JP2004163573A - 光パルス信号認識方法、光パルス信号認識装置、及び光分配器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で高速な光信号の複数ビットを一括して認識することができ、且つ一括認識する信号の識別能力向上を図る。
【解決手段】光ファイバー１２から射出されたシリアル信号光は、レンズ１４により平行信号光２６とされ、１ビット分の信号光を透過又は遮断する透過部及び非透過部を互いに異なるパターンとなるように配置した複数のマスクパターンが形成されたマスク部材１６を介して光スイッチ薄膜１８に照射される。光スイッチ薄膜１８では、制御光２５が入射されると、各マスクパターンを透過した平行信号光２６を透過すると共にパラレル信号に変換し、光検出器列２４の当該マスクパターンに対応する光検出器により各々検出される。このとき各マスクパターンの透過部の個数（透過ビット数）に応じて透過率が異なるフィルター４０を介することにより各光検出器の検出感度を調整し、各々の光検出強度を比較して信号光のビットパターンを特定する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いる光パルス信号について、その全部または一部（例えば、パケット信号におけるヘッダー信号）を認識し得る光パルス信号認識方法、光パルス信号認識装置、及び光分配器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットを初めとするネットワークシステムにおけるデータ通信のより一層の高速化が要求されており、１Ｔｂ／ｓ（テラビット／秒＝１０^１２ビット／秒）級の超高速光通信システムの必要性が高まっている。この１Ｔｂ／ｓ級の超高速光通信システムの伝送方式としては、波長多重法、時分割多重法、及びパケット信号を伝送する方法等が考えられている。
【０００３】
波長多重法は、１０〜４０Ｇｂｐｓ（ギガビット／秒＝１０^９ビット／秒）の速度を持つ複数チャンネルの信号光の波長を少しずつ変えて多重化した上で光ファイバ伝送路に送出し、受光側で信号光を複数チャンネルに分配した上で読みとる方法である。この方法は、多重化前及び分配後の信号は、パケット信号になっている。
【０００４】
時分割多重法は、１０〜４０Ｇｂ／ｓの速度を持つ複数チャンネルの信号光を時間的にシリアルな信号光に多重化して光ファイバ伝送路に送出し、受信側で信号光を複数チャンネルに分配した上で読み取る方法である。この方法も、多重化前及び分配後の信号は、パケット信号になっている。また、この方法は、多重化前及び分配後の信号を電気的に制御できる利点を有するが、多重化及び分配の際にはチャンネル間のタイミング制御を行わなければならない。
【０００５】
それに対して、テラビット信号（テラビット級の信号をいう。）をパケットとして伝送する方法（パケット伝送方式）は、パケットごとに信号を処理できるので送受信のロジックを簡単化することができる。
【０００６】
パケット信号を受信・分配する場合、各パケット信号の伝送先を認識し、そのパケット信号を伝送先の伝送路に振り分けなければならない。そのため、各パケット信号は、伝送先のアドレス情報を含んだヘッダー部分（ヘッダー信号）と、送信したい情報であるパケット信号本体（ペイロード）とから構成される。
【０００７】
従来、ヘッダー信号を認識するためには、ヘッダー信号を一旦電気信号に変換した上で電気的に認識していた。
【０００８】
しかしながら、現状では電気的処理速度は１０Ｇｂｐｓあるいは４０Ｇｂｐｓ程度が上限であって、それより高速の１００Ｇｂｐｓあるいは１Ｔｂｐｓの信号を処理することはできない。仮に電気的に処理できるようになったとしても、多段階の演算が必要になるため、ヘッダー信号を電気的に認識するためのヘッダー認識装置の構成は複雑にならざるを得ず、認識速度が遅くなる。
【０００９】
この問題を解決するための技術として、従来より、パケット信号に含まれているヘッダー情報を光信号のままで処理して認識する技術がある。この技術では、ヘッダー情報を表す光信号をシリアル−パラレル変換することにより、信号光パルスとアドレス信号とを１ビットずつ比較可能としている（例えば、特許文献１、２参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−６２５５８号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０５５９０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、信号光パルスとアドレス信号とを１ビットずつ比較する技術では、多数の演算光回路を必要とするので構成が複雑であり、一括して処理と認識を行うことができない、という問題があった。
【００１２】
このため、シリアル−パラレル変換した光信号を透過部及び非透過部の組合せから成るマスクパターンを介して検出するようにし、ヘッダー情報とマスクパターンとが一致するか否かの論理演算、すなわち排他的論理和（ＸＯＲ）演算を実施して、ヘッダ情報を一義的に認識することも考えられるが、この場合、ビット値が「１」（又は「０」）のビット数が異なるビットパターンの識別が困難であるため、ヘッダー情報及びマスクパターンの種類に限定を加える必要がある。具体的には、以下の２つの限定方法がある。第１の限定方法は、１ビットで表現される論理値（Ｔｒｕｅ／Ｆａｌｓｅ）を、２ビットの信号で表現する。第２の限定方法は、ｎビット（ｎ：正の整数）の情報を２ｎビットの信号で表現し、且つ２ｎビットの信号のうち、「１」のビット数をｎ個、「０」のビットをｎ個とする。
【００１３】
しかしながら、このようにヘッダー情報及びマスクパターンの種類に限定を加えると、信号のビット数に比べて、識別可能な信号のビットパターン（コード）数が少なくなってしまうという問題がある。例えば、４ビットの信号の場合、通常の２進法では１６（＝２^４）種類のビットパターンを表現可能であるにも係わらず、第１の限定方法では４種類、第２の限定方法では６種類のビットパターンしか識別できなくなってしまう。
【００１４】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、簡単な構成で高速な光信号の複数ビットを一括して認識することができ、且つ一括認識する信号の識別能力向上を図ることができる光パルス信号認識方法、光パルス信号認識装置、及び光分配器を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のパルス信号認識装置は、非線形光学媒質を備え、該非線形光学媒質に制御光が照射されることにより、照射されたシリアル信号光と前記制御光の重複領域において前記シリアル信号光を透過又は反射すると共にパラレル信号光に変換する光スイッチ手段と、前記シリアル信号光と同期し、且つ前記シリアル信号光よりも長い所定周期の制御光を、前記シリアル信号光と所定角度を成して前記光スイッチ手段に照射する制御光照射手段と、前記光スイッチ手段からのパラレル信号光を、該パラレル信号光の各信号光の検出及び非検出の組合せからなる予め定めた所定パターンにより検出する検出手段と、前記所定パターンにおいて検出可能な前記信号光の個数に応じて、前記検出手段の検出感度を調整する調整手段と、を有すること特徴としている。
【００１６】
請求項１に記載のパルス信号認識装置は、高速応答性を有する非線形光学媒質を備えている。すなわち、この非線形光学媒質に制御光が照射されることにより、光の吸収率や屈折率等が変化する。光スイッチ手段には、シリアル信号光が信号光照射手段等により照射される。そして、照射されたシリアル信号光と制御光の重複領域においては、非線形光学効果により、シリアル信号光が透過又は反射されると共にパラレル信号光に変換される。
【００１７】
制御光照射手段は、シリアル信号光と同期し、かつシリアル信号光よりも長い所定周期の制御光を、シリアル信号光と所定角度を成して光スイッチ手段に照射する。これにより、制御光とシリアル信号光の重複領域がシリアル信号光の周期に同期して移動し、シリアル信号光から所定数の各信号光（パルス）が分離して取り出され、パラレル信号光が得られる。制御光の所定周期は、パラレル信号光の各信号光の数やシリアル信号光の周期等に基づいて定められる。
【００１８】
検出手段は、光スイッチ手段からのパラレル信号光を、該パラレル信号光の各信号光の検出及び非検出の組み合わせからなる予め定めた所定パターンにより検出する。この検出手段は、例えば、前記パラレル信号光の各信号光に対応した透過部及び非透過部から成るマスクパターンを備えたマスク部材と、前記パラレル信号光の光強度を検出する光強度検出手段とを含むように構成することができる。
【００１９】
所定パターンによりパラレル信号光の各信号光を検出又は非検出することで、検出した信号光の個数、すなわち検出した光強度により、パラレル信号光のビットパターンがマスクパターンに一致するか否かを検出可能である。
【００２０】
ここで、ビット値が「１」（又は「０」）のビット数が異なるパラレル信号光の場合、所定パターンにより検出される信号光の個数が同一になる可能性があるが、検出手段の検出感度は、調整手段により所定パターンにより検出可能な信号光の個数に応じて調整されるので、たとえ検出した信号光の個数が同一であっても、検出される光強度が異なるので、パラレル信号光のビットパターンを特定可能である。
【００２１】
このように、パラレル信号光の各信号光の検出及び非検出の組合せからなる予め定めた所定パターンによりパラレル信号光を検出するため、簡単な構成で、且つ高速にパラレル信号光の各信号光、すなわちシリアルに入力された光パルス信号（シリアル信号光）の複数ビットを一括認識することができる。また、所定パターンにより検出可能な信号光の個数に応じて検出感度を調整するため、同一のビット数を一括認識するのであれば、従来よりも多くの種類のビットパターンを識別可能である。
【００２２】
なお、上記の光パルス信号認識装置においては、請求項２に記載されているように、前記検出手段は、前記所定パターンにおける検出可能な信号光の個数をｋとし、且つ該所定パターンによる前記パラレル信号光の検出感度をＱ_ｋとして、
【００２３】
【数３】

