JPH0818539A - Optical time division multiplex signal separation system - Google Patents

Optical time division multiplex signal separation system

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JPH0818539A
JPH0818539A JP6148992A JP14899294A JPH0818539A JP H0818539 A JPH0818539 A JP H0818539A JP 6148992 A JP6148992 A JP 6148992A JP 14899294 A JP14899294 A JP 14899294A JP H0818539 A JPH0818539 A JP H0818539A
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optical
light
signal
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signal light
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JP6148992A
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Nobuhiko Kikuchi
信彦 菊池
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Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain the small sized optical DEMUX system capable of high speed operation without polarized wave dependency in the ultrahigh speed optical transmission system employing the optical time division multiplex technology. CONSTITUTION:A signal light subjected to time division multiplex and an output light of a clock light source 100 generating a periodic short pulse are synthesized and inputted to a semiconductor optical amplifier 101 and then an optical interferrometer 102 whose delay time is tau. Cross phase modulation (XPM) is caused in a signal light by a clock light in the semiconductor optical amplifier and the optical interferrometer 102 is used to convert the light into an intensity modulation signal. Since only a high speed phase modulation component is converted into an intensity modulation signal by a delay time tau (<1/Rb), high speed switching not limited by a carrier life is attained and the effect of the fluctuation of the polarized state of the signal light is not caused.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超高速光伝送方式のひ
とつである光時分割多重(OTDM)伝送において用いら
れる光多重信号分離方式(DEMUX)に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical multiplex signal demultiplexing system (DEMUX) used in optical time division multiplexing (OTDM) transmission which is one of ultra high speed optical transmission systems.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ伝送の伝送速度は年々着実に
高速化を続け、現在では10Gbit/sの光伝送系が実用化さ
れようとしている。しかしながら、電気回路の帯域等の
限界から40Gbit/sの超高速伝送においては、従来の技術
での対応が極めて困難になると予想される。近年、光時
分割多重(OTDM)技術を用いることにより、電気回
路を高速化することなく、40〜100Gbit/sといった大容
量伝送を実現する方式の研究が盛んに検討されている。
この方式では光時分割多重信号分離(DEMUX)回路
を用いて、伝送されてきた超高速光信号を低速の光信号
に分離して受信する。例えば、高速光スイッチを利用し
て40Gbit/sの光パルス列から4つ置きに一つのパルスを
切り出すことにより10Gbit/sの光信号に変換することが
可能となる。このような分離操作はすべて光の領域で行
われるため電気回路の動作速度は10Gbit/s程度でも40-1
00Gbit/sといった大容量の光伝送が可能となる。
2. Description of the Related Art The transmission speed of optical fiber transmission has been steadily increasing year by year, and now a 10 Gbit / s optical transmission system is about to be put into practical use. However, it is expected that it will be extremely difficult to cope with the conventional technology in ultra-high speed transmission of 40 Gbit / s due to the limitation of the band of the electric circuit. 2. Description of the Related Art In recent years, studies on a method for realizing a large capacity transmission of 40 to 100 Gbit / s without increasing the speed of an electric circuit by using an optical time division multiplexing (OTDM) technique have been actively studied.
In this method, an optical time division multiplex signal demultiplexing (DEMUX) circuit is used to separate the transmitted ultra high speed optical signal into a low speed optical signal and receive the signal. For example, a high-speed optical switch can be used to cut out every fourth pulse from a 40 Gbit / s optical pulse train to convert it into a 10 Gbit / s optical signal. Since all such separation operations are performed in the light region, the operating speed of the electric circuit is 40-1 even at about 10 Gbit / s.
Large-capacity optical transmission such as 00 Gbit / s is possible.

【0003】光時分割多重伝送で用いられる光DEMU
X回路としては、半導体光増幅器や光ファイバ中の非線
形光学効果を利用する手法が検討されている。光DEM
UX回路はクロック光のオン/オフで信号光の出力のオ
ン/オフを制御する光AND回路である。このような光
回路の例としては、例えば、オプティカル アンプリフ
ァイアズ アンド ゼア アプリケイションズ テクニ
カル ダイジェスト、Vol.14(1993年)、 第356頁から
第359頁、( Optical Amplifiers and TheirApplicati
ons Technical Digest , Vol. 14 , (Optical Society
of America,Washington D.C. ,1993.), pp356-359.)に
は、光AND回路を光ループミラー構成で実現した例が
示されている。図2は上記従来例における光DEMUX
回路の構成を示した図である。
Optical DEMU used in optical time division multiplexing transmission
As the X circuit, a method utilizing a nonlinear optical effect in a semiconductor optical amplifier or an optical fiber is being studied. Optical DEM
The UX circuit is an optical AND circuit that controls on / off of output of signal light by turning on / off of clock light. Examples of such optical circuits include, for example, Optical Amplifiers and Their Applications Technical Digest, Vol. 14 (1993), 356 to 359, (Optical Amplifiers and Their Applicati
ons Technical Digest, Vol. 14, (Optical Society
of America, Washington DC, 1993.), pp356-359.) shows an example in which an optical AND circuit is realized by an optical loop mirror configuration. FIG. 2 shows the optical DEMUX in the above conventional example.
It is the figure which showed the structure of the circuit.

【0004】光ループミラー200には信号光とクロッ
ク光が入力されており、信号光には伝送速度Rbの強度
変調光が、またクロック光には繰返し周期がRbの整数
分一の短光パルスが用いられる。両光は光カプラ201
によって2つの経路202、203に分岐され、半導体
アンプ204に入力される。クロック光の波形に応じて
半導体アンプ204中の利得や屈折率が変化し、同時に
入射された信号光には振幅や位相変調が生じる。このう
ち、位相が変調される現象を相互位相変調(XPM)と呼
んでいる。クロック光が経路202のみに分岐されるよ
うに設定されている場合や、経路202を通って光増幅
器204に入力されるクロック光の強度が経路203を
通った場合より大きくなるように設定されている場合に
は、図中で反時計回りに進行する信号光にのみXPMを
生じさせることが可能である。信号光が無変調光の場合
の信号光のXPMの様子を図3に示す。(1)はクロック
光の波形であり、反時計回りの信号光には(2)のような
XPMが生じる。この信号光は再び光カプラ201の点
で右回りの信号光と合波されるため、ループミラー20
0からは光の干渉によって図3(3)のようにXPMに対
応した信号光出力が得られる。光フィルタ205によっ
て信号光の波長成分のみを抽出し、これを光受信器20
6によって受信することによって光DEMUXとして動
作させることが可能である。
Signal light and clock light are input to the optical loop mirror 200. The signal light is intensity-modulated light having a transmission rate Rb, and the clock light is a short optical pulse whose repetition period is Rb. Is used. Both lights are optical coupler 201
Is branched into two paths 202 and 203 and input to the semiconductor amplifier 204. The gain and the refractive index in the semiconductor amplifier 204 change according to the waveform of the clock light, and amplitude and phase modulation occur in the signal light incident at the same time. Of these, the phenomenon in which the phase is modulated is called cross phase modulation (XPM). When the clock light is set to be branched only to the path 202, or the intensity of the clock light input to the optical amplifier 204 through the path 202 is set to be higher than when it is passed through the path 203. If so, it is possible to generate XPM only in the signal light traveling counterclockwise in the figure. FIG. 3 shows a state of XPM of the signal light when the signal light is unmodulated light. (1) is the waveform of the clock light, and XPM as shown in (2) occurs in the counterclockwise signal light. This signal light is again combined with the clockwise signal light at the optical coupler 201, so that the loop mirror 20
From 0, signal light output corresponding to XPM can be obtained as shown in FIG. 3 (3) due to light interference. Only the wavelength component of the signal light is extracted by the optical filter 205, and this is extracted by the optical receiver 20.
It is possible to operate as an optical DEMUX by receiving the signal via the optical receiver 6.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
光増幅器中のXPMには時定数数ps以下の非常に早い応
答時間を持つ成分と、半導体光増幅器中のキャリア寿命
に対応した時定数数100psの応答の遅い成分が混在して
いる。このためXPMによって生じる位相変化には図3
(2)中の点線で示されるように応答の遅い成分が含まれ
ている。従来の光DEMUX方式では、このような位相
変調を受けた光をもとの信号光と干渉させることによっ
て光スイッチングを実現するため、光スイッチング速度
はキャリア遷移に由来する時定数の遅い非線形効果によ
って制限されたり、また光DEMUXの消光特性が劣化
する等の問題があった。またループミラー等の構成は半
導体基板上に集積化して構成するのが非常に困難であっ
た。
However, the XPM in the semiconductor optical amplifier has a component having a very fast response time of less than a time constant of several ps and a time constant of 100 ps corresponding to the carrier lifetime in the semiconductor optical amplifier. Components with slow response are mixed. Therefore, the phase change caused by XPM is shown in FIG.
As shown by the dotted line in (2), a slow response component is included. In the conventional optical DEMUX system, optical switching is realized by interfering the light thus phase-modulated with the original signal light, so that the optical switching speed is a nonlinear effect with a slow time constant due to carrier transition. There are problems such as limitation and deterioration of the extinction characteristic of the optical DEMUX. Further, it is very difficult to integrate the loop mirror and the like on a semiconductor substrate.

