JP2006060794A - Optical clock signal extracting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振幅雑音、タイミング雑音、パルス広がりなどの波形劣化を引き起こした光データ信号から、光データ信号に位相同期し、かつ振幅一定の光クロック信号を生成することのできる光クロック抽出装置に関し、特に、ビットレートが４０−１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光ファイバ通信システムの中継器や受信器に用い、信号再生に必要とされる光クロック信号抽出機能を有する光クロック信号抽出装置に関する。 The present invention relates to an optical clock extraction device capable of generating an optical clock signal having a constant amplitude and phase-synchronized with an optical data signal from an optical data signal that has caused waveform degradation such as amplitude noise, timing noise, and pulse spread. In particular, the present invention relates to an optical clock signal extraction device having an optical clock signal extraction function required for signal regeneration, which is used in a repeater or receiver of an optical fiber communication system having a bit rate of 40 to 160 Gbit / s.
ビットレートが４０−１６０Ｇｂｉｔ／ｓの光ファイバ通信システムにおいては、受信器や中継器で劣化した光データ信号を再生するために、高速の光クロック信号を抽出する技術が必要となる。その為、従来の光クロック信号抽出技術では、光・電気ハイブリッド構成の位相同期ループ回路が用いられる。位相同期ループ回路は、位相比較器と高周波の電圧制御発振器（ＶＣＯ： Ｖｏｌｔａｇｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）により構成されるが、位相比較器は光学的な手法により構成され、電圧制御発振器ＶＣＯは電子回路で構成される。例えば、特許文献１の「超高速クロック抽出回路」では、光変調器を用いた位相比較器により誤差信号を検出して電圧制御発振器ＶＣＯを制御し、電圧制御発振器ＶＣＯの電気出力で局発パルスレーザー光源を駆動している。特許文献２の「超高速クロック抽出回路」では、電圧制御発振器ＶＣＯの電気出力で光変調器を駆動して光クロック信号を得ている。また、特許文献３の「光クロック信号抽出回路」では、電圧制御発振器ＶＣＯの電気出力で電界吸収型光変調器を駆動して光クロック信号を得ている。
従来の光・電気ハイブリッド構成の位相同期ループ回路は、電子回路により構成した電圧制御発振器ＶＣＯを用いているために、電圧制御発振器ＶＣＯの出力として抽出されるクロック信号は高周波電気信号となる。中継器や受信器における信号再生では、光クロック信号を必要とするため、電圧制御発振器ＶＣＯから出力される電気クロック信号により、パルスレーザー光源、または光変調器を駆動して光クロック信号を生成する必要がある。このため、装置が大型、複雑になり、消費電力の増大を引き起こすことになる。 Since a conventional phase-locked loop circuit having an optical / electric hybrid configuration uses a voltage controlled oscillator VCO configured by an electronic circuit, a clock signal extracted as an output of the voltage controlled oscillator VCO is a high frequency electrical signal. Since signal regeneration in a repeater or receiver requires an optical clock signal, an optical clock signal is generated by driving a pulse laser light source or an optical modulator with an electrical clock signal output from a voltage controlled oscillator VCO. There is a need. For this reason, an apparatus becomes large sized and complicated, and causes an increase in power consumption.
本発明は、上記の問題を解決するために、波形劣化した光データ信号から光クロック信号を直接抽出できる光クロック信号抽出装置を提供することを目的とする。 In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide an optical clock signal extraction device that can directly extract an optical clock signal from an optical data signal whose waveform has deteriorated.
上記の目的を達成するため、本発明による光クロック抽出装置では、電子回路により構成される従来の電圧制御発振器ＶＣＯに代わって、光クロックを直接発生できる光電子発振器（Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を用いる。具体的には、
（１） 光クロック信号抽出装置は、波形劣化した光データ信号を入力とし、前記光データ信号と位相同期し、かつ振幅一定の光クロック信号を生成する光クロック抽出装置であって、光・光変調回路の出力信号を高周波電気信号に変換し、前記高周波電気信号で駆動して前記光クロック信号を発生する光クロック信号源と、前記光クロック信号源から出力される前記光クロック信号を前記光データ信号で変調する前記光・光変調回路とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the optical clock extracting apparatus according to the present invention uses an optoelectronic oscillator (Optoelectronic Oscillator) that can directly generate an optical clock instead of the conventional voltage controlled oscillator VCO configured by an electronic circuit. In particular,
(1) An optical clock signal extraction device is an optical clock extraction device that receives an optical data signal having a deteriorated waveform and generates an optical clock signal that is phase-synchronized with the optical data signal and has a constant amplitude. An optical clock signal source that converts an output signal of a modulation circuit into a high-frequency electrical signal and is driven by the high-frequency electrical signal to generate the optical clock signal; and the optical clock signal output from the optical clock signal source And a light modulation circuit that modulates with a data signal.
