JP2002148574A

JP2002148574A - 光信号処理方法及び光信号処理装置

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Publication number: JP2002148574A
Application number: JP2001128242A
Authority: JP
Inventors: 亮 ▲高▼橋; Akira Takahashi; Tatsushi Nakahara; 達志中原; Hirokazu Takenouchi; 弘和竹ノ内; Hiroshi Yoshimura; 寛吉村; Hiroyuki Suzuki; 博之鈴木; Hiroki Ito; 弘樹伊藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2002-05-22
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: JP3577289B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低消費電力で、簡便かつ小型に、高速光信号
処理装置を提供する。また、バースト信号への対応も可
能とし、かつ高速光パケットの部分的処理や全体的処理
も自由に可能とする高速光信号処理装置を提供する。【解決手段】光信号処理装置を小型・低消費電力で実
現する。光パケットを２分岐し、その一方の光パケット
により単一光パルスまたは光パケットのビット周期のｋ
倍の周期の光パルス列を光パルス発生器１０２から発生
させ、そのパルスを使用して他方の光パケットを面型光
スイッチを用いた光―光型シリアル―パラレル変換器１
０４により、ｋ本の並列光信号に変換し、さらに受光素
子アレイ１０６によりｋ個の並列電気信号に変換した
後、Si系電子回路１０８に導くことにより、高速な光信
号処理を実現する。電子回路にメモリ回路やラベル認識
回路を適用することにより、光パケットのバッファ処理
やアドレス抽出等を実現することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光パケット等の光
パルス列を入力してシリアル―パラレル変換や、並列電
気信号を一つの光信号に変換するパラレル‐シリアル変
換等を行う光信号処理方法および装置に関する。

【０００２】さらにまた、本発明は、高速の光パケット
のアドレス情報等を認識するためのラベル処理方法およ
び装置に関する。

【０００３】さらにまた、本発明は、高速の光パケット
信号を電子回路によるメモリに自由に書き込み、かつ読
み出し、再び光パケット信号として出力させる光メモリ
方法および装置に関する。

【０００４】さらにまた、本発明は、上記シリアル―パ
ラレル変換、光クロックパルス発生、ラベル処理、光メ
モリ等の技術を組み合わせることで、ルータや光コンピ
ュータなどの高次機能を実現することに関する。

【０００５】

【従来の技術】近年、インターネットに代表されるデー
タ通信の爆発的増加に伴い、光信号の高速化の要求が高
まっている。しかし、光信号を受光素子で電気信号に変
換した後、１０Gｂｐｓ以上の電気信号を従来の電子回
路でそのまま処理することが問題となってきている。例
えば、光パケット通信では、ルータ等において、光パケ
ットのラベルに含有されるアドレス情報を解読して出力
ポートを判別するためのラベル認識機能や、光パケット
同士の衝突回避のためにそのパケット信号を任意の時間
だけ遅延させるようなバッファメモリ機能が必要である
が、従来ではそれらラベル認識処理やメモリ処理の機能
はシリコン系のLSIで構成されているため、その動作速
度は１Gｂｐｓ以下となってしまう。そのため、高速の
光パケット信号に対して、このラベル認識処理やメモリ
処理を実現することは、従来のシリコン系電子回路を用
いたのでは、困難になってきている。

【０００６】そこで近年では、図１９に示すように、高
速光パケット信号を受光素子を用いたＯ／Ｅ（光／電
気）受信回路１により電気信号に変換し、その電気信号
からInPまたはGaAs系の高速電子回路技術を用いた電気
クロック信号発生器２によりクロック信号を抽出すると
ともに、そのクロック信号により電気シリアル―パラレ
ル変換器３において高速電気信号を複数の低速な電気信
号へパラレル変換した後、ラベル認識を可能としたり、
一方メモリ処理では、それらパラレル変換された電気信
号をＳＲＡＭのメモリセルアレイ４に記憶させ、さらに
それら電気信号を読み出す際にも、メモリセルアレイ４
から読み出した複数の低速な出力電気信号を、電子回路
技術を用いた電気パラレル―シリアル変換器５により高
速なシリアル電気信号に再構成し、最後にこの高速なシ
リアル電気信号をＥ／Ｏ（電気／光）送信回路６により
光パケット信号に変換する方法が考えられている。

【０００７】しかし、このような方法では、クロック発
生、シリアル―パラレル変換、およびその逆変換をすべ
て電子回路２、３、５に依存しているため、４０Ｇｂｐ
ｓ程度の速度が限界であると考えられる。さらに、InP
またはGaAs系高速電子回路技術によりシリアル―パラレ
ル変換を行い、複数の低速な信号に変換する場合、高速
な電気信号を順次半分の速度に分周する（４０ＧＨｚ→
２０ＧＨｚ→・・・→数１００ＭＨｚ）必要があるた
め、かなりの段数が必要となり、またそれぞれの段にお
けるクロック抽出および位相制御等の問題も発生する。
また、これら電子回路を用いた場合は、全体の消費電力
も相当大きくなると予想される。しかも、電子回路を用
いた従来のクロック抽出では、ＰＬＬ（Phase Locked L
oop：位相ロックループ）によるフィードバックをか
け、ＶＣＯ（Voltage-Controlled 0scilltor：電圧制御
発振器）の発振周波数をロックする必要があるため、バ
ースト的に入力するパケット信号に対しては、瞬時にク
ロックを抽出することが不可能である。一方、上記シス
テムとは独立に、高速なシリアル光信号のパラレル変換
（空間変換時間ともいう）に関するいくつかの研究が行
われている。従来の光シリアル―パラレル変換方法とし
て、高速な光信号を複数に分岐し、それぞれの光信号を
高速な光―光スイッチを用いて、低速な光信号に変換す
る方法が考えられる。例えば、１００Ｇｂｐｓの高速な
光信号を１０Ｇｂｐｓの低速な光信号１０本にパラレル
変換する場合は、１０個の光―光スイッチを使用してい
た。

【０００８】その他の光シリアル―パラレル変換方法と
して、複数の表面出射２次高調波発生を用いた方法(Shi
h-Chen Wang et a1., J. Lihgtwave Techno1. Vo1.14,
No.12, P.2736 (l996))、エキシトン的巨大非線形効果を
用いた方法(K. Ema et a1.,App1. Rhys. Lett. Vol.59,
No.25, p.2799 (1991))、ホログラムを用いた方法 (P.
C.Suneta1., 0pt.Lett. Vo1.20, No.16, p.1728 (199
5))などがあった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光シリアル―
光パラレル変換に複数の光―光スイッチを用いた従来方
法では、かなり大掛かりな装置となる上、消費電力も大
きくなるという問題があった。さらに、表面出射２次高
調波発生を用いた従来の方法は、非共鳴の光非線形効果
を用いるために、極端に効率が悪く、損失が非常に大き
いという問題がある。また、エキシトン的巨大非線形効
果を用いた従来の方法は、大きな非線形効果を得るため
に、非線形媒質を液体へリウム温度に冷やす必要がある
などの問題がある。さらに、ホログラムを用いた従来の
方法は回折効果を用いているために、極端に損失が大き
いなどの問題がある。したがって、このような従来方法
はいずれも極端なランニングコストを要し、かつ非効率
であり、長期にわたって安定した性能を維持することは
非常に困難であるという問題を孕んでいる。

【００１０】そこで、本発明の第１の目的は、上述の従
来技術の課題を解決するため、入力する高速な光パケッ
ト信号が、自分自ら低速な並列光信号への変換を行うこ
とにより、様々なシリコン系電子回路による光信号処理
を、低消費電力かつ比較的簡単な構成で実現できるよう
にすることにある。

【００１１】また、本発明の第２の目的は、上述の従来
技術の課題を解決するため、入力光パケットから単一の
光パルスを発生させ、その光パルスを用いて、光パケッ
トのラベル部分を一括でパラレル変換し、上記シリコン
系電子回路としてラベル認識回路に導くことにより、バ
ースト的に入力される高速光パケットのラベル情報の読
取等を瞬時に実現できるようにすることである。

【００１２】また、本発明の第３の目的は、上述の従来
技術の課題を解決するため、高速かつ低消費電力で、か
つバースト信号に対応可能な光メモリ方法および装置を
実現することにある。

【００１３】さらに、本発明の第４の目的は、上記のシ
リアル―パラレル変換、光クロックパルス発生、ラベル
処理、光メモリ等の技術を組み合わせることで、高性能
なルータや光コンピュータなどの高次機能を実現するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の光信号処理方法
は、入力する高速な光パケットが自分自ら低速なパラレ
ル信号に変換することにより、動作速度は低速であるが
高い機能性を有するシリコン系電子回路での信号処理を
可能とするものである。前述した従来の電子回路では、
クロック抽出を行い、光パケット信号の分周を繰り返す
ことにより（１０GHz→５GHz、2本→２.５GHz、4本→・
・）、低速な並列電気信号へ変換する必要があるため、
随時クロックの分周およびタイミング調整が必要であっ
た。それに対し、本発明の第一の方法では、光パケット
信号の先頭ビットを基に単一の光パルスを発生させ、そ
れによって、光パケットの一部または全部を一括で光の
状態のままにパラレル変換するものであり、極めて簡便
な構成によって、高速光信号処理が実現できる。