【００２４】
を満たすように前記検出感度を調整するとよい。
【００２５】
また、上記の光パルス信号認識装置においては、請求項３に記載されているように、前記検出手段は、互いに異なる複数の前記所定パターンによる検出結果の最大値を検出する最大値検出手段を備え、前記最大値検出手段により検出した最大値を得た前記所定パターンにより前記パラレル信号光のビットパターンを特定するようにするとよい。この場合、請求項４に記載されているように、前記検出手段は、少なくとも１つのビット値が「１」であるビットパターンのパラレル信号光を特定するようにし、識別対象のビットパターンから全てのビット値が「０」のビットパターンを除外するようにしてもよいし、請求項５に記載されているように、前記検出手段は、前記最大値検出手段により検出された前記最大値が予め定められた所定値よりも小さい場合、前記パラレル信号光はビット値が全て「０」の信号であると特定するようにしてもよい。
【００２６】
なお、上記の光パルス信号認識装置は、以下のような光分配器に使用可能である。すなわち、請求項６に記載の光分配器は、前記請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光パルス信号認識装置と、前記シリアル信号光を前記光パルス信号認識装置による処理時間に応じて所定時間遅延して出力する遅延手段と、前記遅延手段から出力されたシリアル信号光を光パルス信号認識装置による認識結果に基づいて分配する切替スイッチと、を有することを特徴としている。
【００２７】
この光分配器では、請求項１乃至５の何れか１項に記載の光パルス信号認識装置を用いて、シリアル信号光（全て又は一部）を複数ビット一括認識すると共に、遅延手段により、シリアル信号光を光パルス信号認識装置による処理時間に応じて所定時間遅延して出力する。この遅延時間は、一括認識するパラレル信号光の各信号光の数やシリアル信号光の周期などに基づいて定められる。この遅延手段から出力されたシリアル信号光は、切替スイッチにより、光パルス信号認識装置による認識結果に基づいて分配される。このように、請求項１〜５の何れか１項に記載の光パルス信号認識装置を用いているため、高速にシリアル信号光を分配することができ、且つより多数に分配可能である。
【００２８】
また、上記の光パルス信号認識装置により、以下の光パルス信号認識方法を容易に実現可能である。すなわち、請求項７に記載されているように、非線形光学媒質を備え、該非線形光学媒質に制御光が照射されることにより、照射されたシリアル信号光と前記制御光の重複領域において前記シリアル信号光を透過又は反射すると共にパラレル信号光に変換する光スイッチ手段に対して、前記シリアル信号光と同期し、且つ前記シリアル信号光よりも長い所定周期の制御光を、前記シリアル信号光と所定角度を成して前記光スイッチ手段に照射し、前記光スイッチ手段からのパラレル信号光を、該パラレル信号光の各信号光の検出及び非検出の組合せからなる予め定めた所定パターンにより検出する光パルス信号認識方法において、前記所定パターンにおいて検出可能な信号光の個数に応じて、前記パラレル信号光の検出感度を調整する、ことを特徴とする。
【００２９】
上記の光パルス信号認識方法においては、請求項８に記載されているように、前記所定パターンにおける検出可能な信号光の個数をｋとし、且つ該所定パターンによる前記パラレル信号光の前記検出感度をＱ_ｋとし、
【００３０】
【数４】