【0006】この他にも、光ファイバ中のXPM,Kerr
効果や四光波混合、半導体アンプ中の四光波混合を用い
た光DEMUX方式が提案されている。これらの方式で
は上記のようなスイッチング速度の制限は比較的問題と
ならないものの、信号光の偏波状態によって出力光の強
度が大きく変化するという問題がある。偏波ダイバーシ
ティ等の技術によっ偏波依存性を低減する方式も提案さ
れているが、構成が複雑になる、集積化が困難となる等
の問題点があった。
In addition to this, XPM and Kerr in the optical fiber
An optical DEMUX system using the effect, four-wave mixing, and four-wave mixing in a semiconductor amplifier has been proposed. In these methods, the above-mentioned limitation of the switching speed is relatively insignificant, but there is a problem that the intensity of the output light largely changes depending on the polarization state of the signal light. A method of reducing the polarization dependence by a technology such as polarization diversity has been proposed, but it has problems such as a complicated configuration and difficulty in integration.

【0007】本発明の目的は、上記問題点を解消し、ス
イッチング速度が高速で、消光比が高く、偏波依存性を
持たず、さらに構成が簡素で集積化容易な光DEMUX
方式を提供することにある。又、本発明の別な目的は現
実のシステムを構成する際の問題である信号光の位相ゆ
らぎ、波長ゆらぎといった点を考慮し安定な動作が得ら
れる光DEMUX方式を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems, to provide a high-speed switching speed, a high extinction ratio, no polarization dependence, and a simple structure and easy integration.
To provide a method. Another object of the present invention is to provide an optical DEMUX system in which stable operation can be obtained in consideration of phase fluctuation and wavelength fluctuation of signal light, which are problems in constructing an actual system.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記問題点は、伝送速度
Rbの信号光と短光パルス列(繰返し周波数:Rbの整数
分の一)であるクロック光の2光が入力される半導体光
増幅器から出力される信号光を光干渉計を通過せしめた
のち、光受信器で受信することによって、さらに具体的
には、光干渉計の光透過率が信号光波長で最小となり、
かつ、半導体光増幅器に入力されるクロック光のピーク
強度が信号光のピーク強度の2倍以上となるように、か
つ、光干渉計の遅延量τを1/Rb以下となるように設
定し、半導体光増幅器から出力される信号光を光干渉計
を通過せしめたのち、光受信器で受信することによっ
て、とくに、光干渉計としてマッハツェンダ型光干渉計
を用いることによって好適に達成される。
The above-mentioned problem is caused by a semiconductor optical amplifier to which two lights, that is, a signal light having a transmission rate Rb and a clock light that is a short optical pulse train (repetition frequency: an integer fraction of Rb) are input. After passing the output signal light through the optical interferometer, by receiving with the optical receiver, more specifically, the optical transmittance of the optical interferometer becomes the minimum at the signal light wavelength,
Moreover, the peak intensity of the clock light input to the semiconductor optical amplifier is set to be at least twice the peak intensity of the signal light, and the delay amount τ of the optical interferometer is set to 1 / Rb or less, The signal light output from the semiconductor optical amplifier is preferably passed through an optical interferometer and then received by an optical receiver, particularly preferably by using a Mach-Zehnder type optical interferometer as the optical interferometer.

【0009】さらに、信号光を透過しクロック光を遮断
するように設定された光フィルタを用いて、半導体光増
幅器から出力される信号光を、 光フィルタと 光干渉計
の双方を通過せしめたのち、 光受信器で受信すること
によって、もしくは、信号光とクロック光を互いに対向
する方向から半導体光増幅器に入力することによってよ
り効果的に達成することが可能となる。
Furthermore, an optical filter set to transmit the signal light and block the clock light is used to pass the signal light output from the semiconductor optical amplifier through both the optical filter and the optical interferometer. It is possible to achieve this more effectively by receiving the signal light and the clock light into the semiconductor optical amplifier from the directions opposite to each other by receiving them by the optical receiver.

【0010】またさらに位相変調低減手段を用いて、あ
らかじめ位相変調量を低減した信号光を本時分割多重信
号分離方式の入力光として用いることによっても効果的
に達成される。
Further, it can be effectively achieved by using the signal light whose phase modulation amount is reduced in advance by using the phase modulation reducing means as the input light of this time division multiplexing signal separation system.

【0011】またさらに、 光受信器に入力される光信
号強度が最大となるように信号光とクロック光の位相差
を帰還回路により調整することによって、もしくは、半
導体光増幅器から出力される光信号強度が最小となるよ
うに信号光とクロック光の位相差を帰還回路により調整
することによって効果的に解決できる。
Furthermore, the feedback circuit adjusts the phase difference between the signal light and the clock light so that the optical signal intensity input to the optical receiver becomes maximum, or the optical signal output from the semiconductor optical amplifier. This can be effectively solved by adjusting the phase difference between the signal light and the clock light by the feedback circuit so that the intensity becomes minimum.

【0012】またさらに、光干渉計の出力光に含まれ
る、信号光の繰返し周波数Rbの成分が最大となるよう
に 光干渉計の光路差を帰還回路により調整することに
よってさらに効果的に解決することが可能となる。
Furthermore, the problem can be solved more effectively by adjusting the optical path difference of the optical interferometer by the feedback circuit so that the component of the repetition frequency Rb of the signal light contained in the output light of the optical interferometer becomes maximum. It becomes possible.

【0013】[0013]

【作用】伝送速度Rbの信号光と短光パルス列(繰返し
周波数:Rbの整数分の一)であるクロック光の2光が
入力される半導体光増幅器から出力される信号光を光干
渉計を通過させることによってXPMによって生じた位
相変調成分を強度変調成分に変換することができる。信
号光は遅延量τだけ遅れた自分自身と干渉するため、遅
延量τに比べて高速の位相変化が生じた時のみ出力光が
現れる。遅延量を数10ps以下とすれば、キャリア寿命
(数100ps)程度の時定数の遅い位相変化に対してはほと
んど出力光が現れない。また半導体アンプが偏波無依存
の場合、信号光に誘起されるXPMの量は信号光の偏波
状態に依存せず、偏波無依存光DEMUXが実現でき
る。
The signal light output from the semiconductor optical amplifier, to which the signal light of the transmission rate Rb and the clock light of the short optical pulse train (repetition frequency: an integer fraction of Rb) are input, passes through the optical interferometer. By doing so, the phase modulation component generated by XPM can be converted into the intensity modulation component. Since the signal light interferes with itself delayed by the delay amount τ, the output light appears only when the phase change occurs faster than the delay amount τ. If the delay amount is less than a few tens of ps, the carrier lifetime
Almost no output light appears for a phase change with a slow time constant of about several hundred ps. When the semiconductor amplifier is polarization independent, the amount of XPM induced in the signal light does not depend on the polarization state of the signal light, and the polarization independent optical DEMUX can be realized.

【0014】また、クロック光と信号光とは異なる波長
の光を用い、信号光の波長は、クロック光が入射されな
い時に光干渉計の光透過率が最小となり、クロック光が
入射した時に光干渉計の光透過率が最大となるように設
定する。このようにしてクロック光のオン/オフに応じ
て信号光の光干渉計の出力がオン/オフする正論理動作
が得られる。
Further, light of different wavelengths is used for the clock light and the signal light, and the light transmittance of the optical interferometer becomes minimum when the clock light is not incident and the light of the signal light is interfered when the clock light is incident. Set so that the light transmittance of the meter is maximized. In this way, a positive logic operation in which the output of the optical interferometer for the signal light is turned on / off according to the on / off of the clock light is obtained.

