JPH0843865A - All light reproducing repeater - Google Patents

All light reproducing repeater

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Publication number
JPH0843865A
JPH0843865A JP6182488A JP18248894A JPH0843865A JP H0843865 A JPH0843865 A JP H0843865A JP 6182488 A JP6182488 A JP 6182488A JP 18248894 A JP18248894 A JP 18248894A JP H0843865 A JPH0843865 A JP H0843865A
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JP
Japan
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optical
ring
polarization
light
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP6182488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Iwatsuki
岩月  勝美
Kenichi Suzuki
謙一 鈴木
Shigeto Nishi
成人 西
Masatoshi Saruwatari
正俊 猿渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0843865A publication Critical patent/JPH0843865A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/3515All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam
    • G02F1/3517All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer
    • G02F1/3519All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer of Sagnac type, i.e. nonlinear optical loop mirror [NOLM]

Abstract

PURPOSE:To realize an all light reproducing repeater which is not required to have a function to adjust an optical path length. CONSTITUTION:This all light reproducing repeater has a second ring 12 which is coupled to a first ring 11 via a coupler 7 to couple the light signal to be reproduced polarized to a first plane of polarization in one direction and to branch and couple the light signal polarized to a second plane of polarization orthogonal with the first plane of polarization to two directions and is forwed with the polarization maintaining optical wave guide and amplifiers 4, 5 which amplify the light signal propagating therein to one direction. The overall length L of the first and second rings is set at L=mcT (m is a positive integer, c is a light velocity and T is the period of the pulse signals coming at a light input terminal). The two rings are so set as to form a mode synchronized laser for the light signals of the period T by the light signals alternately propagating these two rings. The repeater is provided with an orthogonal polarization wave generator 8 which converts the energy of a part of the light clock signals which are the outputs of the amplifiers to the energy of second plane of polarization and a nonlinear optical element 6 on the light input terminal 1 side by a distance DELTAL from the point M equidistant from the coupler. The light signals generated by interference of the output light thereof and the light signal to be reproduced in the coupler are branched to the output terminal by a polarization beam splitter 3.

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、光伝送路のパルス再生
中継に利用する。本発明は、伝送路を経由して到来する
鈍化した光パルスを増幅しリタイミングして出力する再
生中継器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for pulse regenerative repeating of an optical transmission line. The present invention relates to a regenerative repeater for amplifying, retiming and outputting a blunted optical pulse that arrives via a transmission line.

【0002】[0002]

【従来の技術】強度変調された光信号を光ファイバ伝送
路で伝送した場合に、光ファイバの分散や損失で光信号
の波形形状とS/N比が劣化する。このため、光中継器
を用いて光信号を電気信号に変換し、タイミング抽出回
路で得られたクロックにより電気信号を識別した後に、
再び光信号に変換し再生中継を行う。しかし、この手法
では、光/電気、電気/光変換回路、タイミング抽出回
路あるいは識別回路の動作速度により光信号の伝送速度
が制限されてしまう。
2. Description of the Related Art When an intensity-modulated optical signal is transmitted through an optical fiber transmission line, the waveform and S / N ratio of the optical signal deteriorate due to dispersion and loss of the optical fiber. Therefore, after converting the optical signal to an electrical signal using the optical repeater and identifying the electrical signal by the clock obtained by the timing extraction circuit,
It is converted into an optical signal again and regenerated and relayed. However, in this method, the transmission speed of the optical signal is limited by the operation speed of the optical / electrical, electric / optical conversion circuit, timing extraction circuit or identification circuit.

【0003】そこで、電気回路の動作速度限界を打破す
るため、光領域で超高速光信号の再生中継機能を実現す
る試み、すなわち全光再生中継器の提案が行われている
(M.Jinno et al,"Nonlinear operations of 1.55mm wav
elength multielectrode distributed-feedback laser
diodes and their applications for optical signalpr
ocessing",IEEE J.Lightwave Technol,10,pp.448-457(1
992) 、J.K.Lucek etal,"All-optical signal regenera
tor",Nonlinear guided-wave phenomena,TuD3(1993))。
この従来例を図5を参照して説明する。図5は従来例装
置のブロック構成図である。光パルス信号を二分し、そ
の一方を光クロック発生器20に入力し、他方を光スイ
ッチ回路30(光AND回路)に導く。光クロック発生
器20には、自己発振するDFB(Distributed feedbac
k)−LD(Laser diode) やモード同期ファイバリングレ
ーザが用いられている。これらのパルス動作するレーザ
に二分された片方の光信号を入射すると注入同期が生
じ、発生する光パルスが入射光信号の平均的な繰り返し
周期に同期することになり、光信号から光クロック信号
を抽出することができる。抽出された光クロック信号は
二分されたもう一方の光パルス信号で制御された光スイ
ッチ回路30で変調される。このような光スイッチ回路
としては、双安定DFB−LDや非線形ループミラーが
用いられている。このような全光再生中継器を用いるこ
とで、光ファイバの分散により波形劣化した光信号を再
生するとともに、光信号に含まれるジッタを低減するこ
とができる。
Therefore, in order to break the operating speed limit of the electric circuit, an attempt to realize a regenerative repeater function of an ultrahigh-speed optical signal in the optical region, that is, an all-optical regenerative repeater has been proposed.
(M.Jinno et al, "Nonlinear operations of 1.55mm wav
elength multielectrode distributed-feedback laser
diodes and their applications for optical signal pr
ocessing ", IEEE J. Lightwave Technol, 10, pp.448-457 (1
992), JKLucek et al, "All-optical signal regenera
tor ", Nonlinear guided-wave phenomena, TuD3 (1993)).
This conventional example will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a block diagram of a conventional device. The optical pulse signal is divided into two, one of them is input to the optical clock generator 20, and the other is guided to the optical switch circuit 30 (optical AND circuit). The optical clock generator 20 has a self-oscillating DFB (Distributed feedbac).
k) -LD (Laser diode) and mode-locked fiber ring laser are used. Injection of one of the two divided optical signals into these pulse-operated lasers causes injection locking, and the generated optical pulse is synchronized with the average repetition cycle of the incident optical signal, and the optical clock signal is converted from the optical signal. Can be extracted. The extracted optical clock signal is modulated by the optical switch circuit 30 controlled by the other divided optical pulse signal. As such an optical switch circuit, a bistable DFB-LD or a nonlinear loop mirror is used. By using such an all-optical regenerative repeater, it is possible to regenerate an optical signal whose waveform has been deteriorated due to dispersion of an optical fiber and reduce jitter included in the optical signal.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の全光再生中継器を正しく動作させるには、光スイッチ
入射前に光信号と光クロック信号とのタイミングを光遅
延器その他の光路調整器を用いて高い精度で調整する必
要がある。仮に、100Gb/s程度の伝送速度を考え
た場合には、2mm(1タイムスロットに対応)の数分
の1以下の精度で光路長を調整しなければならない。さ
らに、上記光路長は温度あるいは機械的振動により容易
に変動するため、光路長調整器には精度の高い自動制御
が必要となり、これまでに提案された全光再生中継器の
欠点となっている。
However, in order to properly operate these all-optical regenerative repeaters, an optical delay device or other optical path adjusters are used for the timing of the optical signal and the optical clock signal before entering the optical switch. Need to be adjusted with high accuracy. Assuming a transmission speed of about 100 Gb / s, the optical path length must be adjusted with a precision of a fraction of 2 mm (corresponding to one time slot). Furthermore, since the optical path length easily changes due to temperature or mechanical vibration, the optical path length adjuster requires highly accurate automatic control, which is a drawback of all-optical regenerative repeaters proposed so far. .

