JP2000089273A - 光学的ａ／ｄ変換装置及び方法 - Google Patents
光学的ａ／ｄ変換装置及び方法Info
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- G02—OPTICS
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- G02F7/00—Optical analogue/digital converters
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光学領域で動作し、アップワード・フォールデ
ィング連続近似手法を利用してＡ／Ｄ変換する。 【解決手段】Ａ／Ｄ変換装置は、複数の光学的ステージ
１４、１６、１８を備え、各ステージは、それぞれに入
力された光信号が設定されたスレショルド以上のときに
光学的スイッチ３０、５６、７８をオンしてビット信号
Ｂ１〜Ｂｎを「１」とし、以下のときにスイッチをオフ
してビット信号を「０」とする。ビット信号が「０」の
とき、光学的インバータ３８、６４を介して、最大強度
から対応するスレショルド値を減算した強度のビームを
加算器４４、７０に入力して、入力ビーム１２、４６に
重畳し、次のステージに入力信号として供給する。スレ
ッショルド値は、最大信号強度まで徐々に近づくように
設定される。これにより、ｎビットのデジタル信号を得
ることができる。
ィング連続近似手法を利用してＡ／Ｄ変換する。 【解決手段】Ａ／Ｄ変換装置は、複数の光学的ステージ
１４、１６、１８を備え、各ステージは、それぞれに入
力された光信号が設定されたスレショルド以上のときに
光学的スイッチ３０、５６、７８をオンしてビット信号
Ｂ１〜Ｂｎを「１」とし、以下のときにスイッチをオフ
してビット信号を「０」とする。ビット信号が「０」の
とき、光学的インバータ３８、６４を介して、最大強度
から対応するスレショルド値を減算した強度のビームを
加算器４４、７０に入力して、入力ビーム１２、４６に
重畳し、次のステージに入力信号として供給する。スレ
ッショルド値は、最大信号強度まで徐々に近づくように
設定される。これにより、ｎビットのデジタル信号を得
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、光学的
アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換装置及び方法に関
し、更に特定すれば、アップワード・フォールディング
（上方折半）連続近似変換手法（ｕｐｗａｒｄ−ｆｏｌ
ｄｉｎｇ ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａ
ｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ）
を用いる光学的Ａ／Ｄ変換装置及び方法に関するもので
ある。
アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換装置及び方法に関
し、更に特定すれば、アップワード・フォールディング
（上方折半）連続近似変換手法（ｕｐｗａｒｄ−ｆｏｌ
ｄｉｎｇ ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａ
ｔｉｏｎ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｐｐｒｏａｃｈ）
を用いる光学的Ａ／Ｄ変換装置及び方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】技術の急速な進歩、特に、処理の高速
化、チャネル帯域の拡大及び伝送信頼性の向上が必要と
なった結果、光学領域及びその広大な可能性に対する関
心が着実に増えている。光学的技術は、電気的な無線周
波数（ＲＦ）に基づく処理と比較すると比較的新しい分
野であり、様々な領域で未だに未熟である。特に、デジ
タル光学部品による高速広帯域処理は、その進歩が約束
されていたものの、ＲＦ領域においては容易に利用可能
となっている多くの基礎的技術に対応する技術が十分に
開発されていないため、頓挫してしまっている。
化、チャネル帯域の拡大及び伝送信頼性の向上が必要と
なった結果、光学領域及びその広大な可能性に対する関
心が着実に増えている。光学的技術は、電気的な無線周
波数（ＲＦ）に基づく処理と比較すると比較的新しい分
野であり、様々な領域で未だに未熟である。特に、デジ
タル光学部品による高速広帯域処理は、その進歩が約束
されていたものの、ＲＦ領域においては容易に利用可能
となっている多くの基礎的技術に対応する技術が十分に
開発されていないため、頓挫してしまっている。
【０００３】光学的Ａ／Ｄ変換装置は、このような問題
を提起している分野の１つである。即ち、従来のデジタ
ル光学システムは、電気／ＲＦ領域においてのデジタル
化を拠り所としており、光学領域とＲＦ領域との間で、
低速で、損失が多く、ノイズが多い変換を、双方向に行
う必要がある。更に、従来の連続近似Ａ／Ｄ変換装置
は、「ダウンワード・フォールディング（下方折半）手
法」（ｄｏｗｎｗａｒｄ−ｆｏｌｄｉｎｇ ａｐｐｒｏ
ａｃｈ）を利用して、サンプリングされたアナログ信号
を、特定のスレショルドと比較する検査を行う。サンプ
ルの信号振幅がスレショルド未満である場合、そのビッ
トを「ロー（低）レベル」にセットし、サンプルをその
まま次のビット・ステージ（段）に受け渡す。信号振幅
がスレショルドよりも大きい場合、そのビットは「ハイ
（高レベル）」にセットされ、システムは、それを次の
ビット・ステージに受け渡す前に、スレショルド値だけ
サンプルの振幅を減少させる。連続する各ステージにお
いて、サンプルの振幅をスレショルドと比較する検査を
行い、徐々に０に近づけていく。かかる変換装置のアル
ゴリズムは、光学分野では実現が困難である。これは、
光学信号を互いに減算する簡単で高精度の方法が開発さ
れていないからである。
を提起している分野の１つである。即ち、従来のデジタ
ル光学システムは、電気／ＲＦ領域においてのデジタル
化を拠り所としており、光学領域とＲＦ領域との間で、
低速で、損失が多く、ノイズが多い変換を、双方向に行
う必要がある。更に、従来の連続近似Ａ／Ｄ変換装置
は、「ダウンワード・フォールディング（下方折半）手
法」（ｄｏｗｎｗａｒｄ−ｆｏｌｄｉｎｇ ａｐｐｒｏ
ａｃｈ）を利用して、サンプリングされたアナログ信号
を、特定のスレショルドと比較する検査を行う。サンプ
ルの信号振幅がスレショルド未満である場合、そのビッ
トを「ロー（低）レベル」にセットし、サンプルをその
まま次のビット・ステージ（段）に受け渡す。信号振幅
がスレショルドよりも大きい場合、そのビットは「ハイ
（高レベル）」にセットされ、システムは、それを次の
ビット・ステージに受け渡す前に、スレショルド値だけ
サンプルの振幅を減少させる。連続する各ステージにお
いて、サンプルの振幅をスレショルドと比較する検査を
行い、徐々に０に近づけていく。かかる変換装置のアル
ゴリズムは、光学分野では実現が困難である。これは、
光学信号を互いに減算する簡単で高精度の方法が開発さ
