装置。 - 【請求項2】 変調位相調整部と全光再生部とを備えた
光信号処理装置であって、 上記変調位相調整部は、 入力ポート及び複数の出力ポートを有し上記入力ポート
には異なる波長を有する複数の光信号を波長分割多重し
て得られたWDM信号光が供給される光デマルチプレク
サと、 出力ポート及び複数の入力ポートを有する光マルチプレ
クサと、 上記複数の出力ポートと上記複数の入力ポートとをそれ
ぞれ接続する複数の光パスと、 上記複数の光パスの少なくとも一つに設けられた少なく
とも一つの遅延調整器と、 上記複数の光信号の少なくとも一つの変調位相を検出す
る検出器と、 上記検出器により検出された位相に基き上記遅延調整器
を制御するコントローラとを備えている光信号処理装
置。
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