JPH098741A - Optical clock extracting circuit - Google Patents

Optical clock extracting circuit

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Publication number
JPH098741A
JPH098741A JP7150527A JP15052795A JPH098741A JP H098741 A JPH098741 A JP H098741A JP 7150527 A JP7150527 A JP 7150527A JP 15052795 A JP15052795 A JP 15052795A JP H098741 A JPH098741 A JP H098741A
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JP
Japan
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optical
mode
extraction circuit
clock
clock extraction
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Application number
JP7150527A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Tsuda
裕之 津田
Yutaka Miyamoto
宮本  裕
Tomoyoshi Kataoka
智由 片岡
Kazuo Hagimoto
和男 萩本
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
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Publication of JPH098741A publication Critical patent/JPH098741A/en
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Abstract

PURPOSE: To stably generate an optical clock by extracting a clock frequency component from an optical signal at an ultrahigh speed by converting an optical signal to an electric signal and efficiently driving a mode locked laser. CONSTITUTION: A mode locked laser 10 is constituted by arranging a gain medium 13 and a mode lock modulator 14 inside a Fabry-Pe'rot resonator composed of two confronting mirrors 11 and 12. The optical signal is converted to the electric signal by an optic/electric converter 20 and inputted through an impedance matching circuit 30 to the mode lock modulator 14 of the mode locked laser 10. Thus, the optical clock is generated at the frequency pulled into the clock frequency of the electric signal. Since the dependency of the optic/electric converter 20 onto the polarization and wavelength of incident light is reduced for such an optical clock extracting circuit, even when generating the optical clock, the dependency on the polarization and wavelength of incident light can be reduced.

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、光信号から光クロック
を抽出して取り出す光クロック抽出回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical clock extraction circuit for extracting and extracting an optical clock from an optical signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は、従来の光クロック抽出回路の構
成例を示す。図において、相互位相変調器81、光増幅
器82、光アイソレータ83、波長フィルタ84、光カ
プラ85が、光ファイバを介して接続され、リング型光
共振器が構成される。相互位相変調器81からリング型
光共振器内に周波数f0 のクロックをもつ光信号を入射
すると、共振周波数間隔がf0 の整数分の1のとき、周
波数f0 の光クロックが光カプラ85から取り出され
る。この構成の光クロック抽出回路は、スミス氏その他
によって報告されている(" All-optical clockrecover
y using a mode-locked laser", Electronics Letters,
vol.28,pp.1814-1816 (1992)) 。この光クロック抽出
回路では、例えば光ファイバ中の非線形光学効果を用い
る超高速の相互位相変調器を用いれば、10Gbit/s 以上
の高速信号からのクロック抽出が可能になっている。
2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a configuration example of a conventional optical clock extraction circuit. In the figure, a cross phase modulator 81, an optical amplifier 82, an optical isolator 83, a wavelength filter 84, and an optical coupler 85 are connected through an optical fiber to form a ring type optical resonator. When the cross-phase modulator 81 enters an optical signal having a clock frequency f 0 to the ring-type optical resonator, when the resonance frequency interval is an integral submultiple of 1 f 0, the optical coupler 85 is an optical clock having a frequency f 0 Taken from. An optical clock extractor with this configuration was reported by Smith et al. ("All-optical clockrecover
y using a mode-locked laser ", Electronics Letters,
vol.28, pp.1814-1816 (1992)). In this optical clock extraction circuit, it is possible to extract a clock from a high-speed signal of 10 Gbit / s or more by using, for example, an ultrahigh-speed cross-phase modulator that uses a nonlinear optical effect in an optical fiber.

【0003】図10は、従来の光クロック抽出回路の他
の構成例を示す。図において、光信号は、光カプラ91
を介してモードロック型半導体レーザ92に入射され、
光信号に対応する光クロックが光カプラ91を介して取
り出される。この構成の光クロック抽出回路は、小野氏
その他によって報告されている(“モノリシックモード
同期LDを用いた10Gb/s 光クロック抽出実験”,1995
年電子情報通信学会総合大会B−1157)。
FIG. 10 shows another example of the configuration of a conventional optical clock extraction circuit. In the figure, the optical signal is an optical coupler 91.
Is incident on the mode-locked semiconductor laser 92 via
An optical clock corresponding to the optical signal is taken out via the optical coupler 91. An optical clock extraction circuit with this configuration has been reported by Ono et al. (“10 Gb / s optical clock extraction experiment using a monolithic mode-locked LD”, 1995).
IEICE General Conference B-1157).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図9に示す従来の光ク
ロック抽出回路では、次のような問題点がある。 共振器長が数十メートル以上と長いので、共振周波
数間隔と光信号のクロック周波数の比が 100倍以上にな
り、系を安定に保つことが困難である。 共振器長が長いので、安定なクロックを発振するま
でに時間がかかる。
The conventional optical clock extraction circuit shown in FIG. 9 has the following problems. Since the resonator length is as long as several tens of meters or more, the ratio of the resonant frequency interval to the clock frequency of the optical signal becomes 100 times or more, making it difficult to keep the system stable. Since the resonator length is long, it takes time to oscillate a stable clock.

