JP2002135209A - 光信号プロセッサ - Google Patents

光信号プロセッサ

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JP2002135209A
JP2002135209A JP2001257323A JP2001257323A JP2002135209A JP 2002135209 A JP2002135209 A JP 2002135209A JP 2001257323 A JP2001257323 A JP 2001257323A JP 2001257323 A JP2001257323 A JP 2001257323A JP 2002135209 A JP2002135209 A JP 2002135209A
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Heng Loong Lee
ヘン・ローン・リー
Dimitra Simeonidou
デイミトラ・シミオニドウ
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Alcatel Lucent SAS
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Alcatel SA
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    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光信号プロセッサを提供すること。 【解決手段】 本発明によれば、デジタル振幅変調光信
号入力を光学的に処理し、光信号中に所定のデジタルビ
ットパターンが存在しているかいないかを判定するため
の光信号プロセッサが提供される。光信号プロセッサ
は、入力デジタル光信号から、入力光信号中に存在する
デジタルビットパターンの複製である１つまたは複数の
複製デジタル光信号を引き出す信号複製手段と、入力デ
ジタル光信号から、各ビットの極性が元のビットの極性
とは逆の１つまたは複数の極性反転複製デジタル光信号
を引き出す信号複製／極性反転手段とを含む光学的処理
手段を含み、光学的処理手段は、複製信号および極性反
転複製信号から、光信号プロセッサによって処理された
入力デジタル信号中に所定振幅変調デジタルビットパタ
ーンが存在しているかいないかを示す光検出信号を引き
出すように動作できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を光学的に
処理して、光信号中に存在するデジタルビットパターン
を検出するための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光データ伝送における広範囲の用途で
は、高ビットレート光信号中の特定のデジタルビットパ
ターンを検出しなければならない。一例として、データ
パケットをスイッチングし、あるいは経路指定するため
には、その前に、光伝送されるデータパケット（例えば
ＩＰデータグラム）中のパケットヘッダを識別しなけれ
ばならない。理想的には、この識別は、パケットヘッダ
の光／電気変換によることなく、光学的に実施されるべ
きである。
【０００３】光パケットを処理（例えば、経路指定ある
いはスイッチング）する前に、光パケットヘッダを電気
領域に変換することにより、総合処理速度が遅くなるこ
とは良く知られている。特に、光／電気パケットヘッダ
識別を必要とする場合、ＩＰルータの経路指定性能が低
下し、ルータにおける伝送ボトルネックの原因になって
いる。
【０００４】上記ボトルネックは、少なくとも部分的に
は、所与のパケットヘッダを光／電気変換するために要
する時間に起因しており、そのため、通常、関連するペ
イロードのビットレートより遅いビットレートで光デー
タパケットのヘッダを伝送しなければならない。ヘッダ
のビットレートが遅くなることにより、ヘッダデータの
光／電気的読取りにより多くの時間を掛けることは出来
るが、光パケットスロットの比較的大きな割合を占める
ことにより、帯域幅効率を狭めている。
【０００５】既存技法における前述の欠点を解決するた
めには、光パケットヘッダをすべて光学的に識別するこ
とが有利であることは明らかである。
【０００６】これまでに提案されているこのような全光
技法の１つは、データパケットの光搬送波を位相変調
（２進シフトキーイング）し、そのパケットのヘッダ上
にデジタル経路指定情報をマップする方式を用いてい
る。具体的には、光データパケットのヘッダ部分に関連
する光搬送波が、同じ固定持続期間（例えば５ｐｓ）の
多数の連続する間隔（すなわちストリング）に渡って、
０度または１８０度だけ位相変移される。これにより経
路指定情報が、前述の間隔ストリング中の搬送波位相シ
ーケンスのパターンによって光ヘッダ中に符号化され
る。
【０００７】次に、提案されている光信号プロセッサ
は、受け取った位相変調ヘッダ信号を、光信号プロセッ
サが探し出して識別するストリング中の間隔と同数のコ
ピーに分割することにより、このようなヘッダ情報を認
識することができる。分割された上記各コピーは、予め
定められた方法で位相変移され、同じく位相変移された
他のコピーの夫々と相関が取られる。相関ピークは、受
け取ったストリング（搬送波位相シーケンス）が、光信
号プロセッサが探し出して識別するストリングと一致し
た時点で出現する。このため、パケットヘッダに関連す
る位相変調放射の光学的相関を行なうことにより、光信
号プロセッサは所定のヘッダを識別し、それに応じてデ
ータパケットの光経路指定を制御することができる。し
かし、このような技法を実施するためには、ヘッダデー
タをデータパケット中に符号化するために、光位相変調
方式を使用しなければならない。当該分野においては、
ヘッダデータのみならず、殆どの光データパケットのペ
イロードデータを符号化するために、パケット搬送波を
光学的に振幅変調する方式がより一般的に使用されてい
る。したがって前述の光信号プロセッサでは、このよう
な振幅変調されたヘッダを処理することができないこと
は明らかである。さらに、光位相変調は、その制御が困
難な傾向があり、また、提案されている光信号プロセッ
サに使用されている移相器は、位相変調方式で搬送され
るデジタルデータのビットレートの変化に一般的に極め
て敏感である。ビットレートの変化の影響を受け難い振
幅変調器は制御が簡単で、その実施がより安価であるこ
とが多い。
【０００８】したがって、デジタル振幅変調光信号、特
に振幅変調光パケットヘッダの存在を認識することがで
きる光信号プロセッサが必要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、従来技術における前述の欠点の少なくともいくつ
かを解決することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、入力されたデジタル振幅変調光信号を光学的に処
理して、前記光信号中に所定のデジタルビットパターン
が存在しているかいないかを判定するための光信号プロ
セッサが提供される。該光信号プロセッサは、上記入力
デジタル光信号から、それぞれ入力光信号中に存在する
デジタルビットパターンの複製である１つまたは複数の
複製デジタル光信号を引き出すように動作できる信号複
製手段と、前記入力デジタル光信号から、各ビットの極
性が引出しの元となる信号のビットの極性とは逆の１つ
または複数の極性反転複製デジタル光信号を引き出すよ
うに動作できる信号複製／極性反転手段とを含み、光学
的処理手段は、前記複製信号および前記極性反転複製信
号から、光信号プロセッサによって処理された入力デジ
タル信号中に前記所定振幅変調デジタルビットパターン
が存在しているかいないかを示す光検出信号を引き出す
ように動作できる。
【００１１】したがって第１の態様によれば、本発明
は、光データパケットのヘッダなど、デジタル振幅変調
光ビットパターンを、事前の光／電気変換によることな
く、光信号のままで検出することができる手段を提供す
る。信号の処理／検出に先立つ、光信号を等価な電気信
号に変換する必要性を排除することにより、本発明が振
幅変調光ビットパターンの検出に纏わる遅延を大幅に短
縮させることは明らかである。
【００１２】さらに、本発明によれば、光／電気変換を
用いることなく検出を可能にする試行の一環として、光
位相変調による技法を用いてデジタルデータを光学的に
符号化する必要性が排除される。したがって本発明によ
れば、このような位相変調方式を用いることによる固有
の欠点および制限の少なくともいくつかを解決すること
を目的とした光信号プロセッサが提供される。
【００１３】第１の態様による本発明の光学的処理手段
は、さらに光伝送遅延手段を含み、前記遅延手段を介し