【００３１】
を満たすように前記検出感度を調整するとよい。
【００３２】
また、請求項９に記載されているように、互いに異なる複数の前記所定パターンにより前記パラレル信号光の光量を検出し、検出光量が最大値を得た前記所定パターンにより前記パラレル信号光のビットパターンを特定するようにするとよい。この場合、請求項１０に記載されているように、少なくとも１つのビット値が「１」であるビットパターンのパラレル信号光を特定するようにし、識別対象のビットパターンから全てのビット値が「０」のビットパターンを除外するようにしてもよいし、請求項１１に記載されているように、前記最大値が予め定められた所定値よりも小さい場合、前記パラレル信号光はビット値が全て「０」の信号であると特定するようにしてもよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明に係る実施形態の１例を詳細に説明する。
【００３４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の光パルス信号認識装置１０を示す概略構成図である。光パルス信号認識装置１０は、図１に示すように、信号光を射出する光ファイバー１２と、光ファイバー１２から射出された信号光パルス列であるシリアル信号光を平行化するレンズ１４と、レンズ１４を透過した信号光の一部を所定のパターンに従って透過させるためのマスクパターンが形成されたマスク部材１６と、制御光が照射されることにより光透過率が変化する光スイッチ手段としての光スイッチ薄膜１８と、制御光発生手段（不図示）からの光を射出する光ファイバー２０及びレンズ２２等を含んで構成される制御光照射手段としての制御光照射装置２３と、光スイッチ薄膜１８を透過した信号光を検出する光検出器列２４と、から構成される。
【００３５】
なお、本実施形態において、信号光は、光パルスがある時を「１」、無い時を「０」として各ビット値を表す。
【００３６】
レンズ１４は、光パルス信号であるテラビット級の光パルス列からなるパケット信号（シリアル信号）から、進行方向に垂直な面内で広がりがあり（進行方向に対して、面で進行する）、かつ、断面積が変動しない平行信号光２６を形成するものである。すなわち、光ファイバー１２等から射出された光パルス信号は、射出とともに拡大しレンズ１４に到達すると、平行信号光２６にされる。当該機能を有するものであれば、特にその構成は限定されるものではない。本実施形態においては、繰り返し周期１ｐｓ、パルス幅３００ｆｓの光パルス信号であるパケット信号のヘッダー信号を、レンズ１４によりビーム径２０ｍｍの平行信号光２６とした。
【００３７】
マスク部材１６には、詳細は後述するが、予め定めた所定のマスクパターンが形成されている。
【００３８】
光スイッチ薄膜１８は、所謂光空間スイッチであり、制御光２５が入射中に光透過率が増加し、平行信号光２６を透過し得る機能を有する。
【００３９】
本発明に用いられる光スイッチ薄膜１８としては、例えば特開平１１−１５０３１号公報に示されているように１Ｔｂｉｔ／ｓ以上のシリアル信号を空間的に１次元又は２次元の多チャンネルのパラレル信号に変換するものを用いればよい。具体的には、特開平１１−２８２０３４号公報の段落番号０００９〜段落番号００１９間に開示されているスクエアリリウムＪ会合体からなる色素会合体薄膜が好ましいものとして挙げられる。また、特願平１１−１２５２５４号の段落番号００３９〜段落番号００７４間に開示されている色素会合体膜、並びに第１〜５の実施の形態の色素会合体Ａからなる光スイッチも、好ましいものとして挙げられる。
【００４０】
その他、高速光応答性を持つ光スイッチ薄膜の材料として、ＭＱＷ（多重量子井戸構造）化合物半導体、フタロシアニン類の色素、ポリジアセチレンやポリチオフェンなどのπ共役系高分子、スクエアリリウムなどの色素会合体、Ｃ_６０やＣ_７０などのフラーレン薄膜などを用いることができる。また、波長変換材料であるＢＢＯ（β−ＢａＢ_２Ｏ_４）などを用いることもできる。
【００４１】
本実施形態において、光スイッチ薄膜１８としては、特願平１１−１２５２５４号の段落番号００５５に記載の色素会合体Ａ（スクエアリリウムＪ会合体薄膜）を用いた。当該色素会合体Ａは、非線形光学効果がある非線形光学媒質であり、エネルギー密度０．１Ｊ／ｍ^２以上の光パルスが入射されると光透過率が増大する。
【００４２】
制御光照射装置２３は、平行信号光２６と同期し、かつ光パルス信号である前記パケット信号よりも周期の長い、進行方向に垂直な面内で広がりのある（具体的には、ビーム径２０ｍｍの平行光である）制御光２５を形成し、平行信号光２６と所定の角度を以って光スイッチ薄膜１８に照射する。本実施形態において、制御光２５のエネルギーは５０μＪ（エネルギー密度として、約０．６４Ｊ／ｍ^２）とした。
【００４３】
なお、本実施形態において、光スイッチ薄膜１８の膜面に対して、平行信号光２６は垂直に入射し、制御光２５は斜めに入射するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、両者の光が為す角が所定角度で一定であればよく、具体的に、本実施形態において、平行信号光２６と制御光２５との為す角としては、１７°とした。なお、本発明において、詳細は後述するが、上記「所定角度」は、光パルス信号のうちパラレル信号光として切り出すべきビット数、光スイッチ薄膜１８の面積、所望とするチャンネル数、光パルス信号（または平行信号光２６）および制御光２５の繰り返し周期・波長、平行信号光２６および制御光２５のビーム径、等から決定される。