【0015】本発明の光DEMUXでは、半導体光増幅
器に入力される信号光の強度が大となると、信号光自身
の強度変化によって信号光自身の位相変調がおこる自己
位相変調(SPM)と呼ばれる現象が発生する。SPM
が発生するとクロック光がオフの場合にも光DEMUX
から信号光が出力されるため、これが漏話光となり、光
DEMUXの性能を低下させる。これを防止するには、
SPMの強度を前述のXPM(クロック光の引き起こす
位相変調)の強度より小さくする必要がある。漏話光の
量を信号強度以下にするためには、SPMの強度をXP
Mの強度にたいして時分割信号の多重数の逆数以下に、
即ち最低でも1/2以下(2多重された光信号を分離す
る光DEMUXの場合)とすればよい。このためには、
半導体光増幅器に入力されるクロック光のピーク強度が
信号光のピーク強度の2倍以上となるようにするれば良
い。この様に信号光の強度を設定することにより、信号
光のパターンやマーク率変動に依存した信号歪の問題も
低減される。
In the optical DEMUX of the present invention, when the intensity of the signal light input to the semiconductor optical amplifier becomes large, a phenomenon called self-phase modulation (SPM) in which the signal light itself undergoes phase modulation due to the intensity change of the signal light itself. Occurs. SPM
Optical DEMUX even when the clock light is off when
Since the signal light is output from the light source, the light becomes crosstalk light, which deteriorates the performance of the optical DEMUX. To prevent this,
It is necessary to make the intensity of SPM smaller than the intensity of XPM (phase modulation caused by clock light) described above. To reduce the amount of crosstalk light below the signal strength, set the SPM strength to XP
Below the reciprocal of the multiplex of the time division signal for the intensity of M,
That is, at least 1/2 or less (in the case of an optical DEMUX that separates two multiplexed optical signals). To do this,
The peak intensity of the clock light input to the semiconductor optical amplifier may be twice or more the peak intensity of the signal light. By setting the intensity of the signal light in this way, the problem of signal distortion depending on the pattern of the signal light and the fluctuation of the mark rate can be reduced.

【0016】本発明の光DEMUXの出力は、図4
(4)に示すように光遅延線105の遅延量τだけ時間
差のある2つの光パルスとなるので、光スイッチング時
間は遅延量τと同程度の幅となる。従って、光干渉計の
遅延量τを1/Rb以下となるように設定することによ
って、光スイッチング時間がおよそ1/Rb以下とな
り、光DEMUX動作を実現することができる。
The output of the optical DEMUX of the present invention is shown in FIG.
As shown in (4), since there are two optical pulses with a time difference of the delay amount τ of the optical delay line 105, the optical switching time has the same width as the delay amount τ. Therefore, by setting the delay amount τ of the optical interferometer to be 1 / Rb or less, the optical switching time is approximately 1 / Rb or less, and the optical DEMUX operation can be realized.

【0017】また、本発明の光DEMUXは図4(2)
の点線で示す遅い位相変調成分の影響を持っているた
め、クロック光の引き起こすXPMの生じる時間すなわ
ちクロック光の立ち上がり時間(クロック光パルス幅の
約1/2)が光遅延線105の遅延量τに比べて長くな
ると、光DEMUXの出力光強度が低下する。約3dB
の効率低下まで許容するものとすれば、クロック光のパ
ルス幅を遅延量τの4倍以下となるようにすることで、
光DEMUXの出力強度の低下を防ぐことができる。
The optical DEMUX of the present invention is shown in FIG.
Since it has the influence of the slow phase modulation component indicated by the dotted line, the time at which the XPM caused by the clock light, that is, the rise time of the clock light (about 1/2 of the clock light pulse width) is the delay amount τ of the optical delay line 105. When the length is longer than that of, the output light intensity of the optical DEMUX decreases. About 3 dB
Assuming that the decrease in the efficiency of 1 is allowed, by setting the pulse width of the clock light to be 4 times or less of the delay amount τ,
It is possible to prevent a decrease in output intensity of the optical DEMUX.

【0018】信号光とクロック光が同時に光受信器に入
射するとき、クロック光は雑音として作用し、光受信器
の特性を劣化させる恐れがある。しかし、クロック光と
信号光とは異なる波長の光を用いており、光干渉計の干
渉条件は信号光の波長で最適となるよう設定しているた
め、クロック光の波長では干渉条件はずれており、クロ
ック光は弱められて出力される。さらに、徹底してクロ
ック光を除去するためには以下の方法が有効である。即
ち、信号光を透過しクロック光を遮断するように設定さ
れた光フィルタを用いて、半導体光増幅器から出力され
る信号光を、光フィルタと光干渉計の双方を通過せしめ
たのち光受信器で受信することによって、信号光中に漏
れ込むクロック光を除去できる。光フィルタを光干渉計
の直前に配置しても同じ効果が得られる。また信号光と
クロック光を互いに対向する方向から半導体光増幅器に
入力することによって、受信器に入力されるクロック光
が除去される。
When the signal light and the clock light are incident on the optical receiver at the same time, the clock light acts as noise, which may deteriorate the characteristics of the optical receiver. However, since the clock light and the signal light have different wavelengths, and the interference conditions of the optical interferometer are set to be optimal for the signal light wavelength, the interference conditions are not correct at the wavelength of the clock light. , The clock light is weakened and output. Furthermore, the following method is effective for thoroughly removing the clock light. That is, using an optical filter set to transmit the signal light and block the clock light, the signal light output from the semiconductor optical amplifier is passed through both the optical filter and the optical interferometer, and then the optical receiver. The clock light leaking into the signal light can be removed by receiving at. The same effect can be obtained by disposing the optical filter immediately before the optical interferometer. Moreover, the clock light input to the receiver is removed by inputting the signal light and the clock light into the semiconductor optical amplifier from opposite directions.

【0019】また、本発明の光DEMUX方式において
は、入力信号光が光遅延線の遅延量τより早い位相変調
成分を持っている場合、クロック光が入力されない場合
でも出力光が現れる可能性がある。このような位相変調
成分は信号光が初めから持っている周波数チャープや、
伝送に用いられた光ファイバの分散によって発生する可
能性がある。このような場合には、狭帯域光フィルタ、
光ファイバ等を利用した位相変調低減手段を用いてあら
かじめ信号光の位相変調を補償することで本発明の光D
EMUXを正常に動作させることができる。
Further, in the optical DEMUX system of the present invention, when the input signal light has a phase modulation component faster than the delay amount τ of the optical delay line, the output light may appear even if the clock light is not input. is there. Such a phase modulation component is the frequency chirp that the signal light has from the beginning,
It can be caused by the dispersion of the optical fiber used for transmission. In such a case, a narrow band optical filter,
The optical D of the present invention is obtained by compensating the phase modulation of the signal light in advance by using the phase modulation reducing means using an optical fiber or the like.
The EMUX can operate normally.

【0020】またさらに、入力信号が位相揺らぎを持っ
ている場合でも常にクロック光との相対位相差を一定に
なるような制御回路設けることにより、光DEMUXの
動作を安定化することができる。このためには、光受信
器に入力される光信号強度が最大となるように信号光と
クロック光の位相差を調整することによって、もしく
は、半導体光増幅器から出力される光信号強度が最小と
なるように信号光とクロック光の位相差を調整する様な
帰還回路によって、クロック光と信号光の位相を常に最
適の状態とすることができる。
Further, even if the input signal has phase fluctuation, the operation of the optical DEMUX can be stabilized by providing the control circuit so that the relative phase difference with the clock light is always constant. For this purpose, the phase difference between the signal light and the clock light is adjusted so that the optical signal strength input to the optical receiver is maximized, or the optical signal strength output from the semiconductor optical amplifier is minimized. A feedback circuit that adjusts the phase difference between the signal light and the clock light so that the phases of the clock light and the signal light can always be in the optimum state.

【0021】また入力信号が波長揺らぎを持っている場
合や、信号光の波長を可変できない様な場合において
も、光干渉計の出力光に含まれる、光信号の強度が最大
となるように光干渉計の光路差を調整することによって
常に光干渉計の動作点を最適化できる。
In addition, even when the input signal has wavelength fluctuation or the wavelength of the signal light cannot be varied, the optical signal included in the output light of the optical interferometer has the maximum optical signal intensity. The operating point of the optical interferometer can always be optimized by adjusting the optical path difference of the interferometer.