て、前記入力デジタル光信号から引き出された前記複製
信号および前記極性反転複製信号を伝送するように動作
でき、光学的処理手段が、前記光遅延手段から出力され
る前記複製信号および前記極性反転複製信号の組合せか
ら前記光検出信号を引き出すように動作できることが好
ましい。
【００１４】これらの光遅延手段は、好ましくは、光フ
ァイバ遅延線を含むことができ、光ファイバ遅延線を通
して、入力デジタル信号から引き出された光信号放射を
伝送することができる。遅延手段は、別法として、ある
いは追加として、１つまたは複数のファイバ再循環ルー
プを含むことができ、それにより、当該分野で知られて
いるように、十分な遅延が蓄積され、その結果として信
号がループから出力される（ゲートされる）まで、信号
放射がループ内に循環される。また、遅延手段は、再生
ループ記憶装置などの光メモリ手段（書き込み／読取
り）を用いることもできる。
【００１５】さらに、信号複製手段および信号複製／極
性反転手段は、１つまたは複数の複製信号（極性反転ま
たは極性非反転）を生成するように動作でき、生成され
た複製信号の各々が、生成された他の信号複製を搬送す
る放射波長と異なる波長の光放射を介して搬送されるこ
とが好ましい。あるいは、信号複製手段および信号複製
／極性反転手段のいづれか１つ（または両方）によって
生成される２つ以上（例えば、すべての）の複製信号が
同じ波長であっても良い。
【００１６】光学的処理手段は、複数の個別光伝送遅延
手段を含み、個別光遅延手段の各々を介して、前記複製
信号および前記極性反転複製信号の各々を伝送するよう
に動作でき、光学的処理手段が、前記光遅延手段から出
力される遅延複製信号および遅延極性反転複製信号の組
合せから前記光検出信号を引き出すように動作できるこ
とが好ましい。
【００１７】前記複数の光伝送遅延手段の各々によって
もたらされる伝送遅延は、前記所定振幅変調デジタルビ
ットパターンに関連する光ビット周期の整数倍に等しい
量だけ、複数の他の光伝送遅延手段のいずれかによって
もたらされる伝送遅延と異なっていることがさらに好ま
しい。各個別遅延手段に関連する遅延は、その遅延手段
に固有であることがさらに好ましく、連続する遅延手段
の固有遅延が、１光ビット周期づつ連続的に増加するこ
とが好ましい。
【００１８】したがって、例えば、光伝送遅延手段の各
々に複数の複製光信号の各々が同時に入力されると、そ
の結果、１ビット周期づつ連続的にビットシフトされて
出力されることになる。
【００１９】光学的処理手段は、入力された前記複製信
号および前記極性反転複製信号の各々を、複製信号の各
々を搬送する放射波長に応じて前記個別光遅延手段の各
々に導くように動作できる信号経路指定手段を含むこと
が好ましい。
【００２０】したがって、波長依存型光経路指定手段を
用いて、１つまたは複数の複製信号（極性は任意）を定
義済の光伝送遅延手段に一意的に経路指定することによ
り、本発明が、最初に適当な波長の複製信号を生成する
ことにより、複製信号の各々に課せられる光伝送遅延を
予め決定することを可能にすることが理解されよう。遅
延を課す光伝送遅延手段は、複数の個別光伝送遅延線を
含み、個別光伝送遅延線の各々によってもたらされる伝
送遅延が、個別光伝送遅延線の長さによって決まること
が好ましい。
【００２１】このような光経路指定は、光多重解除装
置、好ましくはアレイ導波路グリッド（ＡＷＧ）多重解
除装置を用いて実現することができる。あるいは、光信
号経路指定手段は、１つまたは複数の波長選択光スプリ
ッタ／結合器を含むことができ、波長選択光スプリッタ
／結合器を用いて、当分野の技術者には容易に理解され
るように、前記複製信号（極性反転または極性非反転）
を、複数の光伝送遅延手段の中から選択された１つに経
路指定することができる。
【００２２】別法としては、前記複製信号（極性は任
意）のいくつか、あるいはすべてが同じ波長で搬送され
る本発明の実施形態では、光信号経路指定手段は、別法
として、あるいは追加として、非波長選択光信号経路指
定エレメントを含むことができる。これらのエレメント
は、１あるいは複数の１対Ｎ（例えば「３個」）の光結
合器および／または光スプリッタなどからなり、それら
を用いて前記複製信号のいくつか、あるいはすべてを、
複数の光伝送遅延手段の中から選択された１つに、複製
信号の波長に無関係に経路指定することができる。
【００２３】光学的処理手段は、前記伝送遅延手段の各
々から出力される遅延複製信号および遅延極性反転複製
信号を等しい割合で結合させるための光結合手段を含
み、それにより前記光検出信号が引き出されることが好
ましい。遅延信号は、光結合器によって１本の光伝送路
に同時に結合されることが好ましい。
【００２４】信号複製／極性反転手段は、交差利得変調
プロセスを介して、入力された光信号放射の極性反転複
製信号である光信号を出力するように動作できる半導体
光増幅器（ＳＯＡ）を含むことが好ましい。また、信号
複製手段は、交差利得変調プロセスを介して、入力され
た光信号放射の極性反転複製信号である光信号を出力す
るようにそれぞれ動作できる２個の縦続半導体光増幅器
（ＳＯＡ）を含むことが好ましい。
【００２５】本発明の第１の態様による光信号プロセッ
サは、好ましくは、入力された光信号放射を２つの部分
に分離し、分離した第１の部分を前記光学的処理手段を
介して光信号プロセッサの第１の光出力ポートに伝送
し、かつ、分離した第２の部分を光伝送遅延線を介して
光信号プロセッサの第２の光出力に伝送し、上記光遅延
線によってもたらされる伝送遅延により、光学的に処理
された第１の部分と遅延された第２の部分が実質的に同
時に上記第１および第２の光出力ポートに到達する。
【００２６】したがって、光伝送遅延線により、第１の
部分の光学的処理に係わる遅延を第２の部分に課す遅延
に相当するようにすることができる。
【００２７】本発明の第２の態様によれば、予め定めら
れたデジタルビットパターンの存在の有無を判定するた
めに、デジタル振幅変調光信号を光学的に処理するため
の方法が提供される。光信号処理方法には、前記デジタ
ル光信号から、それぞれ光信号中に存在するデジタルビ
ットパターンの複製である１つまたは複数の複製デジタ
ル光信号を引き出すステップと、前記デジタル光信号か
ら、各ビットの極性が引き出しの元となる信号のビット
の極性とは逆の１つまたは複数の極性反転複製デジタル
光信号を引き出すステップと、前記複製信号および前記
極性反転複製信号から、デジタル光信号中に前記所定振
幅変調デジタルビットパターンが存在しているかいない
かを示す光検出信号を引き出すステップとが含まれてい
る。
【００２８】本発明の第２の態様による方法には、前記
デジタル光信号から引き出された前記複製信号および前
記極性反転複製信号を、光伝送遅延手段を介して伝送す
るステップ、および前記光検出信号を、前記光遅延手段
から出力される前記複製信号と前記極性反転複製信号の
組合せから引き出すステップが含まれていることが好ま
しい。
【００２９】前記複製信号および前記極性反転複製信号
は、他の複製信号を搬送する放射波長とも異なる波長の
光放射を介してそれぞれ搬送されることが好ましい。
【００３０】前記複製信号および前記極性反転複製信号
の各々が、複数の個別光伝送遅延手段の各々を介して伝
送され、前記光検出信号が、前記光遅延手段から出力さ
れる遅延複製信号と遅延極性反転複製信号の組合せから
引き出されることがさらに好ましい。
【００３１】前記個別光伝送遅延手段の各々は、前記所
定の振幅変調デジタルビットパターンに関連する光ビッ
ト周期の整数倍に等しい量だけ、他の光伝送遅延手段の
いずれかによってもたらされる伝送遅延と異なる伝送遅
延をもたらすことがさらに好ましい。
【００３２】本発明の好ましい実施形態では、前記複製
信号および前記極性反転複製信号はそれぞれ、複製信号
の各々を搬送する放射波長に応じて前記個別光遅延手段
の各々に導かれる。
【００３３】光信号処理方法はさらに、前記光伝送遅延
手段の各々から出力される遅延複製信号および遅延極性
反転複製信号を等しい割合で結合するステップを含み、
それにより前記光検出信号を引き出すことができること
が好ましい。
【００３４】好ましい実施形態では、信号複製／極性反
転は、入力された光信号放射の極性反転複製信号である
光信号を出力するように動作できる半導体光増幅器（Ｓ
ＯＡ）の交差利得変調プロセスを介して実現される。ま
た、信号複製は、入力された光信号放射の極性反転複製
信号である光信号をそれぞれ出力するように動作できる
２個の縦続半導体光増幅器（ＳＯＡ）の交差利得変調プ
ロセスを介して実現されることが好ましい。
【００３５】本発明の第２の態様による方法がさらに、
入力された光信号放射を２つの部分に分離するステッ
プ、前記２つの部分に分離された第１の部分を光学的に