【００１５】本発明の第１の光信号処理方法では、前述
したように、入力光パケット信号から、常に一定のタイ
ミングで単一の光パルスを発生させる必要がある。その
ため、本方法では、光パケットを光伝導スイッチに照射
させ、そこで発生した電荷をキャパシタに送り込み蓄積
させる。光パケットの先頭ビットで発生した電荷がキャ
パシタを満充電すると、キャパシタの電位は一定に固定
され、その後に続く光パルスがどのようなパターンで光
伝導スイッチに照射されようとも、キャパシタの電位は
変化しない。先頭ビットにより急峻に立ち上がったキャ
パシタの電位を、CR微分回路で微分することにより、電
気パルスへ変換し、その電気パルスを用いて、半導体レ
ーザを駆動して光パルスを発生させる。この本発明の方
法の利点としては、光パケットの到来に対し、常に先頭
ビットから光パルスがつくられるため、光パケットの入
射から単一光パルスの発生までのタイミングが常に一定
であり、従来の電子回路では適用困難であったバースト
的に入射する光パケットに対しても瞬時に単一パルスを
発生させることが可能である。さらに、入射する光パケ
ットの偏光状態には依存することなく動作し、かつ出力
の光パルスの偏光状態は常に一定にすることができる
（この特性は、後述する光―光型シリアル―パラレル変
換器に必要不可欠である）。さらに、先頭ビットがキャ
パシタを満充電した後は、強度の依存性がなくなるた
め、入力光パケットの強度が変動した場合でも、出力光
パルスの強度を一定にすることができる。さらに、従来
の電子回路による方法では４０GHzのクロックを抽出す
る場合には当然その電子回路にそれだけの高速性が必要
であるが、本発明の方法では、半導体レーザのGain-swi
tch法（数１００ｐｓの電気パルスから２０ｐｓ以下の
光パルスを発生させる）を利用しているため、本発明の
電子回路部分の帯域は数GHｚ程度で十分である。

【００１６】光パケットの一部または全部を一括でパラ
レル変換する方法（詳細は後述）は、上記の方法により
発生した単一光パルスと、ｋ個に分岐させ１ビットづつ
位相が順次ずれるようにした並列光パケット信号を、面
型光スイッチの一点に照射させ、その点における透過率
または反射率を増加させることにより実現している。本
方法では、外部からの電力供給は全くなく、かつ面型光
スイッチの一点のみで動作させるため、極めて小さな光
強度での動作が可能であるため、低消費電力な光―光型
シリアル―パラレル変換器を構成することができる。さ
らに、各一つの入力ポートに複数の光ファイバを束ねた
ものを配置することにより、面型光スイッチの多点での
作用が可能となり、同一の光―光型シリアルーパラレル
変換器を使用した場合におけるパラレル変換数を大幅に
増加することが可能となる。さらに、従来の電子回路に
起因した方法では、複数の光パケットを処理するために
は複数のパラレル変換器が必要であったが、本方法によ
れば一つの装置によって複数の光パケットのパラレル変
換を、独立にかつ同時に行うことが可能となる。

【００１７】このようにして、高速な光パケットの一部
または全部のビットを一括でパラレル変換した後、低速
な光電変換器で低速な並列電気信号に変換し、シリコン
系電子回路で処理を行う。このとき、シリコン系電子回
路として、様々なものを適用することが可能であり、そ
の機能が異なれば全体の高速光信号処理装置としての機
能も変化する。例えば、光データ通信の分野では、上記
方法によりIP光パケットのラベル部分のみをパラレル変
換し、電子回路としてラベル情報を解読するラベル認識
回路を用いれば、高速光パケットに対する光ラベル処理
装置を構成することが可能となる。さらに、３２ビット
または６４ビットの光データに対しては、一括で全ビッ
トをパラレル変換し、電子回路としてデジタルーアナロ
グ（D/A）変換器能のLSIを用いれば、従来よりも格段に
高速な光データのD/A変換器が可能となる。

【００１８】本発明の第２の光信号処理方法は、上記単
一光パルスをループ状の光導波路により光パルス列に変
換し、上述した光―光シリアル―パラレル変換器によ
り、光パケットをｋビットづつ順次一括でのパラレル変
換を繰り返すことにより、光パケット全体を低速なｋ本
の光信号列へ変換し、低速な光電変換器でｋ本の電気信
号列へ変換し、シリコン系電子回路で処理を行うもので
ある。本方法は光パケット長が長く、全体を処理したい
場合に有効であり、例えば、電子回路として、シリコン
系電子メモリを用いることにより、極めて高速な光パケ
ット信号を自由に電子メモリに書き込むことが可能とな
る。さらに電子メモリから読み出されたｋ個の並列電気
信号は、電気―光型のパラレル―シリアル変換器（詳細
は後述）により再び高速な光パケット信号へ再構築され
出力される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００２０】前述したように、光信号の高速化に伴い、
高速光信号を直接に従来のシリコン電子回路で処理する
ことは困難となってきている。図１の（A)および図１の
（B)は本発明の光信号処理装置の構成例を示す図であ
る。高速な光パケット信号を２つに分岐させ、一方を光
パルス発生器１０２に導き、光パルスを発生させ、光―
光型シリアル―パラレル変換器１０４において、他方の
分岐した光パケット信号を空間的にパラレルに変換す
る。後は、光電変換器として低速な受光素子アレイ１０
６を用いて、それら短パルスの光信号を低速な電気信号
へ変換し、シリコンLSIで構成された電子回路１０８で
処理をおこなうものである。これにより、高速な光パケ
ット信号（電子回路の動作速度×パラレル数）の信号処
理が可能となる。

【００２１】図１の（A)は、光パルス発生器１０２にお
いて、一つの光パケットの到来ごとに１つの光パルスを
発生させ、それによって光パケットの全ビットを一括で
パラレル変換するものであり、光パケットのビット数が
少ない場合（＜１００）に有効である。例えば、インタ
ーネットに代表される光データ通信では、光パケットそ
のもののビット長は長いが、そのアドレス情報等を有す
るラベル（またはヘッダ）の部分は数１０ビット程度で
あり、そのラベル部分のみを一括でパラレル変換し、シ
リコンLSI１０８内のラベル認識回路（後述の図１３の
ラベル認識回路３４）で処理を行うことにより、極めて
高速な光パケットのアドレス抽出を可能にすることがで
きる。

【００２２】さらに、光コンピュータ等においては、３
２ビットまたは６４ビット高速光データに対する信号処
理が必要となる。この場合、例えば、電子回路１０８と
して、D/Aコンバータを用いることにより、高速デジタ
ルーアナログ変換器を構成することが可能である。ま
た、図１の（A)を２つ並列に置いて、そのパラレル信号
を一つの論理演算回路（図示しない）へ入力させること
により、２つの高速光データ信号間の、極めて高速な論
理演算器を構成することができる。

【００２３】一方、パケット長が長い光パケット全体を
処理しようとした場合、図１の（A)の方法ではパラレル
数が極めて膨大となり、光―光型シリアル―パラレル変
換器１０４を構成することが困難となる。その場合に
は、図１の（B)に示すように、光パルス発生器１０２に
おいて、低繰り返しの光パルス列（入力する光パケット
のビット間隔のｋ倍の周期をもつ）を発生させ、それに
より光―光型シリアル―パラレル変換器１０４で光パケ
ット信号をｋビットづつ繰り返しパラレル変換して、低
速な受光素子１０６で低速な電気信号に変換後、電子回
路１０８で処理を実行させる。例えば、高速な光パケッ
ト信号全体を、シリコン系電子メモリ（後述の図１４の
Ｓｉ系ＲＡＭアレイ４００）に記憶させたい場合がこれ
にあたる。

【００２４】以降、これらを構成する光パルス発生器１
０２、光―光型シリアル―パラレル変換器１０４、およ
び図１の（A)の一実施例である高速光ラベル処理回路、
図１の（B)の一実施例である光メモリについて詳細に述
べる。なお、光メモリに関しては、記録した光パケット
を読み出す際に、パラレルな電気信号からもとの光パケ
ットへ再構築する必要があるが、それを含めて後に述べ
る。

【００２５】［光―光型のシリアル―パラレル変換器］
図２は本発明の一実施形態の光―光型のシリアル―パラ
レル変換器２００の構成を示す図である。図２におい
て、２０１は入力する光シリアル信号をｋ本に分波する
光分波器、２０２は分波された並列の各光信号を順次１
ビットずつ遅延する光遅延器、２０３は集光レンズ、２
０４は透過型の面型スイッチ（光―光スイッチ）、およ
び２０５は集光レンズである。

【００２６】入力した光パケットは分波器２０１により
ｋ本に分けられ、さらにそれぞれが１ビット分づつずれ
るように遅延させる。この時、ｋ本の並列光信号のある
時間タイミングに着目すると、元の光パケットの連続す
るｋ個のビットの光パルスが１つずつ含まれることとな
る。ｋ本の並列光信号は、図２では平面的に表現されて
いるが、紙面に垂直方向に２次元的に配列されていても
問題はない。紙面に垂直方向に５×５のマトリクス状に
配列されている場合を例とすると、その中央の１本のみ
が制御光パルスで、その周囲の残りの２４本が分波器２
０１で分波された並列光信号である。これら２４本の並
列光信号と１本の制御光パルスは前方の集光レンズ２０
３によって、面型光スイッチ２０４上の１点に集光され
る。

【００２７】面型光スイッチ２０４には、制御光パルス
が照射されると、活性層内の吸収係数が減少することに
より透過率が増加する吸収飽和型や、活性層内の屈折率
が変化することにより透過率が変化するエタロン型など
が用いられる。いずれの場合も制御光パルス（光クロッ
ク）が「０」の状態では、面型光スイッチ２０４の透過
率が極めて低く、それらの並列光信号は通過できない
が、制御光パルスが「１」の状態では、その透過率が上
昇して、それらの並列光信号が通過できるようになる。

【００２８】空間的に配置された２４本の並列光信号は
各ポートごとに１ビット分づつ遅延がかけられているた
め、制御光パルスが光スイッチ２０４に到達した時間タ
イミングにおいて、元の光信号の連続する２４ビットの
データが同時に並列に光スイッチ２０４に到達すること
となる。よって、制御光パルスにより光スイッチ２０４
の透過率が上昇すると、全ポートの２４ビットのデータ
は、同時に光スイッチ２０４を通過し、後方のレンズ２
０５により再び空間的にパラレルに展開される。これに
より高速な光信号（光パケット）の情報は、制御光パル
スに同期する低速な２４本の並列光信号へパラレル変換
されたことになる。このときの制御光パルスの周期は、
元の光パケットのビット周期の２４倍である。