【００４４】
「平行信号光と同期」するとは、パケット信号光から変換された、制御すべき平行信号光２６と同時に光スイッチ薄膜１８に照射されるように、タイミングを合わせて制御光２５が照射されることを示す。制御光２５は、平行信号光２６よりも周期（繰り返し周期）が長くなるように設定される。例えば、パケット信号のうち一部の信号（例えばヘッダー信号）のみを一括して認識するような場合には、ヘッダー信号が光スイッチ薄膜１８に照射するときだけ制御光２５が照射されればよいため、パケット信号のパケット長をＡビット、平行信号光２６の繰返し周期をＢ（ｐｓ）とすると、制御光２５の繰返し周期Ｃは、Ｃ＝Ｂ×Ａ（ｐｓ）となる。また、パケット信号全てをＤビットづつに分割して認識する場合には、制御光２５はＤビット毎に照射されればよいため、制御光２５の繰返し周期Ｅは、Ｅ＝Ｂ×Ｄ（ｐｓ）となる。なお、制御光２５の波長は、使用する光スイッチ薄膜１８の種類により異なり、光スイッチ薄膜１８が光スイッチングされるものを適宜選択すればよい。
【００４５】
光検出器列２４には、詳細は後述するが、マスク部材１６に形成されたマスクパターンの数と同じ数だけ光検出器が設けられ、それぞれが検出した光強度を光検出信号として出力する。
【００４６】
次に、本実施形態の光パルス信号認識装置を用いて光パルス信号を認識する方法について説明する。まず、従来のようにマスク部材１６が設けられていない場合の認識方法について説明する。
【００４７】
光ファイバー１２の端部からテラビット級の光パルス信号が射出されると、光パルス信号は拡大（拡散）する。当該拡大した光パルス信号、射出とともに拡大する。そしてレンズ１４に照射されると、その屈折率によりビーム径２０ｍｍの平行信号光２６に変換される。
【００４８】
平行信号光２６はそのまま進行し、光スイッチ薄膜１８に照射される。また、平行信号光２６と同期し、かつ光パルス信号である前記パケット信号よりも周期の長い、進行方向に垂直な面内で広がりのある制御光２５を、平行信号光２６と所定の角度を以って光スイッチ薄膜１８に照射する。平行信号光２６は選択的に光スイッチ薄膜１８を透過し、ビット数ｎ（ｎは正の整数）のパラレル信号光２７が形成される。
【００４９】
次に、一例として４ビットのパラレル信号光が形成される様子について図２を参照して説明する。
【００５０】
平行信号光２６は、光スイッチ薄膜１８に対して垂直に照射される。一方、同様に波面を広げた制御光２５は、光スイッチ薄膜１８に対して傾斜した方向から、平行信号光と所定角度θを成して照射される（図２（Ａ））。
【００５１】
光スイッチ薄膜１８に対して傾斜して入射する制御光２５の光路差のため、制御光２５が光スイッチ薄膜１８に照射される時刻は、光スイッチ薄膜１８の位置により異なる。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、制御光２５は最初にＰ点に当たり、経時とともに照射箇所が図２における上方へ移動し、図２（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、一定時間経過後にＱ点、Ｒ点、Ｓ点に次々と照射されることになる。
【００５２】
制御光２５がＰ点に照射されるのと同時に平行信号光２６の第１パルス２６−１が照射されると、Ｐ点のみが制御光２５の作用で光透過率が増加しているため、Ｐ点に当たった第１パルス２６−１のみが光スイッチ薄膜１８を透過し、その他の部分に当たった第１パルス２６−１は、透過率が低いため光スイッチ薄膜１８に吸収されてしまい透過しない。このようにして、第１パルス２６−１のうちＰ点に当たった部分のみが切り出される（図２（Ｂ））。
【００５３】
次に、制御光２５がＱ点に照射されるのと同時に平行信号光２６の第２パルス２６−２が照射され、上記第１パルス２６−１の場合と同様、第２パルス２６−２のうちＱ点に当たった部分のみが切り出される（図２（Ｃ））。次にＲ点においても同様に、第３パルス２６−３のうちＲ点に当たった部分のみが切り出され、パラレル信号光２７が形成される（図２（Ｄ））。さらに、Ｓ点においても同様に、第４パルス２６−４のうちＳ点に当たった部分のみが切り出され、パラレル信号光２７が形成される（図２（Ｅ））。
【００５４】
以上のようにして形成されたパラレル信号光２７の各ビットは、図８に示すマスク部材がない従来構成の光パルス信号認識装置１００では、対応するビットごとにそれぞれ独立して設けられた光論理演算素子により論理演算を行うことにより認識していた。この場合、多数の演算光回路を必要とするので構成が複雑であり、一括して処理と認識を行うことができない。
【００５５】
そこで、本実施形態では、図１に示すように、光スイッチ薄膜１８の光入射面にマスク部材１６を設けることにより、数ビット分の信号光を一括認識するように構成している。このマスク部材１６には、図３（Ａ）に示すように、入射光を透過させると透過部２８Ａと入射光を遮断する非透過部２８Ｂを任意に組合せた複数のマスクパターンが形成されている。
【００５６】