処理するステップ、および、２つの部分に分離された第
２の部分を光伝送遅延線を介して伝送するステップを含
み、前記第２の部分の光伝送遅延が、前記第１の部分の
光学的処理に係わる遅延に実質的に等しいことが適切で
ある。
【００３６】次に、添付の図面に照らして、制限される
ことのない本発明の好ましい実施形態の例について説明
する。
【００３７】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明の好ま
しい実施形態による、入力光信号中の連続する４個の光
ビット（例えば、０から１５の整数を表す２進表現のた
めの）からなる２進ビットパターンを検出するために使
用される光信号プロセッサが示されている。
【００３８】以下において、本発明の概念を４ビットの
光ビットパターンの検出に関して説明するが、これは単
なる説明目的のものに過ぎないことを理解されたい。ま
た、以下で考察するように、代替実施形態では、本発明
を、任意の数の光ビットからなる光ビットパターンの検
出に適用することができることを理解されたい。
【００３９】一般的に１で表される光信号プロセッサ
は、光入力ポート２を含み、光入力ポートを介して光信
号を光信号プロセッサ１に入力し、処理することができ
る。光入力ポート２は、光増幅器３の光入力部に光結合
されており、光増幅器３の光出力部は、光スプリッタ４
を介して後段の光伝送路５および６に結合されている。
光スプリッタ４は（この実施形態では）、３ｄＢの光ス
プリッタであり、前段の光増幅器３から光スプリッタに
入力された光信号放射（すなわちパワー）の実質的に半
分を、光伝送経路５および６の各々に出力するように動
作できる。
【００４０】したがって、光スプリッタ４は、光入力ポ
ート２を介して光信号プロセッサ１に入力された任意の
光信号放射の実質的に同じ２つのコピー（「コピーＡ」
および「コピーＢ」）のそれぞれ１つを、光スプリッタ
の各光出力ポートに供給すると見做すことができる。光
スプリッタ４は３ｄＢ光スプリッタ以外（例えば、光パ
ワーの微小部分のみをコピーＡの中にタップするように
動作できる光タップ）でも良い。
【００４１】光伝送経路６は、光スプリッタ４の光出力
信号の１つを光遅延伝送路７を介して光信号プロセッサ
１の第１の光出力部２２に光結合しており、この実施形
態では、さらに、光信号検出器８の光入力部に光結合さ
れている。同様に、光伝送経路５は、光スプリッタ４の
第２の光出力信号を光学的処理エレメント９を介して、
光信号プロセッサ１の第２の光出力部２１および光信号
検出器８の第２の光入力部に光結合している。
【００４２】この実施形態によれば、光信号検出器８
は、光信号プロセッサ１の光出力ポート２１を介して入
力された光信号に応じて電気信号を提供するように動作
できる光電気デバイスであることが好ましい。例えば、
光信号検出器８は、光出力ポート２１を介して入力され
た信号の光パワーをモニタし、入力光パワーがプリセッ
トしきい値を超えた（あるいは下回った）ことを表す表
示（例えば電気信号）を提供するように動作できる。
【００４３】受動および能動の両方の追加光部品を光信
号検出器８に含ませることができ、あるいは関連させる
ことができることを理解されたい。１つまたは複数のこ
のような追加部品（例えば光スイッチ）は、光信号プロ
セッサ１から入力された光信号に応じて光信号検出器８
から出力される電気信号出力を介して制御されることが
好ましい。
【００４４】光伝送路６を介して光出力ポート２２に伝
送される光信号コピーＢは、伝送される間に故意の変化
を受けないことが好ましい。したがって、この実施形態
によれば、入力された光信号を２つのコピー（コピーＡ
およびコピーＢ）に分割するに当たり、分割された２つ
のコピーのうちの選択された１つ（コピーＡ）が光学的
処理エレメント９によって引き続いて処理される前に、
光信号プロセッサ１が、伝達される情報を実質的に損失
することなく、入力光信号の光学的処理を可能にしてい
ることが分かる。
【００４５】光学的処理エレメント９は第１の波長変換
装置ＷＣ１からなり、波長変換装置ＷＣ１に、元の光信
号のコピーＡが光スプリッタ４から入力され、波長変換
される。具体的には、波長変換器ＷＣ１は半導体光増幅
器（ＳＯＡ）を含んでおり、半導体光増幅器は、交差利
得変調を用いて、光スプリッタ４から入力されたデジタ
ル振幅変調光信号を２つの極性反転複製デジタル光信号
に変換するように動作できる。極性反転複製デジタル光
信号の各々は、予め定められた２つの搬送波長（例えば
λ３およびλ２）のうちの所与の搬送波長の光放射を介
してそれぞれ搬送され、各搬送波長は、光スプリッタ４
から入力された元の光信号放射の搬送波長λ
ＳＩＧＮＡＬとは異なっていることが好ましい。
【００４６】図２は、波長変換装置ＷＣ１の半導体光増
幅器（ＳＯＡ）に用いられる信号波長変換および信号極
性同時反転の一般原理を示したものである。図に示すよ
うに、波長λＳＩＧＮＡＬの振幅変調光信号がＳＯＡに
入力される。振幅変調信号中に存在する「マーク」（例
えば、２進データ「１」のパルス）の光パワーにより、
ＳＯＡの半導体材料中の電荷担体が欠乏し、そのために
ＳＯＡの利得が飽和する。逆に、光信号中に存在する
「スペース」（例えば、２進データの「０」のパルス）
によってＳＯＡの利得が飽和することはない。
【００４７】したがって、入力光信号中に強度「マー
ク」（あるいは「スペース」）が存在すると、ＳＯＡ中
の半導体キャリヤ密度、すなわちＳＯＡの利得プロファ
イル（時間の関数としての）に、対応する「スペース」
（あるいは「マーク」）が誘導されることになる。つま
り、ＳＯＡに入力された光信号の振幅変調により、時間
の関数としてのＳＯＡ利得の相反（すなわち、逆）変調
が誘導される。
【００４８】選択された波長（例えばλ３およびλ２）
の連続波（ＣＷ）放射をＳＯＡに同時に導入し、前述の
利得変調条件下でＳＯＡ中を伝搬させることにより、光
増幅器の利得変調に従って、そのＣＷ放射の振幅（すな
わち利得）に対応する変調が得られる。このようにして
変調されたＣＷ放射がＳＯＡから出力され、それにより
ＳＯＡに入力された元の信号放射の極性反転複製信号が
得られる。このことは、「交差利得変調」として当技術
分野で知られている。
【００４９】本発明においてＳＯＡを使用することの利
点は、ＳＯＡのビットレートに対し敏感でないことであ
る。これらのデバイスは、最大８０ギガビット／ｓのビ
ットレートで動作することが分かっている。当分野の技
術者には容易に明らかなように、この実施形態の光信号
プロセッサに使用されているＳＯＡは、実質的に使用さ
れた唯一の能動光部品である。その他の部品はすべて受
動部品であり、信号のビットレート変化に対して相対的
に鈍感である。この受動部品のビットレートに対する鈍
感性が、同様に光信号プロセッサをビットレートに対し
て鈍感にしている。
【００５０】極性反転複製信号を得るためにＳＯＡに導
入されるＣＷ放射の波長を、元の光信号の波長λ
ＳＩＧＮＡＬに等しくする必要はなく、また、実際に、
所与のＳＯＡの動作範囲内の任意の値を一般的に用いる
ことができることについては理解されよう。複数のこの
ようなＣＷ波長を同時にＳＯＡに導入し、入力信号を同
時に極性反転複製することができる。この同時極性反転
複製がこの実施形態による事例である。以下でさらに詳
細に考察するように、異なる波長で信号を複製すること
の利点は、異なる波長で複製された信号を同じ光伝送路
に沿って同時に伝搬させ、次に、引き続いて、各波長に
基づいてこれらの複製信号を分離する（例えば、遅延な
ど）ことにより、同時に光学処理することができること
にある。
【００５１】したがって波長変換器ＷＣ１は、個々の波
長λ３およびλ２（それぞれλＳＩ ＧＮＡＬとは異なっ
ていることが好ましい）のＣＷ放射のＳＯＡへの入力を
可能にしている。したがって、波長変換器に入力された
光信号放射（例えばコピーＡ）の２つの極性反転複製信
号が続いて出力されることになる。複製信号の１つは波
長λ３で生成され、もう１つの複製信号は波長λ２で生
成される。上で説明したように、特定の波長のＣＷ放射
をＷＣ１に追加導入し、あるいは、ＷＣ１から削除する
ことにより、さらに多くの（あるいはさらに少数の）極
性反転複製信号を生成することができる。
【００５２】ＷＣ１の光出力信号は、光増幅器１０を介
して光スプリッタ１１に光結合される。光スプリッタ１
１は３ｄＢ光スプリッタであり、実質的に前述の光スプ
リッタ４と同様に動作することが好ましい。具体的に
は、光スプリッタ１１は、ＷＣ１から入力されたすべて
の放射を、それぞれ実質的に同じ光パワーを有する実質
的に同じ２つのコピーに分割し、分割した２つのコピー
を、２つの個別光出力ポートの各々を介して個別に出力
するように動作できる。
【００５３】光スプリッタ１１の前記２つの個別光出力
ポートは、光結合器１３の光入力ポートの各々にそれぞ