【００２９】図３は面型光スイッチとして反射型の面型
光スイッチ２１１を使用した光シリアル―パラレル変換
器の実施形態を示す図である。図２に示した面型光スイ
ッチ２０４の片方の面（図３の左側面）に１００％ミラ
ーを蒸着して反射型とすることにより、活性層における
吸収係数または屈折率の変化の増強を図り、消光比を大
きくした反射型の面型光スイッチ２１１を実現すること
が可能となる。ここでは個別のマイクロレンズアレイ２
０６に取り付けられた多数の光ファイバ２０７から１個
の制御光Ａと複数の信号光Ｂが入射される。２０８は光
入射面にそのマイクロレンズアレイ２０６が取り付けら
れた偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：polarizing beam
splitter）、２０９はこのＰＢＳ２０８の集光レンズ
２１０の側に配置されたλ／４波長板である。

【００３０】制御光Ａと各信号光Ｂを、ＰＢＳ２０８を
通過する直線偏光に設定することにより、信号光Ｂは反
射型の面型光スイッチ２１１上で反射した後、λ／４波
長板２０９を往復することにより、９０度回転した直線
偏光になるので、それら信号光ＢはＰＢＳ２０８により
反射されてパラレルの光パルス列として取り出される。

【００３１】しかし、この方法の場合は、制御光Ａが
「０」の状態でも面型光スイッチ２１１で完全に吸収さ
れない一部の信号光が面型光スイッチ２１１で反射され
て、出力されてしまうおそれがあるので、信号光ＢのOn
/Off比（制御光が「１」の場合と「０」の場合での出力
信号光の強度の比）を大きくするためには、面型光スイ
ッチ２１１の吸収係数の変化を大きくする必要があり、
そのためには制御光Ａの強度を大きくすることが必要と
なってしまう。そこで、制御光Ａをあまり大きくするこ
となく、信号光ＢのOn/Off比を大きくするには、制御光
Ａが「０」の状態での信号光Ｂの出力を極力押さえるこ
とが必須となる。

【００３２】そこで、ここでは、図４に示すように、光
信号を分波して得た並列光信号および制御光は、ＰＢＳ
２０８を通過する直線偏光に予め設定されており、中央
の制御光のみがλ／４波長板２０９を通過するように、
λ／４波長板２０９の大きさと位置を設定している。こ
のため、制御光のみがλ／４波長板２０９により円偏光
に変換され、その他の並列光信号は直線偏光のままの状
態で、レンズ２１０により反射型の面型光スイッチ２１
１の一点に照射される。このときの動作原理を吸収飽和
型の面型光スイッチを例に以下に説明する。

【００３３】電子および正孔は、１つのエネルギー状態
に対し、アップスピンとダウンスピンの２つの状態が縮
退して存在する。今、電子―重い正孔の励起子遷移を考
えると、光スイッチ２１１の多重量子井戸層（multiple
quantum wells layer；MQW層)の一点に、円偏光の制御
光が入射した場合には一方のスピンのみを、直線偏光の
並列光信号が入射した場合は両方のスピンを、励起する
ことになる。その結果、円偏光の「１」の制御光で一方
のスピンのみを励起した場合には、そのスピンと相互作
用のある偏光状態の並列光信号のみが、吸収および屈折
率の変化を感じる。すなわち、この場合、直線偏光の並
列光信号を照射すると、制御光と同じ円偏光成分のみ
が、制御光により変調を受けることになり、面型光スイ
ッチ２１１で反射された並列光信号は楕円偏光となるた
め、ＰＢＳ２０８により反射されることになる。一方、
制御光が「０」の場合は、並列光信号はその偏光状態を
変えることができないので、ＰＢＳ２０８で反射される
ことなく、そのままもとのポートへ戻ることとなり、出
力光はほとんど「０」となる。

【００３４】本方法による面型光スイッチ２１１のスイ
ッチング速度は、スピン緩和時間とキャリア寿命の短い
方で決まる。活性層として―般に使われる摂氏５００度
で成長した多重量子井戸層の場合、キャリア寿命はナノ
秒オーダーであるため、数１０ｐｓであるスピン緩和時
間までスイッチ速度を改善することができる。一方、摂
氏２００度程度の低温で成長させ、ドーパントとしてｐ
型元素またはＢｅを１０^３７ｃｍ^−３以上添加すること
により、キャリア寿命を１０ｐｓ以下とした量子井戸層
を用いると、さらに高速な面光スイッチを作ることが可
能となる。

【００３５】ところで、上記方法では、並列光信号の偏
光状態は直線偏光に限定されることとなる。しかし実際
の光通信等での応用を考えると、任意の偏光状態の光信
号に対して動作することが必要となる。そこで、図５で
は、ＰＢＳ２０８の隣合う２つの側に、反射型の面型光
スイッチ２１１，２１１Ａ、λ／４波長板２０９，２０
９Ａ、およびレンズ２１０，２１０Ａをおのおの配置
し、制御光に円偏光を用いることにより、並列光信号に
対する偏光無依存性を可能としている。

【００３６】中央の円偏光の制御光は、ＰＢＳ２０８に
より２つの同じ強度の直交した直線偏光に分岐され、そ
れぞれλ／４波長板２０９、２０９Ａを通過することに
より再び円偏光となり、面型光スイッチ２１１，２１１
Ａを照射して、並列光信号を反射させる。この場合、面
型光スイッチ２１１，２１１Ａに照射される制御光強度
は全く等しいため、両者の反射率は等しくなる。

【００３７】そのため、任意の偏光で入射した並列光信
号は、その偏光状態に応じてＰＢＳ２０８で分岐し、光
スイッチ２１１，２１１Ａで反射されるが、光信号の偏
光状態にかかわらず、２つの面型光スイッチ２１１，２
１１Ａによりそれぞれ反射された並列光信号強度の和は
常に等しくなり、再びＰＢＳ２０８で合波されて出力さ
れる。すなわち、これにより光信号に対する偏光無依存
性を実現することが可能となる。

【００３８】図2−図５の方法において、パラレル変換
の数を多くするためには、マイクロレンズアレイ２０６
を多くする必要があり、それに伴い、集光レンズ２１０
の直径に対する各入力光のビーム径の割合が小さくなる
ため、集光レンズ２１０で集光したときのスポットの大
きさが大きくなり、同じパワー密度を得るためには制御
光パルスのエネルギーを大きくする必要が生じるおそれ
がある。また、全ての光信号が同一のスポットに集中す
るため、光信号のみで可飽和吸収効果等の非線形効果が
起きてしまい、制御光を照射したときの効果が薄れれて
しまうおそれや、光を吸収することにより発生する熱の
影響が大きく出てしまうおそれがある。

【００３９】そこで、図６に示すように、マイクロレン
ズアレイ２０６の一つのレンズからL本の光ファイバを
束ねて光信号を入射させる方法が考えられる。今L=2の
場合を考える。制御光パルスの入力ポートにA１とA２の
光ファイバを近接に配置すると、各々から出た制御光パ
ルスはわずかな角度の違いを持って伝播し、集光レンズ
２１０により、面型光スイッチの異なる２点に集光され
る。光パケット信号を入力させるポートも同様にB1とB2
の光ファイバを近接して配置させると、B1、B2から入力
させた光パケット信号はそれぞれA1、A2と同一のスポッ
トへ集光される。図７に示すように、分岐された光パケ
ット信号は1ビットづつ遅延がかけられており、2つに分
岐した制御光パルスは両者同時に、全てのビットがそろ
う時間タイミングにおいて、面型光スイッチ２１１に照
射される。面型光スイッチ２１１上の異なる2点で反射
した光は、再び異なる角度で伝播し、出力側に配置され
たマイクロレンズアレイ２０６によって、異なる2点に
集光される。受光素子アレイ１０６は、これらパラレル
変換された光パルスを独立に受光可能なように配置して
いる。本方法によって、マイクロレンズアレイの規模大
きくすることなく、パラレル変換数をL倍に増加するこ
とができる。

【００４０】一方、従来の電気的手法では、複数の光パ
ケットを処理するためには、同じ数の電気シリアルーパ
ラレル変換器が必要であったが、本方法を用いれば、図
８に示すように、B1、B2のポートから別の光パケット信
号を入射させることにより、一つの光―光シリアル―パ
ラレル変換器を用いて、複数の光パケット信号のパラレ
ル変換処理を独立かつ同時に実行することが可能とな
る。

【００４１】図２−図８に示す光信号と制御光の入力ポ
ートを逆にすることにより、例えば図９（図２と対応）
に示すような、光シリアル―光パラレル変換を行う光信
号処理装置も提供可能となる。すなわち、図９では光信
号を高速の信号光Ａと低速繰り返しプローブ光Ｂの２種
類とし、図２において制御光を入力するポートからシリ
アルの光信号Aを入射させ、図２において光信号を入力
するポートからパラレルのプローブ光B（作用の性質の
違いにより、ここでは制御光ではなくプローブ光と呼
ぶ）を入力させることにより、１個のシリアル信号光Ａ
を複数のプローブ光Ｂによってシリアル―パラレル変換
する。その際、この信号光Ａとプローブ光Ｂの光パルス
列は、図２と同様に、集光レンズ２０３によって例えば
半導体多重量子井戸層を有する透過型の面型光スイッチ
２０４上の１点に集光される。