【0005】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、光路長調整機能を要することのない全光再生中
継器を提供することを目的とする。
The present invention has been made against such a background, and an object thereof is to provide an all-optical regenerative repeater which does not require an optical path length adjusting function.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】従来、提案された全光再
生中継器には、光クロック信号と光信号とがそれぞれ独
立に光スイッチに供給されるため、両者のタイミングを
光路長調整器により高精度に調整しなければならなかっ
た。本発明では、光クロック発生器と光スイッチとを一
体化した全光再生中継器の構成法を提案することで光路
長調整機能を除去し、従来の全光再生中継器の持つ欠点
を解決することを特徴とする。
In the conventionally proposed all-optical regenerative repeater, an optical clock signal and an optical signal are independently supplied to an optical switch. Therefore, the timings of both are controlled by an optical path length adjuster. It had to be adjusted with high precision. The present invention proposes a method of constructing an all-optical regenerative repeater in which an optical clock generator and an optical switch are integrated, thereby eliminating the optical path length adjusting function and solving the drawbacks of the conventional all-optical regenerative repeater. It is characterized by

【0007】本発明は全光再生中継器であり、その特徴
とするところは、第一偏波面に偏波された被再生光信号
が入力する光入力端子(1)と、この第一偏波面に偏波
された被再生光信号が結合される偏波保持光導波路によ
り形成された第一のリング(11)と、この第一のリン
グに前記第一偏波面に偏波された被再生光信号が一方向
に結合しこの第一偏波面に直交する第二偏波面に偏波さ
れた光信号が二方向に分岐結合する結合器(7)を介し
て結合され偏波保持光導波路により形成された第二のリ
ング(12)と、この第二のリング内に設けられこの第
二のリング内を伝播する光信号を一方向に増幅する増幅
器(4、5)とを備え、前記第一のリング(11)およ
び前記第二のリング(12)の全長Lは、 L=mcT として(但し、mは正の整数、cは光速、Tは光入力端
子に到来するパルス信号の周期)、この二つのリングを
交互に伝播する光信号によりこの二つのリングは周期T
の光信号に対するモード同期レーザとなるように設定さ
れ、この第二のリング内に設けられ前記増幅器の出力光
信号としての光クロック信号の一部のエネルギを前記第
二偏波面のエネルギに変換する直交偏波発生器(8)
と、前記第一のリング(11)内に前記結合器(7)か
ら等距離の点から距離ΔLだけ前記光入力端子側に設け
られた非線形光学素子(6)とを備え、前記非線形光学
素子(6)の出力光と前記光入力端子から入力した光信
号とが前記結合器(7)で干渉により発生した光信号を
前記第二のリングから出力端子(10)に分岐する偏波
ビームスプリッタ(3)を備えるところにある。
The present invention is an all-optical regenerative repeater, which is characterized by an optical input terminal (1) to which a reproduced optical signal polarized on the first polarization plane is input, and the first polarization plane. A first ring (11) formed by a polarization-maintaining optical waveguide to which a to-be-reproduced optical signal that is polarized is coupled, and a to-be-reproduced light that is polarized in the first plane of polarization by this first ring. Formed by a polarization-maintaining optical waveguide in which signals are coupled in one direction and optical signals polarized in a second polarization plane orthogonal to the first polarization plane are coupled through a coupler (7) that branches and couples in two directions. The second ring (12) and an amplifier (4, 5) provided in the second ring and amplifying an optical signal propagating in the second ring in one direction. The total length L of the ring (11) and the second ring (12) is L = mcT (where m is Positive integer, c is the speed of light, T is the period of the pulse signals arriving to the optical input terminal), the two rings by an optical signal propagating through the two rings are alternately period T
Is set to be a mode-locked laser for the optical signal of, and a part of the energy of the optical clock signal as the output optical signal of the amplifier provided in the second ring is converted into the energy of the second polarization plane. Orthogonal polarization generator (8)
And a nonlinear optical element (6) provided in the first ring (11) on the optical input terminal side by a distance ΔL from a point equidistant from the coupler (7), the nonlinear optical element A polarization beam splitter for branching the optical signal generated by the interference of the output light of (6) and the optical signal input from the optical input terminal in the coupler (7) from the second ring to the output terminal (10). This is where (3) is provided.

【0008】前記第一リングおよび前記結合器に代え
て、マッハツエンダ干渉計が前記第二のリングに結合さ
れ、このマッハツエンダ干渉計の二つのループパスに非
線形光学素子が挿入され、このマッハツエンダ干渉計の
一端が光入力端子となる構成とすることもできる。
Instead of the first ring and the combiner, a Mach-Zehnder interferometer is coupled to the second ring, a non-linear optical element is inserted in two loop paths of the Mach-Zehnder interferometer, and one end of the Mach-Zehnder interferometer is inserted. Can also be configured as an optical input terminal.

【0009】あるいは、前記マッハツエンダ干渉計の一
方のループパスにMQW半導体結晶が挿入される構成と
することもできる。
Alternatively, the MQW semiconductor crystal may be inserted into one loop path of the Mach-Zehnder interferometer.

【0010】[0010]

【作用】光入力端子から第一偏波面に偏波された被再生
光信号が入力される。第一のリングは、この第一偏波面
に偏波された被再生光信号が結合される偏波保持光導波
路により形成され、この第一のリングに前記第一偏波面
に偏波された被再生光信号が一方向に結合しこの第一偏
波面に直交する第二偏波面に偏波された光信号が二方向
に分岐結合する結合器を介して偏波保持光導波路により
形成された第二のリングに結合される。この第二のリン
グ内の増幅器は、光信号を一方向に増幅する。第一のリ
ングおよび前記第二のリングの全長Lは、 L=mcT として(但し、mは正の整数、cは光速、Tは光入力端
子に到来するパルス信号の周期)、この二つのリングを
交互に伝播する光信号によりこの二つのリングは周期T
の光信号に対するモード同期レーザとなるように設定さ
れ、この第二のリング内に設けられた直交偏波発生器
は、増幅器の出力光信号としての光クロック信号の一部
のエネルギを第二偏波面のエネルギに変換する。前記第
一のリング内の非線形光学素子は、結合器から等距離の
点から距離ΔLだけ光入力端子側に設けられ、非線形光
学素子の出力光と光入力端子から入力した光信号とが結
合器で干渉し光信号を発生する。この光信号は、第二の
リングから偏波ビームスプリッタにより出力端子に分岐
される。
Operation: The reproduced optical signal polarized in the first polarization plane is input from the optical input terminal. The first ring is formed by a polarization-maintaining optical waveguide to which the reproduced optical signal polarized in the first polarization plane is coupled, and the first ring is polarized in the first polarization plane. The reproduction optical signal is coupled in one direction, and the optical signal polarized in the second polarization plane orthogonal to this first polarization plane is formed by the polarization maintaining optical waveguide through a coupler that splits and couples in two directions. Combined with the second ring. The amplifier in this second ring amplifies the optical signal in one direction. The total length L of the first ring and the second ring is L = mcT (where m is a positive integer, c is the speed of light, and T is the period of the pulse signal arriving at the optical input terminal). These two rings have a period T due to an optical signal propagating alternately in
The orthogonal polarization generator, which is set up to be a mode-locked laser for the optical signal in the second ring and is provided in the second ring, outputs a part of the energy of the optical clock signal as the output optical signal of the amplifier to the second polarization. Convert to wavefront energy. The nonlinear optical element in the first ring is provided on the optical input terminal side by a distance ΔL from the point of equidistant from the coupler, and the output light of the nonlinear optical element and the optical signal input from the optical input terminal are coupled. And generate an optical signal. This optical signal is branched from the second ring to the output terminal by the polarization beam splitter.