【0022】[0022]

【実施例】図1は本発明の第1の実施例を示す構成図で
ある。伝送速度Rbの情報信号で変調された強度変調光
であるRbの信号光と、繰返し周波数がRbの整数分の一
であるクロック光の2つの光を半導体光増幅器101に
入射する。クロック光は、光DEMUXの動作をコント
ロ−ルする制御信号である。半導体光増幅器101から
の出力を、一方の光路104に遅延量τの光遅延線10
5を有する2本の光路(103及び104)に分岐して
再度合波する光干渉計102に通過させたのち、光受信
器107で受信する。半導体光増幅器101中では信号
光にはクロック光の強度に比例した相互位相変調(XP
M)が誘起される。クロック光のピ−ク光強度が信号光
のピ−ク光強度に比べて十分に大きい場合、信号光自身
による半導体光増幅器101の利得や位相変調の効果は
小さいものとして無視することができる。半導体光増幅
器101を通過した信号光は光干渉計102に入力さ
れ、位相変調成分が強度変調に変換される。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. Two lights, Rb signal light, which is intensity-modulated light modulated with an information signal of transmission rate Rb, and clock light, whose repetition frequency is a fraction of Rb, are incident on the semiconductor optical amplifier 101. The clock light is a control signal for controlling the operation of the optical DEMUX. The output from the semiconductor optical amplifier 101 is supplied to one optical path 104 by the optical delay line 10 having a delay amount τ.
After branching into the two optical paths (103 and 104) having 5 and passing through the optical interferometer 102 which combines again, it is received by the optical receiver 107. In the semiconductor optical amplifier 101, the signal light has a cross phase modulation (XP) proportional to the intensity of the clock light.
M) is induced. When the peak light intensity of the clock light is sufficiently higher than the peak light intensity of the signal light, the gain of the semiconductor optical amplifier 101 and the phase modulation effect by the signal light itself can be ignored because they are small. The signal light that has passed through the semiconductor optical amplifier 101 is input to the optical interferometer 102, and the phase modulation component is converted into intensity modulation.

【0023】図1と図4に示すクロック光、信号光のタ
イミングチャートを使って本発明の動作原理を説明す
る。図4(1)はクロック光の光強度を示し、図4(2)(3)
は光干渉計102の2つの光経路103、104中の光
信号の位相の様子を示している。図4では、動作原理を
示すため、入力信号光は連続光(CW光)と考えてい
る。経路104は遅延時間τの光遅延線105を含むた
め、出力光は時間的にτだけ遅延している。光干渉計1
02は、クロック光が入力されないとき、信号光の波長
を調整することで透過率が最小なるように設定されてい
る。すなわち、信号光の波長で、光経路103、104
の光路長の差がちょうど波長の(整数+1/2)倍とな
っている。このためクロック光が入力されたとき、光干
渉計102からは図4(4)のような出力光が得られる。
すなわちXPMのかかった光信号はτだけ遅延した自分
自身と干渉するため、τに比べて高速の位相変化が生じ
ている部分で大きな光出力が得られ、出力信号のパルス
幅は遅延時間τと同程度の幅となる。図4(2)(3)中に点
線で示したキャリア寿命に対応した遅い相互位相変調成
分が存在する場合でも、遅延時間τより遅い位相変調成
分はキャンセルされ、応答時間数ps以下の高速の光ス
イッチングを実現することが可能である。なおクロック
光によって生じるXPMの影響はキャンセルされてはな
らないため、クロック光パルスの立上り/立下がり時間
はτと同程度か、より短くする必要がある。
The operating principle of the present invention will be described with reference to the timing charts of clock light and signal light shown in FIGS. FIG. 4 (1) shows the light intensity of the clock light, and FIG. 4 (2) (3)
Shows the phase of the optical signals in the two optical paths 103 and 104 of the optical interferometer 102. In FIG. 4, the input signal light is considered to be continuous light (CW light) in order to show the operation principle. Since the path 104 includes the optical delay line 105 having the delay time τ, the output light is delayed by τ in time. Optical interferometer 1
02 is set so that the transmittance is minimized by adjusting the wavelength of the signal light when the clock light is not input. That is, at the wavelength of the signal light, the optical paths 103 and 104
The difference in the optical path lengths is exactly (integer + 1/2) times the wavelength. Therefore, when the clock light is input, the output light as shown in FIG. 4 (4) is obtained from the optical interferometer 102.
That is, since the optical signal on which XPM is applied interferes with itself delayed by τ, a large optical output can be obtained in a portion where the phase change is faster than τ, and the pulse width of the output signal is the delay time τ. It is about the same width. Even when there is a slow cross-phase modulation component corresponding to the carrier life shown by the dotted line in FIGS. 4 (2) and (3), the phase modulation component slower than the delay time τ is canceled and the response time of several ps or less Optical switching can be realized. Since the influence of XPM caused by the clock light must not be canceled, the rise / fall time of the clock light pulse needs to be about the same as or shorter than τ.

【0024】本方式では、半導体光増幅器101として
利得の偏波依存性の無いアンプを用いた場合、信号光に
誘起されるXPMの量は信号光の偏波状態に依存しなく
なるため、原理的に偏波無依存の光DEMUXが実現で
きる。
In the present method, when an amplifier having no gain polarization dependency is used as the semiconductor optical amplifier 101, the amount of XPM induced in the signal light does not depend on the polarization state of the signal light, so that in principle. A polarization-independent optical DEMUX can be realized.

【0025】信号光が伝送速度Rbの強度変調された光パ
ルス列の場合でも、クロック光のパルス幅が信号光のパ
ルス幅より狭い場合、上記と同様の原理で光スイッチン
グを行うことが可能である。図1の実施例を以下のよう
な動作条件で実験的に検証した。繰り返し周波数10G
Hzパルス幅約10psのクロック光を用い、光遅延線
105の遅延時間を5psに、半導体光増幅器(利得1
6dB)に入力される信号光強度を0.05mWに、ま
たクロック光の強度を0.4mWにした状態で光スイッ
チング動作(スイッチング時間10ps)を確認した。
さらに信号光としてパルス幅25psの光パルスを多重
した20Gbit/sの信号光を用い、10Gbit/
sへのDEMUX動作を確認した。
Even when the signal light is an intensity-modulated optical pulse train at the transmission rate Rb, if the pulse width of the clock light is narrower than the pulse width of the signal light, optical switching can be performed according to the same principle as described above. . The embodiment of FIG. 1 was experimentally verified under the following operating conditions. Repeat frequency 10G
Using a clock light with a Hz pulse width of about 10 ps, the delay time of the optical delay line 105 is set to 5 ps and the semiconductor optical amplifier (gain 1
The optical switching operation (switching time 10 ps) was confirmed with the signal light intensity input to 6 dB) at 0.05 mW and the clock light intensity at 0.4 mW.
Further, as the signal light, a signal light of 20 Gbit / s in which an optical pulse having a pulse width of 25 ps is multiplexed is used, and
The DEMUX operation to s was confirmed.

【0026】図5に信号光(1)、クロック光(2)、DEM
UX出力光(3)の様子を示す。クロック光と同時に入射
された信号光のみがDEMUX出力光として得られるた
め、例えばクロック光として繰り返し周波数10GH
z、パルス幅10ps程度の光パルス列を使用すること
により、40〜100GHzの信号光から10GHzの
信号を分離する光DEMUXが実現可能となる。
FIG. 5 shows the signal light (1), the clock light (2), and the DEM.
The state of UX output light (3) is shown. Since only the signal light incident at the same time as the clock light is obtained as the DEMUX output light, the repetition frequency is, for example, 10 GHz as the clock light.
By using an optical pulse train with z and a pulse width of about 10 ps, an optical DEMUX that separates a signal of 10 GHz from a signal light of 40 to 100 GHz can be realized.

【0027】本発明の光DEMUXの出力光のパルス幅
(光スイッチのウインドウ幅)は光遅延線105の遅延時
間τと同程度の幅となる。したがって40〜100Gbit/sの
光伝送系では光遅延線105の遅延時間を20〜5ps程度
とする必要があり、この長さは例えばガラス中で約4〜1
mm程度となる。このような遅延量を持つ光干渉計102
は、ガラス導波路や半導体光導波路を用いて容易に実現
できる大きさである。なお、図1示す光干渉計102の
形状を持つ光干渉計はマッハツェンダ型光干渉計と呼ば
れることがある。マッハツェンダ型光干渉計は、半導体
光増幅器や光導波路と集積化して製作した例が報告され
ている。この点でマッハツェンダ型光干渉計は、本発明
に最も適した光干渉計の一つである。しかし、一方の光
路に遅延量τの光遅延線を有する2本の光路に分岐して
再度合波して干渉させるという機能を満足するように、
マイケルソン、ファブリ−ペロ−等の他の名称で呼ばれ
る光干渉計を用いても同じ効果が得られる。
Pulse width of output light of the optical DEMUX of the present invention
The window width of the optical switch is about the same as the delay time τ of the optical delay line 105. Therefore, in an optical transmission system of 40 to 100 Gbit / s, the delay time of the optical delay line 105 needs to be about 20 to 5 ps, and this length is about 4 to 1 in glass, for example.
mm. Optical interferometer 102 having such a delay amount
Is a size that can be easily realized by using a glass waveguide or a semiconductor optical waveguide. The optical interferometer having the shape of the optical interferometer 102 shown in FIG. 1 is sometimes called a Mach-Zehnder type optical interferometer. It has been reported that the Mach-Zehnder type optical interferometer is manufactured by integrating it with a semiconductor optical amplifier and an optical waveguide. In this respect, the Mach-Zehnder interferometer is one of the most suitable interferometers for the present invention. However, in order to satisfy the function of branching into two optical paths having an optical delay line with a delay amount τ in one optical path and combining them again to cause interference.
The same effect can be obtained by using an optical interferometer called by other names such as Michelson and Fabry-Perot.

