JP2002229081A - 全光型光信号再生方法および装置 - Google Patents

全光型光信号再生方法および装置

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JP2002229081A
JP2002229081A JP2001027478A JP2001027478A JP2002229081A JP 2002229081 A JP2002229081 A JP 2002229081A JP 2001027478 A JP2001027478 A JP 2001027478A JP 2001027478 A JP2001027478 A JP 2001027478A JP 2002229081 A JP2002229081 A JP 2002229081A
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pulse light
wavelength
semiconductor waveguide
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JP2001027478A
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Yoshiyasu Ueno
芳康 上野
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters
    • H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
    • H04B10/299—Signal waveform processing, e.g. reshaping or retiming

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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】 半導体光増幅器の注入電流を増加せず、入力
パルス光に与える非線形位相シフトの大きさがπに達し
なくても、光信号に対して所望の強度雑音抑制作用を発
揮できるようにする。 【解決手段】 遅延干渉器３の出力パルス光Ｓ3を非線
形半導体導波路４で位相シフトさせてから、クロックパ
ルス光Ｓ10と共に遅延干渉器６に入射する。遅延干渉器
６で、出力パルス光Ｓ3から干渉パルス光Ｓ6aを生成す
ると共に、クロックパルス光Ｓ10から入力パルス光ＳIN
とは逆論理の干渉パルス光Ｓ6bを生成する。その干渉パ
ルス光Ｓ6aにより非線形半導体導波路７で干渉パルス光
Ｓ6bを位相シフトさせてから、遅延干渉器９に送る。遅
延干渉器９で干渉パルス光Ｓ6bから入力パルス光ＳINと
同論理の干渉パルス光Ｓ9を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル光通信
ネットワークにおいて伝送される信号パルス光を中継す
るために使用する全光型の光信号再生方法と装置に関
し、さらに言えば、光通信ネットワークを伝送中に付加
される各種の歪みや雑音を除去して、送信端での信号パ
ルス光と同じ波形、同じ強度、同じタイミング（また
は、送信端での信号パルス光と同じ波形、同じ強度）の
パルス光を光信号処理によって再生する全光型の光信号
再生方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の光通信システムでは、光ファイバ
増幅器によって信号光パルスの強度を再生する中継方式
が一般的に使用されている。その光ファイバ増幅器とし
ては、例えば、エルビウムをドープしたファイバ増幅器
（ＥＤＦＡ、Erbium-Doped Fiber Amplifier）が使用さ
れる。この方式は、従来の光−電気変換あるいは電気−
光変換を行う中継方式とは異なり、光信号のままで情報
を伝送できる特徴を持つ。このため、大容量光通信シス
テムに適している。
【０００３】しかしながら、光ファイバ増幅器を用いた
中継方式では、光ファイバ増幅器内で発生する自然放出
光（ＡＳＥ、Amplified Spontaneous Emission）に起因
する雑音（以下、ＡＳＥ雑音という）が信号パルス光に
重畳されていくため、伝送距離に応じて信号対雑音比
（Ｓ／Ｎ、Signal to Noise Ratio）が劣化する、とい
う難点がある。このため伝送距離が制限されてしまう。
【０００４】そこで、ＡＳＥ雑音に起因するＳ／Ｎの劣
化を抑制するため、「光３Ｒ中継」と「光２Ｒ中継」と
呼ばれる方式が検討されている。
【０００５】「光３Ｒ中継」とは、送信端と同じ波形、
同じ強度、同じタイミングの光パルスを光信号処理によ
って再生して送信ディジタル信号の中継を行う方式であ
る。この方式は、歪んだ波形を増幅する（信号レベルを
高める）「増幅（Reamplifying）」、歪んだ波形を識別
に適した波形に成形する「整形（Reshaping）」、増幅
・整形された波形に対して正しい識別時点を与えると共
に、再生するパルスの時間幅・位相を制御する「タイミ
ング再生（Retiming）」の頭文字をとって「光３Ｒ中
継」と呼ばれる。
【０００６】他方、「光２Ｒ中継」とは、送信端と同じ
波形、同じ強度の光パルスを光信号処理によって再生し
て送信ディジタル信号の中継を行う方式である。つま
り、「増幅」と「整形」のみを行い、「タイミング再
生」を行わない点で「光３Ｒ中継」方式と異なる。
【０００７】「光３Ｒ中継」方式では、光信号パルス列
から光クロックを抽出し、光ゲート回路を用いて光信号
と光クロックのＡＮＤ処理を行うことによって光信号を
再生する。こうして、従来の光−電気変換あるいは電気
−光変換を行う中継方式と同様の信号処理を、光信号処
理技術によって光のまま高速に行うのである。これに対
し、「光２Ｒ中継」方式では、光ファイバ増幅器で重畳
されるＡＳＥ雑音を光雑音抑制素子で抑制し、強度とＳ
／Ｎを元のレベルに戻して中継する。
【０００８】このような「光３Ｒ中継」や「光２Ｒ中
継」を実現する全光型の光信号再生装置としては、従来
から種々の構成のものが提案されている。
【０００９】例えば、中村らは、２０００年７月９日〜
１２日にカナダのケベック市で開催されたＯＡＡ２００
０（Nakamura et al.,” Digest of Optical Amplifier
s and their Applications”, OAA 2000, July 9-12, 2
000, Quebec, Canada, PD4-1-4）において、光３Ｒ再生
装置を提案している。この光３Ｒ再生装置は、半導体光
増幅器（Optical Semiconductor Amplifier,ＯＳＡ）と
光干渉計を組み合わせた対称マッハツェンダー型光スイ
ッチを使用したものである。
【００１０】ビレスらは、１９９７年９月２２日〜２５
日に英国スコットランドのエジンバラ市で開催された第
２３回欧州光通信会議の要約において、半導体光増幅器
を含むマッハツェンダー型光干渉計を使用した光３Ｒ再
生装置を提案している（Billes et al., Digest of 23r
d European Conference on Optical Communications,EO
OC’97, Sept. 22-25, 1997, Edinburgh, Scotland, Vo
l. 2, pp. 269-272）。
【００１１】フィリップスらは、１９９８年に発行され
た「エレクトロニクス・レターズ」第３４巻、第２４
号、第２３４０頁〜第２３４２頁において、やはり半導
体光増幅器と光干渉計を組み合わせた対称マッハツェン
ダー型の光３Ｒ再生装置を提案している（Philips et a
l., Electronics Letters, Vol. 34, No. 24, pp. 2340
-2342, 1998）。
【００１２】ケリーらは、１９９９年８月に発行された
「エレクトロニクス・レターズ」第３５巻、第１７号、
第１４７７頁〜第１４７８頁において、半導体光増幅器
と光干渉計を組み合わせた対称マッハツェンダー型の光
３Ｒ再生装置を提案している（Kelly et al., Electron
ics Letters, Vol. 35, No. 17, pp. 1477-1478, Augus
t 1999）。
【００１３】さらに、上野らは、１９９８年に発行され
た「ＩＥＥＥ フォトニクス・テクノロジー・レター
ズ」第１０号、第３４６頁〜第３４８頁において、ＤＩ
ＳＣ型波長変換器を提案している（Ueno et al., IEEE
Photonics Technology Letters, No. 10, pp. 346-348,
1998）。このＤＩＳＣ型波長変換器は、光２Ｒ再生装
置として機能するものである。
【００１４】ロイトルドらは、２０００年７月９日〜１
２日にカナダのケベック市で開催されたＯＡＡ２０００
において、ＤＩＳＣ型波長変換器を提案している（Leut
holdet al.,” Digest of Optical Amplifiers and the
ir Applications”, OAA 2000, July 9-12, 2000, Queb
ec, Canada, QWB3-1, pp. 186-188）。このＤＩＳＣ型
波長変換器も、光２Ｒ再生装置として機能する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光３Ｒ
再生装置と光２Ｒ再生装置はいずれも、光信号の強度雑
音（例えば、伝送路の中継器に設けられた光ファイバ増
幅器によって重畳されるＡＳＥ雑音）を除去する作用を
持っている。しかし、これら従来の装置では、光信号の
強度雑音抑制作用を発揮するためには、それら装置の内
部に設けられた半導体光増幅器（ＳＯＡ）が光信号に与
える非線形位相シフトの大きさがπに等しくなければな
らない、という条件がある。
【００１６】この点は、例えば、１９９６年３月に発行
された「エレクトロニクス・レターズ」第３２巻、第６
号、第５６６頁〜第５６７頁（Electronics Letters, V
ol.32, No. 6, pp. 566-567, March 1996）と、１９９
８年１０月に発行された「ＩＥＥＥ フォトニクス・テ
クノロジー・レターズ」第１０巻、第１０号、第１４１
３頁〜第１４１５頁（IEEE Photonics Technology Lett
eers, Vol. 10, No. 10, pp. 1413-1415）に報告されて
いる通りである。
【００１７】入力される信号パルス光のビット・レート
（繰り返し周波数）が非常に高速（例えば、ビット・レ
ートが１００ＧＨｚ以上）である場合、上述した従来の
光３Ｒ再生装置や光２Ｒ再生装置で使用されている半導
体光増幅器では、その注入電流が１００ｍＡ〜３００ｍ
Ａ程度であって、信号パルス光に与える非線形位相シフ
トの大きさが０．３π程度しかない。このため、所望の
強度雑音抑制作用を発揮するには不十分である、という
問題がある。
【００１８】この問題は、半導体光増幅器への注入電流