れていないからである。
【０００４】したがって、ＲＦ技術又は減算技法には殆
ど又は全く頼らずに、光アナログ信号を光デジタル信号
に変換することにより、システムの複雑さをなくし、高
速広帯域処理の発展を可能とする光デバイスが必要とさ
れている。
ど又は全く頼らずに、光アナログ信号を光デジタル信号
に変換することにより、システムの複雑さをなくし、高
速広帯域処理の発展を可能とする光デバイスが必要とさ
れている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術にお
ける前述の欠点及びその他の欠点に対処して、これらを
克服しようとするものであり、一態様において、アナロ
グ光信号を一連の光学的ステージに送出することによっ
て、アナログ光信号を、当該アナログ信号の強度に対応
するデジタル光信号に変換する装置を提供する。各ステ
ージは、アナログ信号の強度がスレショルド値よりも大
きい場合に「高レベル」の量子化信号（バイナリ信号）
を発生し、アナログ信号の強度がスレショルド値未満の
場合に「低レベル」の量子化信号を発生するレーザを含
む。量子化信号が低レベルにセットされた場合、第２の
レーザ源からの特定量の光が、元のアナログ信号の光に
結合（又は加算）され、これにより、一連のステージに
おいて、次段のステージでは、アナログ信号強度が固定
量だけ増大される。
ける前述の欠点及びその他の欠点に対処して、これらを
克服しようとするものであり、一態様において、アナロ
グ光信号を一連の光学的ステージに送出することによっ
て、アナログ光信号を、当該アナログ信号の強度に対応
するデジタル光信号に変換する装置を提供する。各ステ
ージは、アナログ信号の強度がスレショルド値よりも大
きい場合に「高レベル」の量子化信号（バイナリ信号）
を発生し、アナログ信号の強度がスレショルド値未満の
場合に「低レベル」の量子化信号を発生するレーザを含
む。量子化信号が低レベルにセットされた場合、第２の
レーザ源からの特定量の光が、元のアナログ信号の光に
結合（又は加算）され、これにより、一連のステージに
おいて、次段のステージでは、アナログ信号強度が固定
量だけ増大される。
【０００６】別の態様では、本発明は、アナログ光信号
を、当該アナログ信号の強度に対応するデジタル光信号
に変換する方法を提供する。その際、前述のアナログ光
信号の強度が所定のスレショルド値よりも大きいか又は
小さいかを表すアナログ光信号の最初のビット（最上
位）を発生する。アナログ光信号の強度が所定のスレシ
ョルド値未満である場合は常に、アナログ光信号の強度
を増大させ、その後、信号を次段のステージに受け渡
す。完全なデジタル信号を得るには、バイナリ重み付け
スレショルド値だけを変更しつつ、最初のビットを発生
するために用いたステップを、予め選択した繰り返し回
数だけ繰り返し、最終的に、アナログ光信号の強度を表
すデジタル信号を発生する。
を、当該アナログ信号の強度に対応するデジタル光信号
に変換する方法を提供する。その際、前述のアナログ光
信号の強度が所定のスレショルド値よりも大きいか又は
小さいかを表すアナログ光信号の最初のビット（最上
位）を発生する。アナログ光信号の強度が所定のスレシ
ョルド値未満である場合は常に、アナログ光信号の強度
を増大させ、その後、信号を次段のステージに受け渡
す。完全なデジタル信号を得るには、バイナリ重み付け
スレショルド値だけを変更しつつ、最初のビットを発生
するために用いたステップを、予め選択した繰り返し回
数だけ繰り返し、最終的に、アナログ光信号の強度を表
すデジタル信号を発生する。
【０００７】更に別の態様では、本発明は、アナログ光
信号を、当該アナログ信号の強度に対応するデジタル光
信号に変換する変換装置を提供する。アナログ信号は、
一連のステージに送出され、各ステージは、アナログ信
号のコピーを受け取る光スイッチを含んでいる。光スイ
ッチは、アナログ信号の強度がスレショルド値よりも大
きい場合に、光ビームに対して透明すなわち光ビームを
通過させ、アナログ信号の強度がスレショルド値未満の
場合、光のビームに対して不透明すなわち光ビームを遮
断する。第１のレーザ源から、光ビームが光スイッチに
送られる。この光のビームを利用して、光スイッチが光
ビームに対して透明な場合に、量子化信号を第１のレベ
ルとし、光スイッチが光ビームに対して不透明な場合
に、量子化信号を第２のレベルとする。このビームによ
って表される信号に応じて、各ステージに入力されたア
ナログ信号を変化させずに次のステージに受け渡すか、
あるいは他の光源からの光と結合して、次段のステージ
に受け渡す前に、この強度を固定量だけ増大させる。
信号を、当該アナログ信号の強度に対応するデジタル光
信号に変換する変換装置を提供する。アナログ信号は、
一連のステージに送出され、各ステージは、アナログ信
号のコピーを受け取る光スイッチを含んでいる。光スイ
ッチは、アナログ信号の強度がスレショルド値よりも大
きい場合に、光ビームに対して透明すなわち光ビームを
通過させ、アナログ信号の強度がスレショルド値未満の
場合、光のビームに対して不透明すなわち光ビームを遮
断する。第１のレーザ源から、光ビームが光スイッチに
送られる。この光のビームを利用して、光スイッチが光
ビームに対して透明な場合に、量子化信号を第１のレベ
ルとし、光スイッチが光ビームに対して不透明な場合
に、量子化信号を第２のレベルとする。このビームによ
って表される信号に応じて、各ステージに入力されたア
ナログ信号を変化させずに次のステージに受け渡すか、
あるいは他の光源からの光と結合して、次段のステージ
に受け渡す前に、この強度を固定量だけ増大させる。
【０００８】
【発明の実施の形態】光学的Ａ／Ｄ変換装置を対象とす
る以下の好適な実施形態の説明は、単なる例示に過ぎ
ず、本発明あるいはその用途又は用法を限定することを
意図するものでは決してない。図１には、本発明による
アップワード・フォールディング連続近似変換手法を利
用する光学的Ａ／Ｄ変換装置１０が示されている。該Ａ
／Ｄ変換装置１０は、サンプリングされたアナログ光入
力信号１２を受け取り、一連のビットＢ1〜Ｂnから成る
対応するデジタル信号を出力する。ここで、Ｂ1は最上
位ビット（ＭＳＢ）であり、Ｂnは最下位ビット（ＬＳ
Ｂ）である。光入力信号１２は、マッハ−ゼンダー変調
器（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）
を駆動するパルス状レーザのような、当業界では公知の
適宜のサンプリング装置（図示せず）によってサンプリ
ングされたものである。
る以下の好適な実施形態の説明は、単なる例示に過ぎ
ず、本発明あるいはその用途又は用法を限定することを
意図するものでは決してない。図１には、本発明による
アップワード・フォールディング連続近似変換手法を利
用する光学的Ａ／Ｄ変換装置１０が示されている。該Ａ
／Ｄ変換装置１０は、サンプリングされたアナログ光入
力信号１２を受け取り、一連のビットＢ1〜Ｂnから成る
対応するデジタル信号を出力する。ここで、Ｂ1は最上
位ビット（ＭＳＢ）であり、Ｂnは最下位ビット（ＬＳ
Ｂ）である。光入力信号１２は、マッハ−ゼンダー変調