【0005】 動作帯域幅の調整が困難である。 入射光の偏波に対する依存性が強い。 入射光の波長に対する依存性が強い。 超高速の相互位相変調器として、現時点では長尺
(数km)の光ファイバのみが利用可能であり、上記の
〜の問題点がさらに大きくなる。
It is difficult to adjust the operating bandwidth. Strongly depends on the polarization of incident light. Strongly depends on the wavelength of incident light. At present, only a long optical fiber (several kilometers) can be used as an ultrahigh-speed cross-phase modulator, and the above-mentioned problems (1) to (4) are further increased.

【0006】図10に示す従来の光クロック抽出回路で
は、,,,の問題点は軽減されるが、,の
問題点は依然として残る。これは、一般にモードロック
型半導体レーザの光共振器特性が強い偏波依存性をも
ち、波長に対しても共振器構造を反映した強い波長依存
性をもつからである。本発明は、以上の問題点を解決す
るものであり、超高速の光信号からクロック周波数成
分を抽出して安定した光クロック生成を可能とし、短
時間で安定した光クロックを出力でき、動作帯域幅の
調整を容易に行うことができ、入射光の偏波に対する
依存性を小さくでき、入射光の波長に対する依存性を
小さくできるとともに、集積化による小型化を可能にし
た光クロック抽出回路を提供することを目的とする。
In the conventional optical clock extraction circuit shown in FIG. 10, the problems of ,,,, are alleviated, but the problems of ,, remain. This is because the optical resonator characteristics of the mode-locked semiconductor laser generally have a strong polarization dependence, and the wavelength also has a strong wavelength dependence reflecting the resonator structure. The present invention solves the above problems and enables stable optical clock generation by extracting a clock frequency component from an ultrahigh-speed optical signal, capable of outputting a stable optical clock in a short time, and operating band An optical clock extraction circuit that can easily adjust the width, can reduce the dependency on the polarization of incident light, can reduce the dependency on the wavelength of incident light, and can be miniaturized by integration. The purpose is to do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の光クロック抽出
回路は、ディジタル光信号を電気信号に変換する光電気
変換器と、光共振器およびこの光共振器内に配置された
利得媒質およびモードロック変調器とにより構成される
モードロック型レーザと、光電気変換器の出力信号をモ
ードロック型レーザのモードロック変調器へ結合するイ
ンピーダンス整合回路とを備え、モードロック型レーザ
からディジタル光信号に対応する光クロックを出力す
る。
The optical clock extraction circuit of the present invention comprises an opto-electric converter for converting a digital optical signal into an electric signal, an optical resonator, and a gain medium and a mode arranged in the optical resonator. A mode-locked laser composed of a mode-locked modulator and an impedance matching circuit that couples the output signal of the opto-electric converter to the mode-locked modulator of the mode-locked laser are provided. Outputs the corresponding optical clock.

【0008】また、光電気変換器とインピーダンス整合
回路との間に、クロック抽出の同調帯域幅を制限する周
波数フィルタを備える。また、光電気変換器とインピー
ダンス整合回路との間に、光電気変換器出力を増幅する
電気増幅器を備える。また、光電気変換器の前段に、光
電気変換器に入射するディジタル光信号を増幅する光増
幅器を備える。
Further, a frequency filter for limiting the tuning bandwidth of clock extraction is provided between the photoelectric converter and the impedance matching circuit. Further, an electric amplifier for amplifying the output of the photoelectric converter is provided between the photoelectric converter and the impedance matching circuit. In addition, an optical amplifier that amplifies a digital optical signal incident on the opto-electric converter is provided in the preceding stage of the opto-electric converter.