【００４２】空間的に配置された複数のプローブ光Ｂ
は、各ポートごとに信号光Ａの１ビット分だけ遅延がか
けられ、且つ位相が互いに異なっている。そして、この
プローブ光Ｂの本数がｋであるとすると、その各プロー
ブ光Ｂの周期は信号光Ａの１ビットのｋ倍である。よっ
て、信号光Ａのあるビットは第１のプローブ光、２番目
のビットは第２のプローブ光、３番目のビットは第３の
プローブ光、・・・ｋ番目のビットは第ｋのプローブ光
と同期している。このため、プローブ光Ｂと同期してい
る信号光Ａのビットが「１」のときには、信号光が面型
光スイッチ２０４の透過率を増加させるため、当該プロ
ーブ光が「１」となり、プローブ光Ｂと同期している信
号光Ａのビットが「０」のときは当該プローブ光が
「０」となって、レンズ２０５側に現れる。

【００４３】このように、各ポートのプローブ光Ｂは、
信号光Ａにより面型光スイッチ２０４の多重量子井戸層
で順次透過率を変調され、後方の集光レンズ２０５によ
り再び空間的にパラレルに展開される。これにより、高
速な信号光Ａの情報は、より低速な複数個の光信号にパ
ラレル変換されたことになる。

【００４４】図３―図８の構成においても、上記と同様
に光シリアル―光パラレル変換を行うことが可能であ
る。さらに、分波器２０１、光遅延器２０２、および光
ファイバアレイ２０７をPLC等のガラス導波路で一体的
に構成することにより、全体としてさらに小型化を行う
ことが可能である。

【００４５】上述した実施形態では、面型光スイッチ２
０４または２１１の一点のみで作用するため、面型光ス
イッチ２０４または２１１は１個または２個のみを必要
し、そのため極めて小型で、全体として低消費電力な素
子を作製することが可能となる。

【００４６】［光パルス発生装置］図１０は上述した光
シリアル―パラレル変換に必要な制御光パルス（また
は、プローブパルス）を発生する光パルス発生装置の実
施形態の構成例を示す回路図である。

【００４７】図１０において、７１は光パケットから単
一の光パルスを生成する単発光パルス発生器であり、電
源４１、光導電スイッチ４２、キャパシタ４３、微分回
路４４、および半導体レーザ（LD）４５とから成る。７
２はこの単発光パルス発生器７１で発生した単一光パル
スを連続光パルスに変換する光パルス列発生器であり、
ＰＬＣ (Planar Lightwave Circuit：プレーナ型光導波
路)上に構成されたループ状の導波路８１、光カプラ８
２、可飽和吸収体８３、および光増幅器８４とから成
る。

【００４８】単発光パルス発生器７１は、直流電源 (Ｄ
Ｃ電源)４１により電圧Ｖａが印加された受光素子とし
ての光伝導スイッチ４２、その光伝導スイッチ４２から
出力する光電流を充電するキャパシタ４３、そのキャパ
シタ４３の電圧を微分する微分回路４４、その微分回路
４４の出力パルスにより駆動されて１個の光パルスを発
生する半導体レーザ４５とから成る。

【００４９】この構成においては、図１１のタイムチャ
ートに示すように、光伝導スイッチ４２に最初の光パル
スが入力すると、電圧Ｖａにより光電流が流れて、キャ
パシタ４３が充電される。キャパシタ４３が満充電され
て光伝導スイッチ４２の両端の電位が同じになると、そ
の後に入射する光パルスがあっても光伝導スイッチ４２
とキャパシタ４３の共通接続点ａの電位はＶａから変化
することなく一定値を保持する。微分回路４４ではこの
キャパシタ４３の電圧Ｖａの立ち上がりを検出して電気
パルスを生成し、その電気パルスにより半導体レーザ４
５が駆動される。よって、複数の光パルスが入力したと
しても、先頭の１個の光パルスによってのみ半導体レー
ザ４５が駆動される。

【００５０】すなわち、単発光パルス発生器７１は、先
頭ビットを常に「１」と規定した光パケットを光伝導ス
イッチ４２に照射すると、１つの光パルスを発生する。
放電回路（図示しない）により１パケット単位でキャパ
シタ４３の電荷を消滅させれば、光パケットが到来する
度に１つの光パルスが単発光パルス発生器７１から発生
する。

【００５１】この単一の光パルスは、光パルス列発生器
７２のループ状の導波路８１に入射し、その一部は光カ
プラ８２により出力側に取り出されるが、残りの光パル
スは光増幅器８４によりその損失を補償されて導波路８
１のループをぐるぐる回ることとなる。よって、この導
波路８１のループ長を調整することによって、所望の周
期の制御光パルス列を出力側に取り出すことができる。

【００５２】ループ状の導波路８１に挿入されている可
飽和吸収体８３は、光強度により透過率が異なるもので
あり、光増幅器８４から放出される自然放出光の発振を
押さえるためのものである。また、光増幅器８４の制御
信号としてキャパシタ４３の電圧を用いることにより、
光パケットの続く間のみ、光パルスを出力し続け、光パ
ケットの終了とほぼ同時に光パルスの出力を終了させる
ことができる。なお、ここではＰＬＣによる導波路８１
を使用したが、光ファイバを用いた導波路を用いてもよ
い。

【００５３】図１２は上記の単発光パルス発生器７１
に、繰り返し光パルスを発生する別の構成の光パルス列
発生器７２Ａを組み合わせた制御光パルス列発生装置の
構成を示す図である。この光パルス列発生器７２Ａは、
ＰＢＳ８５、λ／４波長板８６、本図において左側面に
無反射膜が施され右側面に３０％程度の適当な反射膜が
施された光増幅器８７、および本図において左側面に高
反射膜を施した可飽和吸収体８８とからなる。

【００５４】この光パルス列発生器７２Ａでは、単発光
パルス発生器７１から１個の光パルスが入力すると、そ
の光パルスはＰＢＳ８５とλ／４波長板８６を通過して
円偏光となり、さらに可飽和吸収体８８で反射して再度
λ／４波長板８６を通過することによって、元の入力時
の光パルスの偏光と９０度直交した偏光の直線偏光に変
換され、ＰＢＳ８５により反射されて外部に出力され
る。このとき、可飽和吸収体８８で反射された光パルス
の一部は再度光増幅器８７で増幅された後、光増幅器８
７の右側面で反射し、再度可飽和吸収体８８で反射され
る。これを繰り返すことにより、出力側から制御光のパ
ルス列を取り出すことができる。

【００５５】図１２の光パルス列発生器７２Ａの構成で
は、光増幅器８７と可飽和吸収体８８の距離を調整する
ことにより、所望の周期のパルス列を得ることが可能と
なる。なお、ここではＰＢＳ８５とλ／４波長板８６を
用いることにより簡便な光サーキュレータ機能を実現し
ているが、光サーキュレータ機能を有するものであれ
ば、他の構成のものであっても、全て同様に用いること
ができる。

【００５６】このように、本実施形態の光パルス発生装
置では、極めて簡便かつ小型な構成で、光パケットの先
頭ビットのみを正確に抽出するため、従来の電気的手法
では困難であった高速なバースト信号からの単一光パル
スの発生を可能としている。さらに本実施形態の光パル
ス発生装置では、先頭ビットがキャパシタを充電した後
は、その強度に関係なく動作するため、入力光パケット
の強度が変動した場合でも、出力光パルスの強度を一定
にすることができる。また、任意の偏光状態の入力光パ
ケットに対して、出力光パルスの偏光状態を一定に固定
することが可能である。これは前記光―光型シリアル―
パラレル変換器の制御光（またはプローブ光）として用
いる際には必要不可欠な条件である。また、従来の電気
的手法では、高速光パケットからクロックを抽出するに
は、同じ帯域を有する高速な電子回路が必要であった
が、本実施形態の光パルス発生装置では、半導体レーザ
のGain-switch法をもちいているため、その駆動電気パ
ルスは数１００ｐｓ程度で十分であり、すなわち電子回
路に要求される帯域は数GHz程度の遅いもので構わな
い。半導体レーザのGain-switch法で直接発生する光パ
ルスは、現在の技術では１０−２０ｐｓ程度であり、１
０―４０Gbps程度の光パケットに対応可能であるが、さ
らにファイバ等を用いたパルス圧縮技術を用いると、３
ｐｓ程度へ容易に圧縮できるため、１００Gbps以上の極
めて高速な光パケット処理への対応が可能となる。さら
に、この光パケットの到来ごとに発生する単一光パルス
を、図１０または図１２の構成により、任意の周期の光
パルス列を発生させることができる。

【００５７】[ラベル認識回路]従来の技術の欄で述べた
ように、光パケット通信では、ルータにおいて、高速な
光パケットのラベル（ヘッダともいう）に含まれるアド
レス情報を瞬時に読み取る必要がある。図１３は前述の
単一パルス発生器７１と光シリアル―パラレル変換器を
組み合わせた、光パケットのラベル情報を処理する光信
号処理装置の実施形態を示す図である。

【００５８】図１３において、入力した光パケットは２
つに分岐され、その一方は図１０で説明した単発光パル
ス発生器７１に入力されて、１個の制御光パルスを発生
し、この制御光パルスは図２−図８で説明した光シリア
ル―パラレル変換器３２に送り込まれる。分岐された他
方の光パケットは、分波器２３でラベルのビット数と同
数のｎ個に分波され、光遅延器２４でそのｎ個が１ビッ
トづつ遅延された後、光シリアル―パラレル変換器３２
へ送り込まれ、上記制御パルスにより光シリアル―パラ
レル変換器３２の面型光スイッチ２０４のゲートを開か
せる。

【００５９】その際、光パルス発生器７１から出力する
制御光パルスのタイミングを、ある適切な時間にあわせ
ると、同じ時間タイミングに光ラベルの全てのパルスが
同時に面型光スイッチ２０４に照射されるようになる。
そのため、制御光によってある瞬間だけ面型光スイッチ
２０４のゲートが開かれると、光ラベルの全ての光パル
スは、空間的にパラレルに出力されることとなる。光シ
リアル―パラレル変換器３２から出射するこれらパラレ
ルなｎ個の光パルスは、ｎ個の低速な受光素子を具備す
る光電変換部３３により電気信号に変換され、その電気
信号はその後シリコンLSIで構成されるラベル処理回路
３４に送られ、ラベル処理回路３４によりそのラベルの
情報の解読が可能となる。