を増加すれば解決することは可能であろう。しかし、そ
うすると、半導体光増幅器の消費電力が増加するだけで
なく、半導体光増幅器を冷却するためのペルチエ・クー
ラーの消費電力も増加する、という別の問題が生じてし
まう。
【００１９】また、上述した従来の光３Ｒ再生装置と光
２Ｒ再生装置では、入力される信号パルス光の波長と出
力される信号パルス光（再生パルス光）の波長を同一に
することが困難である、という問題もある。
【００２０】そこで、本発明の目的は、半導体光増幅器
の注入電流を増加しなくとも、また、入力信号パルス光
に与える非線形位相シフトの大きさがπに達しなくて
も、入力信号パルス光に対して所望の強度雑音抑制作用
を発揮できる全光型光信号再生方法および装置を提供す
ることにある。
【００２１】本発明の他の目的は、ＡＳＥ雑音を抑制し
て光通信システムのＳ／Ｎを改善できる全光型光信号再
生方法および装置を提供することにある。
【００２２】本発明のさらに他の目的は、光強度の低い
「０」レベルの入力信号パルス光に重畳した光雑音だけ
でなく光強度の高い「１」レベルの入力信号パルス光に
重畳した光雑音も抑制できる全光型光信号再生方法およ
び装置を提供することにある。
【００２３】本発明のさらに他の目的は、信号光−ＡＳ
Ｅ光間のビート雑音を抑制できる全光型光信号再生方法
および装置を提供することにある。
【００２４】本発明のさらに他の目的は、入力される信
号パルス光の波長と出力される信号パルス光（再生パル
ス光）の波長を同一にすることができる全光型光信号再
生方法および装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】（１） 本発明の第１の
全光型光信号再生方法は、（ａ） 第１波長の入力信号
パルス光を第１非線形半導体導波手段に入射してその第
１非線形半導体導波手段内に非線形の屈折率変化を惹起
し、（ｂ） 前記入力信号パルス光よりクロックを抽出
して、前記第１波長とは異なる第２波長の第１クロック
パルス光と、前記第１波長の第２クロックパルス光とを
生成し、（ｃ） 前記第１クロックパルス光を二つの成
分に分岐し、得られた二つの成分の一方を第１遅延時間
遅延させた後、それら二つの成分を含む前記第２波長の
第１出力パルス光を生成し、（ｄ） 前記第１出力パル
ス光を前記第１非線形半導体導波手段に入射し、前記入
力信号パルス光によって惹起された前記屈折率変化を利
用して、その第１出力パルス光に非線形の位相シフトを
与え、（ｅ） 位相シフトが与えられた前記第２波長の
前記第１出力パルス光と、前記第１波長の前記第２クロ
ックパルス光とを第１遅延干渉手段に入力し、もって前
記第１出力パルス光から前記入力信号パルス光とは論理
状態が反転した前記第２波長の第２出力パルス光を生成
すると共に、前記第２クロックパルス光から前記第１波
長の第３出力パルス光とを生成し、（ｆ） 前記第２波
長の前記第２出力パルス光を第２非線形半導体導波手段
に入射してその第２非線形半導体導波手段内に非線形の
屈折率変化を惹起し、（ｇ） 前記第１波長の第３出力
パルス光を前記第２非線形半導体導波手段に入射し、前
記第２出力パルス光によって惹起された前記第２非線形
半導体導波手段の前記屈折率変化を利用して、その第３
出力パルス光に非線形の位相シフトを与え、（ｈ） 位
相シフトが与えられた前記第１波長の前記第３出力パル
ス光を第２遅延干渉手段に入力し、もって前記入力信号
パルス光と論理状態が同じである前記第１波長の第４出
力パルス光を生成し、（ｉ） 前記第４出力パルス光を
用いて再生信号パルス光を生成するものである。
【００２６】（２） 本発明の第１の全光型光信号再生
方法では、第１波長の入力信号パルス光よりクロックを
抽出し、第１波長とは異なる第２波長の第１クロックパ
ルス光と、第１波長の第２クロックパルス光とを生成す
る。そして、第１クロックパルス光を二つの成分に分岐
し、得られた二つの成分の一方を第１遅延時間遅延させ
た後、それら二つの成分を含む第２波長の第１出力パル
ス光を生成する。
【００２７】その後、その第２波長の第１出力パルス光
を第１非線形半導体導波路に入射し、第１波長の入力信
号パルス光の入射によって惹起せしめられた非線形の屈
折率変化を利用して、その第１出力パルス光に非線形の
位相シフトを与える。
【００２８】次に、こうして位相シフトが与えられた第
２波長の第１出力パルス光と、第１波長の第２クロック
パルス光とを第１遅延干渉手段に入力する。こうして、
第１出力パルス光から入力信号パルス光とは論理状態が
反転した第２波長の第２出力パルス光を生成すると共
に、第２クロックパルス光から第１波長の第３出力パル
ス光を生成する。
【００２９】さらに、第１遅延干渉手段で生成された第
２波長の第２出力パルス光を第２非線形半導体導波手段
に入射して非線形の屈折率変化を惹起する一方、第１遅
延干渉手段で生成された第１波長の第３出力パルス光を
同じ第２非線形半導体導波手段に入射し、第２出力パル
ス光によって惹起された屈折率変化を利用してその第３
出力パルス光に非線形の位相シフトを与える。その後、
こうして位相シフトが与えられた第１波長の第３出力パ
ルス光を第２遅延干渉手段に入力し、入力信号パルス光
と論理状態が同じである第１波長の第４出力パルス光を
生成する。
【００３０】最後に、こうして生成された第４出力パル
ス光を用いて再生信号パルス光を生成する。
【００３１】このように、本発明の第１の全光型光信号
再生方法では、第１遅延干渉手段を用いて、第１波長の
入力信号パルス光とは論理状態が反転した第２波長の第
２出力パルス光を生成した後、さらに第２遅延干渉手段
を用いて、第３出力パルス光から入力信号パルス光と論
理状態が同じである第１波長の第４出力パルス光を生成
し、最後にその第４出力パルス光を用いて再生信号パル
ス光を生成する。このため、第１および第２の遅延干渉
手段の持つ特性に基づき、半導体光増幅器（つまり、第
１および第２の非線形半導体導波手段）の注入電流を増
加しなくとも、また、入力信号パルス光に与えられる非
線形位相シフトの大きさがπに達しなくても、入力信号
パルス光に対して所望の強度雑音抑制作用を発揮でき
る。したがって、ＡＳＥ雑音を抑制して光通信システム
のＳ／Ｎを改善できる。
【００３２】さらに、光強度の低い「０」レベルの入力
信号パルス光に重畳した光雑音だけでなく光強度の高い
「１」レベルの入力信号パルス光に重畳した光雑音も抑
制できる。その結果、信号光−ＡＳＥ光間のビート雑音
も抑制できる。
【００３３】しかも、入力される信号パルス光の波長と
出力される信号パルス光（再生パルス光）の波長が、必
ず同一となる。
【００３４】（３） 本発明の第１の全光型光信号再生
方法では、前記入力信号パルス光を前記第１非線形半導
体導波手段に入射するタイミングを、前記第１遅延時間
ずれた前記第１出力パルス光の二つの前記成分のパルス
の間に位置するように設定するのが好ましい。
【００３５】また、前記第１遅延干渉手段では、位相シ
フトが与えられた前記第２波長の前記第１出力パルス光
を二つの成分に分岐した後、それら二つの成分のいずれ
か一方に第１遅延時間を与えてから結合することによ
り、それら二つの成分を干渉させて前記第２出力パルス
光を生成し、また、前記第１波長の前記第２クロックパ
ルス光を二つの成分に分岐した後、それら二つの成分の
いずれか一方に前記第１遅延時間を与えてから結合する
ことにより、それら二つの成分を含む前記第３出力パル
ス光を生成し、前記第２遅延干渉手段では、位相シフト
が与えられた前記第１波長の前記第３出力パルス光を二
つの成分に分岐した後、それら二つの成分のいずれか一
方に第２遅延時間を与えてから結合することにより、そ
れら二つの成分を干渉させて前記第４出力パルス光を生
成するのが好ましい。
【００３６】前記第１非線形半導体導波手段に入射して
前記屈折率変化を惹起した前記入力信号パルス光は、前
記第１遅延干渉手段に入射する前に第１波長フィルタで
除去するのが好ましい。
【００３７】前記第２非線形半導体導波手段に入射して
前記屈折率変化を惹起した前記第２出力パルス光は、前
記第２遅延干渉手段に入射する前に第２波長フィルタに
より除去するのが好ましい。
【００３８】前記第１非線形半導体導波手段および前記
第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方として、半
導体光増幅器あるいは光吸収型半導体導波路を使用する
のが好ましい。
【００３９】（４） 本発明の第１の全光型光信号再生
装置は、（ａ） 第１波長の入力信号パルス光よりクロ
ックを抽出して、前記第１波長とは異なる第２波長の第
１クロックパルス光と、前記第１波長の第２クロックパ
ルス光とをそれぞれ生成する第１および第２のクロック
光生成手段と、（ｂ） 前記第１クロックパルス光を二
つの成分に分岐し、得られた二つの成分の一方を第１遅
延時間遅延させた後、それら二つの成分を含む前記第２
波長の第１出力パルス光を生成する第１出力パルス光生
成手段と、（ｃ） 前記入力信号パルス光を受けて惹起
せしめられる非線形の屈折率変化を利用して、前記第１
出力パルス光に非線形の位相シフトを与える第１非線形
半導体導波手段と、（ｄ） 位相シフトが与えられた前
記第２波長の前記第１出力パルス光と、前記第１波長の
前記第２クロックパルス光とを入力し、もって前記第１
出力パルス光から前記入力信号パルス光とは論理状態が
反転した前記第２波長の第２出力パルス光を生成すると
共に、前記第２クロックパルス光から前記第１波長の第
３出力パルス光とを生成する第１遅延干渉手段と、
（ｅ） 前記第２波長の前記第２出力パルス光を受けて
惹起せしめられる非線形の屈折率変化を利用して、前記
第１波長の前記第３出力パルス光に非線形の位相シフト
を与える第２非線形半導体導波手段と、（ｆ） 位相シ
フトが与えられた前記第１波長の前記第３出力パルス光
を入力し、もって前記入力信号パルス光と論理状態が同
じである前記第１波長の第４出力パルス光を生成する第
２遅延干渉手段とを備え、前記第４干渉パルス光を用い
て再生信号パルス光が生成されるものである。
【００４０】（５） 本発明の第１の全光型光信号再生
装置では、本発明の第１の全光型光信号再生方法の場合
と同様の理由により、その方法の場合と同じ効果が得ら
れる。
【００４１】（６） 本発明の第１の全光型光信号再生
装置では、前記入力信号パルス光を前記第１非線形半導
体導波手段に入射するタイミングを、前記第１遅延時間
ずれた前記第１出力パルス光の二つの前記成分のパルス
の間に位置するように設定するのが好ましい。
【００４２】前記第１遅延干渉手段は、位相シフトが与
えられた前記第２波長の前記第１出力パルス光を二つの
成分に分岐した後、それら二つの成分のいずれか一方に
第１遅延時間を与えてから結合することにより、それら
二つの成分を干渉させて前記第２出力パルス光を生成
し、また、前記第１波長の前記第２クロックパルス光を
二つの成分に分岐した後、それら二つの成分のいずれか
一方に前記第１遅延時間を与えてから結合することによ
り、それら二つの成分を含む前記第３出力パルス光を生
成し、前記第２遅延干渉手段は、位相シフトが与えられ