【0009】また、モードロック型レーザの後段に、モ
ードロック型レーザのモード周波数間隔の整数倍のフリ
ースペクトルレンジを有し、高調波クロックを生成する
光フィルタを備える。本発明の光クロック抽出回路は、
モードロック型レーザが半導体基板上に集積化されたモ
ードロック型半導体レーザとする。
An optical filter having a free spectrum range that is an integral multiple of the mode frequency interval of the mode-locked laser and that generates a harmonic clock is provided after the mode-locked laser. The optical clock extraction circuit of the present invention is
The mode-locked laser is a mode-locked semiconductor laser integrated on a semiconductor substrate.

【0010】本発明の光クロック抽出回路は、半導体基
板上に各構成要素を集積化して構成する。
The optical clock extraction circuit of the present invention is constructed by integrating the respective constituent elements on a semiconductor substrate.

【0011】[0011]

【作用】本発明の光クロック抽出回路は、光信号を電気
信号に変換し、効率よくモードロック型レーザを駆動す
ることにより、電気信号のクロック成分に引き込まれた
周波数で光クロックを発生させることができる。
The optical clock extraction circuit of the present invention converts an optical signal into an electric signal and efficiently drives a mode-locked laser to generate an optical clock at a frequency drawn into the clock component of the electric signal. You can

【0012】[0012]

【実施例】図1は、本発明の光クロック抽出回路の第1
実施例の構成を示す。図において、モードロック型レー
ザ10は、対向する2枚のミラー11,12で構成され
るファブリペロー共振器内に、利得媒質13とモードロ
ック変調器14を配置して構成される。光信号は、光電
気変換器20で電気信号に変換され、インピーダンス整
合回路30を介してモードロック型レーザ10のモード
ロック変調器14に入力される。なお、光電気変換器2
0は、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオー
ド、MSM受光器、その他を用いることができる。ま
た、ファブリペロー共振器内に発振周波数帯を定める光
フィルタを挿入してもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a first embodiment of the optical clock extraction circuit of the present invention.
The structure of an Example is shown. In the figure, a mode-locked laser 10 is constructed by arranging a gain medium 13 and a mode-lock modulator 14 in a Fabry-Perot resonator composed of two mirrors 11 and 12 facing each other. The optical signal is converted into an electric signal by the photoelectric converter 20 and input to the mode-lock modulator 14 of the mode-lock type laser 10 via the impedance matching circuit 30. The photoelectric converter 2
For 0, a photodiode, an avalanche photodiode, an MSM photodetector, or the like can be used. Further, an optical filter that determines the oscillation frequency band may be inserted in the Fabry-Perot resonator.

【0013】図2は、第1実施例におけるモードロック
型レーザ10の他の構成例を示す。図において、モード
ロック型レーザ10は、3枚以上のミラー、または光フ
ァイバ、または光導波路で構成されるリング共振器内
に、利得媒質13とモードロック変調器14を配置して
構成される。また、リング共振器内には、光クロックを
取り出すための光分岐手段15が配置され、必要に応じ
て光の周回方向を定める光アイソレータ16、発振周波
数帯を定める光フィルタ17が挿入される。
FIG. 2 shows another configuration example of the mode-locked laser 10 in the first embodiment. In the figure, a mode-locked laser 10 is configured by arranging a gain medium 13 and a mode-lock modulator 14 in a ring resonator composed of three or more mirrors, optical fibers, or optical waveguides. Further, an optical branching means 15 for extracting an optical clock is arranged in the ring resonator, and an optical isolator 16 for determining the circulation direction of light and an optical filter 17 for determining the oscillation frequency band are inserted as necessary.

【0014】ここで、モードロック型レーザ10として
モードロック型半導体レーザを用いた場合の電気的結合
を図3に示す。図において、モードロック型半導体レー
ザは、半導体基板上の導波路にモノリシックに集積して
構成され、利得領域および変調領域に対応するダイオー
ドを抵抗を介して結合した等価回路で示される。インピ
ーダンス整合回路30は、コンデンサ31,32、コイ
ル33、抵抗器34により構成され、光電気変換器20
から入力される高周波信号を効率よくモードロック型半
導体レーザに伝達し、かつバイアス電圧VB を印加する
機能をもつ。なお、抵抗器34は、モードロック型半導
体レーザの変調領域が高インピーダンスであるので、通
常は数十Ωの低抵抗のものが用いられる。
FIG. 3 shows electrical coupling when a mode-locked semiconductor laser is used as the mode-locked laser 10. In the figure, a mode-locked semiconductor laser is monolithically integrated into a waveguide on a semiconductor substrate and is shown by an equivalent circuit in which diodes corresponding to a gain region and a modulation region are coupled via a resistor. The impedance matching circuit 30 includes capacitors 31, 32, a coil 33, and a resistor 34.
It has a function of efficiently transmitting a high frequency signal input from the device to the mode-locked semiconductor laser and applying a bias voltage V B. Since the resistor 34 has a high impedance in the modulation region of the mode-locked semiconductor laser, a resistor having a low resistance of tens of Ω is usually used.