れ光結合されている。光スプリッタ１１の第１の光出力
ポートは、一定の長さの光遅延伝送路１２を介して光結
合器１３に光結合されており、光スプリッタ１１の第２
の光出力ポートは、波長変換器ＷＣ２およびその後段の
光増幅器１５を介して光結合器１３に光結合されてい
る。
【００５４】この実施形態によれば、波長変換器ＷＣ２
は、交差利得変調を用いて、光スプリッタ１１から入力
された、選択された波長の放射の１つまたは複数の極性
反転複製信号を生成するように動作できるＳＯＡからな
っている。波長変換器ＷＣ２の動作は、波長変換器ＷＣ
１に関連して既に説明した動作と同じであり、これ以上
の考察は省略する。
【００５５】したがって、波長λ１およびλ４の個々の
ＣＷ放射を、この実施形態のＷＣ２のＳＯＡに入力し、
光スプリッタ１１から入力された光放射の２つの極性反
転複製信号出力に作用することができる。複製信号の１
つは波長λ１で生成され、もう１つの複製信号は波長λ
４で生成される。上で説明したように、特定の波長のＣ
Ｗ放射をＷＣ２に追加導入し、あるいは、ＷＣ２から削
除することにより、さらに多くの（あるいはさらに少数
の）極性反転複製信号を生成することができる。
【００５６】光結合器１３の光出力ポートは、光多重解
除装置１４の光入力ポートに光結合されている。光結合
器１３で、光スプリッタ１１および光増幅器１５から入
力されたすべての放射が再結合され、光多重装置１４へ
の入力として出力される。
【００５７】光増幅器３、１０および１５は、希土類
（例えばエルビウム）ドープ光ファイバ増幅器であるこ
とが好ましいが、任意の半導体光増幅器または類似増幅
器を代替として使用することができる。光結合器１３
は、入力された各光信号に関連する光パワーの実質的に
半分を、結合された光出力信号中に出力するように設計
された３ｄＢ光結合器であることが好ましいが、当然、
３ｄＢ光結合器以外のものでも良い。波長変換器ＷＣ１
およびＷＣ２に入力されたＣＷ放射は、半導体レーザま
たは類似のレーザ放射源から引き出されたレーザ放射で
あることが好ましい。
【００５８】多重解除装置手段１４は、４本の光伝送路
１６、１７、１８および１９のうちのそれぞれ１本を介
して光結合器２０の４つの光入力ポートの各々に個別に
結合された４つの光出力ポートを有するアレイ導波路グ
リッド（ＡＷＧ）多重解除装置からなることが好まし
い。これら４本の光伝送路は、図１の符号２３で集合的
に示す０本、１本、２本または３本の実質的に同じ光伝
送遅延伝送路の１つをそれぞれ組み込んだ光ファイバで
形成されることが好ましい。
【００５９】このような光遅延伝送路（図１のループで
示す）の各々は、光多重解除装置１４から光結合器２０
までの間を伝送される光信号を光結合器２０が受信する
際に、予め定められた固定時間量だけ遅れるように設計
されている。この時間の量（すなわち遅延量）は、光遅
延線の長さを適切に選択することによって決定される。
これらの光遅延線がない場合、４本の光伝送路１６から
１９は実質的に同じであり、その結果、光多重解除装置
１４と光結合器２０間のすべての相対光伝送遅延は、光
伝送路に組み込まれる光遅延線２３の相対差だけにな
る。
【００６０】ＡＷＧ多重解除装置１４が、光結合器１３
から入力された放射を、当該分野で知られているよう
に、その入力放射の光波長（例えばλ１、λ２、λ３お
よびλ ４）に応じて上記４本の光伝送路１６、１７、１
８および１９の１本にそれぞれ導くように動作できるこ
とは理解されよう。つまり、ＡＷＧスプリッタ１４にそ
れぞれ入力された波長λ１ないしλ４の信号放射は、Ａ
ＷＧスプリッタ１４によって光伝送路１６ないし１９に
それぞれ導かれることになる。
【００６１】この実施形態によれば、光結合器２０は６
ｄＢ光結合器であり、その光出力ポートは、光伝送路５
によって光信号プロセッサ１の光出力ポート２１に結合
され、さらに、光信号検出器８の入力部に結合されてい
る。光結合器は、４本の光伝送路１６ないし１９の各々
を介して光結合器に入力された放射（すなわちパワー）
の１／４を光伝送路５に同時に入力するように動作でき
る。したがって光結合器２０は、光結合器２０に同じ割
合で入力（波長λ１、λ２、λ３およびλ４で）される
光信号の結合和からなる光出力信号を供給する。
【００６２】以下で考察するように、図１に示す実施形
態による光信号プロセッサを、入力された光信号中の、
予め定められた４ビット２進シーケンス認識用として使
用することができる。具体的には、この実施形態を、２
個の２進「１」ディジットしか含まない４ビットシーケ
ンスの検出に適用することができる。
【００６３】以下に示す、４ビット２進シーケンスから
なる光信号（例えば、光データパケットあるいはパケッ
トヘッダ）が光信号プロセッサ１の光入力ポート２に入
力された説明的状況を考察してみる。光増幅器３で初期
増幅された光信号は、次に光スプリッタ４によって同じ
光パワーの２つのコピー（コピーＡおよびコピーＢ）に
分割される。続いて、コピーＢは光信号プロセッサ１の
光出力ポート２２に向かって、光遅延伝送路７を介して
光伝送路６を通過し、コピーＡは光出力ポート２１に向
かって、光学的処理エレメント９を介して光伝送路５を
通過する。光遅延線７は、光スプリッタ４から光出力ポ
ート２２への信号コピーＢの伝送に係わる遅延と、光ス
プリッタ４から光出力ポート２１への信号コピーＡの伝
送に係わる遅延が実質的に等しくなるように設計されて
いる。
【００６４】したがって光遅延線７によって、少なくと
も光学的処理エレメント９によるコピーＡの光学的処理
に係わる遅延が、信号コピーＢおよび光学処理された信
号コピーＡがそれぞれ光出力ポート２２および２１に実
質的に同時に到達することを保証することを可能にして
いる。
【００６５】信号コピーＡの光学的処理について考察す
る。波長変換器ＷＣ１には、それぞれ波長λ３およびλ
２の２つのＣＷ光波が入力されている。これらの光波
は、少なくとも、ＷＣ１に入力された信号コピーＡの波
長変換および極性反転に必要な時間の間、実質的に安定
かつ連続的である放射源からそれぞれ個別に引き出され
ることが好ましい。既に説明した交差利得変調プロセス
により、ＷＣ１は、信号コピーＡのビットパターンの２
つの極性反転複製信号を光増幅器１０に同時に出力す
る。２つの極性反転複製信号の１つは、波長λ３の放射
を介して搬送され、もう一方は波長λ２の放射を介して
搬送される。
【００６６】光増幅器１０によって好ましくは等しく増
幅された後、２つの極性反転ビットパターンは光スプリ
ッタ１１を通過し、光スプリッタ１１によって、光パワ
ーが等しい２つのコピーにそれぞれ分割される。極性反
転複製信号の各々のコピーの一方は、続いて光遅延線１
２を介して光結合器１３の光入力ポートに伝送され、極
性反転複製信号の各々のコピーのもう一方は、波長変換
器ＷＣ２に入力される。波長変換器ＷＣ２には、それぞ
れ波長λ１およびλ４の２つのＣＷ光波が入力されてい
る。これらの光波は、少なくとも、ＷＣ２に入力された
２つの複製信号の波長変換および極性反転に必要な時間
の間、実質的に安定かつ連続的である放射源からそれぞ
れ個別に引き出されることが好ましい。既に説明した交
差利得変調プロセスにより、ＷＣ２は、既に極性が反転
されている元の信号コピーＡの複製信号のビットパター
ンの２つの極性反転複製信号を光増幅器１５に同時に出
力する。このように二重反転された複製信号の一方は、
波長λ１の放射を介して搬送され、もう一方は波長λ４
の放射を介して搬送される。
【００６７】当然、この方法で信号コピーＡを「二重反
転させる」ことにより、波長変換器ＷＣ２が、ＷＣ２に
入力された複製信号のビットの極性を、信号コピーＡ中
の元のビットパターンの極性に戻す効果を有すること
は、容易に理解されよう。
【００６８】光遅延線１２によって、少なくともエレメ
ントＷＣ２および光増幅器１５による極性反転複製信号
λ３およびλ２の光学的処理に係わる遅延が、極性反転
複製信号λ３およびλ２と、極性再反転複製信号λ１お
よびλ４が光結合器１３に実質的に同時に到達するよう
に保証することを可能にしている。このように同時に到
達することにより、極性反転複製信号λ２およびλ３の
両信号と、極性再反転複製信号λ１およびλ４の両信号
が光結合器１３によって実質的に同じ割合で結合される
（光結合器１３に入力された各複製信号の信号パワーの
半分が、この結合過程で光結合器１３の光出力ポートに
結合される）。
【００６９】したがって、光信号プロセッサ１の光入力
ポート２に最初に入力された光ビットパターンの４つの
複製信号が、続いて、アレイ導波路グリッド（ＡＷＧ）
１４に合成信号として同時に入力される。これら４つの
複製信号のうちの２つは極性反転ビットパターンを有し
ており、４つの複製信号はいずれも個別の搬送波長を介
して搬送される。したがってＡＷＧ１４は、合成光信号