た前記第１波長の前記第３出力パルス光を二つの成分に
分岐した後、それら二つの成分のいずれか一方に第２遅
延時間を与えてから結合することにより、それら二つの
成分を干渉させて前記第４出力パルス光を生成するのが
好ましい。
【００４３】前記第１非線形半導体導波手段に入射して
前記屈折率変化を惹起した前記入力信号パルス光を、前
記第１遅延干渉手段に入射する前に除去する第１波長フ
ィルタを備えているのが好ましい。
【００４４】前記第２非線形半導体導波手段に入射して
前記屈折率変化を惹起した前記第２出力パルス光を、前
記第２遅延干渉手段に入射する前に除去する第２波長フ
ィルタを備えているのが好ましい。
【００４５】前記第１非線形半導体導波手段および前記
第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方が、半導体
光増幅器または光吸収型半導体導波路により形成される
のが好ましい。
【００４６】（７） 本発明の第２の全光型光信号再生
方法は、（ａ） 第１波長の入力信号パルス光を第１非
線形半導体導波手段に入射してその第１非線形半導体導
波手段内に非線形の屈折率変化を惹起し、（ｂ） 前記
第１波長とは異なる第２波長の第１連続光を前記第１非
線形半導体導波手段に入射し、前記入力信号パルス光に
よって惹起された前記屈折率変化を利用してその第１連
続光に非線形の位相シフトを与え、（ｃ） 前記第１波
長の前記入力信号パルス光と、位相シフトが与えられた
前記第２波長の前記第１連続光とを第１遅延干渉手段に
入射し、もって前記入力信号パルス光とは論理状態が反
転した複数のパルス状凹部を有する前記第２波長の歪み
連続光を生成し、（ｄ） 前記第２波長の前記歪み連続
光を第２非線形半導体導波手段に入射してその第２非線
形半導体導波手段内に非線形の屈折率変化を惹起し、
（ｅ） 前記第１波長の第２連続光を前記第２非線形半
導体導波手段に入射し、前記歪み連続光によって惹起さ
れた前記屈折率変化を利用してその第２連続光に非線形
の位相シフトを与え、（ｆ） 前記第２波長の前記歪み
連続光と、位相シフトが与えられた前記第１波長の前記
第２連続光とを第２遅延干渉手段に入射し、もって前記
入力信号パルス光と論理状態が同じである前記第１波長
の出力パルス光を生成し、（ｇ） 前記出力パルス光を
用いて再生信号パルス光を生成するものである。
【００４７】（８） 本発明の第２の全光型光信号再生
方法では、第１波長の入力信号パルス光を第１非線形半
導体導波手段に入射して惹起せしめた非線形の屈折率変
化を利用して、第１波長とは異なる第２波長の第１連続
光に非線形の位相シフトを与える。また、第１波長の入
力信号パルス光と、位相シフトが与えられた第２波長の
第１連続光とを第１遅延干渉手段に入射し、もって入力
信号パルス光とは論理状態が反転した複数のパルス状凹
部を有する第２波長の歪み連続光を生成する。
【００４８】次に、こうして生成した第２波長の歪み連
続光を第２非線形半導体導波手段に入射して非線形の屈
折率変化を惹起し、その屈折率変化を利用して第１波長
の第２連続光に非線形の位相シフトを与える。そして、
第２波長の歪み連続光と、位相シフトが与えられた第１
波長の第２連続光とを第２遅延干渉手段に入射し、もっ
て入力信号パルス光と論理状態が同じである第１波長の
出力パルス光を生成する。最後に、その出力パルス光を
用いて再生信号パルス光を生成する。
【００４９】本発明の第２の全光型光信号再生方法で
は、以上のようにして再生パルス光を生成するため、第
１および第２の遅延干渉手段の持つ特性に基づき、半導
体光増幅器（つまり第１および第２の非線形半導体導波
手段）の注入電流を増加しなくとも、また、光信号に与
える非線形位相シフトの大きさがπに達しなくても、入
力する信号パルス光に対して所望の強度雑音抑制作用を
発揮できる。したがって、ＡＳＥ雑音を抑制して光通信
システムのＳ／Ｎを改善できる。
【００５０】さらに、光強度の低い「０」レベルの入力
信号パルス光に重畳した光雑音だけでなく光強度の高い
「１」レベルの入力信号パルス光に重畳した光雑音も抑
制できる。その結果、信号光−ＡＳＥ光間のビート雑音
も抑制できる。
【００５１】しかも、入力される信号パルス光の波長と
出力される信号パルス光（再生パルス光）の波長が、必
ず同一となる。
【００５２】（９） 本発明の第２の全光型光信号再生
方法では、前記第１遅延干渉手段では、位相シフトが与
えられた前記第２波長の前記第１連続光を二つの成分に
分岐した後、それら二つの成分のいずれか一方に第１遅
延時間を与えてから結合することにより、それら二つの
成分を干渉させて前記第２波長の前記歪み連続光を生成
し、前記第２遅延干渉手段では、位相シフトが与えられ
た前記第１波長の前記第２連続光を二つの成分に分岐し
た後、それら二つの成分のいずれか一方に第２遅延時間
を与えてから結合することにより、それら二つの成分を
干渉させて前記第１波長の前記出力パルス光を生成する
のが好ましい。
【００５３】前記第１非線形半導体導波手段に入射して
前記屈折率変化を惹起した前記入力パルス光を、前記第
２非線形半導体導波手段から出射した後に第１波長フィ
ルタにより除去するのが好ましい。
【００５４】前記第２非線形半導体導波手段に入射して
前記屈折率変化を惹起した前記歪み連続光を、前記第２
遅延干渉手段から出射した後に第２波長フィルタにより
除去するのが好ましい。
【００５５】前記第１非線形半導体導波手段および前記
第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方として、半
導体光増幅器あるいは光吸収型半導体導波路を使用する
のが好ましい。
【００５６】（１０） 本発明の第２の全光型光信号再
生装置は、（ａ） 第１波長の入力信号パルス光を受け
て非線形の屈折率変化を惹起する第１非線形半導体導波
手段と、（ｂ） 前記第１波長とは異なる第２波長の第
１連続光と前記第１波長の第２連続光をそれぞれ生成す
る第１および第２の連続光生成手段と、（ｃ） 前記第
１波長の入力信号パルス光と、前記第１非線形半導体導
波手段で位相シフトが与えられた前記第２波長の前記第
１連続光とを入射し、もって前記入力信号パルス光とは
論理状態が反転した複数のパルス状凹部を有する前記第
２波長の歪み連続光を生成する第１遅延干渉手段と、
（ｄ） 前記第２波長の前記歪み連続光を受けて非線形
の屈折率変化を惹起する第２非線形半導体導波手段と、
（ｅ） 前記第２波長の前記歪み連続光と、前記第２非
線形半導体導波手段で位相シフトが与えられた前記第１
波長の前記第２連続光とを入射し、もって前記入力信号
パルス光と論理状態が同じである前記第１波長の出力パ
ルス光を生成する第２遅延干渉手段とを備え、前記出力
パルス光を用いて再生信号パルス光が生成されるもので
ある。
【００５７】（１１） 本発明の第２の全光型光信号再
生装置では、本発明の第２の全光型光信号再生方法の場
合と同様の理由により、その方法の場合と同じ効果が得
られる。
【００５８】（１２） 本発明の第２の全光型光信号再
生装置では、前記第１遅延干渉手段は、位相シフトが与
えられた前記第２波長の前記第１連続光を二つの成分に
分岐した後、それら二つの成分のいずれか一方に第１遅
延時間を与えてから結合することにより、それら二つの
成分を干渉させて前記第２波長前記歪み連続光を生成
し、前記第２遅延干渉手段は、位相シフトが与えられた
前記第１波長の前記第２連続光を二つの成分に分岐した
後、それら二つの成分のいずれか一方に第２遅延時間を
与えてから結合することにより、それら二つの成分を干
渉させて前記第１波長前記出力パルス光を生成するのが
好ましい。
【００５９】前記第１非線形半導体導波手段に入射して
前記屈折率変化を惹起した前記入力信号パルス光を、前
記第２非線形半導体導波手段から出射した後に除去する
第１波長フィルタを備えているのが好ましい。
【００６０】前記第２非線形半導体導波手段に入射して
前記屈折率変化を惹起した前記歪み連続光を、前記第２
遅延干渉手段から出射した後に除去する第２波長フィル
タを備えているのが好ましい。
【００６１】前記第１非線形半導体導波手段および前記
第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方が、半導体
光増幅器あるいは光吸収型半導体導波路により形成され
るのが好ましい。
【００６２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について添付図面を参照しながら説明する。
【００６３】（第１実施形態）図１は、本発明の第１実
施形態の全光型光信号再生装置２０の構成を示す。この
装置２０は、光３Ｒ再生を２段階で行うものである。
【００６４】図１に示すように、第１実施形態の光信号
再生装置２０は、クロック抽出器１と、第１クロック光
光源２と、第１遅延干渉器３と、第１非線形半導体導波
路４と、第１バンドパス波長フィルタ５と、第２遅延干
渉器６と、第２非線形半導体導波路７と、第２バンドパ
ス波長フィルタ８と、第３遅延干渉器９と、第２クロッ
ク光光源１０と、入力ポート１１と、出力ポート１２
と、第１半導体光増幅器（ＳＯＡ）１３と、第２半導体
光増幅器１４とを備えている。
【００６５】第１半導体光増幅器１３と、第１遅延干渉
器３と、第１非線形半導体導波路４と、第１バンドパス
波長フィルタ５と、第２遅延干渉器６は、第１段の「光
３Ｒ再生部」を構成する。また、第２遅延干渉器６と、
第２非線形半導体導波路７と、第２バンドパス波長フィ
ルタ８と、第３遅延干渉器９と、第２半導体光増幅器１
４とは、第２段の「光３Ｒ再生部」を構成する。
【００６６】信号パルス光ＳIN（波長：λ１）は、図３
（ａ）に示すように、「１」パルスと「０」パルス（つ
まりスペース）とからなるＲＺ符号化（Return-to-Zero
Coded）信号であり、入力ポート１１からこの光信号再
生装置２０に入力される。入力された信号パルス光ＳIN
は、最初に第１半導体光増幅器１３で増幅される、つま
り振幅が拡大される。その結果、増幅信号パルス光Ｓ
INAとなる。
【００６７】増幅信号パルス光ＳINAは、一方では第１
非線形半導体導波路４に入射され、その内部に非線形の
屈折率変化を引き起こす。他方、増幅信号パルス光Ｓ
INAはクロック抽出器１に入射される。
【００６８】クロック抽出器１は、増幅信号パルス光Ｓ
INAに含まれるクロックを抽出し、クロック信号Ｓ1とし
て第１クロック光光源２と第２クロック光光源１０に送
る。
【００６９】第１クロック光光源２は、送られてきたク
ロック信号Ｓ1に基づいて第１クロックパルス光Ｓ2を生
成し、第１遅延干渉器３に送る。第１クロックパルス光
Ｓ2の波長はλ２であり、入力された信号パルス光ＳIN
の波長λ１とは異なっている。第１クロックパルス光Ｓ
2は、信号パルス光ＳINと同様に、図３（ｄ）に示すよ
うな「１」パルスと「０」パルスとからなるＲＺ符号化
信号である。第１クロック光パルスＳ2の繰り返し周波
数（ビット・レート）は、入力された信号パルス光ＳIN
の繰り返し周波数（ビット・レート）に等しい。
【００７０】第１遅延干渉器３は、図２（ａ）に示す構