【0015】本発明の光クロック抽出回路には、クロッ
ク周波数f0 で符号化された光信号が入力されるものと
する。光信号がRZ(return zero) で強度変調されてい
るとすると、このRZ信号はf0 に強い周波数成分をも
つ。また、光信号がNRZ(non return zero) で強度変
調されている場合には、図4に示すマッハツェンダ干渉
計などを用いてクロック周波数成分を生成することがで
きる。NRZ信号がマッハツェンダ干渉計に入射される
と、2つの経路に分岐される。各経路の光路差は、1ビ
ットの時間の1/2以下でかつ位相差がπの奇数倍に対
応する長さに設定される。各経路を伝搬した光は、合波
されると互いに干渉して導波路から発散モードとして消
失してゆく。すなわち、元のパルスのエッジに対応して
新たな光パルスが生成され、クロック成分が生成され
る。
It is assumed that an optical signal coded at a clock frequency f 0 is input to the optical clock extraction circuit of the present invention. If the optical signal is intensity-modulated by RZ (return zero), this RZ signal has a strong frequency component at f 0 . When the optical signal is intensity-modulated by NRZ (non return zero), the clock frequency component can be generated using the Mach-Zehnder interferometer shown in FIG. When the NRZ signal is incident on the Mach-Zehnder interferometer, it is branched into two paths. The optical path difference of each path is set to 1/2 or less of the time of 1 bit and the phase difference is set to a length corresponding to an odd multiple of π. When the lights propagating through the respective paths are combined, they interfere with each other and disappear from the waveguide as a divergence mode. That is, a new optical pulse is generated corresponding to the edge of the original pulse, and a clock component is generated.

【0016】また、光信号が位相変調の場合は、分散媒
質などで強度変調に変換した後に本発明の光クロック抽
出回路に入射される。本発明の光クロック抽出回路に入
射された光信号は、光電気変換器20で電気信号に変換
される。この電気信号は、インピーダンス整合回路30
を介して効率的にモードロック型レーザ10のモードロ
ック変調器14に印加される。モードロック型レーザ1
0は、その共振器構造に対応するモード周波数間隔f
0MD の信号でモードロック変調器14を変調すると、各
々の発振光モードが結合される。このとき、モードロッ
ク型レーザ10から出射される光は、繰り返し周波数が
変調周波数に等しい短パルス列となる。
When the optical signal is phase-modulated, it is incident on the optical clock extraction circuit of the present invention after being converted into intensity modulation by a dispersion medium or the like. The optical signal incident on the optical clock extraction circuit of the present invention is converted into an electric signal by the photoelectric converter 20. This electric signal is transmitted to the impedance matching circuit 30.
And is efficiently applied to the mode-locked modulator 14 of the mode-locked laser 10. Mode-locked laser 1
0 is the mode frequency interval f corresponding to the resonator structure.
When the mode-lock modulator 14 is modulated with a signal of 0MD , the respective oscillation light modes are combined. At this time, the light emitted from the mode-locked laser 10 becomes a short pulse train whose repetition frequency is equal to the modulation frequency.

【0017】共振器のモード周波数間隔f0MD は、レー
ザの共振器長をL、共振器内の実効屈折率をNeff 、光
速度をcとすれば、 f0MD =c/(2・Neff・L) で示される。ここで、クロック周波数f0 と共振器のモ
ード周波数間隔f0MD が一致する場合は最も弱い信号で
光モード結合がなされるが、信号が強ければf0とf
0MD が一致せず近接している場合もモードロック変調器
への印加信号に引き込まれてf0 の光クロックを発生す
る。印加信号強度が十分にあれば、 |f0−f0MD|/f0 <0.003 程度の範囲内で引き込み動作が起こる。
The mode frequency interval f 0MD of the resonator is f 0MD = c / (2 · N eff , where L is the resonator length of the laser, N eff is the effective refractive index in the resonator, and c is the speed of light.・ L). Here, when the clock frequency f 0 and the mode frequency interval f 0MD of the resonator match, optical mode coupling is performed with the weakest signal, but when the signal is strong, f 0 and f
Even when 0MD does not match and is close to each other, it is pulled in by the signal applied to the mode-lock modulator and an optical clock of f 0 is generated. If the applied signal strength is sufficient, the pull-in operation occurs within the range of | f 0 −f 0MD | / f 0 <0.003.