【0011】前記第一リングおよび前記結合器に代え
て、マッハツエンダ干渉計が前記第二のリングに結合さ
れ、このマッハツエンダ干渉計の二つのループパスに非
線形光学素子が挿入され、このマッハツエンダ干渉計の
一端が光入力端子となることもできる。
Instead of the first ring and the combiner, a Mach-Zehnder interferometer is coupled to the second ring, a non-linear optical element is inserted in two loop paths of the Mach-Zehnder interferometer, and one end of the Mach-Zehnder interferometer is inserted. Can also be an optical input terminal.

【0012】このマッハツエンダ干渉計の一方のループ
パスにMQW半導体結晶が挿入されることもできる。
An MQW semiconductor crystal may be inserted in one loop path of this Mach-Zehnder interferometer.

【0013】[0013]

【実施例】本発明第一実施例の構成を図1を参照して説
明する。図1は本発明第一実施例のブロック構成図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.

【0014】本発明は全光再生中継器であり、その特徴
とするところは、第一偏波面であるTE偏波(水平偏
波)に偏波された被再生光信号が入力する光入力端子1
と、このTE偏波面に偏波された被再生光信号が結合さ
れる偏波保持光導波路により形成されたリング11と、
このリング11にTE偏波面に偏波された被再生光信号
が一方向に結合しこのTE偏波面に直交する第二偏波面
であるTM偏波(垂直偏波)に偏波された光信号が二方
向に分岐結合する結合器7を介して結合され偏波保持光
導波路により形成されたリング12と、このリング12
内に設けられこのリング12内を伝播する光信号を一方
向に増幅する増幅器としての光アイソレータ4および光
増幅器5とを備え、リング11およびリング12の全長
Lは、 L=mcT として(但し、mは正の整数、cは光速、Tは光入力端
子に到来するパルス信号の周期)、この二つのリング1
1、12を交互に伝播する光信号によりこの二つのリン
グ11、12は周期Tの光信号に対するモード同期レー
ザとなるように設定され、このリング12内に設けられ
光増幅器5の出力光信号としての光クロック信号の一部
のエネルギをTM偏波面のエネルギに変換する直交偏波
発生器8と、リング11内に結合器7から等距離の点か
ら距離ΔLだけ光入力端子1側に設けられた非線形光学
素子6とを備え、非線形光学素子6の出力光と光入力端
子1から入力した光信号とが結合器7で干渉により発生
した光信号をリング12から光出力端子10に分岐する
偏波ビームスプリッタ3を備えるところにある。
The present invention is an all-optical regenerative repeater, which is characterized by an optical input terminal into which a regenerated optical signal polarized in the TE polarization (horizontal polarization) which is the first polarization plane is input. 1
And a ring 11 formed by a polarization maintaining optical waveguide to which the reproduced optical signal polarized in the TE polarization plane is coupled,
The reproduced optical signal polarized in the TE polarization plane is coupled to the ring 11 in one direction and is polarized in the TM polarization (vertical polarization) which is the second polarization plane orthogonal to the TE polarization plane. A ring 12 formed by a polarization-maintaining optical waveguide that is coupled via a coupler 7 that branches and couples in two directions, and the ring 12
An optical isolator 4 and an optical amplifier 5 as an amplifier for amplifying an optical signal propagating in the ring 12 in one direction, and the total length L of the ring 11 and the ring 12 is L = mcT (however, m is a positive integer, c is the speed of light, T is the period of the pulse signal arriving at the optical input terminal), these two rings 1
The two rings 11 and 12 are set so as to be mode-locked lasers for the optical signal of the period T by the optical signals propagating alternately in 1 and 12, and are provided in the ring 12 as output optical signals of the optical amplifier 5. The orthogonal polarization generator 8 for converting a part of the energy of the optical clock signal into the energy of the TM polarization plane is provided in the ring 11 on the optical input terminal 1 side by a distance ΔL from the point equidistant from the coupler 7. The optical signal generated by the interference between the output light of the nonlinear optical element 6 and the optical signal input from the optical input terminal 1 in the coupler 7 is branched from the ring 12 to the optical output terminal 10. It is provided with a wave beam splitter 3.

【0015】まず、図2を参照して本発明の原理を説明
する。図2は本発明の原理を説明するための図である。
紙面に垂直および水平な偏波をそれぞれTMおよびTE
偏波と定義する。また、本光学系は偏波保存ファイバ
(ここではPANDAファイバを想定している)で構成
されている。以下に本発明の構成および動作を説明す
る。図2B点の偏波保持光ファイバカップラである結合
器7の分岐比は、TE偏波に対してはポート4から1お
よびポート3から2にほぼ100%光信号が結合し、T
M偏波に対してはほぼ1対1にポートaからの光はポー
トcおよびポートdに結合され、また、結合器7のポー
トaとb、ポートcとdとを偏波保持ファイバでつな
ぎ、リング11、12を2個構成し、リング11中に光
フィルタ2、偏波ビームスプリッタ3(PBS)、光ア
イソレータ4および光増幅器5を挿入する。偏波ビーム
スプリッタ3の偏波面を調整し、TM偏波がリング12
外に取り出されるようにし、さらに、そのリング12の
一箇所Aに偏波保持ファイバの主軸どうしを傾け接続し
た直交偏波発生器8を設ける。また、リング11には、
その中心MからΔLだけずれたところに光強度によりそ
の屈折率が変化する非線形光学素子6を挿入する。ま
た、2個のリング11、12のTE偏波に対する全光路
長Lが光信号の平均的な繰り返し周期Tに対してmcT
となるように調整する。ただし、mは正の整数、cは偏
波保持ファイバ中の光速である。
First, the principle of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
Polarizations perpendicular and horizontal to the paper are TM and TE respectively.
Defined as polarized wave. Further, this optical system is composed of a polarization maintaining fiber (a PANDA fiber is assumed here). The configuration and operation of the present invention will be described below. The branching ratio of the coupler 7, which is the polarization maintaining optical fiber coupler at the point B in FIG. 2, is such that for TE polarization, almost 100% of the optical signal is coupled to ports 4 to 1 and ports 3 to 2,
The light from the port a is coupled to the port c and the port d in almost one-to-one relation to the M polarization, and the ports a and b of the coupler 7 and the ports c and d are coupled by the polarization maintaining fiber. , Two rings 11 and 12 are configured, and the optical filter 2, the polarization beam splitter 3 (PBS), the optical isolator 4, and the optical amplifier 5 are inserted in the ring 11. The polarization plane of the polarization beam splitter 3 is adjusted so that the TM polarization becomes the ring 12.
Further, a cross polarization generator 8 in which the main axes of the polarization maintaining fibers are tilted and connected is provided at one location A of the ring 12 so as to be taken out. In addition, in the ring 11,
A nonlinear optical element 6 whose refractive index changes depending on the light intensity is inserted at a position displaced from the center M by ΔL. In addition, the total optical path length L of the two rings 11 and 12 with respect to the TE polarization is mcT with respect to the average repetition period T of the optical signal.
Adjust so that However, m is a positive integer and c is the speed of light in the polarization maintaining fiber.