をその構成成分に分離し、分離した各構成成分を４本の
光伝送路１６から１９のうちの所定の光伝送路に導いて
いる。
【００７０】容易に理解されるように、信号成分のいず
れか１つが導かれる光伝送路は、特定の成分を搬送する
搬送波放射の波長によって予め定められている。したが
って極性反転／再反転複製信号を搬送する搬送波長（λ
１、λ２、λ３またはλ４）を適切に選択することによ
り、これらの複製信号の各々をＡＷＧ１４によって光伝
送路１６から１９のいずれか所定の光伝送路に導くこと
ができる。
【００７１】この実施形態によれば、ＡＷＧ１４は、波
長λ１の入力信号放射を光伝送路１９に、波長λ２の入
力信号放射を光伝送路１８に、波長λ３の入力信号放射
を光伝送路１７に、また、波長λ４の入力信号放射を光
伝送路１６にそれぞれ導くように動作できる。光伝送路
１６、１７および１８にはそれぞれ３本、２本および１
本の光遅延伝送路（それぞれループで示されている）が
組み込まれている。これらの光遅延線の各々は、所与の
複製光信号がその光伝送路を通過するのに要する時間
が、検出すべき所定振幅変調デジタルビットパターンに
関連する光ビットパターンの１ビット周期に等しい量だ
け長くなるようにするために、それぞれの光伝送路の光
経路の長さを増加させるために組み込まれる。この実施
形態では、すべての入力信号のビットレートと、検出す
べき信号のビットレートが等しいと仮定している。
【００７２】したがって、複製信号λ２は、複製信号λ
１より１光ビット周期だけ送れて光結合器２０に到達
し、複製信号λ３は、複製信号λ２より１光ビット周期
だけ送れて光結合器２０に到達し、また、複製信号λ４
は、複製信号λ３より１光ビット周期だけ送れて光結合
器２０に到達する。光結合器２０は、続いて、これらの
相対的に遅延された複製光ビットパターンの振幅を同じ
割合で合計することによってこれらの４つの複製信号を
光学的に相関させ、この合計に基づいて変調された振幅
を持つ多重波長光相関信号を光出力ポート２１に供給す
る。以下で考察するように、この光相関信号の振幅を用
いて、光入力ポート２に入力された元の信号中における
所定光ビットパターンの存在を表示することができる。
【００７３】図７は、光相関の意味を説明するための図
を示したものである。光ビットパターン７１（「１１０
０」）と光ビットパターン７２（「１００１」）が直接
加算され、光相関信号７３が生成される。その４ビット
周期の各ビット周期における光相関信号の振幅は、構成
信号７１および７２の各々のビット振幅を加算したもの
である。第１のビットの部分の振幅が最大になってお
り、２つの信号７１および７２が、その第１のビット周
期において最大限度に相関されている（「最大相似」）
ことを示している。
【００７４】光増幅器３、１０および１５は、光入力ポ
ート２に入力された信号放射のコピーＡおよびＢがそれ
ぞれ十分な大きさの振幅を有し、光出力ポート２１およ
び２２をそれぞれ出た後、さらに処理することができる
か、あるいは単に検出することができるように制御され
ることが好ましいことに言及しておく。また、増幅器１
０および１５は、アレイ導波路グリッド（ＡＷＧ）１４
に入力された４つの極性反転／再反転複製信号の各々の
２進「１」ビットパルスが実質的に同じ振幅になるよう
に追加制御されることが好ましい。
【００７５】増幅器はさらに、光結合器２０から出力さ
れるビットパターン中のすべての単一データ「１」のパ
ルスの振幅が、光出力ポート２２のコピーＢ中の個別デ
ータ「１」のパルスの振幅と実質的に同じ大きさ（ある
いは、少なくとも同程度）になるように制御することが
できることが好ましい。
【００７６】図１に示す本発明の実施形態は、以下に示
すように、特に光信号中の光デジタルビットパターン
「１００１」または「０１１０」の存在を表示するよう
に動作できる。
【００７７】図１の光信号プロセッサ１に入力された光
信号（例えば、光データパケットあるいはパケットヘッ
ダ）中に光ビットパターン「１００１」が存在する場合
を考察する。図３は、波長変換器ＷＣ１およびＷＣ２に
よって、入力された光信号から引き出された極性反転／
再反転複製信号の光波形３１、３２、３３および３４を
示したものである。また、図３には、これらの複製信号
の各々によって表されるビットパターンも示されてい
る。具体的には、極性再反転複製信号３１および３４
は、波長変換器ＷＣ２から引き出され、それぞれ波長λ
１およびλ４である。一方、極性反転複製信号３２およ
び３３は、波長変換器ＷＣ１から引き出され、それぞれ
波長λ２およびλ３である。
【００７８】図３に示す複製信号３１ないし３４の相対
位置は、アレイ導波路グリッド（ＡＷＧ）１４によって
それぞれ光信号プロセッサ１の光伝送路１９ないし１６
に同時に入力された時点における複製信号の相対位置
（時系列）を示したものである。光伝送路によって生じ
る複製信号間の相対遅延の結果を、光伝送路１９、１
８、１７および１６の各々から続いて出力される複製信
号３１’、３２’、３３’および３４’の相対位置（時
系列）によって見ることができる。連続する複製信号３
２’ないし３４’は、複製信号３１’に対して、１光ビ
ット周期、２光ビット周期および３光ビット周期だけそ
れぞれ連続的に遅れている。
【００７９】この相対遅延が、４つの複製信号のうちの
任意の１つに存在する１つのデータ「１」のビットパル
スを、他の複製信号の各々に存在するデータ「１」のビ
ットパルスに畳重させている（時系列）ことは容易に理
解されよう。４つの複製信号３１’ないし３４’を光結
合器２０で結合することにより、図３のシーケンス３５
によって表される（各光「１」のビットパルスの振幅に
正規化された単位の）振幅を有する光パルスシーケンス
からなる光相関信号が得られる。４つの複製信号の４つ
のデータ「１」のビットパルスが一致する前述のビット
周期の間で、最大光相関振幅４が生じる。この状態は、
前記４つの相対遅延複製信号に関連する７つの別個の連
続ビット周期のうちの１つのビット周期の間でのみ生
じ、かつ、光ビットシーケンス「１００１」を搬送して
いる光信号から複製信号が引き出される場合のみに生じ
る。
【００８０】したがって、光信号プロセッサ１の光出力
ポート２１に正規化された振幅「４」の光相関パルスが
存在するということは、光信号中に存在している光ビッ
トシーケンス「１００１」が光信号プロセッサ１の光出
力ポート２２（すなわちコピーＢ）に同時に出現するこ
とを示している。光信号検出器８はこの光相関パルスを
光／電気的に検出するように動作できる。１つまたは複
数の追加部品（例えば光スイッチ、経路指定装置など）
は、光信号プロセッサ１から入力された光相関ピークパ
ルスに応じて、光信号検出器８から出力される電気信号
出力を介して制御されることが好ましい。
【００８１】光結合器２０から出力される光相関信号の
振幅パターン表現３５が、個々の単独の複製ビットパタ
ーン３１’、３２’、３３’および３４’から出力され
る振幅パターンに対応していることに言及しておく。当
然、このような複製ビットパターンの各々が、振幅パタ
ーン３５に付加される前後のビットパターンと境を接し
ていることは容易に理解されよう。しかし、このような
前後のビットが、個々の複製ビットパターン３１’、３
２’、３３’および３４’の各々が畳重する中央ビット
（この場合「４」）に何ら影響を及ぼさないことに言及
しておく。
【００８２】図４ａは、光ビットシーケンス「１００
１」の連続かつ反復ストリームからなる光信号を入力し
た場合に、光信号プロセッサ１の光出力ポート２１に結
合された光信号検出器８の出力部から引き出される典型
的なオシロスコープのトレースを示したものである（図
は、実験中に取得したものである）。トレースの時間基
準（水平目盛）は１ｎｓ／ディビジョンであり、垂直目
盛は２００ｍＶ／ディビジョンである。
【００８３】図から分かるように、光信号検出器８の信
号波形すなわちオシロスコープのトレースは周期的であ
り、期待通り、４ビット周期毎に繰り返されている。オ
シロスコープトレースの電圧ピークは、４ビット周期毎
に１回発生し、４つのデータ「１」の出力パルスが光結
合器２０の結合出力信号中に同時に存在することに関連
する光相関振幅「４」に対応している（図３参照）。具
体的には、オシロスコープの波形は、光結合器２０から
出力される光ビットパターン「．．．２０２４２０２４
２０２４．．．」によるものである。
【００８４】光信号検出器８は、光信号検出器の信号が
所定のしきい値、例えば図４ａに示す値「Ｔ」を超えた
ことを表示するように動作できる信号モニタ手段に結合
することができるか、あるいは関連付けすることができ
ることが好ましい。通常、上記しきい値は、光相関信号
振幅を代表する、単一光ビットパルスの振幅を４倍（４
Ｘ）した値の直ぐ下に設定される。したがって、このよ