【００６０】ところで、入力した光パケットを２つに分
岐し、一方の光パケットから単発光パルス発生器７１に
より生成した１個の制御光パルスを上記の分波器２３と
同様な分波器と上記の光遅延器２４と同様な光遅延器を
通してラベルのビット数と同数のｎ個のプロープ光を発
生し、このプロープ光と上記分岐した他方の光パケット
とを、図９で説明した光シリアル―パラレル変換器に送
り込む構成としても、図９から分かるように、光パケッ
トのラベル部分の光シリアル―パラレル変換は可能であ
り、よってラベル識別は可能である。しかしこの場合
は、図１３の構成と異なり、光パケットのラベル部分を
一括でパラレル変換できないので、ラベル情報の瞬時読
取には適さない。

【００６１】［光メモリ］次に、本発明を適用したの光
メモリの実施形態について説明する。本実施形態では、
前述の実施形態と同様に、入力する光パケットの先頭の
ビットを常に「１」に設定し、光パケットが入力する度
に、常に同じタイミングで単一の光パルスを発生させ、
これをループ状の光導波路に入れて、当該光パケットの
ビット周期のｋ倍の周期の光パルス列を発生させる。ま
た、その光パルス列を使用して、入力する光パケットを
光―光型のシリアル―パラレル変換によりｋ本の並列光
信号に変換し、このｋ本の並列光信号を受光素子により
ｋ個の並列電気信号に変換してから、電子回路により構
成されたｋ個のメモリ回路に同時に書き込む。そのｋ個
のメモリ回路からの読み出しは、ｋ個の並列電気信号を
同時に読み出し、電気―光型のパラレル―シリアル変換
により１本の光パルス列に変換して光パケットとして出
力する。

【００６２】光―光型のシリアル―パラレル変換は、半
導体多重量子井戸層を有する透過型又は反射型の面型光
スイッチを使用することにより、極めて小型で全体とし
て低消費電力を実現する。電気―光型のパラレル―シリ
アル変換でも、後述のように極めて簡便な構成とする。
このように入出力部分には光を積極的に利用し、かつメ
モリ部分にはＳｉ系電子メモリ回路を用いる構成によ
り、極めて高速なバースト光信号への対応が可能な、か
つ大容量・小型・低消費電力の光メモリの実現が可能と
なる。以下、詳しく説明する。

【００６３】図１４は本発明による光メモリ装置の全体
構成を示す図である。入力する光パケットＰは分波器
（図示しない）により２つに分岐され、その一方は図１
０または図１２で説明した光パルス列発生器１００に入
力し、そこで元の光パケットのビット周期のｋ倍の周期
の低速な光パルス列が発生する。その光パルス列は前述
した光―光型のシリアル―パラレル変換器２００に入力
し、そこで他方の光パケットをｋ本の低速な（元の光パ
ケットのビット周期のｋ倍の周期の）並列光パルス列信
号に変換する。この並列光パルス列信号はｋビットづつ
同時に出力される。このｋビットの並列光パルス列信号
は、各々低速な受光素子アレイ３００により電気信号に
変換され、この電気信号はコラムおよびローアドレスが
共通化されたＳｉ系メモリセルアレイ４０１のｋ個のア
レイに１つづつ同時に保持される。

【００６４】Ｓｉ系メモリセルアレイのアレイ４００
（以下、メモリアレイと呼ぶ）は、図１５に示すよう
に、受光素子アレイ３００を構成するｋ個の受光素子３
０１に対応して、ｋ個のメモリセルアレイ４０１を有
し、制御回路４０２で制御されるカラムアドレス回路４
０３とローアドレス回路４０４とにより読み書きが行わ
れる。すなわち、両アドレス回路４０３，４０４で１つ
のアドレスを指定すると、ｋ個のデータが同時に各メモ
リセルアレイ４０１に書き込まれる。このように、光パ
ルス列発生器１００によって発生された光パルス列によ
って、光パケットが続く間だけ、光パケットはｋビット
づつ次々とパラレル変換され、メモリアレイ４００に書
き込まれることにより、光パケット全体が電子メモリ回
路に書き込まれることになる。このときの光パケット信
号のビットレートは、メモリセルアレイ４０１の書き込
み速度のｋ倍の速度まで高速化することが可能となる。

【００６５】また、各メモリセルアレイ４０１に書き込
まれたデータを読み出す際には、両アドレス回路４０
３，４０４でアドレスを指定する度にｋ個づつ同時にデ
ータが出力される。このようにして読み出された電気デ
ータは、電気―光型のパラレル―シリアル変換器５００
により、再び高速な１本の光パケット信号として出力さ
れることとなる。

【００６６】メモリアレイ４００からのｋ個の出力電気
信号を電気―光型のパラレル―シリアル変換器５００に
送り込む方法としては、図１６の左側に示すように、面
発光レーザ４０５で電気信号を光信号に変換後、その光
信号を再び受光素子５０１で電気信号に変換する光Ｉ／
Ｏ方式や、あるいは図１６の右側に示すように、ソルダ
ーボンディング法により接点４０６と接点５０２とを張
り付けて電気信号のまま送り込む方法等が使用できる。

【００６７】［電気―光型のパラレル―シリアル変換
器］図１７は上記電気―光型のパラレル―シリアル変換
器５００の構成例を示す図である。５０３は元の光パケ
ットのビット周期のｋ倍の周期のパルスを発振する光パ
ルス光源である。５０４は分波器、５０５はｋ個の光変
調器、５０６は光遅延器、および５０７は光合波器であ
り、以上のうち導波路部分はＰＬＣにより構成されてい
る。なお、光遅延器５０６は分波器５０４と光変調器５
０５の間に設けても良い。

【００６８】上記したように、メモリアレイ４００で
は、書き込まれたデータのアドレスを指定して読み出す
と、アドレスを共通化されたｋ個のメモリセルアレイ４
０１からｋ個の低速な電気信号が同時に出力される。こ
れらｋ個の並列電気信号は、ｋ個の光変調器５０５にそ
れぞれ供給される。光パルス光源５０３からの光パルス
は、分波器５０４によりｋ本に分けられ、ｋ個の光変調
器５０５を通過する際に、上記したｋ個の電気信号によ
り変調を受け、変調を受けたそれら光パルスは光遅延器
５０６により１ビットづつの遅延を受けた後に、合波器
５０７で合波される。以上により、ｋ個の低速な並列電
気信号は再びビット周期が１／ｋ倍の元の高速な１本の
光パケットに再構築される。

【００６９】図１８は電気―光型のパラレル―シリアル
変換器５００の別の構成例を示す図である。図１７に示
した電気―光型のパラレル―シリアル変換器５００で
は、ｋが大きい場合は、大量の光変調器が必要になって
しまう。

【００７０】そこで、このようにｋが大きい場合は、図
１８に示すように、ｋ個の並列電気信号をｎ個単位で束
ねて、ｍ本の並列電気信号列を作成し（ｋ＝ｎ×ｍ）、
上述と同様に、ｍ個の光変調器５０５Ａにより再び元の
高速な光パケット信号を出力させる。これにより、必要
とする光変調器の数を大幅に削減（１／ｎ）することが
可能となる。

【００７１】ｎ個の並列電気信号を束ねるには、ｎ個の
トランジスタ５０８のドレインに、ＲＡＭアレイ４００
から同時に出力するｋ個の並列電気信号の内のｎ個をそ
れぞれバイアス電源として供給する。図１８では１組の
ｎ個のトランジスタ５０８とその関連部分のみを示して
いるがこのような回路をｍ組使用する。そして、各トラ
ンジスタ５０８のゲートに電気パルスを入力して、電気
信号の一部をサンプリングし、そのサンプリング信号で
そのトランジスタのソースに接続されたキャパシタ５０
９を充電する。以上のトランジスタ５０８とキャパシタ
５０９はサンプルホールド部を構成し、ここでｎ個の電
気信号が同時にサンプルホールドされる。

【００７２】さらに、光クロック（周期は元の光パケッ
トのビット周期のｋ倍）をＰＬＣ等で構成された光遅延
器５１１で１ビットずつ遅延して、ｎ個の光伝導スイッ
チ５１０に順次照射することにより、各キャパシタ５０
９に蓄積された電荷は順に放電して、負荷抵抗５１２に
よりｎ個のパルスが連続する電気パルス列信号に変換さ
れる。以上の光伝導スイッチ５１０、光遅延器５１１、
負荷抵抗５１２は電気―電気型のパラレル―シリアル変
換部を構成する。

【００７３】上記のようにして得られた電気パルス列信
号は、光変調器５０５Ａの１個に入力する。この場合
は、ｋ個の並列信号がｍ本ごとｎ回に分けて光変調器５
０５Ａで変調されることになる。なお、ここで使用する
光パルス光源５０３Ａから出力するパルス周期は、元の
光パケットのビット周期のｍ倍とする。このようにし
て、ｋ個づつのデータが順次読み出され、全体として元
の光パケットが出力されることになる。

【００７４】以上述べたように、本発明の上記の実施形
態によれば、高速なバースト的光パケット信号を、Ｓｉ
系メモリ回路に書き込み、再び高速光パケットとして自
由に読み出すことが可能な大容量光メモリ装置が小型・
低消費電力で実現できる。

【００７５】［他の実施形態］本発明の光メモリ装置
は、ルータ装置において光パケットどうしの衝突を回避
するための光バッファメモリとして、用いることが可能
であり、さらに大量のデータを保管し随時出しいれを行
うデータセンタにおいて、高速な光パケット信号の送受
信のための光メモリ装置としても利用することができ
る。さらに、高速光コンピュータにおいては、瞬時にデ
ータのやり取りを行うキャッシュメモリとしても用いる
ことができる。さらに、高速な光パケット信号を一旦メ
モリに蓄えた後、読み出す際により低速な光パケットと
して出力させることにより（低速から高速の変換も
可）、エッジノード等において必要な、ビットレート変
換器としても用いることが可能である。