（２） 上記（１）記載の光クロック信号抽出装置は、前記光クロック信号源からの出力の一部を、光遅延線と、前記光データ信号が入力された前記光・光変調回路とを通過させた後光検出器で受光し、前記光検出器から出力される高周波電気信号を増幅器およびバンドパスフィルタを介して、光クロック信号源の駆動電気信号として帰還して前記光データ信号と位相同期し、かつ振幅一定の前記光クロック信号を生成することを特徴とする。
（３） 上記（１）又は（２）記載の光クロック信号抽出装置は、前記光クロック信号源は、単一周波数レーザー光源とその出力光を電気信号により変調する光強度変調器で構成したことを特徴とする。
（４） 上記（３）記載の光クロック信号抽出装置は、前記単一周波数レーザー光源と前記光強度変調器の代わりに、能動モード同期半導体レーザーを用いることを特徴とする。
(2) In the optical clock signal extraction device described in (1) above, a part of the output from the optical clock signal source includes an optical delay line and the optical / optical modulation circuit to which the optical data signal is input. After passing the light, the light is received by a photodetector, and a high-frequency electrical signal output from the photodetector is fed back as a driving electrical signal of an optical clock signal source through an amplifier and a band-pass filter to be phased with the optical data signal. The optical clock signal that is synchronized and has a constant amplitude is generated.
(3) In the optical clock signal extraction device described in (1) or (2) above, the optical clock signal source is composed of a single frequency laser light source and an optical intensity modulator that modulates the output light with an electric signal. It is characterized by.
(4) The optical clock signal extraction device according to (3) is characterized in that an active mode-locked semiconductor laser is used instead of the single frequency laser light source and the light intensity modulator.
（５） 上記（１）乃至（４）のいずれか１項記載の光クロック信号抽出装置は、前記光・光変調回路は、光データ信号と光クロック信号光源の出力とが互いに逆方向から伝搬する半導体光増幅器であり、光データ信号に含まれるクロック成分により光クロック信号の強度が相互利得変調により変調されることを特徴とする。
（６） 上記（５）記載の光クロック信号抽出装置は、前記半導体光増幅器の光クロック信号出力側に光バンドパスフィルタを付加して、光データ信号に含まれるクロック成分により前記光クロック信号の強度が相互位相変調により変調されることを特徴とする。
(5) In the optical clock signal extraction device described in any one of (1) to (4) above, the optical / optical modulation circuit causes the optical data signal and the output of the optical clock signal light source to propagate from opposite directions. The semiconductor optical amplifier is characterized in that the intensity of the optical clock signal is modulated by the mutual gain modulation by the clock component included in the optical data signal.
(6) In the optical clock signal extraction device described in (5) above, an optical bandpass filter is added to the optical clock signal output side of the semiconductor optical amplifier, and the optical clock signal is extracted by a clock component included in the optical data signal. The intensity is modulated by cross phase modulation.
本発明による光クロック抽出装置では、従来の電子回路による電圧制御発振器ＶＣＯに代わり、光クロック信号を直接発生できる光電子発振器ＯＥＯを用いるため、電気から光へのクロック信号の変換装置が不要になるため、構成が簡略化され、消費電力も低減できる。また、高速動作が可能な光クロック信号源と光検出器を用いることにより、電子回路による電圧制御発振器ＶＣＯに比べてより高速な動作が可能になる。 In the optical clock extracting apparatus according to the present invention, since an optoelectronic oscillator OEO capable of directly generating an optical clock signal is used in place of the voltage controlled oscillator VCO using the conventional electronic circuit, an apparatus for converting an electrical to optical clock signal is not necessary. The configuration is simplified and power consumption can be reduced. Further, by using an optical clock signal source and a photodetector capable of high-speed operation, it is possible to operate at higher speed than a voltage-controlled oscillator VCO using an electronic circuit.