成を持つ。すなわち、第１遅延干渉器３は、光分岐器３
ａと、位相バイアス制御器３ｂと、光結合器３ｃとを備
えている。第１遅延干渉器３に送られてきた第１クロッ
クパルス光Ｓ2（波長：λ２）は、最初に光分岐器３ａ
によって二つの直交する偏光成分Ｓ2aとＳ2bに強度５
０：５０で分割される。ここでは、第１クロックパルス
光Ｓ2は直交偏光成分Ｓ2 aと同相偏光成分Ｓ2bに分割さ
れる。そして、直交偏光成分Ｓ2aはそのまま光結合器３
ｃに送られる。同相偏光成分Ｓ2bは、位相バイアス制御
器３ｂを介して光結合器３ｃに送られる。位相バイアス
制御器３ｂは、同相偏光成分Ｓ2bに遅延時間Δｔ１を与
え、遅延同相偏光成分Ｓ2b’を生成する。この遅延同相
偏光成分Ｓ 2b’は、光結合器３ｃで直交偏光成分Ｓ2aと
結合され、第１出力パルス光Ｓ3として出力される。
【００７１】直交偏光成分Ｓ2aと遅延同相偏光成分
Ｓ2b’は、時間差Δｔ１を有しているが、偏光状態が異
なるので、光結合器３ｃで結合しても互いに干渉を起こ
さない。よって、直交偏光成分Ｓ2aと遅延同相偏光成分
Ｓ2b’はそのまま混合せしめられて第１出力パルス光Ｓ
3となる。すなわち、第１出力パルス光Ｓ3は直交偏光成
分Ｓ2aと遅延同相偏光成分Ｓ2b’をその成分として含ん
でいる。
【００７２】この第１実施形態の光信号再生装置２０で
は、一方の偏光成分Ｓ2aを直交偏光成分とし、他方の偏
光成分Ｓ2bを同相偏光成分としている。しかし、二つの
偏光成分Ｓ2aとＳ2bは互いに直交していればよいので、
例えば、一方の偏光成分Ｓ2aを右回り円偏光成分とし、
他方の偏光成分Ｓ2bを左回り円偏光成分としてもよい。
【００７３】第１遅延干渉器３で同相偏光成分Ｓ2bに与
えられる遅延時間Δｔ１は、信号パルス光ＳINのパルス
間隔（これはクロック光パルスＳ2のパルス間隔に等し
い）の５０％とするのが最適であるが、２５％〜７５％
程度としてもよい。これは、後述するように、第２遅延
干渉器６において遅延時間Δｔ２を位相シフトした第１
干渉パルス光Ｓ3に与える際に、遅延時間Δｔ２を調整
して、第１干渉パルス光Ｓ3の二つの偏光成分Ｓ2aとＳ
2bの間で互いに強め合う干渉（constructive interfere
nce）と互いに弱め合う干渉（destructive interferenc
e）のいずれかを発生させるが、その時に所望の干渉を
発生させるのが容易になるからである。
【００７４】なお、第１遅延干渉器３では、上述のよう
に、第１クロックパルス光Ｓ2の直交偏光成分Ｓ2aと遅
延同相偏光成分Ｓ2b’は互いに干渉しない。したがっ
て、第１クロックパルス光Ｓ2の直交偏光成分Ｓ2aと同
相偏光成分Ｓ2bに分岐（分波）し、いずれか一方の成分
に遅延時間Δｔ１を与えてから再び結合（合波）できる
光学素子であれば、他の任意の素子を第１遅延干渉器３
に代えて使用することが可能である。
【００７５】こうして第１遅延干渉器３で生成された波
長λ２の第１出力パルス光Ｓ3（＝Ｓ2a＋Ｓ2b’）は、
次に第１非線形半導体導波路４に入射される。第１非線
形半導体導波路４に増幅された入力信号パルス光ＳINA
が導入されると、第１非線形半導体導波路４の内部には
非線形の屈折率変化が引き起こされる。そこで、その屈
折率変化に応じて、第１出力パルス光Ｓ3の位相がシフ
トする。こうして位相がシフトした第１出力パルス光Ｓ
3が、第１非線形半導体導波路４から出力される。これ
と同時に、増幅された入力パルス光ＳINAも第１非線形
半導体導波路４から出力される。増幅入力パルス光Ｓ
INAの位相はシフトしない。したがって、第１非線形半
導体導波路４から出力されるのは、位相シフトした第１
出力パルス光Ｓ3と、位相シフトしていない増幅入力信
号パルス光ＳINAである。
【００７６】第１非線形半導体導波路４から出力される
第１出力パルス光Ｓ3と増幅入力信号パルス光ＳINAは、
次に第１バンドパス波長フィルタ５に送られる。第１バ
ンドパス波長フィルタ５は、波長λ２の第１出力パルス
光Ｓ3を透過させるが、波長λ１の入力信号パルス光Ｓ
INAを透過させない特性を持つ。よって、増幅入力信号
パルス光ＳINAはここで消滅する。第１バンドパス波長
フィルタ５を透過した第１出力パルス光Ｓ3（＝Ｓ2a＋
Ｓ2b’）は、次に第２遅延干渉器６に送られる。
【００７７】他方、第２クロック光光源１０は、クロッ
ク抽出器１から送られてきたクロック信号Ｓ1に基づい
て、図３（ｄ）に示すような第２クロックパルス光Ｓ10
（波長：λ１）を生成し、第２遅延干渉器６に送る。第
２クロックパルス光Ｓ10の波長はλ１であり、信号パル
ス光ＳINの波長と同じであるが、第１クロックパルス光
Ｓ2の波長λ２とは異なっている。第２クロックパルス
光Ｓ10の波形は、第１クロックパルス光Ｓ2のそれと同
じである。
【００７８】こうして、第２遅延干渉器６には、波長λ
２の第１出力パルス光Ｓ3（＝Ｓ2a＋Ｓ2b’）と波長λ
１の第２クロックパルス光Ｓ10とが供給される。このと
き、第２クロックパルス光Ｓ10が第２遅延干渉器６に入
力されるタイミングは、図４に示すように行われる。す
なわち、Δｔ１だけ遅延せしめられた、第１出力パルス
光Ｓ3の直交偏光成分Ｓ2aのパルスと遅延同相偏光成分
Ｓ2b’のパルスの間の任意の時刻ｔinに設定されてい
る。つまり、時刻ｔinに第２クロックパルス光Ｓ 10のピ
ークが来るように設定されている。
【００７９】第２遅延干渉器６は、第１遅延干渉器３と
同じ構成である。すなわち、図２（ｂ）のように、光分
岐器６ａと、位相バイアス制御器６ｂと、光結合器６ｃ
とを備えている。第２遅延干渉器６に送られてきた波長
λ２の第１出力パルス光Ｓ3は、最初に光分岐器６ａに
よって二つの分岐光（光成分）Ｓ3aとＳ3bに強度５０：
５０で分岐される。そして、第１分岐光Ｓ3aはそのまま
光結合器６ｃに送られる。他方、第２分岐光Ｓ3bは、位
相バイアス制御器６ｂを介して光結合器６ｃに送られる
ので、第２分岐光Ｓ3bには位相バイアス制御器６ｂによ
って遅延時間Δｔ２が与えられ、遅延第２分岐光Ｓ3b’
となる。Δｔ２だけ遅延した第２分岐光Ｓ3b’は、光結
合器６ｃで第１分岐光Ｓ3aと結合され、互いに干渉す
る。その結果、第１分岐光Ｓ3aと遅延第２分岐光Ｓ3b’
との干渉光が、波長λ２の第２出力パルス光Ｓ6aとして
出力される。
【００８０】第２遅延干渉器６はまた、光分岐器６ａに
おいて、第２クロック光光源１０から送られてきた波長
λ１の第２クロックパルス光Ｓ10についても、第１出力
パルス光Ｓ3と同様に、二つの分岐光（光成分）Ｓ10aと
Ｓ10bに強度５０：５０で分割する。こうして生成され
た第１分岐光Ｓ10aは、そのまま光結合器６ｃに送られ
る。他方、第２分岐光Ｓ10bは位相バイアス制御器６ｂ
を介して光結合器６ｃに送られるので、第２分岐光Ｓ
10bには位相バイアス制御器６ｂによって遅延時間Δｔ
２が与えられ、遅延第２分岐光Ｓ10b’となる。この遅
延第２分岐光Ｓ10b’は、光結合器６ｃで第１分岐光Ｓ
10aと結合されるが、互いに干渉しない。その結果、第
１分岐光Ｓ10aと遅延第２分岐光Ｓ10b’とを含む第３出
力パルス光Ｓ 6bが出力される。
【００８１】第２遅延干渉器６の光結合器６ｃにおい
て、第１出力パルス光Ｓ3の第１分岐光Ｓ3aと遅延第２
分岐光Ｓ3b’が互いに強め合う干渉（constructive int
erference）を引き起こすか、弱め合う干渉（destructi
ve interference）を引き起こすかは、（ｉ） 波長λ
２の第１出力パルス光Ｓ3とほぼ同時に第１半導体光導
波路４を通過する増幅信号パルス光ＳINAが、「１」パ
ルスであるか「０」パルスであるか（つまり、高レベル
にあるか低レベルにあるか）、と（ｉｉ） 位相バイア
ス制御器６ｂにおいて印加する干渉位相バイアスをどの
程度に設定するか、換言すれば、位相バイアス制御器６
ｂが第１出力パルス光Ｓ3の第２分岐光Ｓ3bに与える遅
延時間Δｔ２をどの様に設定するか、の二つの要因によ
って決まる。
【００８２】第２遅延干渉器６の光結合器６ｃにおい
て、第２クロックパルス光Ｓ10の第１分岐光Ｓ10aと遅
延第２分岐光Ｓ10b’は、互いに干渉しない。
【００８３】この第１実施形態の光信号再生装置２０で
は、第２遅延干渉器６の位相バイアス制御器６ｂが与え
る遅延時間Δｔ２と、第１遅延干渉器３の位相バイアス
制御器３ｂが与える遅延時間Δｔ１の和または差を適当
に調整することにより、信号パルス光ＳINが「１」パル
スである（つまり、高レベルにある）時に、第１出力パ
ルス光Ｓ3の第１分岐光Ｓ3aと第２分岐光Ｓ3b’が互い
に弱め合う干渉を引き起こすようにしている。このた
め、第２遅延干渉器６から出力される波長λ２の第２出
力パルス光Ｓ6aは、信号パルス光ＳINが「１」パルスで
ある（高レベルにある）時に「０」パルスとなり、信号
パルス光ＳINが「０」パルスである（低レベルにある）
時に「１」パルスとなる。換言すれば、第１出力パルス
光Ｓ3の第１分岐光Ｓ3aと第２分岐光Ｓ3b’の干渉光か
ら得られる波長λ２の第２出力パルス光Ｓ6aは、図３
（ｂ）に示すように、入力信号光パルスＳINの論理状態
が反転したパルス光となる。
【００８４】これに対し、第２クロックパルス光Ｓ10の
第１分岐光Ｓ10aと遅延第２分岐光Ｓ10b’は、互いに干
渉しないので、波長λ１の第３出力パルス光Ｓ6bは、第
１分岐光Ｓ10aと遅延第２分岐光Ｓ10b’を含むパルス光
である。
【００８５】第２遅延干渉器６は、正弦波形転送機能
（sinusoidal transfer function）を持つので、以下の
ような理由により、第２出力パルス光Ｓ6aの強度雑音が
除去される。
【００８６】一般に、干渉器の出力は、位相シフトに対
して正弦波状の応答特性を持つ。すなわち、ΔΦを非線
形の位相シフト量とすると、干渉器の出力は ｓｉｎ2（ΔΦ／２） に比例する。
【００８７】例えば、「１」パルスが０．５πの位相シ
フトを発生し、「０」パルスは位相シフトを発生しない
と仮定すると、次のようにいうことができる。
【００８８】「１」パルスに重畳した光雑音は、位相シ
フト量に雑音を与え、その結果、位相シフト量が０．５
πの近傍でばらつく。０．５πの近傍での位相シフト雑
音は、干渉器の出力に比較的大きな雑音を与える。他
方、「０」パルスに重畳した光雑音は、位相シフト量に
雑音を与えるが、位相シフト量は０の近傍でばらつく。
０の近傍での位相シフト雑音も、干渉器の出力に雑音を
与える。
【００８９】しかし、上述の通り、干渉器の出力はｓｉ
ｎ2（ΔΦ／２）に比例する特性を持つので、０の近傍
の位相シフト雑音が生成する出力雑音は、０．５πの近
傍での位相シフト雑音が生成する出力雑音よりもはるか
に小さくなる。
【００９０】これを第２遅延干渉器６に適用すれば、第
２遅延干渉器６から出力される第２出力パルス光Ｓ6aの
「０」パルスに重畳した強度雑音は、同じ第２干渉パル
ス光Ｓ6aの「１」パルスに重畳した強度雑音よりも小さ
くなるのである。
【００９１】この点については、先に引用した二つの論
文「エレクトロニクス・レターズ」第３２巻、第６号、
第５６６頁〜第５６７頁（Electronics Letters, Vol.