【0018】また、モードロック型レーザ10は、f0
の整数倍の周波数(2f0,3f0,…)の印加信号に対して
も、f0 の整数倍の周波数(2f0,3f0,…)の光クロック
を発生することができる。すなわち、共振器のモード周
波数間隔f0MD がクロック周波数f0 のほぼ整数分の1
になるように設定することにより、f0 の光クロック抽
出回路を構成することができる。
Further, the mode-locked laser 10 has a f 0
It is possible to generate an optical clock having a frequency (2f 0 , 3f 0 , ...) Of an integral multiple of f 0 even for an applied signal having a frequency (2f 0 , 3f 0 , ...) Of an integral multiple of. That is, the mode frequency interval f 0MD of the resonator is approximately an integer fraction of the clock frequency f 0.
The optical clock extraction circuit of f 0 can be configured by setting such that

【0019】本実施例では、光電気変換器20が一般に
偏波と波長に対する依存性が小さいので、光クロック抽
出回路においても入射光の偏波および波長に対する依存
性を小さくすることができる。特に、モードロック型半
導体レーザを用いた場合には、共振器長が短く、f0
高々f0MD の数倍の周波数であるので、安定した光クロ
ックを出力することができる。また、短時間で安定した
光クロックを出力することができる。また、モードロッ
ク型半導体レーザは10GHz以上の超高速で駆動可能であ
り、超高速の光クロックを容易に生成することができ
る。
In the present embodiment, the photoelectric converter 20 generally has little dependence on the polarization and the wavelength, so that the dependence on the polarization and the wavelength of the incident light can be reduced even in the optical clock extraction circuit. In particular, when a mode-locked semiconductor laser is used, the resonator length is short and f 0 has a frequency several times higher than f 0MD at most, so that a stable optical clock can be output. Also, a stable optical clock can be output in a short time. Further, the mode-locked semiconductor laser can be driven at an ultrahigh speed of 10 GHz or more, and an ultrahigh-speed optical clock can be easily generated.

【0020】図5は、本発明の光クロック抽出回路の第
2実施例の構成を示す。本実施例の特徴は、第1実施例
における光電気変換器20とインピーダンス整合回路3
0との間に、電気増幅器41および周波数フィルタ42
を配置するところにある。なお、電気増幅器41と周波
数フィルタ42はそれぞれ独立した機能を有するので、
必ずしも両者を同時に配置する必要はない。
FIG. 5 shows the configuration of the second embodiment of the optical clock extraction circuit of the present invention. The feature of this embodiment is that the photoelectric converter 20 and the impedance matching circuit 3 in the first embodiment are different.
Between 0 and 0, the electric amplifier 41 and the frequency filter 42
Is in place. Since the electric amplifier 41 and the frequency filter 42 have independent functions,
It is not always necessary to place both at the same time.

【0021】光電気変換器20に入射される光信号が微
弱であり、出力される電気信号のレベルが小さくても、
電気増幅器41で増幅してモードロック型レーザ10を
駆動することにより光クロックの抽出が可能となる。ま
た、周波数フィルタ42を配置することにより、クロッ
ク抽出の同調帯域幅を制御することができる。さらに光
電気変換器20からの入力信号にf0 以外の周波数成分
が含まれていても、周波数フィルタ42でそれを除去す
ることにより安定したクロック生成が可能となる。ま
た、光クロックが高速であっても、必要な周波数帯域幅
が狭いので容易に構成することができる。
Even if the optical signal incident on the opto-electric converter 20 is weak and the level of the electric signal output is small,
An optical clock can be extracted by driving the mode-locked laser 10 after being amplified by the electric amplifier 41. Further, by disposing the frequency filter 42, the tuning bandwidth of clock extraction can be controlled. Further, even if the input signal from the opto-electric converter 20 contains a frequency component other than f 0 , it is possible to generate a stable clock by removing it with the frequency filter 42. Further, even if the optical clock has a high speed, the required frequency bandwidth is narrow, so that it can be easily constructed.