【0016】このような光学系を構成すると、TE偏波
に対しては、本光学系が入力光パルス信号に同期したモ
ード同期レーザとして動作するが、TM偏波に対して
は、図2の四角で囲まれた部分は入力光パルス信号で開
閉する光スイッチとして動作することになる。以下にそ
の詳細な動作を述べる。
When such an optical system is constructed, the present optical system operates as a mode-locked laser synchronized with the input optical pulse signal for the TE polarized wave, but for the TM polarized wave, as shown in FIG. The part surrounded by a square operates as an optical switch that opens and closes with an input optical pulse signal. The detailed operation will be described below.

【0017】まず、TE偏波に関して着目する。TE偏
波は、結合器7の分岐比の設定値から2つのリング1
1、12を8の字を描いて伝搬する。このため、これら
2つのリング11、12はTE偏波に対して光共振器と
して作用する。リング11内の非線形光学素子6に外部
から入力されたTE偏波の光パルス信号は非線形光学素
子に非線形屈折率変化を誘起する。このため、2つのリ
ング11、12をTE偏波として伝搬する光は位相変調
を受ける。しかも、上記光共振器の長さLと光信号の平
均的な繰り返し周期TがL=mcTの関係にあるため、
光パルス信号の繰り返し周期に同期したFMモード同期
がかかり、繰り返し周期Tの光パルスがTE偏波として
生み出され、これが光クロック信号として2つのリング
11、12を8の字を描いて伝搬することになる。ま
た、光クロック信号の中心波長は、光パルス信号のそれ
とほぼ等しくなるように光フィルタ2により調整する。
以上のTE偏波に対するモード同期発振は、結合器7の
分岐比をTE偏波に対してポートaからcおよびポート
dからbにほぼ100%結合するようにしても実現でき
る。
First, attention will be paid to the TE polarization. The TE polarization is determined by setting the split ratio of the coupler 7 to the two ring 1
Propagate 1 and 12 in the shape of figure 8. Therefore, these two rings 11 and 12 act as an optical resonator for the TE polarized light. The TE-polarized optical pulse signal externally input to the nonlinear optical element 6 in the ring 11 induces a nonlinear refractive index change in the nonlinear optical element. Therefore, the light propagating through the two rings 11 and 12 as TE polarized waves undergoes phase modulation. Moreover, since the length L of the optical resonator and the average repetition period T of the optical signal have a relationship of L = mcT,
FM mode synchronization synchronized with the repetition cycle of the optical pulse signal is applied, and an optical pulse with a repetition cycle T is generated as TE polarized light, which propagates as two optical clock signals in the two rings 11 and 12 in a figure eight shape. become. Further, the center wavelength of the optical clock signal is adjusted by the optical filter 2 so as to be substantially equal to that of the optical pulse signal.
The above mode-locked oscillation for the TE polarized wave can also be realized by coupling the branching ratio of the coupler 7 to the TE polarized waves at almost 100% from the ports a to c and from the ports d to b.

【0018】このようにして生み出されたTE偏波の光
クロック信号は、リング12のA点にある直交偏波発生
器8によりその一部がTM偏波に変換され、図2の四角
で囲まれたリング11に入射する。上述したように、結
合器7の分岐比の設定値より、四角で囲まれたループは
TM偏波に対しては、TOAD(Terahertz Optical Asy
mmetric Demultiplexer)(J.P.Sokoloff et al,"A terah
ertz optical asymmetric demultiplexer(TOAD)",IEEE
Photon.Technol.Lett,5,pp,787-790(1993)) と呼ばれる
光スイッチとして動作する。
The TE-polarized optical clock signal generated in this manner is partially converted into TM-polarized light by the orthogonal polarization generator 8 at the point A of the ring 12, and is surrounded by a square in FIG. Incident on the ring 11. As described above, according to the set value of the branching ratio of the coupler 7, the loop surrounded by the square has a TOAD (Terahertz Optical Asy
mmetric Demultiplexer) (JPSokoloff et al, "A terah
ertz optical asymmetric demultiplexer (TOAD) ", IEEE
It operates as an optical switch called Photon.Technol.Lett, 5, pp, 787-790 (1993)).

【0019】以下にTOADの動作を説明する。結合器
7のポートaからTOADのループ中に入射した光クロ
ック信号のうちTM偏波成分は左右両回りに等分割され
てリング11を伝搬する。ここで、左回りの光クロック
信号は光パルス信号と同期がとれて、光パルス信号と同
時に非線形光学素子6(TW−LDA)に入射する。こ
の左回り光クロック信号は、光パルス信号の立上り時間
に比例して(最速立上り時間は〜ps)誘起された非線
形光学素子6の光非線形効果による屈折率変化を受け、
この左回り光クロック信号(TM偏波)は位相変化を受
ける。これに対し、リング11内を右回りに伝搬する光
クロック信号は、左回りの光クロック信号より2ΔL/
cだけ時間的に先に非線形光学素子6を通過するため、
光パルス信号により引き起こされた光非線形効果による
屈折率変化を受けない。このため、両回り光クロック信
号間に位相差が生じ、この位相差が180度となるよう
に光パルス信号のピークパワーを調整すると、光パルス
信号と時間的に重なり合った部分の光クロック信号が結
合器7で干渉し、光クロック信号を入射したポートaと
は反対側のポートbから出射することになる。
The operation of TOAD will be described below. The TM polarization component of the optical clock signal that has entered the loop of TOAD from the port a of the coupler 7 is equally divided into right and left and propagates through the ring 11. Here, the counterclockwise optical clock signal is synchronized with the optical pulse signal and enters the nonlinear optical element 6 (TW-LDA) at the same time as the optical pulse signal. This counterclockwise optical clock signal receives a change in the refractive index due to the optical nonlinear effect of the nonlinear optical element 6 induced in proportion to the rise time of the optical pulse signal (the fastest rise time is up to ps),
This counterclockwise optical clock signal (TM polarized wave) undergoes a phase change. On the other hand, the optical clock signal propagating clockwise in the ring 11 is 2ΔL /
Since it passes through the non-linear optical element 6 in time earlier by c,
It is not subject to refractive index changes due to optical nonlinear effects caused by optical pulse signals. For this reason, a phase difference occurs between the two-direction optical clock signals, and if the peak power of the optical pulse signal is adjusted so that this phase difference becomes 180 degrees, the optical clock signal in the portion that temporally overlaps with the optical pulse signal becomes The light is interfered by the coupler 7 and is emitted from the port b on the side opposite to the port a on which the optical clock signal is incident.