以下、本発明を実施する場合の一形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は本発明にかかる光クロック抽出装置の概略を説明する図である。光クロック抽出装置は、入力する光データ信号に位相同期し、かつ振幅一定の光クロック信号を直接発生する光クロック抽出装置であり、バンドパスフィルタ１出力の高周波電気信号駆動により光クロック信号を発生する光クロック信号源２と、光方向性結合器３と、可変光遅延線４と、光クロック信号源から出力される光クロック信号を前記光データ信号で強度変調する光・光変調回路５と、光サーキュレータ６と、光検出器７と、増幅器８とを備える。
入力信号である光データ信号は、例えば、光パルスの振幅やパルス幅が不揃いの信号も含む。
FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of an optical clock extracting apparatus according to the present invention. The optical clock extraction device is an optical clock extraction device that directly generates an optical clock signal that is phase-synchronized with an input optical data signal and has a constant amplitude, and generates an optical clock signal by driving a high-frequency electric signal output from the bandpass filter 1. An optical clock signal source 2, an optical directional coupler 3, a variable optical delay line 4, and an optical / optical modulation circuit 5 for intensity-modulating the optical clock signal output from the optical clock signal source with the optical data signal, , An optical circulator 6, a photodetector 7, and an amplifier 8.
An optical data signal that is an input signal includes, for example, a signal with an uneven amplitude or pulse width of an optical pulse.
光クロック抽出装置は、光クロック信号源２からの出力の一部を可変光遅延線４と、劣化した光データ信号が入力された光・光変調回路５を通過させた後、光サーキュレータ６を介して光検出器７で受光し、光検出器７から出力される高周波電気信号を増幅器８、バンドパスフィルタ１を介して、光クロック信号源２の駆動電気信号として正帰還することにより光電子発振器を構成し、光サーキュレータ６で入力の光データ信号と位相同期し、かつ振幅一定の光クロック信号を生成する。光サーキュレータ６は信号処理の便宜上記載されているが、光サーキュレータ６および光・光変調回路５は、具体的には、例えば図４および図５に示すような半導体光増幅器で構成される。 The optical clock extracting device passes a part of the output from the optical clock signal source 2 through the variable optical delay line 4 and the optical / optical modulation circuit 5 to which the deteriorated optical data signal is input, and then the optical circulator 6 is passed through. The high-frequency electrical signal received by the photodetector 7 is positively fed back as a driving electrical signal of the optical clock signal source 2 through the amplifier 8 and the bandpass filter 1 by the photo-electric oscillator 7. The optical circulator 6 generates an optical clock signal that is phase-synchronized with the input optical data signal and has a constant amplitude. Although the optical circulator 6 is described for the convenience of signal processing, the optical circulator 6 and the light / light modulation circuit 5 are specifically constituted by semiconductor optical amplifiers as shown in FIGS. 4 and 5, for example.
光・光変調回路５に光データ信号が入力されない状態でも、光クロック信号源２は自励発振動作し、発振周波数はバンドパスフィルタ１の中心周波数と、正帰還ループの遅延時間により決まる。劣化した光データ信号から光クロック信号を抽出するためには、予め光クロック信号源２の自励発振周波数を、光データ信号のビットレートに近い値に設定しておく必要がある。光クロック信号源２の自励発振周波数の調整は、可変光遅延線４により正帰還ループの遅延時間を変化させることにより行う。
前記光クロック信号源２は、単一周波数レーザー光源９とその出力光を電気信号により変調する光強度変調器１０とする。
Even when no optical data signal is input to the optical / optical modulation circuit 5, the optical clock signal source 2 performs self-excited oscillation, and the oscillation frequency is determined by the center frequency of the bandpass filter 1 and the delay time of the positive feedback loop. In order to extract the optical clock signal from the deteriorated optical data signal, it is necessary to set the self-excited oscillation frequency of the optical clock signal source 2 to a value close to the bit rate of the optical data signal in advance. The self-excited oscillation frequency of the optical clock signal source 2 is adjusted by changing the delay time of the positive feedback loop by the variable optical delay line 4.
The optical clock signal source 2 is a single frequency laser light source 9 and an optical intensity modulator 10 that modulates the output light with an electric signal.