詳しくは、透過部２８Ａまたは非透過部２８Ｂは伝送ビット１ビット分に対応し、マスクパターンは、光を透過する透過部２８Ａを「１」、光を透過しない非透過部２８Ｂを「０」としてビット値を表している。マスク部材１６には、認識対象の光信号のビット数をｎとして、全ビットが「０」となるビットパターンを除いた（２^ｎ−１）種類分のマスクパターンが、各々のビットパターンをＹ軸方向に一致させた状態で、Ｚ軸方向に沿って配列されている。なお、光スイッチ薄膜１８面に対して垂直方向（信号光出力方向）をＸ軸方向、光スイッチ薄膜１８面上における制御光２５の照射位置移動方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向と直交する方向をＺ軸方向としている。また、各マスクパターンを透過した光強度を検出するために、光スイッチ薄膜１８の光出力方向には、（２^ｎ−１）個の光検出器をＺ軸方向に沿って配列した光検出器列２４が配置されている。
【００５７】
具体的に、図３（Ａ）は、パケット信号光に含まれているヘッダー情報のビット長を４ビットとした場合を示しており、マスク部材１６には、１５種類（＝２^４−１）のマスクパターン１６＿１〜１５がＺ軸方向に沿って形成される。また、この場合、図３（Ｂ）に示すように、光検出器列２４では、マスクパターン１６＿１〜１５の各々に対応して１５個の光検出器２４＿１〜１５がＺ軸方向に沿って配置される。なお、マスクパターン及び光検出器の符号末尾の数字１〜１５は、マスク番号ｊを示している。
【００５８】
本実施形態では、マスク周期、すなわち１つの透過部又は非透過部の幅（図３（Ｂ）においてＹ軸方向の長さ）を１ｍｍとし、長さ（図３（Ａ）においてＺ軸方向の長さ）を１ｍｍ弱としており、マスクパターン１６＿１〜１５全体におけるＺ軸方向の長さが約１５ｍｍとなるように各マスクパターンを配置している。平行信号光２６のビーム径は２０ｍｍであるため、マスクパターン１６＿１〜１５の１ビット目（図３（Ａ）において一番左側のビット）全てに平行信号光が同時に照射され、その後順に２〜４ビット目（図３（Ａ）において一番右側のビット）まで照射される。平行信号光２６は、マスク部材１６の左側から右側へ向かって１ｍｍ／ｐｓの速度で順に照射される。
【００５９】
このようなマスク部材１６を介することにより、光スイッチ薄膜１８からの出力光は、信号光パルス列のビットとマスクパターンのビットとの掛け算（ＡＮＤ）結果を示すものとなる。すなわち、信号光のｉ番目のビットをｓ_ｉ、マスクパターンのｉ番目のビットをｍ_ｉ、出力光のｉ番目のビットｏ_ｉは、次式により表すことができる。
【００６０】
ｏ_ｉ＝ｓ_ｉ∩ｍ_ｉ …（１）
ところで、本実施形態では、所定角度を１７°としたが、この所定角度は、以下のようにして決定される。
【００６１】
図４に示すように、信号光と制御光との成す角度をθ、光速をｃ（ｍ／ｓ）、光スイッチ薄膜１８上における制御光の速度をｖ（ｍ／ｓ）とすると、速度ｖは次式で表される。
【００６２】
ｖ＝ｃ／ｓｉｎθ …（２）
また、信号光のパルス周期をＴ（ｐｓ）、マスク周期（マスク１ビット分の幅）をｄ（ｍｍ）とすると、マスク周期ｄは次式で表される。
【００６３】
ｄ＝Ｔ・ｖ＝Ｔ・ｃ／ｓｉｎθ …（３）
ここで、本実施形態では、Ｔ＝１（ｐｓ）、ｄ＝１（ｍｍ）であり、ｃ＝３×１０^−８（ｍ／ｓ）であるから、ｓｉｎθは約０．３である必要があり、θは約１７°となる。
【００６４】
光検出器２４＿１〜１５は、マスクパターン１６＿１〜１５とその大きさが略同一となっており、マスクパターン１６＿１を透過した信号光は、光検出器２４＿１によりその光強度（に対応する物理量）が検出され、同様にマスクパターン１６＿２〜１５を透過した信号光は、光検出器２４＿２〜１５によりそれぞれ光強度が検出される。ここで、光検出器２４＿１〜１５が同一感度の場合、例えば、光信号の伝送ビットパターン（すなわち入力信号）が「１１１０」の場合、「１１１１」のマスクパターン１６＿１と、「１１１０」のマスクパターン１６＿２のＡＮＤ演算結果は同値となり、光検出器２４＿１、２４＿２で検出される光強度は同一となるため、光信号の伝送ビットパターンが「１１１１」なのか「１１１０」なのかを区別することができない。
【００６５】
そこで、本実施形態においては、光検出器２４＿１〜１５の感度が、各々対応するマスクパターン１６＿１〜１５の光を透過する透過部２８Ａの個数、すなわち各マスクパターンにおける「１」のビット数（以下、透過ビット数）に応じて異なるように予め定められている。
【００６６】
以下、光検出器の感度の設定例について詳細に説明する。なお、以下では、認識対象の光信号のビット数をｎとし、ｎビットのうちｋ個が「１」、（ｎ−１）個が「０」であるような信号光のことを、ｋ次の信号光と称す。また、マスクパターンについては、透過部を「１」、非透過部を「０」として、マスクパターンのビット値を表し、ｎビットのうちｋ個が「１」、（ｎ−１）個が「０」であるようなマスクパターンのことを、ｋ次のマスクパターンと称す。
【００６７】
ｋ次のマスクパターンに対応する光検出器Ｄ_ｋとし、その感度をＱ_ｋとすると、光検出器Ｄ_ｋの感度Ｑ_ｋをｋに応じて変えて、ｋが大きいほどＱ_ｋは小さくなるように設定する。詳しくは、Ｄ_１の感度をＱ_１とし、ｋ≧２については以下の条件式（４）のように設定すればよい。
【００６８】
【数５】