うな光相関信号振幅を光信号検出器８が検出すると、し
きい値「Ｔ」を超える検出器信号を生じることになる。
光信号検出器８の、あるいは、に関連付けられたモニタ
手段は、このことを表示する。
【００８５】図４ｂは、１６ビットの光シーケンス「１
００１０１０１０１０１０１０１」の連続かつ反復スト
リームからなる光信号を入力した場合に、光信号プロセ
ッサ１の光出力ポート２１に結合された光信号検出器８
の出力部から引き出される典型的なオシロスコープのト
レースを示したものである（図は、実験中に取得したも
のである）。１つの４ビットシーケンス「１００１」が
含まれており、２つのピーク（時系列的に１６ビット周
期で分離されている）から分かるように、この４ビット
シーケンスが存在していることが示されている。
【００８６】図１に示す光信号プロセッサ１の光入力ポ
ート２に単発のビットシーケンス「１０１１」を入力す
る場合を考察する。図５ａは、それぞれ光伝送路１９、
１８、１７および１６によって遅延された後、波長変換
器ＷＣ１またはＷＣ２によってこのビットシーケンスか
ら引き出された４つの極性反転／再反転複製ビットパタ
ーン５１、５２、５３および５４を示したものである。
振幅パターン５５は、４つの相対遅延複製信号を光結合
器２０で結合することによって得られる光相関パルスシ
ーケンスの（正規化）振幅を示したものである。図から
直ちに分かるように、正規化された光相関振幅「４」は
生成されていない。最大振幅は「３」であり、したがっ
て光結合器２０及び光出力ポート２１から出力される光
相関信号は、元の入力信号（「１０１１」）中にビット
シーケンス「１００１」が存在していないことを正しく
表示していることになる。したがって、光信号検出器８
から出力される、対応する検出器信号がしきい値「Ｔ」
を超えることはない。
【００８７】本発明の好ましい実施形態では、連続波
（ＣＷ）放射（λ１、λ２、λ３およびλ４）の各々を
波長変換器ＷＣ１およびＷＣ２のいずれに入力するかを
制御することにより、入力された光信号中に存在する任
意の４ビットデジタルシーケンスを判定するように、図
１に示す光信号プロセッサ１を構成することができる。
複製信号（極性は任意）の各々に個別の搬送波長を用い
ることの付加的な利点は、光結合器２０から出力される
光相関信号中の複製信号間の干渉妨害が最小化されるこ
とである。本発明は、同じ搬送波長で搬送される各複製
信号を用いて実施することができるが、実験によれば、
そのような条件下では、光相関信号中に周波数のうなり
が生じ、そのためにパワーレベルが不安定になり、適切
な検出しきい値「Ｔ」の設定が困難あるいは不可能にな
ることが分かっている。
【００８８】特に、多重解除装置１４および複製信号の
各々が続いて伝送される特定の光遅延伝送路に入力され
る極性反転複製信号の数が、検出すべき所定ビットシー
ケンス中に存在する２進「０」ビットの数によって予め
決定されていることに言及しておく（このことは、所定
ビットシーケンスのビット数には無関係である）。図１
に示す実施形態によれば、波長変換器ＷＣ１は、多重解
除装置１４に入力されたすべての極性反転複製信号を生
成するように動作できるため、これらの条件は、以下の
ことを要求することになる。 （１）ＷＣ１に入力された連続波（ＣＷ）放射をもたら
すＣＷ放射源の数は、検出すべき所定ビットシーケンス
中の「０」ビットの数に等しいこと。 （２）ＷＣ１およびＷＣ２に関連する各ＣＷ放射源によ
って生成される放射波長は、ＷＣ１およびＷＣ２によっ
て生成される極性反転／再反転複製信号の各々が多重解
除装置１４（例えばＡＷＧ）によって、光スプリッタ１
４の出力部に接続されている光遅延伝送路のそれぞれ所
定の１つに経路指定されること。
【００８９】つまり、上記第（２）の要件に関しては、
入力光信号中の所与のビットシーケンスを検出するため
には、入力光信号から引き出される４つの複製信号に適
用される相対遅延は、複製信号の所与の１つに存在する
１つのデータ「１」のビットパルスが、他の複製信号の
各々に存在するデータ「１」のビットパルスと一致する
ような遅延でなければならない。所与のビットシーケン
スの場合、この条件は１つの相対遅延配列のみで満足さ
れ（例えば、図３に示すビットシーケンス「１００
１」）、したがって、１つの多重解除装置経路指定配列
のみで満足される。多重解除装置１４による複製信号の
経路指定は、複製信号の波長によって予め決定されてい
るため、複製信号を搬送する個々の波長（すなわち、Ｃ
Ｗ源波長）を制御することによって、多重解除装置１４
に続く相対遅延配列を制御することができる。
【００９０】例えば、波長λ２のＣＷ放射を波長変換器
ＷＣ１ではなく、波長変換器ＷＣ２に入力することによ
り、光ビットシーケンス「１０１１」の存在を検出する
ことができるように、図１に示す実施形態を改変するこ
とができることが好ましい。このことは２つの結果を導
く。
【００９１】第１は、ＷＣ１への入力としてＣＷ放射源
を１つだけ供給し、かつ、ＷＣ２の入力にＣＷ放射源を
１つ追加することにより、ＷＣ１によって生成される極
性反転複製信号の数を１つに減らす（上記条件（１）参
照）と共に、ＷＣ１およびＷＣ２によって生成される複
製信号の合計数が４つに維持されること。
【００９２】第２に、ＷＣ２に入力された追加ＣＷ放射
の波長をλ２にすることにより、波長λ２で搬送される
極性再反転複製信号が、要求通り確実に光伝送路１８に
経路指定されることである。
【００９３】図５ｂは、このような改変の結果を示した
ものである。図５ｂには、波長変換器ＷＣ１またはＷＣ
２によって、改変型光信号プロセッサ１の光入力ポート
２に最初に入力された光ビットシーケンス「１０１１」
から引き出された４つの極性反転／再反転複製ビットパ
ターン５６、５７、５８および５９が示されている。複
製信号５８は、ＷＣ１から出力され、波長λ３（λ
３は、ＷＣ１に入力されている唯一のＣＷ放射である）
の搬送波放射によって搬送された唯一の極性反転複製信
号である。他の複製信号５６、５７および５９はすべ
て、ＷＣ２に入力されているＣＷ放射λ１、λ２および
λ４から引き出されたものである。
【００９４】４つの複製信号は、光伝送路１９、１８、
１７および１６によってそれぞれ遅延されている。振幅
パターン６０は、これら４つの相対遅延複製信号を光結
合器２０で結合することによって得られた光相関パルス
シーケンスの振幅（正規化）を示している。図から直ち
に分かるように、正規化光相関振幅「４」が生成されて
いる。したがって、光結合器２０及び光出力ポート２１
から出力される光相関信号は、ビットシーケンス「１０
１１」が元の入力信号中に存在していることを正しく表
示していることになる。
【００９５】波長変換器ＷＣ１およびＷＣ２の各々にＣ
Ｗ入力を供給する個別ＣＷ放射源の数、および、これら
のＣＷ放射源によって生成される個々の放射波長を、光
信号プロセッサ１に入力された光信号中に存在する任意
の４ビット光ビットパターンを検出することができるよ
うに変更／改変することができることは、当分野の技術
者には容易に理解されよう。
【００９６】本発明の代替実施形態では、図１に示す光
信号プロセッサを用いて、光相関信号出力中に存在する
「スペース」（すなわちゼロビット）を求めて光出力ポ
ート２１をモニタすることによって光ビットパターンを
検出することができる。この方法は、帰するところ光相
関信号中の最大振幅「マーク」（例えば正規化振幅
「４」の「マーク」）、あるいは所定しきい値を超える
振幅「マーク」をモニタすることになる上述の方法と対
比すべきであろう。
【００９７】例えば、図１に示す光信号プロセッサ１
は、この代替検出方法に従って、光信号プロセッサ１に
入力された信号（例えば、光データパケットあるいはパ
ケットヘッダ）中に存在する光ビットシーケンス「０１
１０」を検出するように動作することもできる。
【００９８】図１に示す光信号プロセッサ１の光入力ポ
ート２に単発のビットシーケンス「０１１０」を入力す
る場合を考察する。図６は、波長変換器ＷＣ１およびＷ
Ｃ２によって入力信号から引き出される極性反転／再反
転複製信号の光波形６１、６２、６３および６４を示し
たものである。また、図６には、これらの複製信号の各
々によって表されるビットパターンが示されている。具
体的には、極性再反転複製信号６１および６４は波長変
換器ＷＣ２から引き出され、波長はそれぞれλ １および
λ４である。一方、極性反転複製信号６２および６３
は、波長変換器ＷＣ１から引き出され、波長はそれぞれ
λ２およびλ３である。
【００９９】図６に示す複製信号６１ないし６４の相対
位置は、これらの複製信号がアレイ導波路グリッド（Ａ
ＷＧ）１４によって光伝送路１９ないし１６の各々に同
時に入力された時点の相対位置（時系列）をグラフで表
したものである。
【０１００】図６に示す４つの極性反転／再反転複製ビ