器（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）
を駆動するパルス状レーザのような、当業界では公知の
適宜のサンプリング装置（図示せず）によってサンプリ
ングされたものである。
【０００９】光入力信号１２は、通常パルス状信号であ
るが、用途によっては、連続波（ＣＷ）の光信号の場合
もありる。光入力信号１２は、ここに記載する目的に適
した任意の光周波数を有することができ、λcとして示
す波長を有する。光入力信号１２の強度は、時間と共に
変動し、ゼロから所定の最大強度Ｉmaxまでの範囲に位
置することができる。光デジタル出力は後続の処理シス
テム（図示せず）に送られ、用途に応じて、この光デジ
タル出力を電子信号に変換するか、あるいは光学領域に
おいて光デジタル信号を処理する。本発明の光学的Ａ／
Ｄ変換装置１０は、完全に光学領域において動作する。
アップワード・フォールディング連続近似技法を利用す
ることにより、本発明は、光パワー減算（ｏｐｔｉｃａ
ｌ ｐｏｗｅｒ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ）に伴う問題
を回避する。したがって、従来のフォールディング（折
半）手法に固有の減算演算は、不要となる。
るが、用途によっては、連続波（ＣＷ）の光信号の場合
もありる。光入力信号１２は、ここに記載する目的に適
した任意の光周波数を有することができ、λcとして示
す波長を有する。光入力信号１２の強度は、時間と共に
変動し、ゼロから所定の最大強度Ｉmaxまでの範囲に位
置することができる。光デジタル出力は後続の処理シス
テム（図示せず）に送られ、用途に応じて、この光デジ
タル出力を電子信号に変換するか、あるいは光学領域に
おいて光デジタル信号を処理する。本発明の光学的Ａ／
Ｄ変換装置１０は、完全に光学領域において動作する。
アップワード・フォールディング連続近似技法を利用す
ることにより、本発明は、光パワー減算（ｏｐｔｉｃａ
ｌ ｐｏｗｅｒ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ）に伴う問題
を回避する。したがって、従来のフォールディング（折
半）手法に固有の減算演算は、不要となる。
【００１０】以下で詳細に説明するが、サンプリングさ
れたアナログ光入力信号１２は、第１のステージに送ら
れ、ここで強度がスレショルド値と比較される。入力信
号１２がスレショルド値より大きい場合、ビットを「１
（高レベル）」にセットし、該信号はそのまま後続のス
テージに受け渡される。サンプリングされた光入力信号
１２の強度がスレショルド値未満である場合、ビットを
「０（低レベル）」にセットし、Ｉmaxに対応する強度
からスレショルド値を減算した値を光入力信号１２に加
算する。追加のステージを従属接続することによって、
多数のビットが得られる。一連のステージの各々は、修
正した信号を、最大値Ｉmaxに徐々に近づいて行くスレ
ショルド値と比較する。光学的Ａ／Ｄ変換装置１０は、
高速デジタル光リンクにおいて特に有用である。光学領
域でデジタル化することによって、ビット・レートの高
速化が可能となり、ノイズ・レベルの低下を実現するこ
とができ、しかもシステムの複雑度を減らすことができ
る。
れたアナログ光入力信号１２は、第１のステージに送ら
れ、ここで強度がスレショルド値と比較される。入力信
号１２がスレショルド値より大きい場合、ビットを「１
（高レベル）」にセットし、該信号はそのまま後続のス
テージに受け渡される。サンプリングされた光入力信号
１２の強度がスレショルド値未満である場合、ビットを
「０（低レベル）」にセットし、Ｉmaxに対応する強度
からスレショルド値を減算した値を光入力信号１２に加
算する。追加のステージを従属接続することによって、
多数のビットが得られる。一連のステージの各々は、修
正した信号を、最大値Ｉmaxに徐々に近づいて行くスレ
ショルド値と比較する。光学的Ａ／Ｄ変換装置１０は、
高速デジタル光リンクにおいて特に有用である。光学領
域でデジタル化することによって、ビット・レートの高
速化が可能となり、ノイズ・レベルの低下を実現するこ
とができ、しかもシステムの複雑度を減らすことができ
る。
【００１１】図２は、光学的Ａ／Ｄ変換装置１０の入出
力関係を示すブロック図である。光学的Ａ／Ｄ変換装置
１０は、上記したように、一連の連続する変換ステージ
を含み、各ステージが、ＭＳＢ（＝Ｂ1）から始まりＬ
ＳＢ（Ｂn）までビットＢ1〜Ｂnの１つを表す量子化
（光）信号を発生する。図１の第１のステージ１４がビ
ットＢ1の信号を発生し、第２のステージ１６がビット
Ｂ2の信号を発生し、最終ステージ１８がビットＢnの信
号を発生する。通常、第２のステージ１６と最終ステー
ジ１８との間には、他の幾つかのステージが備えられ、
ステージの段数は、所望の解像度によって異なる。サン
プリングされた光入力信号１２は最初にオプションのホ
ールド素子２０に供給され、ホールド素子２０は、光入
力信号１２中のパルスを伸長し、ステージ１４、１６、
１８における光信号と光入力信号１２とを同期させる。
これについては以下で更に詳しく述べる。
力関係を示すブロック図である。光学的Ａ／Ｄ変換装置
１０は、上記したように、一連の連続する変換ステージ
を含み、各ステージが、ＭＳＢ（＝Ｂ1）から始まりＬ
ＳＢ（Ｂn）までビットＢ1〜Ｂnの１つを表す量子化
（光）信号を発生する。図１の第１のステージ１４がビ
ットＢ1の信号を発生し、第２のステージ１６がビット
Ｂ2の信号を発生し、最終ステージ１８がビットＢnの信
号を発生する。通常、第２のステージ１６と最終ステー
ジ１８との間には、他の幾つかのステージが備えられ、
ステージの段数は、所望の解像度によって異なる。サン
プリングされた光入力信号１２は最初にオプションのホ
ールド素子２０に供給され、ホールド素子２０は、光入
力信号１２中のパルスを伸長し、ステージ１４、１６、
１８における光信号と光入力信号１２とを同期させる。
これについては以下で更に詳しく述べる。
【００１２】第１のステージ１４は、サンプリングされ
た光入力信号１２をホールド素子２０から受け取るフォ
トカプラ２２を含んでいる。光入力信号１２の一部は、
フォトカプラ２２によって分岐され、光増幅器２４に印
加される。フォトカプラ２２は、ここに記載した目的に
適したものであれば、任意のものでよく、一実施形態で
は、１対の協同する光ファイバ・ケーブルとすることも
可能である。フォトカプラ２２は、光入力信号１２から
光強度の小部分のみを分岐し、一実施形態では、分岐さ
れる部分は全強度の約５％程度である。光増幅器２４
は、分岐した信号１２の部分を制御ビーム２６として、
所定量だけ増幅する。一実施形態では、制御ビーム２６
が、ホールド素子２０からフォトカプラ２２に印加され
る光入力信号１２と同じ強度を有するように、増幅器２
４の利得を設定する。したがって、制御ビーム２６も、
０〜Ｉmaxの強度値を有することになる。
た光入力信号１２をホールド素子２０から受け取るフォ
トカプラ２２を含んでいる。光入力信号１２の一部は、
フォトカプラ２２によって分岐され、光増幅器２４に印