【0020】ところで、光パルス信号により誘起される
屈折率変化は非線形光学素子6中のキャリア密度変化に
比例するため、この屈折率変化は光パルス信号が立下が
った後もキャリア寿命で決まる時間(典型値としてτc
=100〜300ps)だけ持続するため、光パルス信
号の繰り返し周期をτcよりも大きく設定する必要があ
る。光パルス信号より時間的に後に非線形光学素子6に
入射した両回り光クロック信号は、いずれもτcで決ま
る過渡的な屈折率変化を受けるが、両回りの時間差2Δ
L/cがτcよりも十分小さければ両回りの屈折率変化
はほぼ同一となる。このため、光クロック信号は、光ク
ロック信号を入射したポートaから出射する。いうまで
もなく、光パルス信号より時間的に先に非線形光学素子
6に入射した両回り光クロック信号は、非線形光学素子
6での非線形効果による屈折率変化を受けないため、光
クロック信号を入射したポートaから出射することにな
る。したがって、非線形光学素子6に光パルス信号が入
射してから2ΔL/cで決まる時間内に存在する光クロ
ック信号だけが、光クロック信号を入射したポートaと
は反対側のポートbから出射することとなる。したがっ
て、TOADは光パルス信号により制御されたゲート幅
2ΔL/cの光スイッチとして動作することとなる。光
クロック信号の強度は、光パルス信号に比べて十分小さ
く、光クロック信号による非線形光学素子の屈折率変化
は無視できる程度のものである。
By the way, since the change in the refractive index induced by the optical pulse signal is proportional to the change in the carrier density in the nonlinear optical element 6, this change in the refractive index is determined by the carrier lifetime even after the fall of the optical pulse signal ( Τc as a typical value
= 100 to 300 ps), it is necessary to set the repetition period of the optical pulse signal to be larger than τc. Both bidirectional optical clock signals that are incident on the nonlinear optical element 6 after the optical pulse signal undergo a transient refractive index change determined by τc, but the bidirectional time difference 2Δ
If L / c is sufficiently smaller than τc, the changes in the refractive index in both directions are almost the same. Therefore, the optical clock signal is emitted from the port a on which the optical clock signal is incident. Needless to say, the two-way optical clock signal that has entered the nonlinear optical element 6 before the optical pulse signal in time does not undergo a change in the refractive index due to the nonlinear effect in the nonlinear optical element 6, so the optical clock signal is incident. The light is emitted from the port a. Therefore, only the optical clock signal existing within the time determined by 2ΔL / c after the optical pulse signal is incident on the nonlinear optical element 6 is emitted from the port b on the side opposite to the port a on which the optical clock signal is incident. Becomes Therefore, the TOAD operates as an optical switch having a gate width of 2ΔL / c controlled by the optical pulse signal. The intensity of the optical clock signal is sufficiently smaller than that of the optical pulse signal, and the change in the refractive index of the nonlinear optical element due to the optical clock signal is negligible.

【0021】以上説明したように、光クロック信号のT
M偏波成分は光パルス信号で制御されたTOADにより
変調を受けた後に、偏波ビームスプリッタ3を介してリ
ング12外へ取り出される。つまり、偏波ビームスプリ
ッタ3からは光パルス信号に対応した光クロック信号が
出力される。すなわち、光パルス信号のジッタが除かれ
た光パルス信号が得られる。
As described above, the T of the optical clock signal is
The M polarization component is modulated by TOAD controlled by an optical pulse signal, and then taken out of the ring 12 via the polarization beam splitter 3. That is, the polarization beam splitter 3 outputs an optical clock signal corresponding to the optical pulse signal. That is, an optical pulse signal from which the jitter of the optical pulse signal is removed can be obtained.

【0022】図1に示した本発明第一実施例は、この図
2に示した原理図をそのまま実施例として実現したもの
である。ただし、非線形光学素子6としては進行波型半
導体レーザ増幅器(TW−LDA)を用い、光増幅器5
としては偏波保持希土類添加ファイバ51、合波器5
2、励起光源53を用いた。また、光増幅器5の代わり
に、TW−LDAを用いることも可能である。さらに、
TW−LDAのかわりにMQW(多重量子井戸)半導体
結晶を用いれば、τcが改善され、超高速光パルス信号
を再生することができる。
The first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is realized by directly using the principle diagram shown in FIG. 2 as an embodiment. However, a traveling wave type semiconductor laser amplifier (TW-LDA) is used as the nonlinear optical element 6, and the optical amplifier 5
As a polarization maintaining rare earth doped fiber 51 and a multiplexer 5
2. The excitation light source 53 was used. Moreover, it is also possible to use TW-LDA instead of the optical amplifier 5. further,
If MQW (Multiple Quantum Well) semiconductor crystal is used instead of TW-LDA, τc is improved and an ultrafast optical pulse signal can be reproduced.

【0023】本発明第一実施例では、光スイッチとして
TOADを用いたが、非線形光学素子であるTW−LD
Aを偏波保持光ファイバに置き換えたいわゆるNOLM
(Nonlinear Loop Mirror)(K.Uchiyama et al,"100Gb/s
all-optical demultiplexing using nonlinear optica
l loop mirror with gating-width control",Electron.
Lett,29,pp,1870-1871(1993)) を用いることも可能であ
る。NOLMでは、NOLM中を一方向に伝搬する光パ
ルス信号により誘起された偏波保持光ファイバの光非線
形効果による屈折率変化が、両回りCW光に対して位相
差を与えることを利用して、光スイッチ動作が実現され
る。非線形光学素子に光ファイバを用いることでτcが
改善され、超高速光パルス信号を再生することができ
る。
Although the TOAD is used as the optical switch in the first embodiment of the present invention, the TW-LD which is a non-linear optical element is used.
A so-called NOLM in which A is replaced with a polarization maintaining optical fiber
(Nonlinear Loop Mirror) (K.Uchiyama et al, "100Gb / s
all-optical demultiplexing using nonlinear optica
l loop mirror with gating-width control ", Electron.
Lett, 29, pp, 1870-1871 (1993)) can also be used. In the NOLM, the change in the refractive index due to the optical nonlinear effect of the polarization maintaining optical fiber induced by the optical pulse signal propagating in the NOLM in one direction gives a phase difference to the bidirectional CW light. Optical switch operation is realized. By using an optical fiber for the non-linear optical element, τc is improved and an ultrafast optical pulse signal can be reproduced.

【0024】次に、本発明第二実施例を図3を参照して
説明する。図3は本発明第二実施例のブロック構成図で
ある。本発明第二実施例は、非線形光学素子として進行
波型半導体レーザ増幅器61、62(TW−LDA)を
用い、結合器43、44は偏波保持光ファイバカップラ
である。リング12は本発明第一実施例と同様である。
また、本光学系中、四角で囲まれた部分は光スイッチと
して動作する部分であり(K.Tajima et al,"Experimenta
l verification of novel symmetric-Mach-Zehnder typ
e all-optical switch",International workshop on fe
mtosecond technology,pp.49-50(1994))、本スイッチは
マッハツェンダ干渉計で構成されており、干渉計のそれ
ぞれのアームに、進行波型半導体レーザ増幅器61、6
2として二つのTW−LDAがΔL(=L1、L2)だ
けずらして配置されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram of the second embodiment of the present invention. The second embodiment of the present invention uses traveling wave type semiconductor laser amplifiers 61 and 62 (TW-LDA) as nonlinear optical elements, and the couplers 43 and 44 are polarization maintaining optical fiber couplers. The ring 12 is similar to that of the first embodiment of the present invention.
Also, in this optical system, the part surrounded by a square is a part that operates as an optical switch (K. Tajima et al, "Experimenta
l verification of novel symmetric-Mach-Zehnder typ
e all-optical switch ", International workshop on fe
mtosecond technology, pp.49-50 (1994)), this switch is composed of a Mach-Zehnder interferometer. Traveling wave type semiconductor laser amplifiers 61 and 6 are provided in each arm of the interferometer.
As two, two TW-LDAs are arranged with a shift of ΔL (= L1, L2).