【００７６】また、以上の説明から理解できるように、
本発明は、本発明による上述したシリアル―パラレル変
換、光クロックパルス発生、パラレル−シリアル変換等
の技術を組み合わせることで、ラベル処理、光メモリ、
光ビットレート変換等の機能を実現することが可能であ
り、さらにそれらを融合することにより高性能なルータ
や光コンピュータなどの高次機能の光情報処理装置また
は光情報処理システムを実現できる。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低消費電力で、簡便かつ小型に、高速光信号処理装置を
構成することが可能となる。

【００７８】また、本発明によれば、バースト信号への
対応も可能であり、かつ高速光パケットの部分的処理や
全体的処理も自由に可能である。

【００７９】また、本発明によれば、上述したシリアル
―パラレル変換、光クロックパルス発生、パラレル−シ
リアル変換等の技術を組み合わせ、電子回路として、ラ
ベル認識回路や電子メモリを用いることにより、将来の
極めて高速なルータの機能として不可欠である高速光ラ
ベル認識（光パケットのアドレス情報等を読み取り、出
力ポートを判断する機能）や、高速光バッファメモリ
（光パケットどうしが出力ポートで衝突しないように、
光パケットを一時的に退避させる機能）、光ビットレー
ト変換（高速な光パケットを低速な光パケットへ変換、
またはその逆）等を実現することができる。

【００８０】さらに、本発明によるラベル処理、光メモ
リ、光ビットレート変換等の機能を融合することによ
り、高性能なルータや光コンピュータなどの高次機能の
光情報処理装置または光情報処理システムを実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光信号処理装置の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図２】光信号列をシリアル―パラレル変換する本発明
の一実施形態の説明図である。