加される。フォトカプラ２２は、ここに記載した目的に
適したものであれば、任意のものでよく、一実施形態で
は、１対の協同する光ファイバ・ケーブルとすることも
可能である。フォトカプラ２２は、光入力信号１２から
光強度の小部分のみを分岐し、一実施形態では、分岐さ
れる部分は全強度の約５％程度である。光増幅器２４
は、分岐した信号１２の部分を制御ビーム２６として、
所定量だけ増幅する。一実施形態では、制御ビーム２６
が、ホールド素子２０からフォトカプラ２２に印加され
る光入力信号１２と同じ強度を有するように、増幅器２
４の利得を設定する。したがって、制御ビーム２６も、
０〜Ｉmaxの強度値を有することになる。
【００１３】制御ビーム２６は、光学的なスレショルド
・スイッチ３０に供給される。それに加えて、レーザ３
４が発生する低強度のレーザ・ビーム３２もスレショル
ド・スイッチ３０に印加される。レーザ・ビーム３２
は、λB1の波長を有し、パルス状ビーム又は連続波（Ｃ
Ｗ）ビームとすることができる。制御ビーム２６の強度
が、光入力信号１２のビーム強度の範囲である０〜最大
ビーム強度の範囲の半分である０．５Ｉmaxよりも大き
い場合、スレショルド・スイッチ３０はオンに切り替わ
り、レーザ・ビーム３２を、「ハイ」値を有する量子化
されたビット・ビーム３６として、スイッチ３０を通過
させる。同様に、制御ビーム２６の強度が０．５Ｉmax
以下である場合、スレショルド・スイッチ３０は、レー
ザ・ビーム３２がスイッチ３０を通過するのを禁止し、
ビット・ビーム３６は「ロー」の量子化値を有する。ビ
ット・ビーム３６は、第１のステージ１４の出力ビット
となる。したがって、レーザ・ビーム３２が光スイッチ
３０を通過した場合、Ｂ1はセットされ（「１」を出力
し）、スイッチ３０からのビット・ビーム３６がローの
場合、出力ビットＢ1はセットされない（「０」を出力
する）。
・スイッチ３０に供給される。それに加えて、レーザ３
４が発生する低強度のレーザ・ビーム３２もスレショル
ド・スイッチ３０に印加される。レーザ・ビーム３２
は、λB1の波長を有し、パルス状ビーム又は連続波（Ｃ
Ｗ）ビームとすることができる。制御ビーム２６の強度
が、光入力信号１２のビーム強度の範囲である０〜最大
ビーム強度の範囲の半分である０．５Ｉmaxよりも大き
い場合、スレショルド・スイッチ３０はオンに切り替わ
り、レーザ・ビーム３２を、「ハイ」値を有する量子化
されたビット・ビーム３６として、スイッチ３０を通過
させる。同様に、制御ビーム２６の強度が０．５Ｉmax
以下である場合、スレショルド・スイッチ３０は、レー
ザ・ビーム３２がスイッチ３０を通過するのを禁止し、
ビット・ビーム３６は「ロー」の量子化値を有する。ビ
ット・ビーム３６は、第１のステージ１４の出力ビット
となる。したがって、レーザ・ビーム３２が光スイッチ
３０を通過した場合、Ｂ1はセットされ（「１」を出力
し）、スイッチ３０からのビット・ビーム３６がローの
場合、出力ビットＢ1はセットされない（「０」を出力
する）。
【００１４】一実施形態では、スレショルド・スイッチ
３０は、当業者には公知の可飽和アブソーバ（ｓａｔｕ
ｒａｂｌｅ ａｂｓｏｒｂｅｒ）である。可飽和アブソ
ーバからなるスイッチ３０は、これに入射する光の強度
が、スイッチ３０に組み込まれているスレショルド値よ
りも大きくない場合、不透明となる。したがって、制御
ビーム２６の投射強度及びレーザ・ビーム３２の強度を
知ることによって、スイッチ３０をそれに応じて設計す
ることができる。制御ビーム２６の強度が０．５Ｉmax
よりも大きい場合、アブソーバ型のスレショルド・スイ
ッチ３０は不透明から透明に変化し、レーザ・ビーム３
２は通過する。勿論、スレショルド・スイッチ３０は、
電子アブソーバ変調器（ＥＡＭ：ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂ
ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）のように、こ
こに記載する目的に適したものであれば、任意の光学的
スレショルド・スイッチとすることも可能である。当業
者には周知であろうが、スレショルド・スイッチ３０を
ＥＡＭとした場合、制御ビーム２６は、適切な光検出器
等によって、電気信号に切り替える必要がある。
３０は、当業者には公知の可飽和アブソーバ（ｓａｔｕ
ｒａｂｌｅ ａｂｓｏｒｂｅｒ）である。可飽和アブソ
ーバからなるスイッチ３０は、これに入射する光の強度
が、スイッチ３０に組み込まれているスレショルド値よ
りも大きくない場合、不透明となる。したがって、制御
ビーム２６の投射強度及びレーザ・ビーム３２の強度を
知ることによって、スイッチ３０をそれに応じて設計す
ることができる。制御ビーム２６の強度が０．５Ｉmax
よりも大きい場合、アブソーバ型のスレショルド・スイ
ッチ３０は不透明から透明に変化し、レーザ・ビーム３
２は通過する。勿論、スレショルド・スイッチ３０は、
電子アブソーバ変調器（ＥＡＭ：ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂ
ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）のように、こ
こに記載する目的に適したものであれば、任意の光学的
スレショルド・スイッチとすることも可能である。当業
者には周知であろうが、スレショルド・スイッチ３０を
ＥＡＭとした場合、制御ビーム２６は、適切な光検出器
等によって、電気信号に切り替える必要がある。
【００１５】スレショルド・スイッチ３０からのビット
・ビーム３６は、光学的インバータ３８に送られる。該
光学的インバータ３８は、ビット・ビーム３６を反転さ
せるので、ビット・ビーム３６が「１」即ち高レベルの
場合、波長λI1を有するインバータ３８の出力ビット・
ビーム４０は、光学的に「０」即ち低レベルとなる。逆
に、ビット・ビーム３６が「０」即ち低レベルの場合、
インバータ３８の出力ビット・ビーム４０は「１」即ち
高レベルとなる。光学的インバータ３８は、半導体光増
幅（ＳＯＡ：ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃ
ａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ）インバータ（反転増幅
器）、又は”Ａ Ｓａｔｕｒａｂｌｅ Ａｂｓｏｒｂｅ
ｒ Ｂａｓｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｏｇｉｃ Ｉｎｖ
ｅｒｔｅｒ”（可飽和アブソーバに基づく光学的ロジカ
ル・インバータ）と題して、本願の譲受人に譲渡された
米国特許出願に開示されている光学的インバータのよう
に、当技術分野では公知の任意のものとすることができ
る。レーザ・ビーム３２がパルス状ビームである場合、
光学的インバータ３８は、パルス反転デバイスとなる。
・ビーム３６は、光学的インバータ３８に送られる。該
光学的インバータ３８は、ビット・ビーム３６を反転さ
せるので、ビット・ビーム３６が「１」即ち高レベルの
場合、波長λI1を有するインバータ３８の出力ビット・