【0022】図6は、本発明の光クロック抽出回路の第
3実施例の構成を示す。本実施例の特徴は、第1実施例
における光電気変換器20の前段に光増幅器43を配置
し、モードロック型レーザ10の後段に光フィルタ44
を配置するところにある。なお、光増幅器43と光フィ
ルタ44はそれぞれ独立した機能を有するので、必ずし
も両者を同時に配置する必要はない。
FIG. 6 shows the configuration of the third embodiment of the optical clock extraction circuit of the present invention. The feature of this embodiment is that an optical amplifier 43 is arranged in the front stage of the photoelectric converter 20 in the first embodiment, and an optical filter 44 is arranged in the rear stage of the mode-locked laser 10.
Is in place. Since the optical amplifier 43 and the optical filter 44 have independent functions, they do not necessarily have to be arranged at the same time.

【0023】光信号が微弱であっても、光増幅器43で
増幅して光電気変換器20に入射することにより、光ク
ロックの抽出が可能となる。光フィルタ44は、クロッ
ク周波数f0 の信号からf0 の高調波クロックを生成す
る機能をもつ。たとえば、NRZ信号はf0/2の周波数
成分はあるが、f0の周波数成分はほとんどないのでそ
のままではクロックを抽出できないが、光フィルタ44
を用いることにより可能となる。以下、光フィルタ44
の機能について図7を参照して説明する。ここでは、f
0/2=f0MD とする。
Even if the optical signal is weak, the optical clock can be extracted by being amplified by the optical amplifier 43 and entering the photoelectric converter 20. The optical filter 44 has a function of generating a harmonic clock of f 0 from a signal of the clock frequency f 0 . For example, although NRZ signal is a frequency component of f 0/2, but can not extract the clock is unchanged since the frequency components there is little f 0, the optical filter 44
It becomes possible by using. Hereinafter, the optical filter 44
The function of will be described with reference to FIG. Here, f
And 0/2 = f 0MD.

【0024】図7(a),(c) は、モードロック型レーザ1
0の出力の光スペクトルと時間波形を示す。モード間隔
はf0/2、光スペクトルの包絡線の周波数帯域はfB
ある。光スペクトルと時間波形はフーリエ共役の関係に
あり、 (a)の光スペクトルに対して (c)の時間波形が対
応する。ここで、例えばフリースペクトルレンジf0
光フィルタ44で光スペクトル上の光モードを間引き、
図7(b) に示す光スペクトルを生成すると、対応する時
間波形は図7(d) のようになる。すなわち、モードロッ
ク型レーザ10から出力される光クロックの倍周波の光
クロックを生成することができる。同様に、光フィルタ
44のフリースペクトルレンジを変えて光モードの間引
き方を変えれば、3逓倍以上の高調波クロックを生成す
ることができる。
FIGS. 7A and 7C show a mode-locked laser 1
The optical spectrum and time waveform of 0 output are shown. Mode spacing is f 0/2, the frequency band of the envelope of the optical spectrum is f B. The optical spectrum and the time waveform have a Fourier conjugate relationship, and the time waveform of (c) corresponds to the optical spectrum of (a). Here, for example, the optical mode on the optical spectrum is thinned by the optical filter 44 having the free spectral range f 0 ,
When the optical spectrum shown in FIG. 7 (b) is generated, the corresponding time waveform is as shown in FIG. 7 (d). That is, it is possible to generate an optical clock having a frequency double that of the optical clock output from the mode-locked laser 10. Similarly, if the free spectrum range of the optical filter 44 is changed to change the thinning-out method of the optical mode, it is possible to generate a harmonic clock of triple or more.

【0025】図8は、本発明の光クロック抽出回路の実
装例を示す。図において、InP 半導体基板51上に、
光電気変換器20となる pinフォトダイオード21、イ
ンピーダンス整合回路30、モードロック型レーザ1
0、光フィルタ44を形成する。このようなInP 半導
体基板51上に構成要素を集積化した構成は公知の技術
で容易に実現できる。なお、InP 系の材料では、イン
ピーダンス整合回路30も非常に高速に動作する特徴が
ある。
FIG. 8 shows an implementation example of the optical clock extraction circuit of the present invention. In the figure, on the InP semiconductor substrate 51,
A pin photodiode 21, which serves as an optoelectric converter 20, an impedance matching circuit 30, and a mode-locked laser 1.
0, the optical filter 44 is formed. Such a structure in which the constituent elements are integrated on the InP semiconductor substrate 51 can be easily realized by a known technique. It should be noted that the impedance matching circuit 30 is characterized by operating at a very high speed with InP type materials.