【0028】また、半導体光増幅器102に入力され
る、クロック光のピ−ク強度を信号光のピ−ク強度より
十分大きくすることによって、また、半導体光増幅器1
02に入力される信号光の強度を半導体光増幅器の飽和
光入力強度より小さくすることにより、信号光のマ−ク
率変動による出力光強度の揺らぎ(パタ−ン効果)を抑
制できる。
Further, by making the peak intensity of the clock light input to the semiconductor optical amplifier 102 sufficiently larger than the peak intensity of the signal light, the semiconductor optical amplifier 1 is also provided.
By making the intensity of the signal light input into the optical signal 02 smaller than the saturated light input intensity of the semiconductor optical amplifier, it is possible to suppress the fluctuation of the output light intensity (pattern effect) due to the fluctuation of the mark rate of the signal light.

【0029】また必要に応じて半導体光増幅器101の
前や光干渉計102の後等の任意の位置に光ファイバア
ンプなどの光増幅器を挿入することが可能である。また
本発明の方式は信号光の変調方式がRZ,NRZどちら
のばあいにも適用できる。
If necessary, an optical amplifier such as an optical fiber amplifier can be inserted at an arbitrary position such as in front of the semiconductor optical amplifier 101 or after the optical interferometer 102. Further, the method of the present invention can be applied regardless of whether the signal light modulation method is RZ or NRZ.

【0030】図6と図7は本発明の第2及び第3の実施
例であり、受信器の雑音となるクロック光の除去方法を
示している。
FIGS. 6 and 7 show the second and third embodiments of the present invention, and show a method of removing the clock light which becomes the noise of the receiver.

【0031】図6の第2の実施例では受信器にはいるク
ロック光を除去するため、クロック光波長を阻止し信号
光波長を透過する特性を持った光フィルタ106を光干
渉計102の直後に挿入する。なお、光フィルタ106
は光干渉計102の直前に挿入しても同じ効果が得られ
る。
In the second embodiment of FIG. 6, in order to remove the clock light entering the receiver, an optical filter 106 having a characteristic of blocking the clock light wavelength and transmitting the signal light wavelength is provided immediately after the optical interferometer 102. To insert. The optical filter 106
Can be inserted just before the optical interferometer 102 to obtain the same effect.

【0032】図7の本発明の第3の実施例ではクロック
光源100より出力されるクロック光を信号光と逆方向
から半導体光増幅器101に入力しているため、クロッ
ク光は光受信器に入射せず光フィルタを用いづともクロ
ック光を阻止できる。図6もしくは図7に示した実施例
は以下に述べる実施例と併用できる。
In the third embodiment of the present invention shown in FIG. 7, since the clock light output from the clock light source 100 is input to the semiconductor optical amplifier 101 from the opposite direction to the signal light, the clock light is incident on the optical receiver. Without using the optical filter, the clock light can be blocked. The embodiment shown in FIG. 6 or 7 can be used in combination with the embodiment described below.

【0033】図8は、本発明の第4の実施例であり、最
初から位相変調成分が含まれている信号光に対する位相
変調成分の補償方法を示している。本発明の光DEMU
X方式では、入力信号光が光遅延線105の遅延量τよ
り早い位相変調成分を持っている場合、クロック光が入
力されない場合でも出力光が現れる可能性がある。この
ような位相変調成分は信号光が初めから持っている周波
数チャ−プや、伝送に用いられた光ファイバの分散によ
って発生する可能性がある。このような信号光に対して
は位相変調低減手段108を通過したのちに半導体光増
幅器に入力すればよい。位相変調低減手段108として
は、例えば信号光より狭い透過帯域を持った光フィルタ
を用いることができる。また分散補償ファイバや光分散
ファイバ、通常分散ファイバ、光学グレ−ティング等の
分散性の媒質によっても実現できる。また光ファイバ中
のソリトン効果等を用いたパルス圧縮等の手段によって
も実現することが可能である。一般に光パルスの位相変
調量を低減し、トランスフォ−ムリミットに近付ける手
法であればどのような手法でも適用することが可能であ
る。さらにこれらの手段のうちいくつかの手法を複合し
て用いることも可能である。この実施例は以下に述べる
実施例と併用できる。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention, which shows a method of compensating for a phase modulation component with respect to a signal light containing a phase modulation component from the beginning. Optical DEMU of the present invention
In the X method, when the input signal light has a phase modulation component that is earlier than the delay amount τ of the optical delay line 105, the output light may appear even if the clock light is not input. Such a phase modulation component may be generated due to the frequency chirp which the signal light originally has or dispersion of the optical fiber used for transmission. Such signal light may be input to the semiconductor optical amplifier after passing through the phase modulation reducing means 108. As the phase modulation reducing means 108, for example, an optical filter having a transmission band narrower than the signal light can be used. It can also be realized by a dispersive medium such as a dispersion compensating fiber, an optical dispersion fiber, a normal dispersion fiber, or an optical grating. It can also be realized by means such as pulse compression using the soliton effect in the optical fiber. In general, any method can be applied as long as it reduces the phase modulation amount of the optical pulse and brings it closer to the transform limit. Furthermore, it is possible to combine and use some of these means. This embodiment can be used in combination with the embodiments described below.

【0034】図9と図10は、本発明の第5及び第6の
実施例であり、入力信号が位相揺らぎを持っている場合
でも常にクロック光との相対位相差を一定にし、安定な
光DEMUX動作を確保する方法を示している。
FIG. 9 and FIG. 10 show the fifth and sixth embodiments of the present invention. Even when the input signal has phase fluctuation, the relative phase difference with the clock light is always constant and stable light is obtained. A method of ensuring DEMUX operation is shown.

【0035】図9の第5の実施例では、信号光とクロッ
ク光の位相関係が最適の時、光干渉計102の出力が最
大になることを利用して制御を行う。光干渉計102か
らの出力を、第1の出力と第2の出力の2つに分岐し、
第1の出力は光受信器107で受信する。一方、第2の
出力は光検出器109で検出し、検出された信号を制御
回路110を介してクロック光100の通過する位相変
調手段111に帰還することで、光検出器109で検出
される信号強度が最大となるようにクロック光の位相を
調整する。光検出器109では光の平均強度を測定し、
制御回路110ではこの値が最大となるように位相調整
手段111を制御している。これにより信号光の位相ゆ
らぎがある場合にも常に最適位相となる帰還がかかるた
め安定なDEMUX動作が得られる。本実施例は位相調
整手段111は例えば、光ファイバ等の長さを電気や熱
等を用いて可変する可変遅延器で実現できる。また、ニ
オブ酸リチウム、GaAs系半導体、InP系半導体等
の材料を使った周知の位相変調器を用いてもよい。この
他にも、信号光の位相を変化させたり、クロック光源の
発振周波数を可変することによっても実現することがで
きる。また光検出機109の出力のうち、信号光に含ま
れる繰返し周波数Rbの周波数成分が最大となるように
制御を行うことも可能である。
In the fifth embodiment of FIG. 9, control is performed by utilizing the fact that the output of the optical interferometer 102 becomes maximum when the phase relationship between the signal light and the clock light is optimum. The output from the optical interferometer 102 is branched into two, a first output and a second output,
The first output is received by the optical receiver 107. On the other hand, the second output is detected by the photodetector 109 and is detected by the photodetector 109 by feeding back the detected signal to the phase modulation means 111 through which the clock light 100 passes through the control circuit 110. The phase of the clock light is adjusted so that the signal strength becomes maximum. The photodetector 109 measures the average intensity of light,
The control circuit 110 controls the phase adjusting means 111 so that this value becomes maximum. As a result, even if there is a phase fluctuation of the signal light, a feedback that always provides the optimum phase is applied, and a stable DEMUX operation can be obtained. In this embodiment, the phase adjusting means 111 can be realized by, for example, a variable delay device that changes the length of an optical fiber or the like by using electricity or heat. A well-known phase modulator using a material such as lithium niobate, a GaAs semiconductor, an InP semiconductor, or the like may be used. In addition to this, it can be realized by changing the phase of the signal light or changing the oscillation frequency of the clock light source. It is also possible to perform control so that the frequency component of the repetition frequency Rb included in the signal light in the output of the photodetector 109 becomes maximum.