32,No. 6, pp. 566-567, March 1996）と、「ＩＥＥＥ
フォトニクス・テクノロジー・レターズ」第１０巻、
第１０号、第１４１３頁〜第１４１５頁（IEEE Photoni
cs Technology Letters, Vol. 10, No. 10, pp. 1413-1
415）にも報告されている。
【００９２】また、入力信号パルス光ＳINの「１」パル
スに重畳した強度の不均一性の大部分も同時に抑制され
る。
【００９３】第２遅延干渉器６が与えるこの雑音抑制作
用と強度不均一抑制作用は、第１半導体導波路４におい
て第１出力パルス光Ｓ3に与えられる非線形位相シフト
が０．２π程度の小さいものであっても有効である。
【００９４】以上で第１段の「光３Ｒ再生動作」が終了
する。そこで、続いて第２段の「光３Ｒ再生動作」を以
下のようにして行う。第２段の「光３Ｒ再生動作」で
は、第２遅延干渉器６から出力される波長λ２の第２出
力パルス光Ｓ6aが、次の第２非線形半導体導波路７に非
線形の屈折率変化を生じさせるために使用される。
【００９５】第２遅延干渉器６が出力する波長λ２の第
２出力パルス光Ｓ6aと波長λ１の第３出力パルス光Ｓ6b
は、まず最初に、第２非線形半導体光導波路７に入射す
る。そして、第２出力パルス光Ｓ6aは、非線形の屈折率
変化をその半導体光導波路７の内部に引き起こす。第２
出力パルス光Ｓ6aは、図３（ｂ）に示す波形を持ってお
り、図３（ａ）に示す波形を持つ信号パルス光ＳIN（波
長：λ１）に対して逆論理のＲＺ符号となっている。し
たがって、第２非線形半導体導波路７の内部には、信号
パルス光ＳINの場合とは逆の論理に従って非線形の屈折
率変化が生じる。よって、その屈折率変化に応じて第３
出力パルス光Ｓ6bの位相がシフトし、位相シフトした第
３出力パルス光Ｓ6bが第２非線形半導体導波路７から出
力される。
【００９６】非線形の屈折率変化を第２非線形半導体光
導波路７に惹起するために使用された第２出力パルス光
Ｓ6aは、位相シフトなしに第２非線形半導体光導波路７
から出力される。
【００９７】このように、第２非線形半導体導波路７か
らは、位相シフトした第３出力パルス光Ｓ6bと位相シフ
トのない第２出力パルス光Ｓ6aが出力される。これらの
位相シフトした第３出力パルス光Ｓ6bと位相シフトのな
い第２出力パルス光Ｓ6aは、第２バンドパス波長フィル
タ８に送られる。第２バンドパス波長フィルタ８は、波
長λ１の第３出力パルス光Ｓ6bを透過させるが、波長λ
２の第２出力パルス光Ｓ6aを透過させないので、第２出
力パルス光Ｓ6aはここで消滅する。第２バンドパス波長
フィルタ８を透過した第３出力パルス光Ｓ6bは、次に第
３遅延干渉器９に送られる。
【００９８】第３遅延干渉器９も、第１遅延干渉器３と
同じ構成を持つ。すなわち、図２（ｃ）のように、光分
岐器９ａと、位相バイアス制御器９ｂと、光結合器９ｃ
とを備えている。第３遅延干渉器９に送られてきた波長
λ１の第３出力パルス光Ｓ6bは、最初に光分岐器９ａに
よって第１分岐光（光成分）Ｓ6baと第２分岐光（光成
分）Ｓ6bbに強度５０：５０で分岐される。そして、第
１分岐光Ｓ6baはそのまま光結合器９ｃに送られる。第
２分岐光Ｓ6bbは、位相バイアス制御器９ｂを介して光
結合器９ｃに送られるので、第２分岐光Ｓ6bbには位相
バイアス制御器９ｂによって遅延時間Δｔ３が与えら
れ、遅延第２分岐光Ｓ6bb’となる。Δｔ３だけ遅延し
た第２分岐光Ｓ6bb’は、光結合器６ｃで第１分岐光Ｓ
6baと結合され、互いに干渉する。そして、その干渉光
が第４出力パルス光Ｓ9として出力される。
【００９９】この第１実施形態の光信号再生装置２０で
は、第３遅延干渉器９の位相バイアス制御器９ｂが与え
る遅延時間Δｔ３と、第２遅延干渉器６の位相バイアス
制御器６ｂが与える遅延時間Δｔ２と、第１遅延干渉器
３の位相バイアス制御器３ｂが与える遅延時間Δｔ１の
和または差を適当に調整することにより、第２半導体導
波路７に入射する第２出力パルス光Ｓ6a（波長：λ２）
が「１」パルスである（つまり、高レベルにある）時
に、第３出力パルス光Ｓ6bの二つの分岐光Ｓ6baと
Ｓ6bb’が互いに弱め合って消滅するように設定されて
いる。したがって、第３遅延干渉器９から波長λ１の第
４出力パルス光Ｓ9が出力されるのは、波長λ２の第２
出力パルス光Ｓ6aが「０」パルスである（低レベルにあ
る）時のみである。つまり、第３遅延干渉器９から出力
される波長λ１の第４出力パルス光Ｓ9は、図３（ｃ）
に示す波形を持つ。これは、入力信号パルス光ＳINと同
じ論理状態のパルス波形である。
【０１００】第３遅延干渉器９においても、上述した正
弦波形転送機能により、第３遅延干渉器９から出力され
る第４出力パルス光Ｓ6bの「１」パルスに重畳した強度
雑音は、同じ第４出力パルス光Ｓ6bの「０」パルスに重
畳した強度雑音よりも小さくなる。
【０１０１】また、入力信号パルス光ＳINの「０」パル
スに重畳した強度の不均一性の大部分も同時に抑制され
る。
【０１０２】第３遅延干渉器９が与えるこの雑音抑制作
用と強度不均一抑制作用は、第２半導体導波路７におい
て第３出力パルス光Ｓ6bに与えられる非線形位相シフト
が０．２π程度の小さいものであっても有効である。
【０１０３】以上で第２段の「光３Ｒ再生動作」が終了
する。
【０１０４】こうして生成された第４出力パルス光Ｓ9
（波長：λ１）は、第２半導体光増幅器１４で増幅され
てから出力信号パルス（再生パルス）光ＳOUTとして出
力ポート１２から出力される。
【０１０５】従って、出力信号パルス（再生パルス）光
ＳOUTは、入力ポート１１から入力された入力信号パル
ス光ＳINと同じ論理の波形を持つ。また、入力信号パル
ス光ＳINの「１」パルスの強度雑音と強度不均一は第２
遅延干渉器６で抑制され、同入力信号パルス光ＳINの
「０」パルスの強度雑音と強度不均一は第３遅延干渉器
９で抑制される。したがって、入力信号パルス光ＳINの
「１」パルスと「０」パルスの双方に重畳した強度雑音
と強度不均一を抑制ないし除去することが可能となる。
【０１０６】以上述べたように、本発明の第１実施形態
の全光型光信号再生装置２０では、第１および第２の非
線形半導体導波路４と７（すなわち半導体光増幅器）の
注入電流を増加しなくとも、また、入力信号パルス光Ｓ
INに与える非線形位相シフトの大きさがπに達しなくて
も、入力信号パルス光ＳINに対して所望の強度雑音抑制
作用と強度不均一抑制作用を発揮できる。したがって、
ＡＳＥ雑音を抑制して光通信システムのＳ／Ｎを改善で
きる。
【０１０７】さらに、入力信号パルス光ＳINとは論理状
態が逆の（反転した）第２出力パルス光Ｓ6aを第２遅延
干渉器６で生成した後、入力信号パルス光ＳINと論理状
態が同じである第４出力パルス光Ｓ9を第３遅延干渉器
９で生成し、その第４出力渉パルス光Ｓ9を増幅して再
生パルス光ＳOUTとして出力するので、光強度の低い
「０」レベルの入力信号パルス光ＳINに重畳した光雑音
だけでなく光強度の高い「１」レベルの入力信号パルス
光ＳINに重畳した光雑音も抑制できる。その結果、信号
光−ＡＳＥ光間のビート雑音も抑制でき、光通信システ
ムのＳ／Ｎが改善される。
【０１０８】図８は、入力信号パルス光ＳINに重畳した
強度不均一が抑制されることを調べるために、発明者が
行った試験の結果を示すグラフである。
【０１０９】この試験では、８４Ｇｂｉｔ／ｓの擬似ラ
ンダム光信号（ワード長さ＝２31−１、マーク率＝１／
２）を入力信号パルス光ＳINとして入力ポート１１に供
給すると共に、８４Ｇｂｉｔ／ｓのクロック光を第１ク
ロックパルス光Ｓ2として第１遅延干渉器３へ供給した
状態で、第２遅延干渉器６の出力信号（すなわち第２出
力パルス光Ｓ6a）を測定した。
【０１１０】図８（ａ）は入力信号パルス光ＳINとして
の擬似ランダム光信号の波形を示し、図８（ｂ）は第１
クロックパルス光Ｓ2としてのクロック光の波形を示
し、図８（ｃ）は遅延干渉器６の出力信号すなわち第２
出力パルス光Ｓ6aの波形を示している。これらの波形は
すべて、繰り返し周波数８２ＭＨｚ［８４ＧＨｚの（１
／１０２４）］でサブハーモニック同期したストリーク
カメラで測定した平均波形である。ストリークカメラ
は、１０２４ビットずつ平均化した波形を出力し、か
つ、ワード長さが１０２４で割り切れないため、ストリ
ークカメラで測定した入力波形と出力波形は、図８
（ａ）と図８（ｂ）に示すように、すべてが「１」パル
ス、つまり”１１１１１１１１１１”のように見える。
入力信号パルス光Ｓ INとして実際に用いたのは、擬似ラ
ンダム信号（例えば、“１１０１００１１０１・・
・”）であり、出力信号は入力信号パルスの論理を反転
させた擬似ランダム信号（“００１０１１００１０・・
・”）である。
【０１１１】図８（ａ）に示す強度の不均一な光信号を
意図的に生成し、入力ポート１１へ入力した。次に、第
１、第２、第３の遅延干渉器３、６、９の位相バイアス
制御器３ｂ、６ｂ、９ｂなどを適宜調整した。さらに、
第２遅延干渉器６の出力を８４Ｇｂｉｔ／ｓの全光時間
多重解除装置（all-optical demultiplexer）と１０Ｇ
ｂｉｔ／ｓの光受信装置を経てエラーレート測定装置へ
送ることにより、第１実施形態の光信号再生装置２０の
第１段の「光３Ｒ作用部」が負論理でエラーなしに動作
していることが確認できた。なお、この時の非線形位相
シフト量は０．２πであった。
【０１１２】その後に、第２遅延干渉器６の出力信号を
測定した。その結果が図８（ｃ）に示す波形である。
【０１１３】図８のグラフから明らかなように、第１実
施形態の光信号再生装置２０では、光信号の強度の不均
一性も抑制することができる。
【０１１４】なお、上記構成の第１実施形態の全光型光
信号再生装置２０において、非線形半導体導波路４、７
として、半導体光増幅器あるいは光吸収型半導体導波路
を好適に使用できる。半導体光増幅器を使用すると、入
力信号パルス光ＳINのレベル（つまり入力パワー）が小
さくてもこの光信号再生装置２０の適用が可能である、
という利点がある。他方、光吸収型半導体導波路を使用
すると、応答速度が高いので、入力信号パルス光ＳINの
繰り返し周波数が高くても、この光信号再生装置２０の
適用が可能である、という利点がある。
【０１１５】非線形半導体導波路４、７として半導体光
増幅器を使用した場合、半導体光増幅器それ自体が増幅
作用を持っているので、半導体光増幅器１３と１４は省
略可能である。
【０１１６】半導体光増幅器に代えて、ファイバー光増
幅器も使用できる。
【０１１７】第１実施形態の全光型光信号再生装置２０
では、第１遅延干渉器３が「第１出力パルス光生成手
段」に対応し、第２遅延干渉器６が「第１遅延干渉手
段」に対応し、第３遅延干渉器９が「第２遅延干渉手
段」に対応する。
【０１１８】（第２実施形態）図５は、本発明の第２実
施形態の全光型光信号再生装置６０の構成を示す。この
装置６０は、光２Ｒ再生を２段階で行う点で、第１実施
形態の光信号再生装置２０と異なっている。
【０１１９】図５に示すように、第２実施形態の光信号
再生装置６０は、第１連続光光源４１と、第１非線形半
導体導波路４２と、第１遅延干渉器４３と、第１バンド
パス波長フィルタ４４と、第２非線形半導体導波路４５
と、第２遅延干渉器４６と、第２バンドパス波長フィル