ットパターン６１’、６２’、６３’および６４’は、
光伝送路１９、１８、１７および１６によってそれぞれ
遅延された後、波長変換器ＷＣ１またはＷＣ２によって
ビットシーケンスから引き出される。振幅パターン６５
は、これら４つの相対遅延複製信号を光結合器２０で結
合させることによって得られる光相関パルスシーケンス
の振幅（正規化）を示している。図から直ちに分かるよ
うに、正規化相関振幅「０」（すなわち「スペース」）
が振幅パターン中に生成されている。
【０１０１】したがって、図１に示す光信号プロセッサ
１に他のビットシーケンスの信号を入力してもこの結果
を得ることができないため、光結合器２０及び光出力ポ
ート２１から出力される光相関信号を、ビットシーケン
ス「０１１０」が元の入力信号（「０１１０」）中に存
在することを示すものとして解釈することができる。
【０１０２】光結合器２０から出力される光相関信号の
振幅パターン表現６５が、個々の単独の複製ビットパタ
ーン６１’、６２’、６３’および６４’から出力され
る振幅パターンに対する寄与に対応していることに言及
しておく。当然、このような複製ビットパターンの各々
が、振幅パターン６５に付加される前後のビットパター
ンと境を接していることは容易に理解されよう。しか
し、このような前後のビットが、個々の複製ビットパタ
ーン６１’、６２’、６３’および６４’の各々が畳重
する中央ビット（この場合「スペース」）に何ら影響を
及ぼさないことに言及しておく。
【０１０３】図１に示す光検出器８を、光信号検出器８
の出力信号が実質的にゼロに低下するか、あるいは所定
のしきい値未満に低下したことを表示するように動作で
きる信号モニタ手段に結合するかあるいは関連付けし、
それにより、光信号プロセッサ１の光入力ポート２に最
初に入力された光信号中にビットシーケンス「０１１
０」が存在することを表示することができることが好ま
しい。
【０１０４】この代替検出方法によれば、多重解除装置
１４および複製信号の各々が続いて伝送される特定の遅
延伝送路に入力された極性反転複製信号の数は、検出す
べき所定ビットシーケンス中に存在する２進「１」ビッ
トの数によって予め決定される（このことは、所定ビッ
トシーケンスのビット数には無関係である）。図１に示
す実施形態によれば、波長変換器ＷＣ１は、多重解除装
置１４に入力されたすべての極性反転複製信号を生成す
るように動作できるため、このことは、以下のことを要
求することになる。 （３）ＷＣ１に入力された連続波（ＣＷ）放射をもたら
すＣＷ放射源の数は、検出すべき所定ビットシーケンス
中の「１」ビットの数に等しいこと。 （４）ＷＣ１およびＷＣ２に関連する各ＣＷ放射源によ
って生成される放射波長は、生成される極性反転／再反
転複製信号の各々が多重解除装置１４（例えばＡＷＧ）
によって、多重解除装置１４の出力部に接続されている
光遅延伝送路のそれぞれ所定の１つに経路指定されるこ
と。
【０１０５】２つの波長変換器ＷＣ１およびＷＣ２の各
々に関連するＣＷ放射源の数、および、これらの各ＣＷ
放射源によって生成される放射波長を上記条件（３）お
よび（４）に従って改変し、この代替検出方法に従って
任意の４ビット光ビットパターンの存在を表示するよう
に光信号プロセッサ１を構成することができることは容
易に理解されよう。
【０１０６】さらに他の実施形態によれば、図１に示す
光信号プロセッサ１を、Ｎ個の光振幅変調ビットを含む
所定光ビットシーケンスを検出するように動作させるこ
とができる。この構成は単純にＮ個のＣＷ放射源を供給
するだけであり、供給する各ＣＷ放射源の波長は、他の
ＣＷ放射源のいかなる波長とも異なることが好ましい。
【０１０７】波長変換器ＷＣ１専用のＣＷ放射源の数
は、使用する検出方法に応じて、検出すべき選択した所
定ビットシーケンス中に存在する「０」ビットの数、ま
たは「１」ビットの数のいずれかに等しい（上記条件
（１）および（３）参照）。他のＣＷ放射源は波長変換
器ＷＣ２専用ということになり、したがって波長変換器
ＷＣ１およびＷＣ２によってＮ個の極性反転／再反転複
製信号が生成されることになる。
【０１０８】当然、多重解除装置１４と光結合器２０と
を結合している個別光伝送路の数はＮに等しく、これら
Ｎ本の光伝送路の各々には、同じ光遅延伝送路がそれぞ
れ１本ないしＮ本組み込まれており、多重解除装置１４
から出力され、光結合器２０に入力された複製信号間の
適切な相対遅延を保証している。
【０１０９】本明細書に開示されている本発明の範囲を
逸脱することなく、当分野の技術者には容易に明らかな
改変および変更を本発明に加えることができることを理
解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態による光信号処理手
段の一例を示す図である。
【図２】半導体光増幅器の交差利得変調プロセスを概略
的に示す図である。
【図３】光ビットパターン「１００１」の極性反転／再
反転複製信号、続いて複製信号が遅延された結果、およ
び、さらに続いて光結合器によって光相関された結果を
示す図である。
【図４ａ】ビットシーケンス「１００１」の検出に関連
するオシロスコープのトレースを示す図である。
【図４ｂ】１６ビットシーケンス中のビットシーケンス
「１００１」の検出に関連するオシロスコープのトレー
スを示す図である。
【図５ａ】ビットシーケンス「１００１」を検出するよ
うに設計された光信号プロセッサにおけるビットシーケ
ンス「１０１１」の光相関を示す図である。
【図５ｂ】ビットシーケンス「１０１１」を検出するよ
うに設計された光信号プロセッサにおけるビットシーケ
ンス「１０１１」の光相関を示す図である。
【図６】光ビットパターン「０１１０」の極性反転／再
反転複製信号、続いて複製信号が遅延された結果、およ
び、さらに続いて光結合器によって光相関された結果を
示す図である。
【図７】振幅変調光ビットの光相関を概略的に示す図で
ある。
【符号の説明】
ＡＷＧ アレイ導波路グリッド ＣＷ 連続波 ＳＯＡ 半導体光増幅器 ＷＣ１、ＷＣ２ 波長変換装置 λ１、λ２、λ３、λ４ 搬送波長 １ 光信号プロセッサ（改変型光信号プロセッサ） ２ 光入力ポート ３、１０、１５ 光増幅器 ４、１１ 光スプリッタ １４ 多重解除装置 ５、６、１６、１７、１８、１９ 光伝送路（伝送経
路） ７、１２、２３ 光（伝送）遅延線 ８ 光信号検出器 ９ 光学的処理エレメント １３、２０ 光結合器 ２１、２２ 光出力部（光出力ポート） ３１、３４、６１、６４ 極性再反転複製信号 ３２、３３、６２、６３ 極性反転複製信号 ３１’、３４’、５１、５４、５６、５７、５９、６
１’、６４’ 相対遅延極性再反転複製信号 ３２’、３３’、５２、５３、５８、６２’、６３’
相対遅延極性反転複製信号 ３５、５５、６０、６５ 光相関信号の振幅パターン ７１、７２ 光ビットパターン ７３ 光相関信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイミトラ・シミオニドウ イギリス国、エセツクス・シー・オー・ ４・５・ユー・テイ、コールチエスター、 ブランズウイツク、キーパーズ・グリー ン・３ Ｆターム(参考） 2K002 AA01 AB12 BA01 DA11 5K002 AA04 BA02 CA12 DA05

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力されたデジタル振幅変調光信号を光
    学的に処理して、前記光信号中に所定のデジタルビット
    パターンが存在しているかいないかを判定するための光
    信号プロセッサであって、 前記入力デジタル光信号から、それぞれ入力光信号中に
    存在するデジタルビットパターンの複製である１つまた
    は複数の複製デジタル光信号を引き出すように動作でき
    る信号複製手段と、 前記入力デジタル光信号から、各ビットの極性が引出し
    の元となる信号のビットの極性とは逆の１つまたは複数
    の極性を反転した複製デジタル光信号を引き出すように
    動作できる信号複製／極性反転手段とを含む光学的処理
    手段を含み、光学的処理手段が、前記複製信号および前
    記極性反転複製信号から、光信号プロセッサによって処
    理された前記入力デジタル信号中に前記所定の振幅変調
    デジタルビットパターンが存在しているかいないかを示
    す光検出信号を引き出すように動作できる光信号プロセ
    ッサ。
  2. 【請求項２】 光学的処理手段がさらに光伝送遅延手段
    を含み、前記光伝送遅延手段を介して、前記入力デジタ
    ル光信号から引き出された前記複製信号および前記極性
    反転複製信号を伝送するように動作でき、 光学的処理手段が、前記光遅延手段から出力される前記
    複製信号および前記極性反転複製信号の組合せから前記