図２は単一周波数レーザー光源と光強度変調器を用いた光クロック信号源を説明する図である。
光強度変調器１０としては、Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ型の光強度変調器、または電界吸収型光変調器を用い、パルスタイミングおよびパルス幅を一定に制御し、光クロック信号として出力する。
また、前記光クロック信号源２は単一周波数レーザー光源９と光強度変調器１０の代わりに、能動モード同期半導体レーザー１１を用いる。
FIG. 2 is a diagram for explaining an optical clock signal source using a single frequency laser light source and an optical intensity modulator.
As the optical intensity modulator 10, a Mach-Zehnder type optical intensity modulator or an electroabsorption optical modulator is used, and the pulse timing and the pulse width are controlled to be constant and output as an optical clock signal.
The optical clock signal source 2 uses an active mode-locked semiconductor laser 11 instead of the single frequency laser light source 9 and the light intensity modulator 10.
図３は前記能動モード同期半導体レーザーを用いた光クロック信号源を説明する図である。
能動モード同期半導体レーザー１１は、直接変調し、光データ信号のビットレートと同じ周波数で動作できることが必要である。能動モード同期半導体レーザー１１を用いる方式は、機能的には単一周波数レーザー光源９と光強度変調器１０を用いる方式と同一であるが、パルス幅のより小さい光クロック信号源を発生することが可能である。
前記光・光変調回路５は、光データ信号と光クロック信号源２の出力とが互いに逆方向から伝搬する半導体光増幅器１２であり、光データ信号に含まれるクロック成分により光クロック信号の強度が相互利得変調により変調される。即ち、振幅の大きい光パルスは増幅度が小さく、振幅の小さい光パルスは増幅度が大きくなるように制御される。
FIG. 3 is a diagram for explaining an optical clock signal source using the active mode-locked semiconductor laser.
The active mode-locked semiconductor laser 11 needs to be directly modulated and operable at the same frequency as the bit rate of the optical data signal. The method using the active mode-locked semiconductor laser 11 is functionally the same as the method using the single-frequency laser light source 9 and the light intensity modulator 10, but can generate an optical clock signal source with a smaller pulse width. Is possible.
The optical / optical modulation circuit 5 is a semiconductor optical amplifier 12 in which the optical data signal and the output of the optical clock signal source 2 propagate from opposite directions, and the intensity of the optical clock signal is increased by the clock component included in the optical data signal. Modulated by mutual gain modulation. That is, the optical pulse having a large amplitude is controlled so that the amplification degree is small, and the optical pulse having a small amplitude is increased.
図４は半導体光増幅器の相互利得変調を用いた光・光変調回路を説明する図である。
光データ信号が半導体光増幅器１２に入力されることにより、飽和効果により半導体光増幅器１２の利得が減少し、光データ信号とは逆方向に伝搬する光クロック信号が強度変調を受ける。光クロック信号が受けた強度変調成分は、図１の光検出器７により高周波電気信号に変換され、図１のバンドパスフィルタ１によりクロック周波数成分が取り出されて、光クロック信号源に正帰還される。
また、前記光・光変調回路５において半導体光増幅器１２の光クロック信号出力側に光バンドパスフィルタ１３を付加して、光データ信号に含まれるクロック成分により光クロック信号の強度が相互位相変調により変調される。
FIG. 4 is a diagram for explaining an optical / optical modulation circuit using mutual gain modulation of a semiconductor optical amplifier.
When the optical data signal is input to the semiconductor optical amplifier 12, the gain of the semiconductor optical amplifier 12 decreases due to the saturation effect, and the optical clock signal propagating in the opposite direction to the optical data signal is subjected to intensity modulation. The intensity modulation component received by the optical clock signal is converted into a high-frequency electrical signal by the photodetector 7 in FIG. 1, the clock frequency component is extracted by the bandpass filter 1 in FIG. 1, and is positively fed back to the optical clock signal source. The
In addition, an optical bandpass filter 13 is added to the optical clock signal output side of the semiconductor optical amplifier 12 in the optical / optical modulation circuit 5 so that the intensity of the optical clock signal is obtained by cross-phase modulation by the clock component included in the optical data signal. Modulated.