【0036】図10の第6の実施例では、半導体光増幅
器102の利得飽和減少を利用し、信号光とクロック光
の位相関係が最適になったときに半導体光増幅器102
の出力信号強度が最小となることにもとづいて制御を行
っている。半導体光増幅器101からの出力を、第1の
出力と第2の出力の2つに分岐し、第1の出力は光干渉
計102を通過させたのち光受信器107で受信させ
る。一方、第2の出力は光検出器109で検出し、検出
された信号を位相変調手段111に帰還することで、光
検出器109で検出される信号強度が最小となるように
クロック光の位相を調整する。また光検出機109の出
力のうち、信号光に含まれる繰返し周波数Rbの周波数
成分が最大となるように制御を行うことも可能である。
位相調整手段としては第5の実施例と同じものをが使用
できる。
In the sixth embodiment of FIG. 10, the gain saturation reduction of the semiconductor optical amplifier 102 is utilized, and when the phase relationship between the signal light and the clock light is optimized, the semiconductor optical amplifier 102 is used.
The control is performed based on the fact that the output signal strength of the is minimized. The output from the semiconductor optical amplifier 101 is split into a first output and a second output, and the first output is passed through an optical interferometer 102 and then received by an optical receiver 107. On the other hand, the second output is detected by the photodetector 109, and the detected signal is fed back to the phase modulation means 111, so that the phase of the clock light is minimized so that the signal intensity detected by the photodetector 109 is minimized. Adjust. It is also possible to perform control so that the frequency component of the repetition frequency Rb included in the signal light in the output of the photodetector 109 becomes maximum.
The same phase adjusting means as in the fifth embodiment can be used.

【0037】図11は本発明の第7の実施例であり、上
記第1から第6の実施例では光干渉計の干渉条件を入射
する信号光の波長で調整していたのに対し、光干渉計1
02内に干渉条件を調整する光可変遅延線112を導入
することで信号光の波長調整を無用にする例を示してい
る。また、本実施例は入射する信号光の波長が時間的に
揺らぎがある場合にも、光DEMUXを安定に動作させ
られる点で、有効である。本発明は図9で示した第5の
実施例と同じ動作原理に基づいて制御をする。光干渉計
102の出力を第1の出力と第2の出力の2つに分岐
し、第1の出力は光受信器107で受信させる。一方、
第2の出力は光検出器109に入射し、検出された信号
を光可変遅延線112に帰還することで、光検出器10
9で検出される信号光に含まれる繰返し周波数Rbの周
波数成分が最大となるように光可変遅延線112の遅延
量を調整する。光干渉計102内の光可変遅延線の働き
により信号光の波長を調整しなくとも最適干渉条件が得
られる。また帰還回路の働きにより信号光が波長ゆらぎ
を持つ場合にも安定な動作が得られる。本例では制御回
路110によって、光可変遅延線112の長さを変化さ
せることによって本目的を実現している。光可変遅延線
112に要求される最大遅延変化量は1波長程度であ
る。これは干渉計の光路の温度を変化させることによっ
て、また半導体、ガラスなどの媒体に電流注入や電圧印
加を行うことで簡単に実現できる。光可変遅延線112
を図9の第5の実施例と同じ位相可変手段111に変え
ても同じ効果が達成できる。本制御を第5、第6の実施
例で示された制御と同時に行うことも可能である。
FIG. 11 shows the seventh embodiment of the present invention. In the first to sixth embodiments, the interference condition of the optical interferometer is adjusted by the wavelength of the incident signal light. Interferometer 1
In this example, the wavelength variable of the signal light is made unnecessary by introducing the variable optical delay line 112 that adjusts the interference condition in 02. Further, the present embodiment is effective in that the optical DEMUX can be stably operated even when the wavelength of the incident signal light fluctuates with time. The present invention controls on the basis of the same operating principle as the fifth embodiment shown in FIG. The output of the optical interferometer 102 is split into a first output and a second output, and the first output is received by the optical receiver 107. on the other hand,
The second output is incident on the photodetector 109, and the detected signal is returned to the optical variable delay line 112, whereby the photodetector 10
The delay amount of the optical variable delay line 112 is adjusted so that the frequency component of the repetition frequency Rb included in the signal light detected in 9 becomes the maximum. Due to the function of the variable optical delay line in the optical interferometer 102, the optimum interference condition can be obtained without adjusting the wavelength of the signal light. Further, the operation of the feedback circuit enables stable operation even when the signal light has wavelength fluctuation. In the present example, the control circuit 110 realizes this object by changing the length of the variable optical delay line 112. The maximum delay variation required for the variable optical delay line 112 is about one wavelength. This can be easily achieved by changing the temperature of the optical path of the interferometer, or by injecting current or applying voltage to a medium such as semiconductor or glass. Optical variable delay line 112
The same effect can be achieved even if the phase changing means 111 is changed to that of the fifth embodiment of FIG. It is also possible to perform this control simultaneously with the control shown in the fifth and sixth embodiments.

【0038】図12は本発明の第8の実施例であり、伝
送速度Rb1の光信号をN本多重してできた多重化伝送光
信号をN本の伝送速度Rb1の電気信号に分離する光DE
MUXの全体構成を示したものである。伝送速度Rb1の
光信号をN本多重してできた多重化伝送光信号を元に戻
す際に、入射してきた信号光を1対N光分岐113を使
ってN本に分割し、図1、図6、図7、図8、図9、図
10、図11のいずれか、又はそれらを組み合わせた第
1チャネルから第Nチャネルの単位光DEMUX114
をN個使用することでN本の伝送速度Rb1の電気信号に分
離することができる。図中の単位光DEMUX114に
は一例として図6の第2の実施例を示した。この実施例
では位相変調低減手段108は複数の光DEMUX間で
共用することが可能である。また、クロック光源100
は図のように各光DEMUXごとに一つずつ配置する構
成の他に、単一のクロック光源100を1対N光分岐を
使って分配し、各々に必要な遅延線を加える構成も考え
られる。
FIG. 12 shows an eighth embodiment of the present invention, which is an optical signal for separating a multiplexed transmission optical signal formed by multiplexing N optical signals of transmission rate Rb1 into N electrical signals of transmission rate Rb1. DE
It shows the overall configuration of the MUX. When returning the multiplexed transmission optical signal formed by multiplexing N optical signals at the transmission speed Rb1, the incoming signal light is divided into N by using the 1: N optical branch 113, and FIG. Unit optical DEMUX 114 of any one of FIG. 6, FIG. 8, FIG. 8, FIG. 9, FIG. 10, and FIG.
It is possible to separate into N electrical signals of transmission rate Rb1 by using N. The unit light DEMUX 114 in the drawing shows the second embodiment of FIG. 6 as an example. In this embodiment, the phase modulation reducing means 108 can be shared by a plurality of optical DEMUXs. Also, the clock light source 100
In addition to the configuration in which one optical DEMUX is arranged for each optical DEMUX as shown in the figure, a configuration in which a single clock light source 100 is distributed by using a 1: N optical branch and a necessary delay line is added to each is also considered. .

【0039】[0039]

【発明の効果】偏波無依存な半導体光増幅器中のXPM
を用いることができるため、信号光の偏波状態に依存し
ない光DEMUXが実現できる。また干渉計の遅延量τ
より遅い位相変化の影響を受けないため、高速のスイッ
チングが実現できるという効果がある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY XPM in a polarization-independent semiconductor optical amplifier
Can be used, an optical DEMUX that does not depend on the polarization state of the signal light can be realized. Also, the delay amount τ of the interferometer
Since it is not affected by the slower phase change, there is an effect that high-speed switching can be realized.

【0040】また正論理の動作が可能であるという効果
がある。
Further, there is an effect that positive logic operation is possible.

【0041】また半導体光増幅器に入力されるクロック
光のピ−ク強度が信号光のピ−ク強度の2倍以上となる
ようにすることによって、信号光自身が自分自身を位相
変調する自己位相変調の効果を抑制し、出力光の消光比
を高めることができるという効果がある。また信号光の
パタ−ンやマ−ク率変動によって生じる出力光の強度変
化や消光比劣化を低減することができるという効果があ
る。
Further, the peak intensity of the clock light input to the semiconductor optical amplifier is set to be twice or more the peak intensity of the signal light, so that the signal light itself phase-modulates itself. There is an effect that the effect of modulation can be suppressed and the extinction ratio of output light can be increased. Further, there is an effect that it is possible to reduce the intensity change of the output light and the extinction ratio deterioration which are caused by the pattern of the signal light and the fluctuation of the mark rate.