【0025】結合器43の分岐比をTE偏波に対しては
ポートaからbおよびポートdからcに100%光信号
が結合し、TM偏波に対しては3dBカップラとして動
作するように設定する。同様に、結合器44の分岐比も
TE偏波に対してはポートa′からb′およびポート
d′からc′にほぼ100%光信号が結合し、TM偏波
に対しては3dBカップラとして動作するよう設定す
る。光パルス信号のTE偏波成分は、結合器44のポー
トd′からc′を経由して進行波型半導体レーザ増幅器
61を含む干渉計に入射する。光パルス信号は、結合器
44の分岐比から、進行波型半導体レーザ増幅器61が
挿入されたアームと進行波型半導体レーザ増幅器62が
挿入されたアームの両方を伝搬し、進行波型半導体レー
ザ増幅器61、62に非線形屈折率変化を誘起する。リ
ング12を右回りに伝搬するTE偏波は、干渉計中で
は、進行波型半導体レーザ増幅器62のみを通る。この
ため、リング12を右回りに伝搬するTE偏波は進行波
型半導体レーザ増幅器62で、光パルス信号により位相
変調をうける。しかも、上記光共振器長Lと光信号の平
均的な繰り返し周期Tの関係をL=mcTとなるように
設定すると、光パルス信号の繰り返し周期に同期したF
Mモード同期がかかり、光パルス信号の繰り返し周期に
同期した光クロック信号がリング12中を右回りに伝搬
する。また、光クロック信号の中心波長は、光パルス信
号のそれとほぼ等しくなるように光フィルタ2により調
整される。
The branching ratio of the coupler 43 is set so that 100% optical signals are coupled to the ports a to b and the ports d to c for the TE polarized wave and operate as a 3 dB coupler for the TM polarized wave. To do. Similarly, with respect to the branching ratio of the coupler 44, almost 100% of the optical signals are coupled to the ports a ′ to b ′ and the ports d ′ to c ′ for the TE polarization, and as a 3 dB coupler for the TM polarization. Set it to work. The TE polarization component of the optical pulse signal enters the interferometer including the traveling wave type semiconductor laser amplifier 61 via the port d ′ of the coupler 44 and the port c ′. The optical pulse signal propagates in both the arm in which the traveling wave type semiconductor laser amplifier 61 is inserted and the arm in which the traveling wave type semiconductor laser amplifier 62 is inserted due to the branching ratio of the coupler 44, and the traveling wave type semiconductor laser amplifier is transmitted. A nonlinear refractive index change is induced in 61 and 62. The TE polarization propagating clockwise in the ring 12 passes only through the traveling wave type semiconductor laser amplifier 62 in the interferometer. Therefore, the TE polarized wave propagating clockwise in the ring 12 is subjected to phase modulation by the traveling wave type semiconductor laser amplifier 62 by the optical pulse signal. Moreover, when the relationship between the optical resonator length L and the average repetition period T of the optical signal is set to L = mcT, F synchronized with the repetition period of the optical pulse signal is obtained.
The M-mode synchronization is applied, and the optical clock signal synchronized with the repetition period of the optical pulse signal propagates clockwise in the ring 12. Further, the center wavelength of the optical clock signal is adjusted by the optical filter 2 so as to be substantially equal to that of the optical pulse signal.

【0026】このようにして生み出された光クロック信
号は、リング12中のA点に設けられた直交偏波発生器
8によりその一部がTM偏波に変換され、図3の四角で
囲まれた干渉計に入射する。結合器43、44の分岐比
から、図3の四角で囲まれた光学系は光クロック信号の
TM偏波成分に対してマッハツェンダ干渉計として動作
し、光パルス信号で制御された光スイッチとなる。
The optical clock signal generated in this way is partially converted into TM polarized light by the orthogonal polarization generator 8 provided at the point A in the ring 12, and is surrounded by a square in FIG. Incident on the interferometer. From the branching ratio of the couplers 43 and 44, the optical system surrounded by a square in FIG. 3 operates as a Mach-Zehnder interferometer for the TM polarization component of the optical clock signal, and becomes an optical switch controlled by the optical pulse signal. .

【0027】以下にその動作を説明する。TE偏波であ
る光パルス信号は、結合器44の分岐比から、結合器4
4で二分され、進行波型半導体レーザ増幅器61を含む
干渉計とリング12に入射する。リング12を右回りに
伝搬する光クロック信号(TE成分)は、光パルス信号
と同期がとれているため、光パルス信号と同時に進行波
型半導体レーザ増幅器62に入射するため、光パルス信
号の立上り時間に比例して(最速立上り時間は〜ps)
誘起された進行波型半導体レーザ増幅器62の光非線形
効果による屈折率変化を受ける。これに対し、進行波型
半導体レーザ増幅器61に入射した光クロック信号に対
しては、進行波型半導体レーザ増幅器62に入射した光
パルスよりΔL/cだけ時間的に先に進行波型半導体レ
ーザ増幅器61を通過するため、光パルス信号により引
き起こされた光非線形効果による屈折率変化を受けな
い。このため、両光パルス間に位相差が生じ、この位相
差が180度となるように光パルス信号のTM偏波成分
のピークパワーを調整すると、光パルス信号と時間的に
重なり合った部分の光クロック信号が結合器44で干渉
し、ポートb′から出射することとなる。
The operation will be described below. The optical pulse signal which is the TE polarized wave is output from the coupler 4 by the branching ratio of the coupler 44.
It is divided into two by 4 and enters the ring 12 and the interferometer including the traveling wave type semiconductor laser amplifier 61. Since the optical clock signal (TE component) propagating clockwise in the ring 12 is synchronized with the optical pulse signal, it enters the traveling wave type semiconductor laser amplifier 62 at the same time as the optical pulse signal, so that the optical pulse signal rises. Proportional to time (fastest rise time is ~ ps)
The induced refractive index change of the traveling wave type semiconductor laser amplifier 62 is caused by the optical nonlinear effect. On the other hand, with respect to the optical clock signal incident on the traveling wave type semiconductor laser amplifier 61, the traveling wave type semiconductor laser amplifier is temporally preceded by ΔL / c with respect to the optical pulse incident on the traveling wave type semiconductor laser amplifier 62. Since it passes through 61, it does not undergo a refractive index change due to the optical nonlinear effect caused by the optical pulse signal. For this reason, a phase difference occurs between the two optical pulses, and if the peak power of the TM polarization component of the optical pulse signal is adjusted so that this phase difference becomes 180 degrees, the light in the portion that temporally overlaps the optical pulse signal The clock signal interferes with the coupler 44 and exits from the port b '.