図５は半導体光増幅器の相互位相変調を用いた光・光変調回路を説明する図である。
光データ信号が半導体光増幅器１２に入力されることにより、半導体光増幅器１２の屈折率変化を引き起こし、この屈折率変化により光クロック信号が位相変調を受ける。光バンドパスフィルタ１３により光クロック信号の位相変調を強度変調に変換することにより、光データ信号からクロック周波数成分を取り出すことができる。光バンドパスフィルタ１３によれば、屈折率で位相が変り波長がシフトする。半導体光増幅器１２の屈折率変化は、前記利得飽和効果に比べて応答時間が短いため、高速動作が可能である。
なお、本装置では通常の構造を持つ半導体光増幅器が一般的に使用できるが、その応答速度を上げたり、相互利得変調や相互位相変調といった非線形光学効果を高めて、効率良い動作を実現するために、量子井戸構造、特に量子細線や量子ドットで構成された増幅器を用いるのが有効である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an optical / optical modulation circuit using cross phase modulation of a semiconductor optical amplifier.
When the optical data signal is input to the semiconductor optical amplifier 12, a change in the refractive index of the semiconductor optical amplifier 12 is caused, and the optical clock signal undergoes phase modulation due to the change in the refractive index. By converting the phase modulation of the optical clock signal into intensity modulation by the optical bandpass filter 13, the clock frequency component can be extracted from the optical data signal. According to the optical bandpass filter 13, the phase changes with the refractive index and the wavelength shifts. Since the change in the refractive index of the semiconductor optical amplifier 12 has a shorter response time than the gain saturation effect, high-speed operation is possible.
In this device, a semiconductor optical amplifier having a normal structure can be generally used. However, in order to realize an efficient operation by increasing the response speed and enhancing the nonlinear optical effect such as mutual gain modulation and mutual phase modulation. In addition, it is effective to use an amplifier composed of a quantum well structure, particularly a quantum wire or quantum dot.
図６は、本発明にかかる光クロック抽出装置の概略を説明する図である。
光クロック抽出装置は、主に、図２に示す光クロック信号源と、図４に示す光・光変調回路から構成される。図６に示すように、本発明にかかる光クロック抽出装置は、ビットレートが４０Ｇｂｉｔ／ｓの光データ信号を発生する光データ信号生成部と、光クロック信号を抽出する光電子発振器から構成される。
光データ信号生成部は、所定の周波数、例えば９．９５３２８ＧＨｚの信号を発生するシンセサイザー１４と、シンセサイザー１４からの信号に基き光クロック信号を発生する能動モード同期光ファイバリングレーザー１５と、シンセサイザー１４の信号を基に１、０のパルスパターンを発生する符号誤り測定器である符号発生器１６と、前記光クロック信号を１、０のパルスパターン信号で変調する光強度変調器１０と、光変調器の光データ信号を所定の周波数、例えば少しずつ信号発生のタイミングをずらした４０ＧＨｚの光データ信号に変換するマルチプレクサ１７とからなる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the outline of the optical clock extracting apparatus according to the present invention.
The optical clock extraction apparatus mainly includes an optical clock signal source shown in FIG. 2 and an optical / optical modulation circuit shown in FIG. As shown in FIG. 6, the optical clock extracting apparatus according to the present invention includes an optical data signal generating unit that generates an optical data signal with a bit rate of 40 Gbit / s, and an optoelectronic oscillator that extracts the optical clock signal.
The optical data signal generator includes a synthesizer 14 that generates a signal having a predetermined frequency, for example, 9.95328 GHz, an active mode-locked optical fiber ring laser 15 that generates an optical clock signal based on a signal from the synthesizer 14, and a synthesizer 14. A code generator 16 which is a code error measuring device for generating a 1 and 0 pulse pattern based on a signal; an optical intensity modulator 10 for modulating the optical clock signal with a 1 and 0 pulse pattern signal; and an optical modulator And a multiplexer 17 for converting the optical data signal into a 40 GHz optical data signal having a predetermined frequency, for example, the timing of signal generation being gradually shifted.
光データ信号生成部では、繰り返し周波数が９．９５３２８ＧＨｚの能動モード同期光ファイバリングレーザー１５から発生するパルス幅が約３ｐｓの光パルスを、光強度変調器１０に入力し、符号発生器１６から出力される２３１−１疑似ランダムビット列でデータ変調を行った後、４倍の光時分割多重化（ＯＴＤＭ： Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）により、３９．８１３１２Ｇｂｉｔ／ｓのデータ信号を生成する。データ信号の中心波長は１５５２ｎｍである。符号発生器１６は、１、０のパルスパターンを発生する。 In the optical data signal generation unit, an optical pulse having a pulse width of about 3 ps generated from the active mode-locked optical fiber ring laser 15 having a repetition frequency of 9.95328 GHz is input to the optical intensity modulator 10 and output from the code generator 16. After performing data modulation with the 2 31 -1 pseudo-random bit sequence, a data signal of 39.81312 Gbit / s is generated by four times optical time division multiplexing (OTDM). The center wavelength of the data signal is 1552 nm. The code generator 16 generates a 1, 0 pulse pattern.