【図３】光信号列をシリアル―パラレル変換する本発明
の一実施形態の説明図である。

【図４】光信号列をシリアル―パラレル変換する本発明
の一実施形態の説明図である。

【図５】光信号列をシリアル―パラレル変換する本発明
の一実施形態の説明図である。

【図６】光信号列をシリアル―パラレル変換する本発明
の一実施形態の説明図である。

【図７】光信号列をシリアル―パラレル変換する本発明
の一実施形態の説明図である。

【図８】光信号列をシリアル―パラレル変換する本発明
の一実施形態の説明図である。

【図９】光信号列をシリアル―パラレル変換する本発明
の一実施形態の説明図である。

【図１０】本発明の一実施形態における光パルス発生装
置の回路図である。

【図１１】図１０の単一パルス発生器のタイムチャート
である。

【図１２】本発明の一実施形態における光パルス発生装
置の回路図である。

【図１３】光パケットのラベル認識を行う本発明の一実
施形態における光信号処理装置のブロック図である。

【図１４】本発明の一実施形態における光ランダムアク
セスメモリ装置のブロック図である。

【図１５】Ｓｉ系ＲＡＭアレイ部分の詳細な説明図であ
る。

【図１６】Ｓｉ系ＲＡＭアレイから出力する電気データ
を電気―光型のパラレル―シリアル変換器に転送する手
法の説明図である。

【図１７】本発明の一実施形態における電気―光型のパ
ラレル―シリアル変換器の説明図である。

【図１８】本発明の一実施形態における別の例の電気―
光型のパラレル―シリアル変換器の説明図である。

【図１９】従来の光パケット通信系の構成例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１Ｏ／Ｅ受信回路２電気クロック信号発生器３電気シリアル―パラレル変換器４Ｓｉメモリセルアレイ５電気パラレル―シリアル変換器６Ｅ／Ｏ送信回路２３分波器２４光遅延器３２光―光型シリアル―パラレル変換器３４ラベル認識回路３５光電変換器４１電源４２光導電スイッチ４３キャパシタ４４微分回路４５半導体レーザ（ＬＤ）７１単一光パルス発生器７２、７２Ａ光パルス列発生器８１ループ状の導波器８２光カプラ８３可飽和吸収体８４光増幅器８５偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８６ λ／４波長板８７光増幅器８８可飽和吸収体１００光パルス列発生器１０２光パルス発生器１０４光―光型シリアル―パラレル変換器１０６受光素子アレイ１０８シリコン電子回路２００光―光型シリアル―パラレル変換器２０１分波器２０２光遅延器２０３，２０５集光レンズ２０４透過型の面型光スイッチ２０６マイクロレンズアレイ２０７光ファイバ（光ファイバアレイ）２０８偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０９ λ／4波長板２１０集光レンズ２１１反射型の面型光スイッチ３００受光素子アレイ３０１受光素子４００Ｓｉ系ＲＡＭアレイ４０１メモリセルアレイ４０２制御回路４０３カラムアドレス回路４０４ローアドレス回路４０５面発光レーザ４０６、５０２接点５００電気―光型パラレル―シリアル変換器５０１受光素子５０３、５０３Ａ光パルス光源５０４、５０４Ａ分波器５０５、５０５Ａ光変調器５０６、５０６Ａ光遅延器５０７、５０７Ａ合波器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹ノ内弘和東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者吉村寛東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者鈴木博之東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内 (72)発明者伊藤弘樹東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 2H079 AA08 BA01 CA05 HA15 KA01 KA06 5K002 BA02 CA12 5K028 AA07 BB08 KK32 SS16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一つのまたは並列に入力される複数の入
力光パケットから単一の光パルスを発生させる一つまた
は複数の光パルス発生器と、前記単一の光パルスによって前記入力光パケットの一部
または全ビット信号を一括で空間的にパラレルに分離さ
せる一つの光―光型シリアル―パラレル変換器と、該光―光型シリアル―パラレル変換器によりパラレルに
展開した並列光信号パルスを低速な電気信号に変換する
光電変換器と、該光電変換器で変換された前記電気信号を処理する電子
回路とを具備することを特徴とする光信号処理装置。
【請求項２】一つのまたは並列で入力する複数の光信
号列の各々から低繰り返しの光パルス列を発生させる一
つまたは複数の光パルス発生器と、前記光パルス列によって前記入力光信号列の一定のビッ
ト数づつ繰り返し空間的にパラレルに分離させる一つの
光―光型シリアル―パラレル変換器と、該光―光型シリアル―パラレル変換器によりパラレルに
展開した並列光信号パルスを低速な並列電気信号に変換
する光電変換器と、該光電変換器により変換された前記並列電気信号を処理
する電子回路とを具備することを特徴とする光信号処理
装置。
【請求項３】請求項１の装置において、前記光パルス
発生器は、直流電源と、キャパシタと、入力する光パケットの先頭の光パルスを受光すると前記
直流電源から前記キャパシタに電荷を満充電する光導電
スイッチと、前記キャパシタの電圧を微分する微分回路と、該微分回路から出力する電気パルスにより１個の光パル
スを生成する半導体レーザとを有することを特徴とする
光信号処理装置。
【請求項４】請求項２の装置において、前記入力光信
号列は光パケット信号であり、前記光パルス発生器は、直流電源と、キャパシタと、入力する光パケットの先頭の光パルスを受光すると前記
直流電源から前記キャパシタに電荷を満充電する光導電
スイッチと、前記キャパシタの電圧を微分する微分回路と、該微分回路で得られた１個の電気パルスにより１個の光
パルスを生成する半導体レーザと、該半導体レーザで得られた１個の光パルスを入力するル
ープ状の導波路と、該導波路に挿入した可飽和吸収体及び光増幅器と、前記導波路で得られる光パルス列を取り出すフォトカプ
ラとを有することを特徴とする光信号処理装置。
【請求項５】請求項１または２の装置において、前記
光―光型のシリアル―パラレル変換器は、入力する光パケット信号をｋ本の並列光信号に分波する
分波器と、該分波器で分波されたｋ本の各光信号を１ビットづつ順
次遅延させる光遅延器と、透過型の面型光スイッチと、前記光遅延器により１ビットづつ遅延されたｋ本の並列
光信号と前記単一の光パルスを前記面型光スイッチの一
点に集光するための第１のレンズと、前記面型光スイッチを透過した前記ｋ本の並列光信号を
空間的に分離する第２のレンズとを有することを特徴と
する光信号処理装置。
【請求項６】請求項１または２の装置において、前記
光―光型のシリアル―パラレル変換器は、入力する光パケット信号をｋ本の並列光信号に分波する
分波器と、該分波器で分波されたｋ本の各光信号を１ビットづつ順
次遅延させる光遅延器と、前記光遅延器で１ビットづつ遅延されたｋ本の並列光信
号と円偏光の制御光パルスとが通過する偏光ビームスプ
リッタと、該偏光ビームスプリッタの１つまたは２つの出力側の全
面に、または中央の制御光パルスが通過する部分のみに
配置されたλ／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板の透
過光を一点に集光するためのレンズと、該レンズにより集光された光を受ける反射型の面型光ス
イッチとを有することを特徴とする光信号処理装置。
【請求項７】請求項１または２の装置において、前記
光―光型のシリアル―パラレル変換器は、入力する前記光パケット信号をｋ×L本の並列光信号に
分波する分波器と、該分波器で分波されたｋ×L本の各光信号を１ビットづ
つ順次遅延させる光遅延器と、入力する前記単一の光パルスである制御光パルスをL本
に分波する分波器と、該分波器で分波され前記光遅延器で遅延された前記ｋ×
L本の各光信号とL本の各前記制御光パルスを伝播させる
合計（ｋ＋１）×L本の光導波路と、該光導波路から出力するそれらの光を平行光に変換する
ための、ｋ＋１個のレンズによって構成されたレンズア
レイと、前記１ビットづつ遅延されたｋ本の前記並列光信号と円
偏光の前記制御光パルスとが通過する偏光ビームスプリ
ッタと、該偏光ビームスプリッタの１つまたは２つの出力側の全
面に、または中央の制御光パルスが通過する部分のみに
配置されたλ／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板の透
過光を集光するためのレンズと、該レンズにより集光された光を受ける反射型の面型光ス
イッチと、前記面型光スイッチで反射され前記偏光ビームスプリッ
タから出力された光を分離して集光するための、ｋ＋１
個のレンズによって構成されたレンズアレイとを有する
ことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項８】請求項１または２の装置において、前記
光―光型のシリアル―パラレル変換器は、並列で入力するL個の前記光パケット信号のそれぞれを
ｋ本の並列光信号に分波するL個の分波器と、該分波器で分波されたｋ本の各光信号を１ビットづつ順
次遅延させるL個の光遅延器と、入力する前記単一の光パルスである制御光パルスをL本
に分波する分波器と、該分波器で分波され前記光遅延器で遅延された前記ｋ×
L本の各光信号とL本の各前記制御光パルスを伝播させる
合計（ｋ＋１）×L本の光導波路と、該光導波路から出力するそれら光を平行光に変換するた
めの、ｋ＋１個のレンズによって構成されたレンズアレ
イと、前記並列光信号と円偏光の前記制御光パルスが通過する
偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタの１つまたは２つの出力側の全
面に、または中央の制御光パルスが通過する部分のみに
配置されたλ／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板の透
過光を集光するためのレンズと、該レンズにより集光された光を受ける反射型の面型光ス
イッチと、前記面型光スイッチで反射され前記偏光ビームスプリッ
タから出力された光を分離して集光するための、ｋ＋１
個のレンズによって構成されたレンズアレイとを有する
ことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項９】請求項１に記載の装置において、前記電
子回路が光パケット信号の光ラベル情報を識別するラベ
ル認識回路であって、前記光信号処理装置の全体が光ラ
ベル処理装置として用いられることを特徴とする光信号
処理装置。
【請求項１０】請求項９に記載の装置において、前記
光ラベル処理装置をルータに使用したことを特徴とする
光信号処理装置。
【請求項１１】請求項９または１０に記載の装置にお
いて、前記電子回路は前記入力する光信号列のラベルを
識別するラベル認識回路を含み、前記光信号処理装置は
全体として高速光パケット信号の電子メモリアレイへの
書き込みが可能な光メモリ装置であることを特徴とする
光信号処理装置。
【請求項１２】入力光パケットから低繰り返しの光パ
ルス列を発生させる光パルス発生器と、該光パルス列によって前記入力光パケットをｋビットづ
つ繰り返し空間的にパラレルに分離させる光―光型シリ
アル―パラレル変換器と、該光―光型シリアル―パラレル変換器によりパラレルに
展開したｋ個の並列光信号パルスを低速な並列電気信号
に変換するｋ個の光電変換器と、前記並列電気信号を書き込むための電子メモリアレイ
と、該電子メモリアレイから読み出されるｋ個の並列電気信
号を再びシリアルな光パケット信号へ再構築するための
電気―光型パラレル―シリアル変換器と、を具備することを特徴とする光メモリ装置。
【請求項１３】請求項１２の装置において、前記光パ
ルス発生器は、直流電源と、キャパシタと、入力する光パケット信号の先頭パルスを受光すると前記
直流電源から前記キャパシタに電荷を満充電させる光導
電スイッチと、前記キャパシタの電圧を微分する微分回路と、該微分回路で得られる１個の電気パルス信号により１個
の光パルスを発生する半導体レーザと、該半導体レーザで得られた１個の光パルスを入力するル
ープ状の導波路と、該導波路に挿入した可飽和吸収体及び光増幅器と、前記導波路で得られる光パルス列を取り出すフォトカプ
ラとを有することを特徴とする光メモリ装置。
【請求項１４】請求項１２の装置において、前記光―
光型のシリアル―パラレル変換器は、入力する前記光パケット信号をｋ本の並列光信号に分波
する分波器と、該分波器で分波されたｋ本の各光信号を１ビットづつ順
次遅延させる光遅延器と、該光遅延器で１ビットづつ遅延されたｋ本の並列光信号
と円偏光の前記光パルス列である制御光パルスとが通過
する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタの１つまたは２つの出力側の全
面に、または中央の制御光パルスが通過する部分のみに
配置されたλ／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタとλ／４波長板の透過光を一
点に集光するためのレンズと、該レンスで集光された光を受光する反射型の面型光スイ
ッチとを有することを特徴とする光メモリ装置。
【請求項１５】請求項１２の装置において、前記光―
光型のシリアル―パラレル変換器は、入力する一つの前記光パケット信号をｋ×L本の並列光
信号に分波する分波器と、該分波器で分波されたｋ×L本の各光信号を１ビットづ
つ順次遅延させる光遅延器と、入力する前記光パルス列である制御光パルスをL本に分
波する分波器と、前記分波器で分波され前記光遅延器で
遅延された前記ｋ×L本の各光信号と前記L本の各制御光
パルスを伝播させる、合計（ｋ＋１）×L本の光導波路