タ４７と、第２連続光光源４８と、入力ポート５１と、
出力ポート５２と、第１半導体光増幅器５３と、第２半
導体光増幅器５４とを備えている。
【０１２０】第１半導体光増幅器５３と、第１連続光光
源４１と、第１非線形半導体導波路４２と、第１遅延干
渉器４３と、第１バンドパス波長フィルタ４４とからな
る部分は、第１段の「光２Ｒ再生部」である。また、第
２半導体光増幅器５４と、第２連続光光源４８と、第２
非線形半導体導波路４５と、第２遅延干渉器４６と、第
２バンドパス波長フィルタ４７とからなる部分は、第２
段の「光２Ｒ再生部」である。
【０１２１】入力信号パルス光ＳIN（波長：λ１）は、
図７（ａ）に示すように、「１」パルスと「０」パルス
（つまりスペース）とからなっており、第１実施形態の
場合と同じＲＺ符号化信号である。入力信号パルス光Ｓ
INは、入力ポート５１からこの全光型光信号再生装置６
０に入力される。入力信号パルス光ＳINは、最初に第１
半導体光増幅器５３で増幅される、つまり振幅が拡大さ
れる。その結果、増幅入力信号パルス光ＳINAとなる。
【０１２２】次に、増幅入力信号パルス光ＳINAは、第
１非線形半導体導波路４２に入射し、第１非線形半導体
導波路４２の内部に非線形の屈折率変化を引き起こす。
第１非線形半導体導波路４２から出射した増幅入力信号
パルス光ＳINAは、第１遅延干渉器４３に送られる。
【０１２３】他方、第１連続光光源４１は、入力信号パ
ルス光ＳINの波長λ１とは異なる波長λ２を持つ第１連
続光Ｓ41を生成し、第１非線形半導体導波路４２に入射
する。常に一定の強度を持つ第１連続光Ｓ41は、増幅入
力信号パルス光ＳINAによって第１非線形半導体導波路
４２に引き起こされた非線形の屈折率変化により、その
屈折率変化に応じた非線形の位相シフトを受ける。こう
して位相シフトを受けた第１連続光Ｓ41は、次に第１遅
延干渉器４３に送られる。このとき、第１非線形半導体
導波路４２から出射した増幅入力パルス光ＳINAについ
ては、位相シフトが生じない。
【０１２４】第１遅延干渉器４３は、図６（ａ）のよう
な構成を持つ。すなわち、光分岐器４３ａと、位相バイ
アス制御器４３ｂと、光結合器４３ｃとを備えている。
第１遅延干渉器４３に送られてきた、位相シフトされた
第１連続光Ｓ41は、最初に光分岐器４３ａによって偏光
状態が同じ二つの分岐光（光成分）Ｓ41aとＳ41bに分岐
される。そして、第１分岐光Ｓ41aは、位相バイアス制
御器４３ｂを介して光結合器４３ｃに送られる。第２分
岐光Ｓ41bはそのまま光結合器４３ｃに送られる。第１
分岐光Ｓ41aには、位相バイアス制御器４３ｂで遅延時
間Δｔ４１が与えられ、遅延第２分岐光Ｓ41a’として
出力される。遅延時間Δｔ４１が与えられた第２分岐光
Ｓ41a’と第１分岐光Ｓ41bは、光結合器４３ｃで結合さ
れる。第２分岐光Ｓ41a’と第１分岐光Ｓ41bとは偏光状
態が同じであるから、光結合器４３ｃで互いに干渉し、
その干渉光が波長λ２の第１出力光Ｓ43aとして出力さ
れる。
【０１２５】同様に、増幅された入力信号パルス光Ｓ
INAも、光分岐器４３ａによって偏光状態が同じ二つの
分岐光（光成分）ＳINAaとＳINAbに分岐される。そし
て、第１分岐光ＳINAaには、位相バイアス制御器４３ｂ
で遅延時間Δｔ４１が与えられ、遅延第２成分ＳINAa’
として出力される。遅延時間Δｔ４１が与えられた第２
分岐光ＳINAa’と第１分岐光ＳINAbは、光結合器４３ｃ
で結合される。第２分岐光ＳINAa’と第１分岐光ＳINAb
とは偏光状態が同じであるが、光結合器４３ｃでは干渉
しない。その結果、第１分岐光ＳINAbと遅延第２分岐光
ＳINAa’とを含む波長λ１の第２出力光Ｓ43bが出力さ
れる。
【０１２６】この第２実施形態の光信号再生装置６０で
は、第１遅延干渉器４３の光結合器４３ｃにおいて、入
力信号パルス光ＳINAが「１」パルスである時に、第１
連続光Ｓ41の遅延第１分岐光Ｓ41a’と第２分岐光Ｓ41b
が互いに弱め合って消滅するように設定されている。し
たがって、入力信号パルス光ＳINAが「１」パルスであ
る時には、第１連続光Ｓ41に幅Δｔ４１のパルス状の窪
みが生じる。したがって、第１遅延干渉器４３が出力す
る波長λ２の第１出力光Ｓ43aは、図７（ｂ）に示すよ
うに、平均光強度がピーク強度の（１／２）よりも大き
い、やや特殊な信号波形を持つ。図７（ｂ）に示す波形
を持つ連続光を、ここでは「歪み連続光」と呼ぶ。
【０１２７】第１遅延干渉器４３で与えられる遅延時間
Δｔ４１は、入力信号パルス光ＳINのパルス間隔の５０
％以下で、且つ入力信号パルス光ＳINのパルス幅と同じ
程度とする。これは、図７（ａ）に示す入力信号パルス
光ＳINの「１」レベルと「０」レベルに応じて信号レベ
ルが変化する図７（ｂ）に示す「歪み連続光」を生成す
るためである。
【０１２８】第１遅延干渉器４３において、正弦波形転
送機能により、入力信号パルス光Ｓ INの「１」パルスに
重畳した強度雑音の大部分が除去される。換言すれば、
第１遅延干渉器４３から出力される第１出力光Ｓ43aの
「０」パルスに重畳した強度雑音は、第１遅延干渉器４
３から出力される同じ第１出力光Ｓ43aの「１」パルス
に重畳した強度雑音よりも小さくなる。
【０１２９】また、入力信号パルス光ＳINの「１」パル
スに重畳した強度の不均一性の大部分も同時に抑制され
る。
【０１３０】第１遅延干渉器４３が与えるこの雑音抑制
作用と強度不均一抑制作用は、第１半導体導波路４２に
おいて第１出力光Ｓ43に与えられる非線形位相シフトが
０．２π程度の小さいものであっても有効である。
【０１３１】第１遅延干渉器４３から出力された第１出
力光Ｓ43aと第２出力光Ｓ43bは、第１バンドパス波長フ
ィルタ４４に送られる。第１バンドパス波長フィルタ４
４は、波長λ１の第２出力光Ｓ43bを通さないので、図
７（ｂ）に示す波形を持つ波長λ２の第１出力光Ｓ43a
のみが通過して第２非線形半導体導波路４５に送られ
る。
【０１３２】以上で第１段の「光２Ｒ再生動作」が終了
するので、続いて第２段の「光２Ｒ再生動作」を以下の
ようにして行う。
【０１３３】第１バンドパス波長フィルタ４４を通過し
た波長λ２の第１出力光Ｓ43aは、第２非線形半導体導
波路４５の内部に非線形の屈折率変化を惹起する。
【０１３４】他方、第２連続光光源４８は、入力信号パ
ルス光ＳINと同じ波長λ１を持つ第２連続光Ｓ48を生成
し、第２非線形半導体導波路４５に送る。常に一定の強
度を持つ第２連続光Ｓ48は、第１出力光Ｓ43aによって
第２非線形半導体導波路４５に引き起こされた非線形の
屈折率変化の影響を受け、その屈折率変化に応じて非線
形の位相シフトを受ける。そして、第２遅延干渉器４６
に送られる。
【０１３５】第２遅延干渉器４６は、図６（ｂ）のよう
に、光分岐器４６ａと、位相バイアス制御器４６ｂと、
光結合器４６ｃとを備えている。第２遅延干渉器４６に
送られてきた第１出力光Ｓ43a（波長：λ２）は、最初
に光分岐器４６ａによって第１分岐光（光成分）Ｓ43aa
と第２分岐光（光成分）Ｓ43abに分岐される。そして、
第１分岐光Ｓ43aaは、位相バイアス制御器４６ｂで遅延
時間Δｔ４２を与えられて遅延第１分岐光Ｓ43aa’とな
り、その後に光結合器４６ｃに送られる。第２分岐光Ｓ
43abはそのまま光結合器４６ｃに送られる。光結合器４
６ｃでは、遅延第１分岐光Ｓ43aa’と第２分岐光Ｓ43ab
とが結合されるが、互いに干渉しない。その結果、遅延
第１分岐光Ｓ43aa’と第２分岐光Ｓ43abとを含む第３出
力光Ｓ46 a（波長：λ２）が出力される。
【０１３６】他方、第２遅延干渉器４６に送られてきた
第２連続光Ｓ48は、最初に光分岐器４６ａによって第１
分岐光（光成分）Ｓ48aと第２分岐光（光成分）Ｓ48bに
分岐される。そして、第１分岐光Ｓ48aは、位相バイア
ス制御器４６ｂで遅延時間Δｔ４２を与えられて遅延第
１分岐光Ｓ48a’となり、その後に光結合器４６ｃに送
られる。第２分岐光Ｓ48bはそのまま光結合器４６ｃに
送られる。遅延第１分岐光Ｓ48a’と第２分岐光Ｓ
48bは、光結合器４６ｃで結合され、互いに干渉する。
この干渉光が、第４出力光Ｓ46b（波長：λ１）として
出力される。
【０１３７】第２遅延干渉器４６で与えられる遅延時間
Δｔ４２は、第１遅延干渉器４３で与えられる遅延時間
Δｔ４１と同様に、入力信号パルス光ＳINのパルス間隔
の５０％以下とし、且つ入力信号パルス光ＳINのパルス
幅と同じ程度とする。
【０１３８】この第２実施形態では、入力パルス光ＳIN
が「１」パルスである時に、第２連続光Ｓ48の第１およ
び第２の分岐光Ｓ48aとＳ48bが互いに弱め合って消滅す
るように設定されている。したがって、入力信号パルス
光ＳINが「１」パルスである時には、第２連続光Ｓ48に
幅Δｔ４２のパルス光が生じる。したがって、第２遅延
干渉器４６が出力する波長λ１の第４出力光Ｓ46bは、
図７（ｃ）に示すようなパルス列となる。これは入力信
号パルス光ＳINと同じである。
【０１３９】第２遅延干渉器４６において、正弦波形転
送機能により、入力信号パルス光Ｓ INの「０」パルスに
重畳した強度雑音の大部分が除去される。換言すれば、
第２遅延干渉器４６から出力される第４出力光Ｓ46bの
「０」パルスに重畳した強度雑音は、第２遅延干渉器４
６から出力される同じ第４出力光Ｓ46bの「１」パルス
に重畳した強度雑音よりも小さくなる。
【０１４０】また、入力信号パルス光ＳINの「１」パル
スに重畳した強度の不均一性の大部分も同時に抑制され
る。
【０１４１】第２遅延干渉器４６が与えるこの雑音抑制
作用と強度不均一抑制作用は、第２半導体導波路４５に
おいて第２連続光Ｓ48に与えられる非線形位相シフトが
０．２π程度の小さいものであっても有効である。
【０１４２】第２遅延干渉器４６から出力された第３出
力光Ｓ46aと第４出力光Ｓ46bは、第２バンドパス波長フ
ィルタ４７に送られる。第２バンドパス波長フィルタ４
７は、波長λ２の第３干渉光Ｓ46aを通さないので、図
７（ｃ）に示す波形を持つ波長λ１の第４干渉光Ｓ46b
のみが通過する。
【０１４３】第２バンドパス波長フィルタ４７を通過し
た第４干渉光Ｓ46bは、第２半導体光増幅器５４で増幅
され、出力信号パルス（再生パルス光）ＳOUTとして出
力ポート５２から出力される。
【０１４４】以上で第２段の「２Ｒ再生動作」が終了す
る。
【０１４５】従って、出力信号パルス（再生パルス）光
ＳOUTは、入力ポート５１から入力された入力信号パル
ス光ＳINと同じ論理を持つ。また、入力信号パルス光Ｓ
INの「１」パルスの強度雑音は第１遅延干渉器４３で除
去され、同入力信号パルス光ＳINの「０」パルスの強度
雑音は第２遅延干渉器４６で除去される。したがって、
入力信号パルス光ＳINの「１」パルスと「０」パルスの
双方に重畳した強度雑音を除去することが可能となる。
【０１４６】以上述べたように、本発明の第２実施形態
の全光型光信号再生装置６０では、非線形半導体導波路
４２と４５（すなわち半導体光増幅器）の注入電流を増
加しなくとも、また、入力信号パルス光ＳINに与える非
線形位相シフトの大きさがπに達しなくても、入力信号
パルス光ＳINに対して所望の強度雑音抑制作用と強度不
均一抑制作用を発揮できる。したがって、ＡＳＥ雑音を
抑制して光通信システムのＳ／Ｎを改善できる。