【００６９】
上記の条件式（４）を満たすＱ_ｋとしては、例えば、次式のようなものがある。
【００７０】
【数６】

【００７１】
ここでｋ≧１、Ｃは定数である。
【００７２】
詳しく説明すると、式（５）では、ｋ＝１に対しては、Ｑ_１＝Ｃ／２なので、
【００７３】
【数７】

【００７４】
となる。したがって、ｋ≧２の場合は、
【００７５】
【数８】

【００７６】
であるから、
【００７７】
【数９】

【００７８】
が成り立つ。また、
【００７９】
【数１０】

【００８０】
であるから、
【００８１】
【数１１】

【００８２】
が成り立つ。したがって、式（５）のＱ_ｋは、条件式（４）を満足していると言える。
【００８３】
また、条件式（４）を満たすＱ_ｋとしては、例えば、次式のようなものもある。
【００８４】
【数１２】

【００８５】
とする。ここでｋ≧１、Ｃは定数である。
【００８６】
詳しく説明すると、式（６）では、ｋ＝１に対しては、Ｑ_１＝Ｃなので、
【００８７】
【数１３】

【００８８】
となる。したがって、ｋ≧２の場合は、
【００８９】
【数１４】

【００９０】
であるから、
【００９１】
【数１５】

【００９２】
が成り立つ。また、
【００９３】
【数１６】

【００９４】
であるから、
【００９５】
【数１７】

【００９６】
が成り立つ。したがって、式（６）のＱ_ｋは、条件式（４）を満足している。
【００９７】
次に、前述した式（５）のように、Ｑ_ｋを設定した場合について、さらに具体的に説明する。
【００９８】
ｋ次の信号及びｋ次のマスクパターンにおけるビット値「１」が全て一致したときには、ｋ個の光パルスが並列的に当該ｋ次のマスクパターンから出力される。１つのパルスの強度をＩとすると、ｋ個のパルスによりｋＩの強度の光が対応する光検出器Ｄ_ｋに入力され、その出力Ｏ_ｋ（ｋ）は、次式のようになる。
【００９９】
【数１８】

【０１００】
ここで、Ｏ_ｋ（ｉ）でｋはマスクの次数、ｉはマスクを透過した光パルスの数を表す。
【０１０１】
上記と同一のｋ次の信号のビット値「１」が、（ｋ−１）次のマスクパターンの全ての「１」と一致したときには、（ｋ−１）個の光パルスが並列に当該（ｋ−１）次のマスクパターンから出力される。その結果として、（ｋ−１）Ｉの強度の光が光検出器Ｄ_ｋ−１に入力され、その出力Ｏ_ｋ−１（ｋ−１）は、次式のようになる。
【０１０２】
【数１９】

【０１０３】
上記式（７）、（８）より、ｋ＞１とすると、
【０１０４】
【数２０】

【０１０５】
なので、明らかに、
Ｏ_ｋ（ｋ）＞Ｏ_ｋ−１（ｋ−１）
が成り立っている。
【０１０６】
また、上記と同一のｋ次の信号のビット値「１」が、（ｋ＋１）次のマスクパターンのうちのｋ個のビット値「１」と一致したときには、ｋ個の光パルスが並列に当該（ｋ＋１）次のマスクパターンから出力される。その結果として、ｋＩの強度の光が光検出器Ｄ_ｋ＋１に入力され、その出力Ｏ_ｋ＋１（ｋ）は、次式のようになる。
【０１０７】
【数２１】

【０１０８】
上記式（７）、（９）より、ｋ＞１とすると、
【０１０９】
【数２２】

【０１１０】
なので、明らかに、
Ｏ_ｋ（ｋ）＞Ｏ_ｋ＋１（ｋ）
が成り立っている。
【０１１１】
また、同一のｋ次の信号のビット値「１」が、ｋ次のマスクパターンの（ｋ−１）個のビット値「１」と一致したときには、（ｋ−１）個の光パルスが並列に当該ｋ次のマスクパターンから出力される。その結果として、（ｋ−１）Ｉの強度の光が光検出器Ｄ_ｋに入力され、その出力Ｏ_ｋ（ｋ−１）は、次式のようになる。
【０１１２】
【数２３】

【０１１３】
上記式（７）、（１０）より、
【０１１４】
【数２４】

【０１１５】
となり、明らかに、
Ｏ_ｋ（ｋ）＞Ｏ_ｋ（ｋ−１）
が成り立っている。
【０１１６】
次に、条件式（４）が満たされない場合について説明する。条件式（４）が満たされない場合としては、例えば、感度一定、すなわち、Ｑ_ｋが次式のような場合がある。
【０１１７】
【数２５】

【０１１８】
この場合、Ｏ_ｋ（ｋ）とＯ_ｋ＋１（ｋ）とが等しくなって（Ｏ_ｋ（ｋ）＝Ｏ_ｋ＋１（ｋ））、複数の光検出器が同一の最大出力を示すことになり、入力信号パターンを特定することが出来ない。
【０１１９】
また、条件式（４）が満たされない場合としては、例えば、Ｑ_ｋが次式のような場合もある。
【０１２０】
【数２６】

【０１２１】
この場合、Ｏ_ｋ（ｋ）とＯ_ｋ−１（ｋ−１）とが等しくなって（Ｏ_ｋ（ｋ）＝Ｏ_ｋ−１（ｋ−１））、複数の光検出器が同一の最大出力を示すことになり、入力信号パターンを特定（区別）することが出来ない。
【０１２２】
上記以外の場合も含めて、光検出器出力の大小関係を表１に示す。
【０１２３】
【表１】