一方、光電子発振器は、単一周波数レーザー光源９、光強度変調器１０、光方向性結合器３、半導体光増幅器１２、光サーキュレータ６、可変光遅延線４、光検出器７、増幅器８、バンドパスフィルタ１により構成される。単一周波数レーザー光源９から出力された波長１５４０ｎｍの光は、光強度変調器１０を通過することにより光クロック信号に変換され、光方向性結合器３によりその一部が外部に取り出される。残りの光クロック信号は半導体光増幅器１２、光サーキュレータ６、可変光遅延線４を通過した後、光検出器７により電気信号に変換され、増幅器８と、中心周波数が３９．８１３ＧＨｚ、３ｄＢ通過帯域幅が４１ＭＨｚのバンドパスフィルタ１を介して、光強度変調器１０に正帰還される。 On the other hand, the optoelectronic oscillator includes a single frequency laser light source 9, a light intensity modulator 10, an optical directional coupler 3, a semiconductor optical amplifier 12, an optical circulator 6, a variable optical delay line 4, a photodetector 7, an amplifier 8, a band. The path filter 1 is used. The light having a wavelength of 1540 nm output from the single frequency laser light source 9 is converted into an optical clock signal by passing through the light intensity modulator 10, and a part thereof is taken out by the optical directional coupler 3. The remaining optical clock signal passes through the semiconductor optical amplifier 12, the optical circulator 6, and the variable optical delay line 4, and is then converted into an electrical signal by the photodetector 7. The amplifier 8 and the center frequency are 39.813 GHz, 3 dB pass band. Positive feedback is provided to the light intensity modulator 10 via the bandpass filter 1 having a width of 41 MHz.
半導体光増幅器１２に光データ信号が入力されない場合、光電子発振器は自励発振し、繰り返し周波数が３９．８１３ＧＨｚ付近の光クロック信号を生成する。自励発振の繰り返し周波数はループの遅延時間や変調器の直流バイアス電圧に依存し、可変光遅延線４を調整して３９．８１３１２ＧＨｚ付近に設定する。
図７は、抽出された光クロック信号の光サンプリング波形を表す図である。サンプリング間隔は１．２５ｆｓ、時間分解能はおよそ８００ｆｓである。データ成分が除去されて、繰り返し周波数３９．８１３１２ＧＨｚの光クロック信号が抽出されている。
When no optical data signal is input to the semiconductor optical amplifier 12, the optoelectronic oscillator self-oscillates and generates an optical clock signal having a repetition frequency of about 39.813 GHz. The repetition frequency of the self-excited oscillation depends on the delay time of the loop and the DC bias voltage of the modulator, and is adjusted to 39.8112 GHz by adjusting the variable optical delay line 4.
FIG. 7 is a diagram illustrating an optical sampling waveform of the extracted optical clock signal. The sampling interval is 1.25 fs, and the time resolution is about 800 fs. The data component is removed, and an optical clock signal with a repetition frequency of 39.81312 GHz is extracted.
図８は、光クロック信号と光データ信号の光スペクトラムを表す図である。
光データ信号と光クロック信号の中心波長を、それぞれ１５５２ｎｍと１５４０ｎｍに設定することにより、光クロック信号に効率的に強度変調を与えることができる。光クロック信号に現れているサイドバンドから、光データ信号の有するクロック周波数成分が抽出されていることがわかる。光データ信号は半導体光増幅器１２に入ってそこで反射又は散乱した出力なので小さくなる。
図９は、光クロック信号と同時得られる電気クロック信号のスペクトラムを表す図である。周波数オフセットが±１９ＭＨｚ付近に生じているピークは光電子発振器の隣接する縦モードである。キャリアの付近に鋭い線スペクトルが生じているが、主モードより約３０ｄＢ小さい。
本発明は以上述べたように構成したことにより所期の効果を奏する。本発明の光クロック抽出装置を構成する構成要素は所期の機能を奏する限りにおいて変更可能である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an optical spectrum of an optical clock signal and an optical data signal.