【０１４７】さらに、入力信号パルス光ＳINとは論理状
態が逆の（反転した）波長λ２の第１出力光Ｓ43aを第
１遅延干渉器４３で生成した後、入力信号パルス光ＳIN
と論理状態が同じである波長λ１の第４出力光Ｓ46bを
第２遅延干渉器４６で生成し、その第４出力パルス光Ｓ
46bを出力信号パルス（再生パルス）光ＳOUTとして出力
するので、光強度の低い「０」レベルの入力信号パルス
光ＳINに重畳した光雑音だけでなく光強度の高い「１」
レベルの入力信号パルス光ＳINに重畳した光雑音も抑制
できる。その結果、信号光−ＡＳＥ光間のビート雑音も
抑制でき、光通信システムのＳ／Ｎが改善される。
【０１４８】なお、上記構成の第２実施形態の全光型光
信号再生装置６０において、非線形半導体導波路４２、
４５として、半導体光増幅器あるいは光吸収型半導体導
波路を好適に使用できる。半導体光増幅器を使用する
と、入力信号パルス光ＳINのレベル（つまり入力パワ
ー）が小さくてもこの光信号再生装置２０の適用が可能
である、という利点がある。他方、光吸収型半導体導波
路を使用すると、応答速度が高いので、入力信号パルス
光ＳINの繰り返し周波数が高くても、この光信号再生装
置６０の適用が可能である、という利点がある。
【０１４９】非線形半導体導波路４２、４５として半導
体光増幅器を使用した場合は、半導体光増幅器それ自体
が増幅作用を持っているので、半導体光増幅器５３と５
４を省略できる。
【０１５０】半導体光増幅器に代えて、ファイバー光増
幅器も使用できる。
【０１５１】（第３実施形態）図９は、本発明の第３実
施形態の全光型光信号再生装置２０Ａの構成を示す。こ
の装置２０Ａは、第１実施形態の装置２０の構成から半
導体光増幅器１３と１４を取り外したものである。この
場合、第１実施形態の装置２０と同じ効果に加えて、構
成がより簡単になる利点がある。
【０１５２】（第４実施形態）図１０は、本発明の第４
実施形態の全光型光信号再生装置６０Ａの構成を示す。
この装置６０Ａは、第２実施形態の装置６０の構成から
半導体光増幅器５３と５４を取り外したものである。こ
の場合、第２実施形態の装置６０と同じ効果に加えて、
構成がより簡単になる利点がある。
【０１５３】なお、上記第１〜第４実施形態は、本発明
の好適な例を示すものである。本発明はこれら実施形態
に限定されず、種々の変更が可能なことは言うまでもな
い。
【０１５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の全光型光
信号再生方法および装置によれば、半導体光増幅器の注
入電流を増加しなくとも、また、入力信号パルス光に与
える非線形位相シフトの大きさがπに達しなくても、入
力信号パルス光に対して所望の強度雑音抑制作用を発揮
できる。
【０１５５】また、ＡＳＥ雑音を抑制して光通信システ
ムのＳ／Ｎを改善でき、光強度の低い「０」レベルの光
信号に重畳した光雑音だけでなく光強度の高い「１」レ
ベルの光信号に重畳した光雑音も抑制できる。
【０１５６】さらに、信号光−ＡＳＥ光間のビート雑音
を抑制でき、入力される信号パルス光の波長と出力され
る信号パルス光（再生パルス光）の波長を同一にするこ
ともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全光型光信号再生装置
の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の第１実施形態の全光型光信号再生装置で
使用する遅延干渉器の構成を示す機能ブロック図であ
る。
【図３】図１の第１実施形態の全光型光信号再生装置で
使用される入力信号パルス光と第１および第２のクロッ
クパルス光、並びにその装置で生成される出力パルス光
の波形図である。
【図４】図１の第１実施形態の全光型光信号再生装置に
おいて、第１出力パルス光の二つの偏光成分のパルス
と、第１クロックパルス光の入射タイミングとの関係を
示す波形図である。
【図５】本発明の第２実施形態の全光型光信号再生装置
の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図５の第２実施形態の全光型光信号再生装置で
使用する遅延干渉器の構成を示す機能ブロック図であ
る。
【図７】図５の第２実施形態の全光型光信号再生装置で
使用される入力信号パルス光と、その装置で生成される
第１および第３の出力光の波形図である。
【図８】図１の第１実施形態の全光型光信号再生装置に
おいて、入力信号パルス光に重畳した強度不均一が抑制
されることを調べるために、発明者が行った試験の結果
を示すグラフである。
【図９】本発明の第３実施形態の全光型光信号再生装置
の構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の全光型光信号再生装
置の構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ クロック抽出器 ２ 第１クロック光光源 ３ 第１遅延干渉器３ ３ａ 光分岐器 ３ｂ 位相バイアス制御器 ３ｃ 光結合器 ４ 第１非線形半導体導波路 ５ 第１バンドパス波長フィルタ ６ 第２遅延干渉器 ６ａ 光分岐器 ６ｂ 位相バイアス制御器 ６ｃ 光結合器 ７ 第２非線形半導体導波路 ８ 第２バンドパス波長フィルタ ９ 第３遅延干渉器 ９ａ 光分岐器 ９ｂ 位相バイアス制御器 ９ｃ 光結合器 １０ 第２クロック光光源 １１ 入力ポート １２ 出力ポート １３ 第１半導体光増幅器 １４ 第１半導体光増幅器 ２０ 光信号再生装置 ４１ 第１連続光光源 ４２ 第１非線形半導体導波路 ４３ 第１遅延干渉器 ４３ａ 光分岐器 ４３ｂ 位相バイアス制御器 ４３ｃ 光結合器 ４４ 第１バンドパス波長フィルタ ４５ 第２非線形半導体導波路 ４６ 第２遅延干渉器 ４６ａ 光分岐器 ４６ｂ 位相バイアス制御器 ４６ｃ 光結合器 ４７ 第２バンドパス波長フィルタ４７ ４８ 第２連続光光源 ５１ 入力ポート ５２ 出力ポート５２ ５３ 第１半導体光増幅器 ５４ 第１半導体光増幅器 ６０ 光信号再生装置

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ） 第１波長の入力信号パルス光を
    第１非線形半導体導波手段に入射してその第１非線形半
    導体導波手段内に非線形の屈折率変化を惹起し、 （ｂ） 前記入力信号パルス光よりクロックを抽出し
    て、前記第１波長とは異なる第２波長の第１クロックパ
    ルス光と、前記第１波長の第２クロックパルス光とを生
    成し、 （ｃ） 前記第１クロックパルス光を二つの成分に分岐
    し、得られた二つの成分の一方を第１遅延時間遅延させ
    た後、それら二つの成分を含む前記第２波長の第１出力
    パルス光を生成し、 （ｄ） 前記第１出力パルス光を前記第１非線形半導体
    導波手段に入射し、前記入力信号パルス光によって惹起
    された前記屈折率変化を利用して、その第１出力パルス
    光に非線形の位相シフトを与え、 （ｅ） 位相シフトが与えられた前記第２波長の前記第
    １出力パルス光と、前記第１波長の前記第２クロックパ
    ルス光とを第１遅延干渉手段に入力し、もって前記第１
    出力パルス光から前記入力信号パルス光とは論理状態が
    反転した前記第２波長の第２出力パルス光を生成すると
    共に、前記第２クロックパルス光から前記第１波長の第
    ３出力パルス光とを生成し、 （ｆ） 前記第２波長の前記第２出力パルス光を第２非
    線形半導体導波手段に入射してその第２非線形半導体導
    波手段内に非線形の屈折率変化を惹起し、 （ｇ） 前記第１波長の第３出力パルス光を前記第２非
    線形半導体導波手段に入射し、前記第２出力パルス光に
    よって惹起された前記第２非線形半導体導波手段の前記
    屈折率変化を利用して、その第３出力パルス光に非線形
    の位相シフトを与え、 （ｈ） 位相シフトが与えられた前記第１波長の前記第
    ３出力パルス光を第２遅延干渉手段に入力し、もって前
    記入力信号パルス光と論理状態が同じである前記第１波
    長の第４出力パルス光を生成し、 （ｉ） 前記第４出力パルス光を用いて再生信号パルス
    光を生成する全光型光信号再生方法。
  2. 【請求項２】 前記入力信号パルス光を前記第１非線形
    半導体導波手段に入射するタイミングを、前記第１遅延
    時間ずれた前記第１出力パルス光の二つの前記成分のパ
    ルスの間に位置するように設定する請求項１に記載の全
    光型光信号再生方法。
  3. 【請求項３】 前記第１遅延干渉手段では、位相シフト
    が与えられた前記第２波長の前記第１出力パルス光を二
    つの成分に分岐した後、それら二つの成分のいずれか一
    方に第１遅延時間を与えてから結合することにより、そ
    れら二つの成分を干渉させて前記第２出力パルス光を生
    成し、また、前記第１波長の前記第２クロックパルス光
    を二つの成分に分岐した後、それら二つの成分のいずれ
    か一方に前記第１遅延時間を与えてから結合することに
    より、それら二つの成分を含む前記第３出力パルス光を
    生成し、 前記第２遅延干渉手段では、位相シフトが与えられた前
    記第１波長の前記第３出力パルス光を二つの成分に分岐
    した後、それら二つの成分のいずれか一方に第２遅延時
    間を与えてから結合することにより、それら二つの成分
    を干渉させて前記第４出力パルス光を生成する請求項１
    または２に記載の全光型光信号再生方法。
  4. 【請求項４】 前記第１非線形半導体導波手段に入射し
    て前記屈折率変化を惹起した前記入力信号パルス光を、
    前記第１遅延干渉手段に入射する前に第１波長フィルタ
    で除去する請求項１〜３のいずれかに記載の全光型光信
    号再生方法。
  5. 【請求項５】 前記第２非線形半導体導波手段に入射し
    て前記屈折率変化を惹起した前記第２出力パルス光を、
    前記第２遅延干渉手段に入射する前に第２波長フィルタ
    により除去する請求項１〜４のいずれかに記載の全光型
    光信号再生方法。
  6. 【請求項６】 前記第１非線形半導体導波手段および前
    記第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方として、
    半導体光増幅器を使用する請求項１〜５のいずれかに記
    載の全光型光信号再生方法。
  7. 【請求項７】 前記第１非線形半導体導波手段および前
    記第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方として、
    光吸収型半導体導波路を使用する請求項１〜５のいずれ
    かに記載の全光型光信号再生方法。
  8. 【請求項８】 （ａ） 第１波長の入力信号パルス光よ
    りクロックを抽出して、前記第１波長とは異なる第２波
    長の第１クロックパルス光と、前記第１波長の第２クロ
    ックパルス光とをそれぞれ生成する第１および第２のク
    ロック光生成手段と、 （ｂ） 前記第１クロックパルス光を二つの成分に分岐