【0042】また、光干渉計の遅延量τを1/Rb以下
とすることで、光スイッチング時間が約1/Rb以下に
抑えられるので、出力光の消光比を高め、漏話を低減す
るという効果がある。
Further, by setting the delay amount τ of the optical interferometer to 1 / Rb or less, the optical switching time can be suppressed to about 1 / Rb or less, so that the extinction ratio of the output light is increased and crosstalk is reduced. There is.

【0043】また光干渉計としてマッハツェンダ型光干
渉計を用いることによって、干渉計の構成を簡素化、小
型化し、また、干渉計内で生じる多重反射を抑制し、出
力光の消光比を高めることができるという効果がある。
Further, by using a Mach-Zehnder type optical interferometer as the optical interferometer, the structure of the interferometer is simplified and miniaturized, and the multiple reflection occurring in the interferometer is suppressed and the extinction ratio of the output light is increased. There is an effect that can be.

【0044】また信号光を透過しクロック光を遮断する
ように設定された光フィルタを用いて、半導体光増幅器
から出力される信号光を、光フィルタと光干渉計の双方
を通過せしめたのち光受信器で受信することによって、
クロック光の漏れ込みを効果的に抑制でき光受信器の特
性劣化防止に効果がある。
Further, by using an optical filter set to transmit the signal light and block the clock light, the signal light output from the semiconductor optical amplifier is passed through both the optical filter and the optical interferometer, and then the optical signal is transmitted. By receiving at the receiver,
The leakage of clock light can be effectively suppressed, and it is effective in preventing the characteristic deterioration of the optical receiver.

【0045】また信号光とクロック光を互いに対向する
方向から半導体光増幅器に入力した場合にも同様の効果
がある。
The same effect can be obtained when the signal light and the clock light are input to the semiconductor optical amplifier from opposite directions.

【0046】またさらに位相変調低減手段を用いて、あ
らかじめ信号光の位相変調量を低減することにより信号
光が始めから大きな位相変調成分を持つ場合でも本発明
の手法が適用できるようになるという効果がある。
Further, by further reducing the phase modulation amount of the signal light by using the phase modulation reducing means, the method of the present invention can be applied even when the signal light has a large phase modulation component from the beginning. There is.

【0047】またさらに、光受信器に入力される光信号
強度が最大となるように信号光とクロック光の位相差を
調整することによって、もしくは、該半導体光増幅器か
ら出力される光信号強度が最小となるように信号光とク
ロック光の位相差を調整することによって、信号光の位
相揺らぎがある場合でも安定な光DEMUXが提供でき
る。
Furthermore, by adjusting the phase difference between the signal light and the clock light so that the optical signal strength input to the optical receiver becomes maximum, or the optical signal strength output from the semiconductor optical amplifier is adjusted. By adjusting the phase difference between the signal light and the clock light so that the signal light and the clock light are minimized, a stable optical DEMUX can be provided even when there is phase fluctuation in the signal light.

【0048】また光干渉計の出力光に含まれる、信号光
に含まれる繰返し周波数Rb周波数成分の強度が最大と
なるように該光干渉計の光路差を調整することによっ
て、信号光の波長揺らぎがある場合でも安定な光DEM
UXが提供できる。この方法は光DEMUXを動作させ
るための信号光の波長制御を無用にする点でも有用であ
る。
Further, by adjusting the optical path difference of the optical interferometer so that the intensity of the repetition frequency Rb frequency component contained in the signal light contained in the output light of the optical interferometer is maximized, the wavelength fluctuation of the signal light is adjusted. Stable optical DEM even when there is
UX can provide. This method is also useful in that the wavelength control of the signal light for operating the optical DEMUX becomes unnecessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例、本発明の光DEMUX
を示す構成図である。
FIG. 1 is a first embodiment of the present invention, an optical DEMUX of the present invention.
It is a block diagram which shows.

【図2】従来の光DEMUXを示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a conventional optical DEMUX.

【図3】従来の光DEMUXの光スイッチング動作の説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an optical switching operation of a conventional optical DEMUX.

【図4】本発明の光DEMUXの光スイッチング動作の
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an optical switching operation of the optical DEMUX of the present invention.

【図5】本発明の光DEMUX動作の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of an optical DEMUX operation of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例、光フィルタによるクロ
ック光除去方式の構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention, a clock light elimination system using an optical filter.

【図7】本発明の第3の実施例、クロック光と信号光の
対向入射によるクロック光除去方式の構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a third embodiment of the present invention, which is a clock light removal system by counter incidence of clock light and signal light.