と、該光導波路から出力するそれら光を平行光に変換するた
めの、ｋ＋１個のレンズによって構成されたレンズアレ
イと、前記光遅延器で１ビットづつ遅延されたｋ本の前記並列
光信号と円偏光の前記制御光パルスとが通過する偏光ビ
ームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタの１つまたは２つの出力側の全
面に、または中央の制御光パルスが通過する部分のみに
配置されたλ／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板の透
過光を集光するためのレンズと、該レンズにより集光された光を受ける反射型の面型光ス
イッチと、該面型光スイッチで反射され前記偏光ビームスプリッタ
から出力された光を分離して集光するための、ｋ＋１個
のレンズによって構成されたレンズアレイとを有するこ
とを特徴とする光メモリ装置。
【請求項１６】請求項１２の装置において、前記光―
光型のシリアル―パラレル変換器は、並列で入力するL個の前記光パケット信号のそれぞれを
ｋ本の並列光信号に分波するL個の分波器と、該分波器で分波されたｋ本の各光信号を１ビットづつ順
次遅延させるL個の光遅延器と、入力する前記光パルス列である制御光パルスをL本に分
波する分波器と、前記分波器で分波され前記光遅延器で遅延された前記ｋ
×L本の各光信号と前記L本の各制御光パルスを伝播させ
る、合計（ｋ＋１）×L本の光導波路と、該光導波路から出力するそれら光を平行光に変換するた
めの、ｋ＋１個のレンズによって構成されたレンズアレ
イと、前記並列光信号と円偏光の前記制御光パルスとが通過す
る偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタの１つまたは２つの出力側の全
面に、または中央の制御光パルスが通過する部分のみに
配置されたλ／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板の透
過光を集光するためのレンズと、該レンズにより集光された光を受ける反射型の面型光ス
イッチと、前記面型光スイッチで反射され前記偏光ビームスプリッ
タから出力された光を分離して集光するための、ｋ＋１
個のレンズによって構成されたレンズアレイとを有する
ことを特徴とする光メモリ装置。
【請求項１７】請求項１２の装置において、前記電気
―光型のパラレル―シリアル変換器は、光パルス光源と、該光パルス光源から出力する光信号をｋ個に分波する分
波器と、分波されたｋ本の並列光信号を前記ｋ個の電子メモリア
レイから読み出されたｋ個の並列電気信号で変調するｋ
個の光変調器と、該ｋ個の光変調器の入力側又は出力側においてｋ本の並
列光信号を１ビットづつ遅延させる光遅延器と、遅延されたｋ本の並列光信号を１本の光パルス列に合波
して光パケット信号とする合波器とを具備することを特
徴とする光メモリ装置。
【請求項１８】請求項１２の装置において、前記電気
―光型のパラレル―シリアル変換器は、前記ｋ個の電子メモリアレイから読み出されたｋ個の並
列電気信号をｎ個単位でサンプリングするｍ（ｍ＝ｋ／
ｎ）組のサンプルホールド部と、該サンプルホールド部で前記ｎ個単位でサンプリングさ
れ蓄積された電荷を各々１本の電気パルス列信号として
取り出すｍ組の電気―電気型のパラレル―シリアル変換
部と、光パルス光源と、該光パルス光源から出力する光信号をｍ個に分波する分
波器と、該分波器で分波されたｍ本の並列光信号を前記ｍ組の電
気―電気型のパラレル―シリアル変換部から出力するｍ
個の並列電気信号で変調するｍ個の光変調器と、該ｍ個の光変調器の入力側又は出力側においてｍ本の並
列光信号を１ビットづつ遅延させる光遅延器と、該光遅延器で遅延されたｍ本の並列光信号を１本の光パ
ルス列に合波して光パケット信号とする合波器とを有す
ることを特徴とする光メモリ装置。
【請求項１９】請求項１２から１８のいずれか１項に
記載の装置において、前記光メモリ装置をルータに使用
したことを特徴とする光メモリ装置。
【請求項２０】入力する光パケット信号をｋ本の並列
光信号に分波する分波器と、該分波器で分波されたｋ本の各光信号を１ビットづつ順
次遅延させる光遅延器と、前記光遅延器で１ビットづつ遅延されたｋ本の並列光信
号と円偏光の制御光パルスとが通過する偏光ビームスプ
リッタと、該偏光ビームスプリッタの１つまたは２つの出力側の全
面に、または中央の制御光パルスが通過する部分のみに
配置されたλ／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板の透
過光を一点に集光するためのレンズと、該レンズにより集光された光を受ける反射型の面型光ス
イッチとを有することを特徴とする光-光型シリアル-パ
ラレル変換装置。
【請求項２１】入力する前記光パケット信号をｋ×L
本の並列光信号に分波する分波器と、該分波器で分波されたｋ×L本の各光信号を１ビットづ
つ順次遅延させる光遅延器と、入力する前記単一の光パルスである制御光パルスをL本
に分波する分波器と、該分波器で分波され前記光遅延器で遅延された前記ｋ×
L本の各光信号とL本の各前記制御光パルスを伝播させる
合計（ｋ＋１）×L本の光導波路と、該光導波路から出力するそれらの光を平行光に変換する
ための、ｋ＋１個のレンズによって構成されたレンズア
レイと、前記１ビットづつ遅延されたｋ本の前記並列光信号と円
偏光の前記制御光パルスとが通過する偏光ビームスプリ
ッタと、該偏光ビームスプリッタの１つまたは２つの出力側の全
面に、または中央の制御光パルスが通過する部分のみに
配置されたλ／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板の透
過光を集光するためのレンズと、該レンズにより集光された光を受ける反射型の面型光ス
イッチと、前記面型光スイッチで反射され前記偏光ビームスプリッ
タから出力された光を分離して集光するための、ｋ＋１
個のレンズによって構成されたレンズアレイとを有する
ことを特徴とする光-光型シリアル-パラレル変換装置。
【請求項２２】並列で入力するL個の前記光パケット
信号のそれぞれをｋ本の並列光信号に分波するL個の分
波器と、該分波器で分波されたｋ本の各光信号を１ビットづつ順
次遅延させるL個の光遅延器と、入力する前記単一の光パルスである制御光パルスをL本
に分波する分波器と、該分波器で分波され前記光遅延器で遅延された前記ｋ×
L本の各光信号とL本の各前記制御光パルスを伝播させる
合計（ｋ＋１）×L本の光導波路と、該光導波路から出力するそれら光を平行光に変換するた
めの、ｋ＋１個のレンズによって構成されたレンズアレ
イと、前記並列光信号と円偏光の前記制御光パルスが通過する
偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタの１つまたは２つの出力側の全
面に、または中央の制御光パルスが通過する部分のみに
配置されたλ／４波長板と、前記偏光ビームスプリッタおよび前記λ／４波長板の透
過光を集光するためのレンズと、該レンズにより集光された光を受ける反射型の面型光ス
イッチと、前記面型光スイッチで反射され前記偏光ビームスプリッ
タから出力された光を分離して集光するための、ｋ＋１
個のレンズによって構成されたレンズアレイとを有する
ことを特徴とする光-光型シリアル-パラレル変換装置。
【請求項２３】ｋ個の並列電気信号をｎ個単位でサン
プリングするｍ（ｍ＝ｋ／ｎ）組のサンプルホールド部
と、該サンプルホールド部で前記ｎ個単位でサンプリングさ
れ蓄積された電荷を各々１本の電気パルス列信号として
取り出すｋ個の光伝導スイッチと、光パルス光源と、該光パルス光源から出力する光信号をｍ個に分波する分
波器と、該分波器で分波されたｍ本の並列光信号を前記光伝導ス
イッチから出力するｍ個の並列電気信号で変調するｍ個
の光変調器と、該ｍ個の光変調器の入力側又は出力側においてｍ本の並
列光信号を１ビットづつ遅延させる光遅延器と、該光遅延器で遅延されたｍ本の並列光信号を１本の光パ
ルス列に合波して光パケット信号とする合波器とを有す
ることを特徴とする電気―光型パラレルーシリアル変換
装置。
【請求項２４】高速な光パケットの信号処理を可能と
する光信号処理方法であって、一つのまたは並列に入力する複数L個の光パケット信号
の各々を２つに分岐し、前記2つに分岐した光パケット信号の一方の光パケット
信号の先頭ビットを用いて、各々が単一の光パルスを発
生させ、該単一の光パルスを使用して、分岐した他方の光パケッ
ト信号の一部または全部を一括でｋ本の並列光信号に変
換し、該ｋ本またはｋ×L本の並列光信号を低速な光電変換素
子によりｋ個またはｋ×L個の低速な並列電気信号に変
換し、該並列電気信号を電子回路に入力する工程を有すること
を特徴とする光信号処理方法。
【請求項２５】請求項２４の方法において、前記2つ
に分岐した光パケット信号の一方の光パケット信号を前
記ｋ本の並列光信号に変換する工程は、前記単一の光パルスを面型光スイッチの１点に照射し
て、その点における透過率または反射率を変調し、前記分岐した他方の光パケットをｋ個に分岐させて１ビ
ットづつ順次位相をずらし、それらｋ個の光パケットを
前記面型光スイッチの同一点に照射させ、前記単一光パルスと同じタイミングで前記面型光スイッ
チに入射した光パケット内の光パルスのみが、該面型光
スイッチを透過または反射することにより、光パケット
の一部または全部の光パルスをパラレルに変換する工程
を含み、前記並列光パルスを低速な光電変換器により低速な並列
電気信号に変換し、前記並列電気信号のラベルの情報を
ラベル認識回路により読み取ることを特徴とする光信号
処理方法。
【請求項２６】入力する光パケット信号を２つに分岐
し、該分岐した光パッケト信号の一方の光パケット信号を用
いて当該光パケット信号のビット周期のｋ倍の周期の光
パルス列を発生させ、該光パルス列を使用して他方の分岐した光パケット信号
をｋ本の並列光信号に変換し、該ｋ本の並列光信号をｋ個の並列電気信号に変換し、該ｋ個の並列電気信号を電子回路により構成されたｋ個
の電子メモリアレイに書き込み、前記ｋ個の電子メモリアレイからｋ個の並列電気信号を
同時に読み出した該ｋ個の並列電気信号を１本の光パル
ス列に変換して光パケット信号として出力する工程を有
することを特徴とする光メモリ方法。
【請求項２７】請求項２６の方法において、前記2つ
に分岐した光パケット信号の一方の光パケット信号をｋ
本の並列光信号に変換する工程は、前記光パケットをもとに発生させた光パルス列を面型光
スイッチの１点に照射して、その点における透過率また
は反射率を変調し、他方の分岐した光パケットをｋ個に分岐させ、１ビット
づつ位相をずらし、それらｋ個の光パケットを該面型光
スイッチの同一点に照射させ、前記光パルス列と同じタイミングで前記面型光スイッチ
に入射した光パケット内の光パルスのみが、該面型光ス
イッチを透過または反射することにより、光パケットを
ｋビットづつパラレルに変換する工程を含み、前記並列光パルスを低速な光電変換器により低速な並列
電気信号に変換し、前記並列電気信号をシリコン系電子
メモリアレイに書き込むことを特徴とする光メモリ方
法。
【請求項２８】円偏光の制御光パルスを、偏光ビーム
スプリッタ-を通すことにより、透過と９０度反射する
二つの直線偏光の光に分岐し、それぞれをλ／４波長板
により再び円偏光に変換した後、集光レンズにより、面
型光スイッチの１点に照射して、その点における反射率
を変調し、一方、入力する光パケット信号をｋ個に分岐させて１ビ
ットづつ順次位相をずらし、それらｋ個の光パケットを
空間的に並列に前記偏光ビームスプリッタ-を通過さ
せ、前記集光レンズにより、前記面型光スイッチの同一
点に照射させ、前記制御光パルスと同じタイミングで前記面型光スイッ
チに入射した光パケット内の光パルスのみが、該面型光
スイッチを反射することにより、光パケットの一部また
は全部の光パルスをパラレルに変換することを特徴とす
る光-光型シリアル-パラレル変換方法。
【請求項２９】円偏光の制御光パルスをＬ本に分岐
し、それぞれ空間的に並列でわずかな角度の違いを持っ
て伝搬させ、集光レンズで、面型光スイッチの異なるＬ
点に照射して、それらの点における透過率または反射率
を変調し、一方、入力する光パケット信号をｋ×Ｌ個に分岐させて
１ビットづつ順次位相をずらし、それらのｋ×Ｌ個の光
パケットを、空間的に並列に異なる角度で伝搬させ（ｋ
個づつは同じ角度）、前記集光レンズにより、前記面型
光スイッチの同じくＬ個の点に照射させ、前記制御光パルスと同じタイミングで前記面型光スイッ
チに入射した光パケット内の光パルスのみが、該面型光
スイッチを反射することにより、光パケットの一部また
は全部の光パルスをパラレルに変換することを特徴とす
る光-光型シリアル-パラレル変換方法。
【請求項３０】Ｌ本の円偏光の異なる制御光パルス
を、それぞれ空間的に並列でわずかな角度の違いを持っ
て伝搬させ、集光レンズで、面型光スイッチの異なるＬ
点に照射して、それらの点における透過率または反射率
を変調し、一方、独立に入力するＬ個の異なる光パケット信号を、
それぞれｋ個に分岐させて１ビットづつ順次位相をずら
し、それらのｋ×Ｌ個の光パケットを、空間的に並列に
パケットごとに異なる角度で伝搬させ、前記集光レンズ
により、前記面型光スイッチの同じくＬ個の点に照射さ
せ、前記制御光パルスと同じタイミングで前記面型光スイッ
チに入射した光パケット内の光パルスのみが、該面型光
スイッチを反射することにより、複数の光パケットの一
部または全部の光パルスをパラレルに変換することを特
徴とする光-光型シリアル-パラレル変換方法。
【請求項３１】ｋ個の並列電気信号の一部をサンプリ
ングし、キャパシタに電荷として保持し、ｎ個の光伝導スイッチまたはトランジスタにより、該サ
ンプルホールド部で蓄積された電荷を、順次放電させる
ことにより、ｎビットの電気パルス列信号をｍ本（ｍ＝
ｋ／ｎ）出力させ、光パルス光源から出力された光パルスをｍ個に分岐し、
前記ｍ本の電気パルス列を印加した光変調器を通過させ
ることにより、ｍ本の光信号列に変換し、それらを1ビ
ットづつ遅延させ、再び合波器により合わせることによ
り、1本の高速な光信号列に変換することを特徴とする
電気―光型パラレルーシリアル変換方法。