By setting the center wavelengths of the optical data signal and the optical clock signal to 1552 nm and 1540 nm, respectively, intensity modulation can be efficiently applied to the optical clock signal. It can be seen that the clock frequency component of the optical data signal is extracted from the sideband appearing in the optical clock signal. Since the optical data signal enters the semiconductor optical amplifier 12 and is reflected or scattered there, it becomes smaller.
FIG. 9 is a diagram showing a spectrum of an electrical clock signal obtained simultaneously with the optical clock signal. The peak at which the frequency offset occurs in the vicinity of ± 19 MHz is the adjacent longitudinal mode of the optoelectronic oscillator. A sharp line spectrum occurs in the vicinity of the carrier, but is about 30 dB smaller than the main mode.
The present invention produces the desired effect by being configured as described above. The components constituting the optical clock extracting apparatus of the present invention can be changed as long as the desired functions are exhibited.
本発明の光クロック抽出装置により、従来の電子回路により構成した電圧制御発振器ＶＣＯでは不可能であった光クロック信号の直接発生が可能になる。電気クロック信号から光クロック信号への変換装置が不要になるため、システムを簡素化でき、消費電力も大幅に低減できる。これにより、ビットレートが４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の光ファイバ通信システムにおける中継器や受信器への適用が可能になる。 The optical clock extraction device of the present invention enables the direct generation of an optical clock signal, which is impossible with a voltage controlled oscillator VCO configured with a conventional electronic circuit. Since a conversion device from an electrical clock signal to an optical clock signal is not required, the system can be simplified and power consumption can be greatly reduced. As a result, application to a repeater or a receiver in an optical fiber communication system having a bit rate of 40 Gbit / s or more becomes possible.
１ バンドパスフィルタ
２ 光クロック信号源
３ 光方向性結合器
４ 可変光遅延線
５ 光・光変調回路
６ 光サーキュレータ
７ 光検出器
８ 増幅器
９ 単一周波数レーザー光源
１０ 光強度変調器
１１ 能動モード同期半導体レーザー
１２ 半導体光増幅器
１３ 光バンドパスフィルタ
１４ シンセサイザー
１５ 能動モード同期光ファイバリングレーザー
１６ 符号発生器
１７ マルチプレクサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Band pass filter 2 Optical clock signal source 3 Optical directional coupler 4 Variable optical delay line 5 Optical / optical modulation circuit 6 Optical circulator 7 Photo detector 8 Amplifier 9 Single frequency laser light source 10 Optical intensity modulator 11 Active mode synchronization Semiconductor laser 12 Semiconductor optical amplifier 13 Optical bandpass filter 14 Synthesizer 15 Active mode-locked optical fiber ring laser 16 Code generator 17 Multiplexer
Claims (6)
An optical bandpass filter is added to the optical clock signal output side of the semiconductor optical amplifier, and the intensity of the optical clock signal is modulated by cross phase modulation by a clock component included in the optical data signal. 5. The clock signal extraction device according to 5.
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| JP2005210692A JP2006060794A (en) | 2004-07-22 | 2005-07-21 | Optical clock signal extracting apparatus |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2005210692A Pending JP2006060794A (en) | 2004-07-22 | 2005-07-21 | Optical clock signal extracting apparatus |
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| Country | Link |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008154230A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Agilent Technol Inc | Opto-electrical oscillator clock with optical distribution circuit network |
| CN103855595A (en) * | 2014-01-24 | 2014-06-11 | 北京邮电大学 | Tunable photoelectric oscillator |
| CN104466621A (en) * | 2014-12-29 | 2015-03-25 | 武汉邮电科学研究院 | Optoelectronic oscillator based on germanium modulator |
| JP2018138955A (en) * | 2017-02-24 | 2018-09-06 | 国立大学法人電気通信大学 | Optical analog/digital conversion device, optical analog/digital conversion method, optical quantization circuit, and optical quantization method |
-
2005
- 2005-07-21 JP JP2005210692A patent/JP2006060794A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP2008154230A (en) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Agilent Technol Inc | Opto-electrical oscillator clock with optical distribution circuit network |
| CN103855595A (en) * | 2014-01-24 | 2014-06-11 | 北京邮电大学 | Tunable photoelectric oscillator |
| CN104466621A (en) * | 2014-12-29 | 2015-03-25 | 武汉邮电科学研究院 | Optoelectronic oscillator based on germanium modulator |
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