【0026】本発明の光クロック抽出回路は、本実施例
のように半導体基板上に集積化して小型化することがで
きるので、温度制御等が容易であることから安定した光
クロックを生成することができる。
Since the optical clock extraction circuit of the present invention can be integrated on a semiconductor substrate and miniaturized as in the present embodiment, temperature control and the like are easy, so that a stable optical clock can be generated. You can

【0027】[0027]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光クロッ
ク抽出回路では、光電気変換器の入射光に対する偏波お
よび波長に対する依存性が小さいので、光クロックの生
成においても入射光に対する偏波および波長に対する依
存性を小さくすることができる。
As described above, in the optical clock extraction circuit of the present invention, the polarization of the photoelectric converter with respect to the incident light and the dependence on the wavelength are small, and therefore the polarization of the incident light with respect to the generation of the optical clock is also small. And the dependence on wavelength can be reduced.

【0028】本発明の光クロック抽出回路は、小型に構
成可能であるので共振周波数間隔と光信号のクロック周
波数の比が小さく、雰囲気の制御が容易であることから
安定した光クロックを生成することができる。また、短
時間で安定した光クロックを出力することができる。ま
た、光電気変換器の前後に光増幅器または電気増幅器を
配置することにより、微弱な光信号に対してもモードロ
ック型レーザを駆動して光クロックを生成することがで
きる。また、光電気変換器の後段に周波数フィルタを配
置することにより、クロック抽出の同調帯域幅を制御で
きるとともに、不要周波数成分を除去して安定したクロ
ック生成が可能となる。また、モードロック型レーザの
出力段に配置する光フィルタを用いて、入力光信号のク
ロックの高調波クロックを発生させることができる。
Since the optical clock extraction circuit of the present invention can be constructed in a small size, the ratio of the resonance frequency interval and the clock frequency of the optical signal is small, and the atmosphere can be easily controlled, so that a stable optical clock can be generated. You can Also, a stable optical clock can be output in a short time. Further, by arranging an optical amplifier or an electric amplifier before and after the opto-electric converter, the mode-locked laser can be driven to generate an optical clock even for a weak optical signal. Further, by arranging a frequency filter after the opto-electric converter, the tuning bandwidth of clock extraction can be controlled, and unnecessary frequency components can be removed to enable stable clock generation. An optical filter arranged at the output stage of the mode-locked laser can be used to generate a harmonic clock of the clock of the input optical signal.

【0029】また、本発明の光クロック抽出回路は半導
体基板上への集積化が容易であり、小型にモジュール化
できるので、取扱いが容易であるとともに、他の装置へ
の実装も容易に行うことができる。
Further, the optical clock extraction circuit of the present invention can be easily integrated on a semiconductor substrate and can be made into a small module, so that it can be easily handled and mounted on other devices. You can

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

【図1】本発明の光クロック抽出回路の第1実施例の構
成を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of an optical clock extraction circuit of the present invention.

【図2】第1実施例におけるモードロック型レーザ10
の他の構成例を示すブロック図。
FIG. 2 is a mode-locked laser 10 according to the first embodiment.
The block diagram which shows the other structural example.

【図3】モードロック型半導体レーザを用いた場合の電
気的結合を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing electrical coupling when a mode-locked semiconductor laser is used.

【図4】NRZ信号からクロック周波数成分をもつ光信
号を生成する方法を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a method of generating an optical signal having a clock frequency component from an NRZ signal.

【図5】本発明の光クロック抽出回路の第2実施例の構
成を示すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a second embodiment of the optical clock extraction circuit of the present invention.

【図6】本発明の光クロック抽出回路の第3実施例の構
成を示すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a third embodiment of the optical clock extraction circuit of the present invention.

【図7】第3実施例における光フィルタ44の機能を説
明する図。
FIG. 7 is a diagram illustrating the function of an optical filter 44 according to a third embodiment.

【図8】本発明の光クロック抽出回路の実装例を示す
図。
FIG. 8 is a diagram showing an implementation example of an optical clock extraction circuit of the present invention.

【図9】従来の光クロック抽出回路の構成例を示すブロ
ック図。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of a conventional optical clock extraction circuit.