ビーム４０は、光学的に「０」即ち低レベルとなる。逆
に、ビット・ビーム３６が「０」即ち低レベルの場合、
インバータ３８の出力ビット・ビーム４０は「１」即ち
高レベルとなる。光学的インバータ３８は、半導体光増
幅（ＳＯＡ：ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃ
ａｌ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ）インバータ（反転増幅
器）、又は”Ａ Ｓａｔｕｒａｂｌｅ Ａｂｓｏｒｂｅ
ｒ Ｂａｓｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｏｇｉｃ Ｉｎｖ
ｅｒｔｅｒ”（可飽和アブソーバに基づく光学的ロジカ
ル・インバータ）と題して、本願の譲受人に譲渡された
米国特許出願に開示されている光学的インバータのよう
に、当技術分野では公知の任意のものとすることができ
る。レーザ・ビーム３２がパルス状ビームである場合、
光学的インバータ３８は、パルス反転デバイスとなる。
【００１６】反転ビット・ビーム４０は、光増幅器４２
に供給され、反転ビット・ビーム４０が高レベルの場
合、反転ビット・ビーム４０を０．５Ｉmaxに増幅し、
反転ビット・ビーム４０が低レベルの場合０．０とす
る。増幅された反転ビット・ビームは、光学的加算器４
４に印加される。加えて、フォトカプラ２２からの光入
力信号も加算器４４に供給される。加算器４４に供給さ
れる光入力信号の強度は、フォトカプラ２２によって抽
出される割合よりも小さいが、カプラ２２におけるこれ
らの光損失は、後続ステージにおいて増幅器（２４、４
２、５２、６８）の利得又はスイッチ（３０、５６、７
８）のスレショルドを調節することによって、較正する
ことができる。したがって、簡略化のために、加算器４
４は、０．５ＩmaxとＩmaxとの間の強度値を有すると言
うことができる。加算器４４からの出力ビーム４６は、
第２のステージ１６へのアナログ入力ビームとなる。
に供給され、反転ビット・ビーム４０が高レベルの場
合、反転ビット・ビーム４０を０．５Ｉmaxに増幅し、
反転ビット・ビーム４０が低レベルの場合０．０とす
る。増幅された反転ビット・ビームは、光学的加算器４
４に印加される。加えて、フォトカプラ２２からの光入
力信号も加算器４４に供給される。加算器４４に供給さ
れる光入力信号の強度は、フォトカプラ２２によって抽
出される割合よりも小さいが、カプラ２２におけるこれ
らの光損失は、後続ステージにおいて増幅器（２４、４
２、５２、６８）の利得又はスイッチ（３０、５６、７
８）のスレショルドを調節することによって、較正する
ことができる。したがって、簡略化のために、加算器４
４は、０．５ＩmaxとＩmaxとの間の強度値を有すると言
うことができる。加算器４４からの出力ビーム４６は、
第２のステージ１６へのアナログ入力ビームとなる。
【００１７】ホールド素子２０は、反転ビット・ビーム
のパルスが光入力信号１２内のパルスと同期されるよう
にするために、重要である。ホールド素子２０は、光学
的インバータ３８又は増幅器４２の後ろに配置しても、
同じ機能を果たすことができる。
のパルスが光入力信号１２内のパルスと同期されるよう
にするために、重要である。ホールド素子２０は、光学
的インバータ３８又は増幅器４２の後ろに配置しても、
同じ機能を果たすことができる。
【００１８】前述の第１のステージ１４の動作は、以下
のようにまとめることができる。サンプリングされた光
入力信号１２の強度が０．５Ｉmax以下の場合、スレシ
ョルド・スイッチ３０は不透明のままであり、レーザ・
ビーム３２を通過させず、したがってビットＢ1は低レ
ベル（「０」）となる。光入力信号１２の強度が０．５
Ｉmaxよりも大きい場合、スイッチ３０はオンし、レー
ザ・ビーム３２を通過させ、ビットＢ1を高レベルの
「１」にセットする。したがって、最上位ビットは、光
入力信号１２の強度が０．５Ｉmaxよりも大きい場合、
「１」となる。更に光入力信号１２の強度を分解するた
めに、元の範囲０．０〜０．５Ｉmaxを連続的に順次狭
め、狭めた範囲に基づいて、後続のビットを高レベル又
は低レベルにする。狭いサンプル入力を発生するため
に、ビットＢ1が高レベルか低レベルかに応じて、増幅
器４０は光学的インバータ３８によって０．０又は０．
５Ｉma xの強度を光入力信号１２に加算する。したがっ
て、加算器４４の出力は常に、０．５Ｉmax及びＩmaxの
間となる。後続のステージは、直前の範囲を半分ずつ狭
め続ける。このプロセスは、「アップワード・フォール
ディング（上方折半）」として知られている。
のようにまとめることができる。サンプリングされた光
入力信号１２の強度が０．５Ｉmax以下の場合、スレシ
ョルド・スイッチ３０は不透明のままであり、レーザ・
ビーム３２を通過させず、したがってビットＢ1は低レ
ベル（「０」）となる。光入力信号１２の強度が０．５
Ｉmaxよりも大きい場合、スイッチ３０はオンし、レー
ザ・ビーム３２を通過させ、ビットＢ1を高レベルの
「１」にセットする。したがって、最上位ビットは、光
入力信号１２の強度が０．５Ｉmaxよりも大きい場合、
「１」となる。更に光入力信号１２の強度を分解するた
めに、元の範囲０．０〜０．５Ｉmaxを連続的に順次狭
め、狭めた範囲に基づいて、後続のビットを高レベル又
は低レベルにする。狭いサンプル入力を発生するため
に、ビットＢ1が高レベルか低レベルかに応じて、増幅
器４０は光学的インバータ３８によって０．０又は０．
５Ｉma xの強度を光入力信号１２に加算する。したがっ
て、加算器４４の出力は常に、０．５Ｉmax及びＩmaxの
間となる。後続のステージは、直前の範囲を半分ずつ狭
め続ける。このプロセスは、「アップワード・フォール
ディング（上方折半）」として知られている。
【００１９】第２のステージ１６への入力ビーム４６
は、フォトカプラ５０に供給される。第２のステージ１
６の動作は、第１のステージ１４と同様である。入力ビ
ーム４６の小部分がカプラ５０によって分岐され、光増
幅器５２に印加される。一実施形態では、光増幅器５２
は、ビーム４６の分岐された部分がビーム４６と実質的
に同じ強度を有するように、これを増幅し、制御ビーム
５４を発生する。したがって、第２のステージの制御ビ
ーム５４の強度は、０．５ＩmaxとＩmaxとの間となる。
制御ビーム５４は、第２のステージのスレショルド・ス
イッチ５６に印加され、レーザ６０からの強度が小さい
レーザ・ビーム５８が、スイッチ５６に供給される。ス
イッチ５６は、制御ビーム５４の強度が０．７５Ｉmax
よりも大きい場合、オンしてレーザ・ビーム５８を通過
させる。スイッチ５６がオンすると、レーザ・ビーム５
８はそれを通過して伝搬し、第２のビットＢ2の信号を
表すビット・ビーム６２としてスイッチ５６から出力さ
れる。したがって、ビットＢ 2は、入力ビーム４６の強
度に応じて、「１」又は「０」にセットされる。
は、フォトカプラ５０に供給される。第２のステージ１
６の動作は、第１のステージ１４と同様である。入力ビ
ーム４６の小部分がカプラ５０によって分岐され、光増
幅器５２に印加される。一実施形態では、光増幅器５２