【図8】本発明の第4の実施例、あらかじめ位相変調成
分をもつ信号光の位相変調成分を補償する方式の構成図
である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a system for compensating a phase modulation component of signal light having a phase modulation component in advance according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施例、帰還回路による信号光
とクロック光の相対位相安定化方式の構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram of a relative phase stabilization system for signal light and clock light by a feedback circuit according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6の実施例、帰還回路による信号
光とクロック光の相対位相安定化方式の構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a relative phase stabilization system for signal light and clock light by a feedback circuit according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第7の実施例、帰還回路による光干
渉計の動作の安定化方式の構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a method for stabilizing the operation of the optical interferometer by the feedback circuit according to the seventh embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第8の実施例、光DEMAUXの全
体の構成図である。
FIG. 12 is an overall configuration diagram of an optical DEMAUX according to an eighth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100・・・クロック光、101・・・半導体光増幅器、102・・・光干
渉計、103,104・・・光経路、105・・・光遅延線、106・・・光フ
ィルタ、107・・・光受信器、108・・・位相変調低減手段、10
9・・・光検出器、110・・・制御回路、111・・・位相可変手段、
112・・・光可変遅延線、113・・・1対N光分岐、114・・・単位
光DEMUX、200・・・光ル−プミラ−、201・・・光カプラ、20
2,203・・・光経路、204・・・半導体光増幅器、205・・・光フィ
ルタ、206・・・光受信器。
100 ... Clock light, 101 ... Semiconductor optical amplifier, 102 ... Optical interferometer, 103, 104 ... Optical path, 105 ... Optical delay line, 106 ... Optical filter, 107 ... Optical Receiver, 108 ... Phase modulation reducing means, 10
9 ... Photodetector, 110 ... Control circuit, 111 ... Phase changing means,
112 ... Optical variable delay line, 113 ... 1 to N optical branch, 114 ... Unit optical DEMUX, 200 ... Optical loop mirror, 201 ... Optical coupler, 20
2, 203 ... Optical path, 204 ... Semiconductor optical amplifier, 205 ... Optical filter, 206 ... Optical receiver.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも、伝送速度Rbの信号光と、繰
返し周波数が前記Rbの整数分の一であるクロック光の
2つの光を半導体光増幅器に入射し、前記半導体光増幅
器からの出力を、一方の光路に遅延量τの光遅延線を有
する2本の光路に分岐して再度合波する光干渉計に通過
させたのち、光受信器で受信することを特徴とする光時
分割多重信号分離方式。
1. At least two lights, a signal light having a transmission rate Rb and a clock light having a repetition frequency that is a fraction of the integer Rb, are incident on a semiconductor optical amplifier, and an output from the semiconductor optical amplifier is generated, An optical time division multiplexed signal characterized by being branched by two optical paths having an optical delay line with a delay amount τ in one optical path, passed through an optical interferometer which combines again, and then received by an optical receiver. Separation method.
【請求項2】前記光干渉計の光透過率が最小となる前記
信号光の波長を選択し、かつ、前記半導体光増幅器に入
力される前記クロック光のピーク強度が前記信号光のピ
ーク強度の略2倍以上となるように、かつ、前記光干渉
計の前記遅延量τを前記Rbの逆数以下、かつ、前記ク
ロック光のパルス幅を前記遅延量τの略4倍以下となる
ように設定することを特徴とする請求項1に記載の光時
分割多重信号分離方式。
2. The wavelength of the signal light that minimizes the light transmittance of the optical interferometer is selected, and the peak intensity of the clock light input to the semiconductor optical amplifier is the peak intensity of the signal light. The delay amount τ of the optical interferometer is set to be approximately twice or more, the reciprocal number of the Rb or less, and the pulse width of the clock light is approximately four times or less of the delay amount τ. The optical time division multiplex signal demultiplexing method according to claim 1, wherein
【請求項3】少なくとも、伝送速度Rbの信号光と、制
御端子を有する位相可変手段を通過させた繰返し周波数
がRbの整数分の一であるクロック光の2つの光を半導
体光増幅器に入射し、前記半導体光増幅器からの出力
を、一方の光路に遅延量τの光遅延線を有する2本の光
路に分岐して再度合波する光干渉計を通過させたのち、
第1の出力と第2の出力の2つに分岐し、前記第1の出
力は光受信器で受信させ、前記第2の出力を光検出器で
検出し、検出された信号を前記位相可変手段に帰還する
ことで、前記光検出器で検出される信号強度が最大とな
るように前記クロック光の位相を調整することを特徴と
する光時分割多重信号分離方式。
3. A semiconductor optical amplifier is provided with at least two lights, a signal light having a transmission rate Rb and a clock light having a repetition frequency that is a fraction of Rb that has passed through a phase varying means having a control terminal. After passing the output from the semiconductor optical amplifier through an optical interferometer which branches into two optical paths having an optical delay line with a delay amount τ in one optical path and combines again.
A first output and a second output are branched into two, the first output is received by an optical receiver, the second output is detected by a photodetector, and the detected signal is phase-varied. The optical time division multiplex signal separation system, wherein the phase of the clock light is adjusted so that the signal intensity detected by the photodetector is maximized by returning to the means.
【請求項4】前記光干渉計の光透過率が最小となる前記
信号光の波長を選択し、かつ、前記半導体光増幅器に入
力される前記クロック光のピーク強度が前記信号光のピ
ーク強度の略2倍以上となるように、かつ、前記光干渉
計の前記遅延量τを前記Rbの逆数以下、かつ、前記ク
ロック光のパルス幅を前記遅延量τの略4倍以下となる
ように設定することを特徴とする請求項3に記載の光時
分割多重信号分離方式。
4. The wavelength of the signal light that minimizes the light transmittance of the optical interferometer is selected, and the peak intensity of the clock light input to the semiconductor optical amplifier is the peak intensity of the signal light. The delay amount τ of the optical interferometer is set to be approximately twice or more, the reciprocal number of the Rb or less, and the pulse width of the clock light is approximately four times or less of the delay amount τ. The optical time division multiplexing signal separation system according to claim 3, wherein
【請求項5】少なくとも、伝送速度Rbの信号光と、制
御端子を有する位相可変手段を通過させた繰返し周波数
がRbの整数分の一であるクロック光の2つの光を半導
体光増幅器に入射し、前記半導体光増幅器からの出力
を、第1の出力と第2の出力の2つに分岐し、前記第1
の出力は一方の光路に遅延量τの光遅延線を有する2本
の光路に分岐して再度合波する光干渉計を通過させたの
ち光受信器で受信させ、前記第2の出力を光検出器で検
出し、検出された信号を前記位相変調手段に帰還するこ
とで、前記光検出器で検出される信号強度が最小となる
ように前記クロック光の位相を調整することを特徴とす
る光時分割多重信号分離方式。
5. At least two signals, a signal light having a transmission rate Rb and a clock light having a repetition frequency that is a fraction of Rb and passed through a phase varying means having a control terminal, are incident on a semiconductor optical amplifier. , The output from the semiconductor optical amplifier is branched into two outputs, a first output and a second output,
Output is passed through an optical interferometer that splits into two optical paths having an optical delay line with a delay amount τ in one optical path and is then multiplexed again, and then received by an optical receiver. The phase of the clock light is adjusted so that the signal intensity detected by the photodetector is returned to the phase modulation means, and the signal intensity detected by the photodetector is minimized. Optical time division multiplexing signal separation method.
【請求項6】前記光干渉計の光透過率が最小となる前記
信号光の波長を選択し、かつ、前記半導体光増幅器に入
力される前記クロック光のピーク強度が前記信号光のピ
ーク強度の略2倍以上となるように、かつ、前記光干渉
計の前記遅延量τを前記Rbの逆数以下、かつ、前記ク
ロック光のパルス幅を前記遅延量τの略4倍以下となる
ように設定ることを特徴とする請求項5に記載の光時分
割多重信号分離方式。
6. The wavelength of the signal light that minimizes the light transmittance of the optical interferometer is selected, and the peak intensity of the clock light input to the semiconductor optical amplifier is the peak intensity of the signal light. The delay amount τ of the optical interferometer is set to be approximately twice or more, the reciprocal number of the Rb or less, and the pulse width of the clock light is approximately four times or less of the delay amount τ. The optical time division multiplexing signal demultiplexing system according to claim 5, wherein
【請求項7】少なくとも、伝送速度Rbの信号光と、繰
返し周波数が前記Rbの整数分の一であるクロック光の
2つの光を半導体光増幅器に入射し、前記半導体光増幅
器からの出力を、一方の光路に遅延量が可変な光可変遅
延線を有する2本の光路に分岐して再度合波する光干渉
計に通過させたのち、第1の出力と第2の出力の2つに
分岐し、第1の出力を光受信器で受信させ、第2の出力
を光検出器に入射し、検出された信号を前記光可変遅延
線に帰還することで、前記光検出器で検出される前記信
号光に含まれる繰返し周波数成分Rbの強度が最大とな
るように前記光可変遅延線の遅延量を調整することを特
徴とする光時分割多重信号分離方式。
7. At least two lights, a signal light having a transmission rate Rb and a clock light having a repetition frequency that is a fraction of the integer Rb, are incident on a semiconductor optical amplifier, and an output from the semiconductor optical amplifier is generated. After branching into two optical paths having an optical variable delay line with variable delay amount in one optical path and passing them through an optical interferometer that combines again, it is branched into two of a first output and a second output. Then, the first output is received by the optical receiver, the second output is incident on the photodetector, and the detected signal is fed back to the optical variable delay line to be detected by the photodetector. An optical time division multiplexing signal separation system, wherein the delay amount of the optical variable delay line is adjusted so that the intensity of the repetitive frequency component Rb contained in the signal light becomes maximum.
【請求項8】前記半導体光増幅器に入力される前記クロ
ック光のピーク強度が前記信号光のピーク強度の略2倍
以上となるように、かつ、前記光干渉計の前記遅延量τ
を前記Rbの逆数以下、かつ、前記クロック光のパルス
幅を前記遅延量τの略4倍以下となるように設定するこ
とを特徴とする請求項7に記載の光時分割多重信号分離
方式。
8. The peak intensity of the clock light input to the semiconductor optical amplifier is approximately twice or more the peak intensity of the signal light, and the delay amount τ of the optical interferometer.
9. The optical time division multiplex signal demultiplexing method according to claim 7, wherein is set to be less than or equal to the reciprocal of Rb, and the pulse width of the clock light is approximately four times or less than the delay amount τ.
【請求項9】前記光干渉計の直前もしくは直後に、前記
信号光を透過せしめ前記クロック光を阻害する、光フィ
ルタを挿入することを特徴とする請求項1から8のいず
れかに記載の光時分割多重信号分離方式。
9. An optical filter according to claim 1, further comprising an optical filter inserted immediately before or after the optical interferometer, the optical filter transmitting the signal light and blocking the clock light. Time division multiplex signal separation method.
【請求項10】前記信号光と前記クロック光を前記半導
体光増幅器に対して互いに対向する方向から入力するこ
とを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の光時
分割多重信号分離方式。
10. The optical time division multiplex signal demultiplexing system according to claim 1, wherein the signal light and the clock light are input to the semiconductor optical amplifier in directions opposite to each other. .
【請求項11】前記信号光として、あらかじめ位相変調
低減手段を通過させた信号光を使用することを特徴とす
る請求項1から10のいずれかに記載の光時分割多重信
号分離方式。
11. The optical time division multiplexing signal demultiplexing system according to claim 1, wherein a signal light which has passed through a phase modulation reducing means in advance is used as the signal light.
【請求項12】前記半導体光増幅器として、利得が入射
光偏波に依存しない半導体光増幅器を使用することを特
徴とする請求項1から11のいずれかに記載の光時分割
多重信号分離方式。
12. The optical time division multiplex signal demultiplexing system according to claim 1, wherein a semiconductor optical amplifier whose gain does not depend on an incident optical polarization is used as said semiconductor optical amplifier.
【請求項13】伝送速度Rb1の光信号をN本多重してで
きた多重化伝送光信号を元に戻す際に、前記多重化伝送
光信号を1対N光分岐を使ってN本に分割し、請求項1
から12のいずれかに記載の光時分割多重信号分離方式
を用いた光時分割多重信号分離装置をN個用意して、N
本の伝送速度Rb1の電気信号に分離することを特徴とす
る光時分割多重信号分離方式。
13. When returning a multiplexed transmission optical signal produced by multiplexing N optical signals of a transmission rate Rb1, the multiplexed transmission optical signal is divided into N using a 1: N optical branch. Then, claim 1
N to 12 optical time division multiplexing signal demultiplexing devices using the optical time division multiplexing signal demultiplexing method described in any one of
An optical time division multiplexing signal demultiplexing method characterized by demultiplexing into electrical signals of a book transmission rate Rb1.
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