【０１２４】
上記の表からも分かるように、条件式（４）を満たす場合は、ｋ次の信号とｋ次のマスクパターンのビット値「１」が全て一致したときの光検出器Ｄ_ｋの出力Ｏ_ｋ（ｋ）が、他の光検出器の出力よりも必ず大きくなる。したがって、最大出力を示す光検出器は唯一であって、最大出力を得た光検出器を特定することにより、光信号の伝送ビットパターンを特定することができる。すなわち、光検出器の出力を比較することで、光信号の伝送ビットパターンとマスクパターンとが一致するか否かの論理演算（排他的非論理和）、或いは不一致であるか否かの論理演算（排他的論理和）の演算を行うことができる。これにより、伝送ビットを複数ビット一括して認識することができ、パケット信号の一部、例えばヘッダー情報を一括認識したり、パケット信号を所定ビットずつ一括認識することができる
また、上記のように光検出器の感度を調整する方法としては、例えば、光検出器に入射する光量をパターン毎に制御する、光検出器の感度を印加バイアス電圧などにより調整する、増幅率調整などにより、光検出器の出力に所定の係数を掛ける演算を行う、などが挙げられる。
【０１２５】
本実施形態においては、具体的に、前述の式（５）に従って各光検出器２４＿ｊ（ｊはマスク番号、１〜１５の整数）の感度を設定し、且つ、図１に示すように、光検出器列２４の光入射面側に調整手段としてフィルター４０を設けて、各光検出器２４＿ｊに入射する光量を制御することで、各々設定した感度となるように感度調整を行った。すなわち、光検出器２４＿１には透過率５０％、光検出器２４＿２〜５には透過率５８％、光検出器２４＿６〜１１には透過率７１％、光検出器２４＿１２〜１５には透過率１００％のフィルター４０をそれぞれ取り付けている。なお、光検出器２４＿１２〜１５については、フィルター４０を省略しても同様である。
【０１２６】
これにより、ある４ビットの入力信号（光信号の伝送ビットパターン）Ｓに対して、光検出器２４＿ｊ（ｊはマスク番号、１〜１５の整数）から最大の信号が得られた場合、マスクパターン１６＿ｊ（ｊはマスク番号、１〜１５の整数）のビットパターンをＭ_ｊとして、Ｓ＝Ｍ_ｊであると特定することができる。すなわち、入力信号が４ビットの場合は、１５（＝２^４）種類のビットパターンを識別可能である。
【０１２７】
例えば、入力信号が４次の信号、すなわちＳ＝１１１１の場合、各光検出器２４＿ｊ（ｊはマスク番号、１〜１５の整数）の出力（光検出信号の大きさ）は、次の表のようになる。
【０１２８】
【表２】

【０１２９】
この表から分かるように、ｊ＝１、すなわち光検出器２４＿１の出力（＝２．００Ｉ）が最大となるため、
Ｓ＝Ｍ_１＝１１１１
であると特定することができる。
【０１３０】
また、入力信号が３次の信号、例えばＳ＝１１１０の場合、各光検出器２４＿ｊ（ｊはマスク番号、１〜１５の整数）の出力は、次の表のようになる。
【０１３１】
【表３】

【０１３２】
この表から分かるように、ｊ＝２、すなわち光検出器２４＿２の出力（＝１．７３Ｉ）が最大となるため、
Ｓ＝Ｍ_２＝１１１０
であると特定することができる。
【０１３３】
また、入力信号が２次の信号、例えばＳ＝１１００の場合、各光検出器２４＿ｊ（ｊはマスク番号、１〜１５の整数）の出力は、次の表のようになる。
【０１３４】
【表４】

【０１３５】
この表から分かるように、ｊ＝６、すなわち光検出器２４＿６の出力（＝１．４１Ｉ）が最大となるため、
Ｓ＝Ｍ_６＝１１００
であると特定することができる。
【０１３６】
また、入力信号が１次の信号、例えばＳ＝１０００の場合、各光検出器２４＿ｊ（ｊはマスク番号、１〜１５の整数）の出力は、次の表のようになる。
【０１３７】
【表５】