は、ビーム４６の分岐された部分がビーム４６と実質的
に同じ強度を有するように、これを増幅し、制御ビーム
５４を発生する。したがって、第２のステージの制御ビ
ーム５４の強度は、０．５ＩmaxとＩmaxとの間となる。
制御ビーム５４は、第２のステージのスレショルド・ス
イッチ５６に印加され、レーザ６０からの強度が小さい
レーザ・ビーム５８が、スイッチ５６に供給される。ス
イッチ５６は、制御ビーム５４の強度が０．７５Ｉmax
よりも大きい場合、オンしてレーザ・ビーム５８を通過
させる。スイッチ５６がオンすると、レーザ・ビーム５
８はそれを通過して伝搬し、第２のビットＢ2の信号を
表すビット・ビーム６２としてスイッチ５６から出力さ
れる。したがって、ビットＢ 2は、入力ビーム４６の強
度に応じて、「１」又は「０」にセットされる。
【００２０】また、第２のステージ１６は、光学的イン
バータ６４も含んでいる。該インバータ６４は、ビット
・ビーム６２を反転させ、反転ビット・ビーム６６を光
増幅器６８に送る。反転ビット・ビーム６６が低レベル
の場合、光増幅器６８は強度の高いビームを出力せず、
反転ビット・ビーム６６が高レベルの場合、光増幅器６
８は０．２５Ｉmaxの強度を有するビームを出力する。
増幅器６８からの増幅された反転ビット・ビームは、第
２のステージの加算器７０に供給される。加算器７０
は、入力ビーム４６も受け取る。先の説明から明らかな
ように、加算器７０からの出力ビーム７２は、０．７５
Ｉmax〜Ｉmaxの範囲の強度を有している。
バータ６４も含んでいる。該インバータ６４は、ビット
・ビーム６２を反転させ、反転ビット・ビーム６６を光
増幅器６８に送る。反転ビット・ビーム６６が低レベル
の場合、光増幅器６８は強度の高いビームを出力せず、
反転ビット・ビーム６６が高レベルの場合、光増幅器６
８は０．２５Ｉmaxの強度を有するビームを出力する。
増幅器６８からの増幅された反転ビット・ビームは、第
２のステージの加算器７０に供給される。加算器７０
は、入力ビーム４６も受け取る。先の説明から明らかな
ように、加算器７０からの出力ビーム７２は、０．７５
Ｉmax〜Ｉmaxの範囲の強度を有している。
【００２１】明白であろうが、第２のステージ１６の動
作は、種々の構成部品のスレショルド値及び較正値が連
続近似方式にしたがって変更されていることを除いて、
第１のステージ１４の動作と同一である。所望の解像度
のビット数に応じて、第１のステージ１４及び第２のス
テージと同様なステージを、更に連続的に備えることも
可能である。第１のステージ１４は、サンプリングされ
た光入力信号１２の強度が０．０と０．５Ｉmaxとの間
か、又は、０．５ＩmaxとＩmaxとの間かについて、判定
を行った。第２のステージ１６は、「アップワード・フ
ォールディング（上方折半）」入力であるビーム４６の
強度が０．５Ｉmaxと０．７５Ｉmaxとの間か、又は、
０．７５ＩmaxとＩmaxとの間かについて、判定を行っ
た。連続する一連のステージは、このように、所望の回
数だけ強度範囲を半分に分割して行く。例えば、第２の
ステージ１６に続いて第３のステージを備えた場合、該
第３のステージでは、光入力信号１２の強度が、０．７
５Ｉmaxと０．８７５Ｉmaxとの間か、又は、０．８７５
ＩmaxとＩmaxとの間かについて、判定を行う。
作は、種々の構成部品のスレショルド値及び較正値が連
続近似方式にしたがって変更されていることを除いて、
第１のステージ１４の動作と同一である。所望の解像度
のビット数に応じて、第１のステージ１４及び第２のス
テージと同様なステージを、更に連続的に備えることも
可能である。第１のステージ１４は、サンプリングされ
た光入力信号１２の強度が０．０と０．５Ｉmaxとの間
か、又は、０．５ＩmaxとＩmaxとの間かについて、判定
を行った。第２のステージ１６は、「アップワード・フ
ォールディング（上方折半）」入力であるビーム４６の
強度が０．５Ｉmaxと０．７５Ｉmaxとの間か、又は、
０．７５ＩmaxとＩmaxとの間かについて、判定を行っ
た。連続する一連のステージは、このように、所望の回
数だけ強度範囲を半分に分割して行く。例えば、第２の
ステージ１６に続いて第３のステージを備えた場合、該
第３のステージでは、光入力信号１２の強度が、０．７
５Ｉmaxと０．８７５Ｉmaxとの間か、又は、０．８７５
ＩmaxとＩmaxとの間かについて、判定を行う。
【００２２】最終ステージ１８は、最下位ビットＢnを
決定する。ステージ１８は、低パワー・レーザ７６及び
光学的スレショルド・スイッチ７８を含んでいる。ステ
ージ１８への入力ビーム８０は、スイッチ７８を制御す
る制御ビームである。この例では、加算器７０からの出
力ビーム７２は、スイッチ７８を制御する入力ビーム８
０となる。最終ステージ１８が第２のステージ１６の後
段である場合、ビーム７２の強度が０．８７５Ｉmaxと
Ｉmaxとの間である場合、スイッチ７８はオンして、レ
ーザ７６から発生されるレーザ・ビーム８２がスイッチ
７８を通過し、ビットＢnは「１」となる。それ以外の
場合、即ち、ビーム７２の強度が０．７５Ｉmaxと０．
８７５Ｉmaxとの間にある場合、ビットＢnは「０」とな
る。ステージ１６とステージ１８との間に後続のステー
ジがある場合、制御ビームの強度が１−２-nＩmaxより
も大きい場合に、最終ステージのスイッチ７８はオンす
る。
決定する。ステージ１８は、低パワー・レーザ７６及び
光学的スレショルド・スイッチ７８を含んでいる。ステ
ージ１８への入力ビーム８０は、スイッチ７８を制御す
る制御ビームである。この例では、加算器７０からの出
力ビーム７２は、スイッチ７８を制御する入力ビーム８
０となる。最終ステージ１８が第２のステージ１６の後
段である場合、ビーム７２の強度が０．８７５Ｉmaxと
Ｉmaxとの間である場合、スイッチ７８はオンして、レ
ーザ７６から発生されるレーザ・ビーム８２がスイッチ
７８を通過し、ビットＢnは「１」となる。それ以外の
場合、即ち、ビーム７２の強度が０．７５Ｉmaxと０．
８７５Ｉmaxとの間にある場合、ビットＢnは「０」とな
る。ステージ１６とステージ１８との間に後続のステー
ジがある場合、制御ビームの強度が１−２-nＩmaxより
も大きい場合に、最終ステージのスイッチ７８はオンす
る。
【００２３】変換装置１０に用いる波長をどのような値
に選択するかは、干渉効果を最少に抑えるために重要で
ある。即ち、異なる光ファイバ上で搬送される信号を互
いに加算する場合、電力の意味では、加算される２つ以
上の信号の波長を別々にして、加算的又は減算的干渉効
果を回避しなければならない。異なるステージに対する
ビット波長（λB1，λB2，．．．，λBn）は全て、サン
プル波長λCに等しくすることができる。何故なら、こ
れらは除去されて、調節されたアナログ入力信号に再度
加算されることはないからである。しかしながら、反転
ビット波長（λ I1，λI2，．．．，λIn-1）は、相互に
かつサンプル波長λCとは異ならせる必要がある。した
がって、ｎビットのＡ／Ｄ変換装置１０であれば、少な
くともｎ個の異なる波長が必要となる。
に選択するかは、干渉効果を最少に抑えるために重要で