【0028】ところで、光パルス信号により誘起される
屈折率変化は進行波型半導体レーザ増幅器61、62中
のキャリア密度変化に比例するため、この屈折率変化は
光パルス信号が立下がった後もキャリア寿命で決まる時
間(典型値としてτc=100〜300ps)だけ持続
するため、光パルス信号の繰り返し周期をτcよりも大
きく設定する必要がある。上記光パルス信号より時間的
に後に進行波型半導体レーザ増幅器61、62へ入射し
た両光クロック信号は、いずれもτcで決まる過渡的な
屈折率変化を受けるが、時間差ΔL/cがτcよりも十
分小さければ両光クロック信号が受ける屈折率変化はほ
ぼ同一となる。このため、結合器44で干渉後、光クロ
ック信号はポートd′から出射する。いうまでもなく、
光パルス信号より時間的に先に進行波型半導体レーザ増
幅器61、62へ入射した光クロック信号は、進行波型
半導体レーザ増幅器61、62での光非線形効果による
屈折率変化を受けないため、ポートd′から出射する。
したがって、進行波型半導体レーザ増幅器62に光パル
ス信号が入射してからΔL/cで決まる時間内に存在す
る光クロック信号だけが、ポートb′から出射すること
になる。したがって、本スイッチは、光パルス信号によ
り制御されたゲート幅ΔL/cの光スイッチとして動作
することになる。よって、ポートb′から出射される光
クロック信号は、光パルス信号に対応した光パルス信号
となる。光クロック信号は、モード同期光パルス列であ
るので、光パルス信号をジッタのない光パルス信号とし
て再生したことになる。
By the way, since the change in the refractive index induced by the optical pulse signal is proportional to the change in the carrier density in the traveling wave type semiconductor laser amplifiers 61 and 62, this change in the refractive index occurs even after the optical pulse signal falls. Since it lasts for a time determined by the life (typically τc = 100 to 300 ps), it is necessary to set the repetition period of the optical pulse signal larger than τc. Both optical clock signals that have entered the traveling-wave type semiconductor laser amplifiers 61 and 62 temporally after the optical pulse signal undergo a transient refractive index change determined by τc, but the time difference ΔL / c is greater than τc. If it is sufficiently small, the changes in the refractive index of both optical clock signals are almost the same. Therefore, after interference at the coupler 44, the optical clock signal is emitted from the port d '. Needless to say,
Since the optical clock signal that has entered the traveling wave type semiconductor laser amplifiers 61 and 62 temporally earlier than the optical pulse signal does not undergo the refractive index change due to the optical nonlinear effect in the traveling wave type semiconductor laser amplifiers 61 and 62, Emit from d '.
Therefore, only the optical clock signal existing within the time determined by ΔL / c after the optical pulse signal is incident on the traveling wave type semiconductor laser amplifier 62 is emitted from the port b ′. Therefore, this switch operates as an optical switch having a gate width ΔL / c controlled by the optical pulse signal. Therefore, the optical clock signal emitted from the port b'becomes an optical pulse signal corresponding to the optical pulse signal. Since the optical clock signal is a mode-locked optical pulse train, it means that the optical pulse signal is reproduced as an optical pulse signal without jitter.

【0029】そこで、本発明第一実施例で説明したよう
に偏波ビームスプリッタ3を配置すれば、再生光パルス
信号がTM偏波として得られることになる。ただし、本
発明実施例では、光増幅器5として偏波保持希土類添加
ファイバ51を合波器52を介して励起光源53で励起
した光ファイバ増幅器を用いている。光ファイバ増幅器
5のかわりに、進行波型半導体レーザ増幅器を用いるこ
とも可能である。また、進行波型半導体レーザ増幅器6
1、62のかわりにMQW半導体結晶を用いれば、τc
が改善でき、超高速光信号を再生することができる。
Therefore, by arranging the polarization beam splitter 3 as described in the first embodiment of the present invention, the reproduced light pulse signal can be obtained as the TM polarization. However, in the embodiment of the present invention, as the optical amplifier 5, an optical fiber amplifier in which the polarization maintaining rare earth-doped fiber 51 is pumped by the pumping light source 53 via the multiplexer 52 is used. Instead of the optical fiber amplifier 5, it is possible to use a traveling wave type semiconductor laser amplifier. Further, the traveling wave type semiconductor laser amplifier 6
If an MQW semiconductor crystal is used instead of 1, 62, τc
Can be improved and an ultra-high speed optical signal can be reproduced.

【0030】次に、本発明第三実施例を図4を参照して
説明する。図4は本発明第三実施例のブロック構成図で
ある。本発明第三実施例は、マッハツエンダ干渉計の一
方のループパスにMQW半導体結晶71を用いることを
特徴としている。他は本発明第二実施例と同様である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram of the third embodiment of the present invention. The third embodiment of the present invention is characterized in that the MQW semiconductor crystal 71 is used for one loop path of the Mach-Zehnder interferometer. Others are the same as the second embodiment of the present invention.

【0031】光パルス信号のTE偏波成分は、結合器4
4の分岐比から、結合器44で二分され、MQW半導体
結晶71を含む干渉計とリング12とに入射する。直交
偏波発生器8により発生したTM偏波は、結合器43に
入射されると二分割される。リング12を右回りに伝搬
する光クロック信号は光パルス信号と同期がとれている
ため、光パルス信号と同時にMQW半導体結晶71に入
射するため、光パルス信号の立上がり時間に比例して
(最速立上がり時間は〜ps)、誘起されたMQW半導
体結晶71の光非線形効果による屈折率変化を受ける。
この屈折率変化は光パルス信号が立下がった後もキャリ
ア寿命で決まる時間(典型値としてτc〜10ps)だ
け持続するため、光パルス信号の繰り返し周期をτcよ
りも大きく設定する必要がある。これに対し、もう一方
のアームに入射した光クロック信号は、光パルス信号に
より引き起こされる光非線形効果による屈折率変化を受
けないため、両光クロック信号間に位相差が生じ、この
位相差が180度となるように光パルス信号のTM偏波
成分のピークパワーを調整すると、光パルス信号と時間
的に重なりあった部分の光クロック信号が結合器44で
干渉し、ポートb′から出射することとなる。いうまで
もなく、光パルス信号がMQW半導体結晶71に入射し
ないときは、光パルスがMQW半導体結晶71で光非線
形効果による屈折率変化を受けないため、光パルスはポ
ートd′から出射する。したがって、本スイッチは光パ
ルス信号により制御された光スイッチとして動作するこ
とになる。
The TE polarization component of the optical pulse signal is coupled to the coupler 4
From the branching ratio of 4, the light is split into two by the coupler 44 and is incident on the interferometer including the MQW semiconductor crystal 71 and the ring 12. The TM polarized wave generated by the orthogonal polarized wave generator 8 is split into two when it is incident on the coupler 43. Since the optical clock signal propagating clockwise in the ring 12 is synchronized with the optical pulse signal, it is incident on the MQW semiconductor crystal 71 at the same time as the optical pulse signal, so that it is proportional to the rise time of the optical pulse signal (the fastest rise time). The time is up to ps), and the refractive index changes due to the induced optical nonlinear effect of the MQW semiconductor crystal 71.
Since this change in the refractive index lasts for a time (typically τc to 10 ps) determined by the carrier life even after the optical pulse signal falls, it is necessary to set the repetition period of the optical pulse signal larger than τc. On the other hand, the optical clock signal that has entered the other arm is not affected by the change in the refractive index due to the optical nonlinear effect caused by the optical pulse signal, so that a phase difference occurs between both optical clock signals, and this phase difference is 180 If the peak power of the TM polarization component of the optical pulse signal is adjusted so that the optical pulse signal becomes equal to the frequency, the optical clock signal of the portion that temporally overlaps with the optical pulse signal interferes with the coupler 44 and is emitted from the port b ′. Becomes Needless to say, when the optical pulse signal does not enter the MQW semiconductor crystal 71, the optical pulse does not undergo a refractive index change due to the optical nonlinear effect in the MQW semiconductor crystal 71, and therefore the optical pulse is emitted from the port d ′. Therefore, this switch operates as an optical switch controlled by the optical pulse signal.