    光検出信号を引き出すように動作できる、請求項１に記
    載の光信号プロセッサ。
  3. 【請求項３】 前記信号複製手段および前記信号複製／
    極性反転手段が、１つまたは複数の複製信号（極性反転
    または極性非反転）を生成するように動作でき、生成さ
    れた複製信号の各々が、他の生成された複製信号を搬送
    する放射の波長とそれぞれ互いに異なる波長の光放射を
    介して搬送される、請求項１または２に記載の光信号プ
    ロセッサ。
  4. 【請求項４】 光学的処理手段が複数の個別光伝送遅延
    手段を含み、個別光遅延手段の各々を介して、前記複製
    信号および前記極性反転複製信号の各々を伝送するよう
    に動作でき、 光学的処理手段が、前記光遅延手段から出力される遅延
    複製信号および遅延極性反転複製信号の組合せから前記
    光検出信号を引き出すように動作できる、請求項２また
    は３に記載の光信号プロセッサ。
  5. 【請求項５】 前記光伝送遅延手段の各々によってもた
    らされる伝送遅延が、前記所定の振幅変調デジタルビッ
    トパターンに関連する光ビット周期の整数倍に等しい量
    だけ、他の光伝送遅延手段のいずれかによってもたらさ
    れる伝送遅延と異なる、請求項４に記載の光信号プロセ
    ッサ。
  6. 【請求項６】 光学的処理手段が、入力された前記複製
    信号および前記極性反転複製信号の各々を、各複製信号
    を搬送する放射波長に応じて前記個別光遅延手段の各々
    に導くように動作できる信号経路指定手段を含む、請求
    項４または５に記載の光信号プロセッサ。
  7. 【請求項７】 光遅延手段が複数の個別光伝送遅延伝送
    路を含み、個別光伝送遅延伝送路の各々によってもたら
    される伝送遅延が、個別光伝送遅延伝送路の長さによっ
    て決定される、請求項２から６のいずれか一項に記載の
    光信号プロセッサ。
  8. 【請求項８】 光学的処理手段が、前記光伝送遅延手段
    の各々から出力される遅延複製信号および遅延極性反転
    複製信号を等しい割合で結合させるための光結合手段を
    含み、それにより前記光検出信号が引き出される、請求
    項２から７のいずれか一項に記載の光信号プロセッサ。
  9. 【請求項９】 信号複製／極性反転手段が、交差利得変
    調プロセスを介して、入力された光信号放射の極性反転
    複製信号である光信号を出力するように動作できる半導
    体光増幅器（ＳＯＡ）を含む、請求項１から８のいずれ
    か一項に記載の光信号プロセッサ。
  10. 【請求項１０】 信号複製手段が、交差利得変調プロセ
    スを介して、入力された光信号放射の極性反転複製信号
    である光信号をそれぞれ出力するように動作できる２個
    の縦続半導体光増幅器（ＳＯＡ）を含む、請求項１から
    ９のいずれか一項に記載の光信号プロセッサ。
  11. 【請求項１１】 信号経路指定手段が光多重解除装置で
    ある、請求項６から１０のいずれか一項に記載の光信号
    プロセッサ。
  12. 【請求項１２】 信号経路指定手段がアレイ導波路（Ａ
    ＷＧ）光多重解除装置である、請求項１１に記載の光信
    号プロセッサ。
  13. 【請求項１３】 結合手段が光結合器である、請求項８
    から１２のいずれか一項に記載の光信号プロセッサ。
  14. 【請求項１４】 光信号プロセッサが、入力された光信
    号放射を２つの部分に分離し、第１の部分を前記光学的
    処理手段を介して光信号プロセッサの第１の光出力ポー
    トに伝送し、かつ、第２の部分を光伝送遅延伝送路を介
    して光信号プロセッサの第２の光出力ポートに伝送し、 前記遅延線によってもたらされる伝送遅延により、光学
    的に処理された第１の部分と遅延された前記第２の部分
    が実質的に同時に前記第１および第２の光出力ポートに
    到達するようにする、請求項１から１３のいずれか一項
    に記載の光信号プロセッサ。
  15. 【請求項１５】 添付図面に関連する実施形態のいずれ
    か一つに実質的に記載された光信号プロセッサ。
  16. 【請求項１６】 予め定められたデジタルビットパター
    ンの存在の有無を判定するためのデジタル振幅変調光信
    号を光学的に処理する方法であって、 前記デジタル光信号から、それぞれ光信号中に存在する
    デジタルビットパターンの複製である１つまたは複数の
    複製デジタル光信号を引き出すステップと、 前記デジタル光信号から、各ビットの極性が引出しの元
    となる信号のビットの極性とは逆の１つまたは複数の極
    性反転複製デジタル光信号を引き出すステップと、 前記複製信号および前記極性反転複製信号から、デジタ
    ル光信号中に前記所定振幅変調デジタルビットパターン
    が存在しているかいないかを示す光検出信号を引き出す
    ステップとを含む、光信号を処理する方法。
  17. 【請求項１７】 さらに、 前記デジタル光信号から引
    き出された前記複製信号および前記極性反転複製信号
    を、光伝送遅延手段を介して伝送するステップと、 前記光検出信号を、前記光遅延手段から出力される前記
    複製信号と前記極性反転複製信号の組合せから引き出す
    ステップとを含む、請求項１６に記載のデジタル振幅変
    調光信号を光学的に処理する方法。
  18. 【請求項１８】 前記複製信号および前記極性反転複製
    信号が、他の如何なる複製信号を搬送する放射波長とも
    異なる波長の光放射を介してそれぞれ搬送される、請求
    項１６または１７に記載のデジタル振幅変調光信号を光
    学的に処理する方法。
  19. 【請求項１９】 前記複製信号および前記反転複製信号
    の各々が、複数の個別光伝送遅延手段の各々を介して伝
    送され、 前記光検出信号が、前記光遅延手段から出力される遅延
    複製信号と遅延極性反転複製信号の組合せから引き出さ
    れる、請求項１７または１８に記載のデジタル振幅変調
    光信号を光学的に処理する方法。
  20. 【請求項２０】 前記個別光伝送遅延手段の各々が、前
    記所定振幅変調デジタルビットパターンに関連する光ビ
    ット周期の整数倍に等しい量だけ、他の光伝送遅延手段
    のいずれかによってもたらされる伝送遅延と異なる伝送
    遅延をもたらす、請求項１９に記載のデジタル振幅変調
    光信号を光学的に処理する方法。
  21. 【請求項２１】 前記複製信号および前記極性反転複製
    信号の各々が、各複製信号を搬送する放射波長に応じて
    前記個別光遅延手段の各々に導かれる、請求項１９また
    は２０に記載のデジタル振幅変調光信号を光学的に処理
    する方法。
  22. 【請求項２２】 前記伝送遅延手段の各々から出力され
    る遅延複製信号および遅延極性反転複製信号を等しい割
    合で結合するステップを含み、それにより前記光検出信
    号が引き出される、請求項１７から２１のいずれか一項
    に記載のデジタル振幅変調光信号を光学的に処理する方
    法。
  23. 【請求項２３】 信号複製／極性反転が、入力された光
    信号放射の極性反転複製信号である光信号を出力するよ
    うに動作できる半導体光増幅器（ＳＯＡ）の交差利得変
    調プロセスを介して実現される、請求項１６から２２の
    いずれか一項に記載のデジタル振幅変調光信号を光学的
    に処理する方法。
  24. 【請求項２４】 信号複製が、入力された光信号放射の
    極性反転複製信号である光信号を出力するようにそれぞ
    れ動作できる２個の縦続半導体光増幅器（ＳＯＡ）の交
    差利得変調プロセスを介して実現される、請求項１６か
    ら２３のいずれか一項に記載のデジタル振幅変調光信号
    を光学的に処理する方法。
  25. 【請求項２５】 さらに、 入力された光信号放射を２つの部分に分離するステップ
    と、前記２つの部分の第１の部分を光学的に処理するス
    テップと、前記２つの部分の第２の部分を光伝送遅延線
    を介して伝送するステップとを含み、 前記第２の部分の光伝送遅延が、前記第１の部分の光学
    的処理に係わる遅延に実質的に等しい、請求項１から２
    ４のいずれか一項に記載のデジタル振幅変調光信号を光
    学的に処理する方法。
  26. 【請求項２６】 添付図面に関連する実施形態のいずれ
    か一つに実質的に記載されたデジタル振幅変調光信号を
    光学的に処理する方法。
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