    し、得られた二つの成分の一方を第１遅延時間遅延させ
    た後、それら二つの成分を含む前記第２波長の第１出力
    パルス光を生成する第１出力パルス光生成手段と、 （ｃ） 前記入力信号パルス光を受けて惹起せしめられ
    る非線形の屈折率変化を利用して、前記第１出力パルス
    光に非線形の位相シフトを与える第１非線形半導体導波
    手段と、 （ｄ） 位相シフトが与えられた前記第２波長の前記第
    １出力パルス光と、前記第１波長の前記第２クロックパ
    ルス光とを入力し、もって前記第１出力パルス光から前
    記入力信号パルス光とは論理状態が反転した前記第２波
    長の第２出力パルス光を生成すると共に、前記第２クロ
    ックパルス光から前記第１波長の第３出力パルス光とを
    生成する第１遅延干渉手段と、 （ｅ） 前記第２波長の前記第２出力パルス光を受けて
    惹起せしめられる非線形の屈折率変化を利用して、前記
    第１波長の前記第３出力パルス光に非線形の位相シフト
    を与える第２非線形半導体導波手段と、 （ｆ） 位相シフトが与えられた前記第１波長の前記第
    ３出力パルス光を入力し、もって前記入力信号パルス光
    と論理状態が同じである前記第１波長の第４出力パルス
    光を生成する第２遅延干渉手段とを備え、前記第４干渉
    パルス光を用いて再生信号パルス光が生成される全光型
    光信号再生装置。
  9. 【請求項９】 前記入力信号パルス光を前記第１非線形
    半導体導波手段に入射するタイミングを、前記第１遅延
    時間ずれた前記第１出力パルス光の二つの前記成分のパ
    ルスの間に位置するように設定する請求項８に記載の全
    光型光信号再生装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１遅延干渉手段は、位相シフト
    が与えられた前記第２波長の前記第１出力パルス光を二
    つの成分に分岐した後、それら二つの成分のいずれか一
    方に第１遅延時間を与えてから結合することにより、そ
    れら二つの成分を干渉させて前記第２出力パルス光を生
    成し、また、前記第１波長の前記第２クロックパルス光
    を二つの成分に分岐した後、それら二つの成分のいずれ
    か一方に前記第１遅延時間を与えてから結合することに
    より、それら二つの成分を含む前記第３出力パルス光を
    生成し、 前記第２遅延干渉手段は、位相シフトが与えられた前記
    第１波長の前記第３出力パルス光を二つの成分に分岐し
    た後、それら二つの成分のいずれか一方に第２遅延時間
    を与えてから結合することにより、それら二つの成分を
    干渉させて前記第４出力パルス光を生成する請求項８ま
    たは９に記載の全光型光信号再生装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１非線形半導体導波手段に入射
    して前記屈折率変化を惹起した前記入力信号パルス光
    を、前記第１遅延干渉手段に入射する前に除去する第１
    波長フィルタを備えている請求項８〜１０のいずれかに
    記載の全光型光信号再生装置。
  12. 【請求項１２】 前記第２非線形半導体導波手段に入射
    して前記屈折率変化を惹起した前記第２出力パルス光
    を、前記第２遅延干渉手段に入射する前に除去する第２
    波長フィルタを備えている請求項８〜１１のいずれかに
    記載の全光型光信号再生装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１非線形半導体導波手段および
    前記第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方が、半
    導体光増幅器により形成される請求項８〜１２のいずれ
    かに記載の全光型光信号再生装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１非線形半導体導波手段および
    前記第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方が、光
    吸収型半導体導波路により形成される請求項８〜１２の
    いずれかに記載の全光型光信号再生装置。
  15. 【請求項１５】 （ａ） 第１波長の入力信号パルス光
    を第１非線形半導体導波手段に入射してその第１非線形
    半導体導波手段内に非線形の屈折率変化を惹起し、 （ｂ） 前記第１波長とは異なる第２波長の第１連続光
    を前記第１非線形半導体導波手段に入射し、前記入力信
    号パルス光によって惹起された前記屈折率変化を利用し
    てその第１連続光に非線形の位相シフトを与え、 （ｃ） 前記第１波長の前記入力信号パルス光と、位相
    シフトが与えられた前記第２波長の前記第１連続光とを
    第１遅延干渉手段に入射し、もって前記入力信号パルス
    光とは論理状態が反転した複数のパルス状凹部を有する
    前記第２波長の歪み連続光を生成し、 （ｄ） 前記第２波長の前記歪み連続光を第２非線形半
    導体導波手段に入射してその第２非線形半導体導波手段
    内に非線形の屈折率変化を惹起し、 （ｅ） 前記第１波長の第２連続光を前記第２非線形半
    導体導波手段に入射し、前記歪み連続光によって惹起さ
    れた前記屈折率変化を利用してその第２連続光に非線形
    の位相シフトを与え、 （ｆ） 前記第２波長の前記歪み連続光と、位相シフト
    が与えられた前記第１波長の前記第２連続光とを第２遅
    延干渉手段に入射し、もって前記入力信号パルス光と論
    理状態が同じである前記第１波長の出力パルス光を生成
    し、 （ｇ） 前記出力パルス光を用いて再生信号パルス光を
    生成する全光型光信号再生方法。
  16. 【請求項１６】 前記第１遅延干渉手段では、位相シフ
    トが与えられた前記第２波長の前記第１連続光を二つの
    成分に分岐した後、それら二つの成分のいずれか一方に
    第１遅延時間を与えてから結合することにより、それら
    二つの成分を干渉させて前記第２波長の前記歪み連続光
    を生成し、 前記第２遅延干渉手段では、位相シフトが与えられた前
    記第１波長の前記第２連続光を二つの成分に分岐した
    後、それら二つの成分のいずれか一方に第２遅延時間を
    与えてから結合することにより、それら二つの成分を干
    渉させて前記第１波長の前記出力パルス光を生成する請
    求項１５に記載の全光型光信号再生方法。
  17. 【請求項１７】 前記第１非線形半導体導波手段に入射
    して前記屈折率変化を惹起した前記入力パルス光を、前
    記第２非線形半導体導波手段から出射した後に第１波長
    フィルタにより除去する請求項１５または１６に記載の
    全光型光信号再生方法。
  18. 【請求項１８】 前記第２非線形半導体導波手段に入射
    して前記屈折率変化を惹起した前記歪み連続光を、前記
    第２遅延干渉手段から出射した後に第２波長フィルタに
    より除去する請求項１５〜１７のいずれかに記載の全光
    型光信号再生方法。
  19. 【請求項１９】 前記第１非線形半導体導波手段および
    前記第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方とし
    て、半導体光増幅器を使用する請求項１５〜１８のいず
    れかに記載の全光型光信号再生方法。
  20. 【請求項２０】 前記第１非線形半導体導波手段および
    前記第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方とし
    て、光吸収型半導体導波路を使用する請求項１５〜１８
    のいずれかに記載の全光型光信号再生方法。
  21. 【請求項２１】 （ａ） 第１波長の入力信号パルス光
    を受けて非線形の屈折率変化を惹起する第１非線形半導
    体導波手段と、 （ｂ） 前記第１波長とは異なる第２波長の第１連続光
    と前記第１波長の第２連続光をそれぞれ生成する第１お
    よび第２の連続光生成手段と、 （ｃ） 前記第１波長の入力信号パルス光と、前記第１
    非線形半導体導波手段で位相シフトが与えられた前記第
    ２波長の前記第１連続光とを入射し、もって前記入力信
    号パルス光とは論理状態が反転した複数のパルス状凹部
    を有する前記第２波長の歪み連続光を生成する第１遅延
    干渉手段と、 （ｄ） 前記第２波長の前記歪み連続光を受けて非線形
    の屈折率変化を惹起する第２非線形半導体導波手段と、 （ｅ） 前記第２波長の前記歪み連続光と、前記第２非
    線形半導体導波手段で位相シフトが与えられた前記第１
    波長の前記第２連続光とを入射し、もって前記入力信号
    パルス光と論理状態が同じである前記第１波長の出力パ
    ルス光を生成する第２遅延干渉手段とを備え、 前記出力パルス光を用いて再生信号パルス光が生成され
    る全光型光信号再生装置。
  22. 【請求項２２】 前記第１遅延干渉手段は、位相シフト
    が与えられた前記第２波長の前記第１連続光を二つの成
    分に分岐した後、それら二つの成分のいずれか一方に第
    １遅延時間を与えてから結合することにより、それら二
    つの成分を干渉させて前記第２波長の前記歪み連続光を
    生成し、前記第２遅延干渉手段は、位相シフトが与えら
    れた前記第１波長の前記第２連続光を二つの成分に分岐
    した後、それら二つの成分のいずれか一方に第２遅延時
    間を与えてから結合することにより、それら二つの成分
    を干渉させて前記第１波長の前記出力パルス光を生成す
    る請求項２１に記載の全光型光信号再生装置。
  23. 【請求項２３】 前記第１非線形半導体導波手段に入射
    して前記屈折率変化を惹起した前記入力信号パルス光
    を、前記第２非線形半導体導波手段から出射した後に除
    去する第１波長フィルタを備えている請求項２１または
    ２２に記載の全光型光信号再生装置。
  24. 【請求項２４】 前記第２非線形半導体導波手段に入射
    して前記屈折率変化を惹起した前記歪み連続光を、前記
    第２遅延干渉手段から出射した後に除去する第２波長フ
    ィルタを備えている請求項２１〜２３のいずれかに記載
    の全光型光信号再生装置。
  25. 【請求項２５】 前記第１非線形半導体導波手段および
    前記第２非線形半導体導波手段の少なくとも一方が、半
    導体光増幅器により形成される請求項２１〜２４のいず
    れかに記載の全光型光信号再生装置。
  26. 【請求項２６】 前記第１非線形半導体導波手段および
    前記第２非線形半導体導波手段路の少なくとも一方が、
    光吸収型半導体導波路により形成される請求項２１〜２
    ４のいずれかに記載の全光型光信号再生装置。
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