【図10】従来の光クロック抽出回路の他の構成例を示
すブロック図。
FIG. 10 is a block diagram showing another configuration example of a conventional optical clock extraction circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 モードロック型レーザ 11,12 ミラー 13 利得媒質 14 モードロック変調器 15 光分岐手段 16 光アイソレータ 17 光フィルタ 20 光電気変換器 30 インピーダンス整合回路 31,32 コンデンサ 33 コイル 34 抵抗器 41 電気増幅器 42 周波数フィルタ 43 光増幅器 44 光フィルタ 51 InP 半導体基板 10 mode-locked laser 11, 12 mirror 13 gain medium 14 mode-lock modulator 15 optical branching means 16 optical isolator 17 optical filter 20 photoelectric converter 30 impedance matching circuit 31, 32 capacitor 33 coil 34 resistor 41 electrical amplifier 42 frequency Filter 43 Optical amplifier 44 Optical filter 51 InP Semiconductor substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/00 10/02 (72)発明者 萩本 和男 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location H04B 10/00 10/02 (72) Inventor Kazuo Hagimoto 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビットレートがf0〔bit/s〕またはNf
0〔bit/s〕(Nは整数)のディジタル光信号を共振周波
数間隔f0 〔Hz〕の光共振器に入力して光クロックを出
力する光クロック抽出回路において、 前記ディジタル光信号を電気信号に変換する光電気変換
器と、 前記光共振器と、この光共振器内に配置された利得媒質
およびモードロック変調器とにより構成されるモードロ
ック型レーザと、 前記光電気変換器の出力信号を前記モードロック型レー
ザのモードロック変調器へ結合するインピーダンス整合
回路とを備えたことを特徴とする光クロック抽出回路。
1. A bit rate of f 0 [bit / s] or Nf
In an optical clock extraction circuit for inputting a digital optical signal of 0 [bit / s] (N is an integer) into an optical resonator having a resonance frequency interval f 0 [Hz] and outputting an optical clock, the digital optical signal is converted into an electrical signal. A mode-locked laser composed of an optical-electrical converter for converting into an optical resonator, the optical resonator, a gain medium and a mode-locked modulator arranged in the optical resonator, and an output signal of the optical-electrical converter. And an impedance matching circuit that couples to the mode-locked modulator of the mode-locked laser.
【請求項2】 請求項1に記載の光クロック抽出回路に
おいて、 光電気変換器とインピーダンス整合回路との間に、クロ
ック抽出の同調帯域幅を制限する周波数フィルタを備え
たことを特徴とする光クロック抽出回路。
2. The optical clock extraction circuit according to claim 1, further comprising a frequency filter between the photoelectric converter and the impedance matching circuit, the frequency filter limiting a tuning bandwidth of the clock extraction. Clock extraction circuit.
【請求項3】 請求項1に記載の光クロック抽出回路に
おいて、 光電気変換器とインピーダンス整合回路との間に、光電
気変換器出力を増幅する電気増幅器を備えたことを特徴
とする光クロック抽出回路。
3. The optical clock extraction circuit according to claim 1, further comprising an electric amplifier for amplifying an output of the opto-electric converter between the opto-electric converter and the impedance matching circuit. Extraction circuit.
【請求項4】 請求項1に記載の光クロック抽出回路に
おいて、 光電気変換器の前段に、光電気変換器に入射するディジ
タル光信号を増幅する光増幅器を備えたことを特徴とす
る光クロック抽出回路。
4. The optical clock extraction circuit according to claim 1, wherein an optical amplifier for amplifying a digital optical signal incident on the opto-electric converter is provided in the preceding stage of the opto-electric converter. Extraction circuit.
【請求項5】 請求項1に記載の光クロック抽出回路に
おいて、 モードロック型レーザの後段に、モードロック型レーザ
のモード周波数間隔の整数倍のフリースペクトルレンジ
を有し、高調波クロックを生成する光フィルタを備えた
ことを特徴とする光クロック抽出回路。
5. The optical clock extraction circuit according to claim 1, wherein a free spectrum range that is an integral multiple of a mode frequency interval of the mode-locked laser is provided in a subsequent stage of the mode-locked laser, and a harmonic clock is generated. An optical clock extraction circuit comprising an optical filter.
【請求項6】 請求項1に記載の光クロック抽出回路に
おいて、 モードロック型レーザが半導体基板上に集積化されたモ
ードロック型半導体レーザであることを特徴とする光ク
ロック抽出回路。
6. The optical clock extraction circuit according to claim 1, wherein the mode-locked laser is a mode-locked semiconductor laser integrated on a semiconductor substrate.
【請求項7】 請求項1から請求項5のいずれかに記載
の光クロック抽出回路において、 半導体基板上に各構成要素を集積化したことを特徴とす
る光クロック抽出回路。
7. The optical clock extraction circuit according to claim 1, wherein the constituent elements are integrated on a semiconductor substrate.
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