【0032】そこで、本発明第一実施例で説明したよう
に偏波ビームスプリッタを配置すれば、再生光パルス信
号がTM偏波として得られることになる。ただし、本発
明第三実施例では、光増幅器5として偏波保持希土類添
加ファイバ51を合波器52を介して励起光源53で励
起した光ファイバ増幅器を用いている。光ファイバ増幅
器のかわりに、進行波型半導体レーザ増幅器を用いるこ
ともできる。
Therefore, by arranging the polarization beam splitter as described in the first embodiment of the present invention, the reproduced optical pulse signal can be obtained as the TM polarization. However, in the third embodiment of the present invention, an optical fiber amplifier in which a polarization-maintaining rare earth-doped fiber 51 is pumped by a pumping light source 53 via a multiplexer 52 is used as the optical amplifier 5. Instead of the optical fiber amplifier, a traveling wave type semiconductor laser amplifier can be used.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光クロック発生器と光スイッチとを一体化し、光路長調
整機能を必要としない全光再生中継器を構成することが
できる。
As described above, according to the present invention,
By integrating the optical clock generator and the optical switch, it is possible to configure an all-optical regenerative repeater that does not require an optical path length adjusting function.

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

【図1】本発明第一実施例のブロック構成図。FIG. 1 is a block configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の原理を説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the present invention.

【図3】本発明第二実施例のブロック構成図。FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明第三実施例のブロック構成図。FIG. 4 is a block diagram of the third embodiment of the present invention.

【図5】従来例装置のブロック構成図。FIG. 5 is a block diagram of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光入力端子 2 光フィルタ 3 偏波ビームスプリッタ 4 光アイソレータ 5 光増幅器 6 非線形光学素子 7、43、44 結合器 8 直交偏波発生器 10 光出力端子 11、12 リング 20 光クロック発生器 30 光スイッチ回路 51 偏波保持希土類添加ファイバ 52 合波器 53 励起光源 61、62 進行波型半導体レーザ増幅器 71 MQW半導体結晶 1 Optical Input Terminal 2 Optical Filter 3 Polarization Beam Splitter 4 Optical Isolator 5 Optical Amplifier 6 Nonlinear Optical Element 7, 43, 44 Coupler 8 Orthogonal Polarization Generator 10 Optical Output Terminal 11, 12 Ring 20 Optical Clock Generator 30 Optical Switch circuit 51 Polarization-maintaining rare earth-doped fiber 52 Combiner 53 Excitation light source 61, 62 Traveling wave type semiconductor laser amplifier 71 MQW semiconductor crystal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猿渡 正俊 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masatoshi Saruwatari 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一偏波面に偏波された被再生光信号が
入力する光入力端子(1)と、この第一偏波面に偏波さ
れた被再生光信号が結合される偏波保持光導波路により
形成された第一のリング(11)と、この第一のリング
に前記第一偏波面に偏波された被再生光信号が一方向に
結合しこの第一偏波面に直交する第二偏波面に偏波され
た光信号が二方向に分岐結合する結合器(7)を介して
結合され偏波保持光導波路により形成された第二のリン
グ(12)と、この第二のリング内に設けられこの第二
のリング内を伝播する光信号を一方向に増幅する増幅器
(4、5)とを備え、 前記第一のリング(11)および前記第二のリング(1
2)の全長Lは、 L=mcT として(但し、mは正の整数、cは光速、Tは光入力端
子に到来するパルス信号の周期)、この二つのリングを
交互に伝播する光信号によりこの二つのリングは周期T
の光信号に対するモード同期レーザとなるように設定さ
れ、 この第二のリング内に設けられ前記増幅器の出力光信号
の一部のエネルギを前記第二偏波面のエネルギに変換す
る直交偏波発生器(8)と、前記第一のリング(11)
内に前記結合器(7)から等距離の点から距離ΔLだけ
前記光入力端子側に設けられた非線形光学素子(6)と
を備え、 前記非線形光学素子(6)の出力光と前記光入力端子か
ら入力した光信号とが前記結合器(7)で干渉により発
生した光信号を前記第二のリングから出力端子(10)
に分岐する偏波ビームスプリッタ(3)を備えたことを
特徴とする全光再生中継器。
1. An optical input terminal (1) to which a reproduced optical signal polarized in a first polarization plane is input, and a polarization maintaining in which the reproduced optical signal polarized in the first polarization plane is coupled. A first ring (11) formed by an optical waveguide, and a reproduced optical signal polarized in the first polarization plane are coupled in one direction to the first ring, and the first ring (11) is orthogonal to the first polarization plane. A second ring (12) formed by a polarization maintaining optical waveguide in which optical signals polarized in two polarization planes are coupled via a coupler (7) that branches and couples in two directions, and this second ring. An amplifier (4, 5) provided in the first ring for amplifying an optical signal propagating in the second ring in one direction, the first ring (11) and the second ring (1).
The total length L of 2) is as follows: L = mcT (where m is a positive integer, c is the speed of light, T is the period of the pulse signal arriving at the optical input terminal), and the optical signal that alternately propagates through these two rings is used. These two rings have a period T
Orthogonally polarized wave generator which is set so as to be a mode-locked laser for the optical signal of and is provided in the second ring to convert a part of the energy of the optical signal output from the amplifier into the energy of the second polarization plane. (8) and the first ring (11)
A non-linear optical element (6) provided on the optical input terminal side by a distance ΔL from a point equidistant from the coupler (7) therein, and the output light of the non-linear optical element (6) and the optical input. An optical signal generated by interference between the optical signal input from the terminal and the coupler (7) is output from the second ring to the output terminal (10).
An all-optical regenerative repeater comprising a polarization beam splitter (3) for branching into.
【請求項2】 前記第一リングおよび前記結合器に代え
て、マッハツエンダ干渉計が前記第二のリングに結合さ
れ、このマッハツエンダ干渉計の二つのループパスに非
線形光学素子が挿入され、このマッハツエンダ干渉計の
一端が光入力端子となることを特徴とする全光再生中継
器。
2. A Mach-Zehnder interferometer is coupled to the second ring in place of the first ring and the coupler, and a nonlinear optical element is inserted in two loop paths of the Mach-Zehnder interferometer, and the Mach-Zehnder interferometer is inserted. An all-optical regenerative repeater, characterized in that one end of is a light input terminal.
【請求項3】 前記マッハツエンダ干渉計の一方のルー
プパスにMQW半導体結晶が挿入された請求項2記載の
全光再生中継器。
3. The all-optical regenerative repeater according to claim 2, wherein an MQW semiconductor crystal is inserted in one loop path of the Mach-Zehnder interferometer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100443288B1 (en) * 2002-01-22 2004-08-09 한국전자통신연구원 Optical oscillator with milimeterwave frequency
JP2010041069A (en) * 2008-07-31 2010-02-18 Oki Electric Ind Co Ltd Optical pulse signal regeneration method and optical pulse signal regeneration apparatus

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