ある。即ち、異なる光ファイバ上で搬送される信号を互
いに加算する場合、電力の意味では、加算される２つ以
上の信号の波長を別々にして、加算的又は減算的干渉効
果を回避しなければならない。異なるステージに対する
ビット波長（λB1，λB2，．．．，λBn）は全て、サン
プル波長λCに等しくすることができる。何故なら、こ
れらは除去されて、調節されたアナログ入力信号に再度
加算されることはないからである。しかしながら、反転
ビット波長（λ I1，λI2，．．．，λIn-1）は、相互に
かつサンプル波長λCとは異ならせる必要がある。した
がって、ｎビットのＡ／Ｄ変換装置１０であれば、少な
くともｎ個の異なる波長が必要となる。
【００２４】本発明の光学的Ａ／Ｄ変換装置１０は、特
定のステージ数に限定される訳ではなく、むしろ、任意
のビット数のデジタル信号に変換して出力するために、
利用可能である。更に、スレショルド・スイッチのスレ
ショルド・レベル及び増幅器の利得レベルは、ここに示
した値に限定される訳ではない。例えば、制御ビーム２
６、５４を発生する増幅器２４、５２は、光学的スレシ
ョルド・スイッチ３０、５６におけるスレショルド・レ
ベルを調整して利得を補償する限り、制御ビット２６、
５４が元の信号１２、４６の正確なコピーにならないよ
うに、それらの利得を設定することができる。
定のステージ数に限定される訳ではなく、むしろ、任意
のビット数のデジタル信号に変換して出力するために、
利用可能である。更に、スレショルド・スイッチのスレ
ショルド・レベル及び増幅器の利得レベルは、ここに示
した値に限定される訳ではない。例えば、制御ビーム２
６、５４を発生する増幅器２４、５２は、光学的スレシ
ョルド・スイッチ３０、５６におけるスレショルド・レ
ベルを調整して利得を補償する限り、制御ビット２６、
５４が元の信号１２、４６の正確なコピーにならないよ
うに、それらの利得を設定することができる。
【００２５】本発明は、これまでに示しかつ説明してき
たことには限定されず、本発明の範囲は特許請求の範囲
によってのみ限定されることは、当業者には明らかであ
ろう。
たことには限定されず、本発明の範囲は特許請求の範囲
によってのみ限定されることは、当業者には明らかであ
ろう。
【図１】本発明の一実施例による、アップワード・フォ
ールディング連続近似変換手法を利用した光学的Ａ／Ｄ
変換装置の概略ブロック図である。
ールディング連続近似変換手法を利用した光学的Ａ／Ｄ
変換装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示した光学的Ａ／Ｄ変換器の入出力関係
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイヴィッド・エル・ロリンズ アメリカ合衆国カリフォルニア州90250, ホーソーン，ガーキン・アベニュー 15000 (72)発明者 スティーヴン・アール・パーキンズ アメリカ合衆国カリフォルニア州90278, リドンド・ビーチ，ウォラコット・ストリ ート 1723 (72)発明者 エリック・エル・アプトン アメリカ合衆国カリフォルニア州90278, リドンド・ビーチ，カーティス・アベニュ ー 2516，ナンバー １ (72)発明者 エリザベス・ティー・カンキー アメリカ合衆国カリフォルニア州90266, マンハッタン・ビーチ，アルマ・アベニュ ー 2801 (72)発明者 ローレンス・ジェイ・レムボ アメリカ合衆国カリフォルニア州90503, トーランス，ウエスト・ハンドレッドナイ ンティース・ストリート 5530，ナンバー 141 (72)発明者 ジュアン・シー・カリロ，ジュニアー アメリカ合衆国カリフォルニア州90504, トーランス，ウエスト・ハンドレッドエイ ティフォース・ストリート 4036 (72)発明者 マーク・キンティス アメリカ合衆国カリフォルニア州90266, マンハッタン・ビーチ，ヴーアヒーズ・ア ベニュー 1636
Claims (16)
- 【請求項１】 光アナログ信号を、複数のビットを有す
る光デジタル信号に変換する光学的アナログ−デジタル
（Ａ／Ｄ）変換装置において、 アナログ信号である第１の光入力信号を受け取る第１の
ステージであって、該第１の光入力信号は、所定の最小
ビーム強度から最大ビーム強度までの第１の強度範囲の
強度表現を有し、前記第１のステージは、前記第１の光
入力信号から第１の制御ビームを分離する第１のフォト
カプラを含み、前記第１のステージは更に、前記第１の
制御ビームと第１のレーザ・ビームとを受け取る第１の
光スレショルド・スイッチを含み、該第１の光スレショ
ルド・スイッチは、前記第１の制御ビームの強度が第１
の強度値よりも大きい場合に、該第１ビット・ビームが
前記デジタル信号のビットの１つを表す第１のビット・
ビームを放出するよう構成されている第１のステージ
と、 アナログ信号である第２の光入力信号を受け取る第２の
ステージであって、該第２のステージは、前記第２の光
入力信号から第２の制御ビームを分離する第２のフォト
カプラを含み、前記第２のステージは更に、前記第２の
制御ビームと第２のレーザ・ビームとを受け取る第２の
光スレショルド・スイッチを含み、前記第２の光スレシ
ョルド・スイッチは、前記第２の制御ビームの強度が第
２の強度値よりも大きい場合に、前記デジタル信号のビ
ットの別の１つを表す第２のビット・ビームを放出する
よう構成されている第２のステージとを備えることを特
徴とする光学的Ａ／Ｄ変換装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の変換装置において、前記
第２の光入力信号は、前記第１の強度範囲の中間点から
前記最大強度までの第２の強度範囲の強度表現を有して
いることを特徴とする変換装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の変換装置において、前記
第１のステージが更に、前記第１のビット・ビームを反
転する第１の光学的インバータと、前記第１の光入力信
号と前記第１の光学的インバータからの第１の反転ビッ
ト・ビームとを結合する第１の光加算器とを含み、前記
第１の光入力信号と前記第１の反転ビット・ビームとの
組み合わせが前記第２の光入力信号となり、前記第２の
ステージが更に、前記第２のビット・ビームを反転する
第２の光学的インバータと、前記第２の光入力信号と前
記第２の反転ビット・ビームとを結合する第２の光加算
器とを含むことを特徴とする変換装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の変換装置において、前記
第１のステージが更に、前記第１の反転ビット・ビーム
を受け取る第１の光増幅器を含み、前記第２のステージ
が更に、前記第２の反転ビット・ビームを受け取る第２
の光増幅器を含み、前記第１の光増幅器は、前記第１の
反転ビット・ビームの強度が高レベルの場合、前記第１
の反転ビット・ビームを第１の所定強度に増幅し、前記
２の光増幅器は、前記第２の反転ビット・ビームの強度
が高レベルの場合、前記第２の反転ビット・ビームを第
２の所定強度値に増幅することを特徴とする変換装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の変換装置において、前記
第１のステージが更に、前記第１制御ビームを受け取る
第３光増幅器を含み、前記第２のステージが更に、前記
第２の制御ビームを受け取る第４の光増幅器を含み、前
記第３の光増幅器は前記第１の制御ビームを第３の所定
強度に増幅し、前記第４の光増幅器は前記第２の制御ビ
ームを第４の所定強度に増幅することを特徴とする変換
装置。 - 【請求項６】 請求項１記載の変換器において、前記第
１及び第２の光スレショルド・スイッチはそれぞれ、第
１及び第２の可飽和アブソーバで構成され、前記第１の
可飽和アブソーバは、前記第１の制御ビームが所定強度
よりも大きい場合に透明になり、前記第２の可飽和アブ
ソーバは、前記第２の制御ビームが所定強度よりも大き
い場合に透明になることを特徴とする変換装置。 - 【請求項７】 請求項１記載の変換装置において、前記
第１の光スレショルド・スイッチは、前記第１の制御ビ
ームが前記最大ビーム強度と前記最小ビーム強度との間
の中間の強度よりも大きい強度を有する場合、前記第１
ビット・ビームを放出し、その他の場合、前記第１ビッ
ト・ビームを放出せず、前記第２の光スレショルド・ス
イッチは、前記第２の制御ビットの強度が前記最大ビー
ム強度と前記最小ビーム強度との間の中間の強度と前記
最大ビーム強度との間の中間よりも大きい場合に、前記
第２のビット・ビームを放出し、その他の場合、前記第
２のビット・ビームを放出しないことを特徴とする変換
装置。 - 【請求項８】 請求項１記載の変換装置において、該装
置は更に、アナログ信号である最終の光入力信号を受け
取る最終のステージを含み、該最終のステージが、前記
最終の光入力信号とレーザ・ビームとを受け取る第３の
光スレショルド・スイッチを含み、該第３の光スレショ
ルド・スイッチは、前記最終の光入力信号の強度が最終
の所定強度よりも大きい場合、最終のビット・ビームを
放出し、前記最終のビット・ビームが前記デジタル信号
のビットの別の１つを表すことを特徴とする変換装置。 - 【請求項９】 請求項１記載の変換装置において、該装
置は更に、ホールド素子を備えており、該ホールド素子
は、所定時間中、前記第１の光入力信号を保持し、該第
１の光入力信号を前記第１のステージに供給する前に、
当該第１の光入力信号のパルスを伸長することを特徴と
する変換装置。 - 【請求項１０】 光アナログ信号を、複数のデジタル・
データ・ビットを有する光デジタル信号に変換する光学
システムであって、該システムが複数のステージを備
え、各ステージが、光アナログ入力信号を受け取りかつ
前記デジタル・データ・ビットの１つを出力し、第１の
ステージが、前記光アナログ信号であるサンプリングさ
れた光アナログ入力信号を受け取りかつ最上位ビットを
出力し、最終のステージが、最終の光アナログ入力信号
を受け取りかつ最下位ビットを出力し、前記複数のステ
ージが結合して、前記光アナログ信号のアップワード・
フォールディング連続近似変換を行うことを特徴とする
光学システム。 - 【請求項１１】 光アナログ信号を光デジタル信号に変
換する光学システムにおいて、 アナログ制御信号と光ビームとを受け取る光スレショル
ド・スイッチであって、前記アナログ制御信号の強度が
所定のスレショルド値よりも大きい場合、光バイナリ・
ビット信号を高レベルにセットし、前記アナログ制御信
号の強度が前記スレショルド値よりも小さい場合、前記
光バイナリ・ビット信号を低レベルにセットする光スレ
ショルド・スイッチと、 前記光スレショルド・スイッチから前記光バイナリ・ビ
ット信号を受け取る光デバイスであって、前記スレショ
ルド・スイッチからの前記光バイナリ・ビット信号が低
レベルにセットされている場合、前記光アナログ信号の
強度を増大させる光デバイスとを備えることを特徴とす
る光学システム。 - 【請求項１２】 請求項１１記載のシステムにおいて、
前記光デバイスが、前記スレショルド・スイッチから前
記光バイナリ・ビット信号を受け取る光学的インバータ
と、該光学的インバータから反転バイナリ・ビット信号
を受け取る光増幅器とを含み、前記光増幅器は光信号を
出力し、前記光学的インバータの反転バイナリ・ビット
信号が高レベルである場合、前記光信号を前記光アナロ
グ信号と結合することを特徴とするシステム。 - 【請求項１３】 請求項１１記載のシステムにおいて、
該システムは更に、光増幅器を備えており、該光増幅器
は、前記光アナログ信号から分岐された部分を受け取
り、該部分を所定の強度レベルに増幅し、該増幅された
部分が前記アナログ制御信号となることを特徴とするシ
ステム。 - 【請求項１４】 光アナログ信号を、複数のデジタル・
データ・ビットを有する光デジタル信号に変換する方法
であって、 前記光アナログ信号を第１のステージに送るステップ
と、 前記光アナログ信号から該光アナログ信号の一部を分離
し、該分離部分から第１の制御ビームを発生するステッ
プと、 前記第１の制御ビームを、第１の光スレショルド・スイ
ッチに供給するステップと、 第１のレーザ・ビームを、前記第１の光スレショルド・
スイッチに供給するステップと、 前記第１の制御ビームが第１のスレショルド値よりも大
きい強度を有する場合、前記光スレショルド・スイッチ
を閉じて、前記第１のレーザ・ビームを第１のビット・
ビームとして前記光スレショルド・スイッチを通過さ
せ、前記第１のビット・ビームを、前記第１のステージ
の出力ビットとするステップとからなることを特徴とす
る方法。 - 【請求項１５】 請求項１４記載の方法において、該方
法は更に、第２の光アナログ信号を第２のステージに送
るステップと、前記第２の光アナログ信号から一部を分
離して、該分離部分から第２の制御ビームを発生するス
テップと、前記第２の制御ビームを第２の光スレショル
ド・スイッチに供給するステップと、第２のレーザ・ビ
ームを前記第２の光スレショルド・スイッチに供給する
ステップと、前記第２の制御ビームが第２のスレショル
ド値よりも大きい強度を有する場合、前記第２の光スレ
ショルド・スイッチを閉じて、前記第２のレーザ・ビー
ムを第２のビット・ビームとして前記第２の光スレショ
ルド・スイッチを通過させ、前記第２のビット・ビーム
を前記第２のステージの出力ビットとするステップとを
含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 アナログ光信号を、該アナログ光信号
の強度に対応するデジタル信号に変換する方法であっ
て、 前記アナログ光信号の強度が所定のスレショルドより大
きいか又は小さいかを表す前記アナログ光信号のビット
を発生するステップと、 前記アナログ光信号の強度が前記所定のスレショルド値
未満である場合、前記アナログ光信号の強度を増大させ
るステップと、 予め選択した繰り返し回数だけ、ビットを発生する前記
ステップと、前記アナログ光信号の強度を増大させるス
テップを繰り返すステップと、 前記ビットから前記アナログ光信号の強度を表すデジタ
ル信号を発生するステップとからなることを特徴とする
方法。
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