【０１３８】
この表から分かるように、ｊ＝１２、すなわち光検出器２４＿１２の出力（＝１．００Ｉ）が最大となるため、
Ｓ＝Ｍ_１２＝１０００
であると特定することができる。
【０１３９】
このため本実施形態においては、図５に示すように、光検出器２４＿１〜１５は、最大値検出器３６と接続されており、光検出器２４＿１〜１５により検出された光強度は、各々光検出信号３５＿１〜１５として、最大値検出器３６に入力されるようになっている（なお、図５では、光検出器及び最大値検出器以外の部材は省略している）。最大値検出器３６は、最大値検出手段として機能するものであり、光検出信号３５＿１〜１５を比較し、最大の値を有する光検出信号のみを出力する。或いは、最大値検出器３６は、出力が最大であった光検出器を特定するための信号を出力するようにしてもよい。すなわち、最大値検出器３６の出力により、入力信号を特定することができる。なお、本実施形態においては、この最大値検出器３６、前述のマスク部材１６及び光検出器列２４により、本発明の検出手段が構成される。
【０１４０】
次に、上記の光パルス信号認識装置を用いた光分配器の具体的な構成例を説明する。図５に示すように、光分配器３０は、上記で説明した光パルス信号認識装置１０、遅延メモリー３２、及び切替スイッチ３４で構成されている。
【０１４１】
遅延メモリー３２は、基幹ネットワークから送信されたパケット信号を、光パルス信号認識装置１０の認識速度に応じて、所定時間遅延させて切替スイッチ３４へ出力する。例えば、図３で示したように、マスク部材１６に形成された各マスクパターンのビット数が４ビットの場合には、光スイッチ薄膜１８によりパラレル信号光２７に変換され、これが各光検出器２４＿１〜１５で検出されて光検出信号が切替スイッチ３４へ出力されるのに約４ｐｓかかるため、遅延メモリー３２によるパケット信号の遅延時間は４ｐｓに設定される。すなわち、遅延メモリー３２による遅延時間は、光パルス信号認識装置１０により一括認識できる信号の認識時間と略一致するように設定される。
【０１４２】
光パルス信号認識装置１０は、切替スイッチ３４と接続されており、切替スイッチ３４には、最大値検出器３６の出力信号が入力されるようになっている。
【０１４３】
切替スイッチ３４は、各光検出器、すなわち各マスクパターンに対応したスイッチ（ＳＷ）（図示省略）を含んで構成されており、各スイッチには、スイッチング信号として、各々対応する光検出信号３５＿１〜１５が（必要に応じて増幅されて）入力され、スイッチング信号が入力された場合にのみ、スイッチをオンして遅延メモリー３２から入力されたパケット信号を対応する自己のＬＡＮ又は基幹ネットワークへ送出し、スイッチング信号の入力がない場合には、スイッチをオフする機能を有する。
【０１４４】
すなわち、切替スイッチ３４により、例えば、パケット信号がマスクパターン１６＿１〜１４の何れかと一致した場合には、自己のＬＡＮへパケット信号が取り込まれ、パケット信号がマスクパターン１６＿１５と一致した場合には、基幹ネットワークへパケット信号が送出される。なお、最大値検出器３６が、出力が最大であった光検出器を特定するための信号を切替スイッチ３４へ送出する場合は、切替スイッチ３４では、この信号に基づいてパケット信号を分配するように構成すればよい。
【０１４５】
このように、本実施形態では、識別対象の入力信号（伝送ビットパターン）の種類毎に、当該信号のビットパターンと同一のマスクパターンが複数形成されたマスク部材を設けると共に、各マスクパターンに対応して光検出器を設け、各光検出器の感度を対応するマスクパターンの透過ビット数（「１」のビット数）に応じて変えたので、それぞれの光検出強度を比較するだけで容易に光スイッチ薄膜１８からのパラレル信号光のビットパターンを検出することができる。従って、図８に示すようなマスク部材がない従来構成の光パルス信号認識装置１００と比較して、簡単な構成で、かつ光信号のままで複数ビットを認識することができる。また、従来のように、ヘッダー情報やマスクパターンの種類に限定を加える必要もないため、信号のビット数に対する識別可能なビットパターンの種類を従来よりも多くすることができる。具体的に、例えば４ビット信号の場合、１５（＝２^４−１）種類のビットパターンを識別可能である。
【０１４６】
なお、本実施形態では、光スイッチ薄膜１８にマスク部材１６を重ね合わせた構成となっているが、これに限らず、マスク部材１６を光スイッチ薄膜１８から離間させ、光検出器列２４との間に設けてもよい。また、平行化された制御光２５あるいは平行化された信号光２６の光路中に設けてもよい。また、図６に示すように、各光検出器２４＿１〜１５をマスクパターンと同一形状にする、すなわち、マスクパターンの透過部に対応する位置にのみ光検出器の受光部を配置するようにし、マスク部材１６を省略するようにしてもよい。
【０１４７】
また、本実施形態では、光パルス信号として、繰り返し周期１ｐｓのパルス列を用いており、このようにフェムト秒パルスの光パルス信号の認識をすることが勿論可能であるが、本発明においてはフェムト秒オーダーには限定されず、例えば、繰り返し周期１０ｐｓ以下の光パルス列からなる光パルス信号について認識をすることも当然可能である。
【０１４８】
なお、本発明において空間光スイッチとしては、上記光スイッチ薄膜１８の如き、平行信号光を選択的に透過する透過型のものには限定されず、平行信号光を選択的に反射する反射型の光スイッチであっても構わない。反射型の光スイッチを空間光スイッチとして用いた場合、制御光を反射面に対して垂直に、かつ、平行信号光を制御光に対して所定の角度を以って当該空間光スイッチに照射させる。該空間光スイッチは、制御光が入射しないときには、平行信号光の反射率は０に近く、制御光が入射している間だけ平行信号光２６の反射率が増加する。
【０１４９】
このような反射型の光スイッチは、反射体表面あるいは透明な基板の裏面等に、光スイッチ薄膜を形成した構成である。例えば、光スイッチ薄膜自体、本実施形態で用いている光スイッチ薄膜１８と同一のものを用い、反射体表面にこれを形成したものや、シリコン基板上に形成した低温成長Ｂｅドープ歪ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓのＭＱＷ（多重量子井戸）等を挙げることができる。
【０１５０】
以上、光パルス信号認識装置及び光分配器について説明したが、上記実施形態は、あくまでも例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の構成を具備する限り、従来公知の如何なる構成をも転用および／または付加することができる。特に、上記実施形態における具体的な数値は、いずれも構成を説明するために便宜的に用いたものであり、本発明を具現化するに当たり、当業者は、所望とする作用・効果に応じて自由に設計することができる。例えば、認識に用いたパケット信号（光パルス信号）のヘッダー信号（光パルス信号の一部）のビット数は、任意のビット数に設定でき、その場合には、かかるビット数に応じたビット数のパラレル信号光を形成し、これに対応したマスクパターン、該マスクパターンに対応した光検出器を用意して、パラレル信号光のビットパターンを認識すればよい。
【０１５１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１５２】
上記第１実施形態では、０次の信号光、すなわち全ビットが「０」となるビットパターンを除いた場合を説明したが、第２実施形態では、０次の信号光も識別可能とした場合について説明する。信号光が０次の場合、光検出器の出力は何れも０となり、このことを利用して、０次の信号光を特定することができる。
【０１５３】
詳しくは、図７に示すように、０次のマスクパターンに対応する光検出器２４＿１６を設けることで実現できる。なお、０次のマスクパターンは全ビットの信号光を遮光するものであるため、光検出器２４＿１６には光は入射されない。したがって、光検出器２４＿１６は、他の光検出器２４＿１〜１５のように、光強度を検出する機能は必須ではなく、所定レベルの光検出信号を出力するもので代替することもでき、図７もこの場合を示している。また、この場合、０次のマスクパターンについても省略可能である。また、光パルス信号認識装置１０の光検出器及び最大値検出器以外の構成については、第１実施形態と同様であるため、図７では省略している。
【０１５４】
この光検出器２４＿１６の出力、すなわち０次のマスクパターンに対応する光検出器の出力Ｏ_０は、次式を満たすように予め設定しておく。
【０１５５】
０＜Ｏ_０＜Ｏ_１（１） …（１３）
例えば、次式のように設定すればよい。
【０１５６】
【数２７】

【０１５７】
１次の入力信号があるときには、入力信号と一致する１次のマスクパターンに対応する光検出器の出力は、
Ｏ_１（１）＝Ｉ・Ｑ_１＞Ｏ_０
となり、１次の光検出器の出力は、０次の光検出器の出力よりも大きい。２次以上の入力信号があるときにも同様に、入力信号と一致する２次以上のマスクパターンの光検出器出力は、０次の光検出器出力よりも大きいので、最大出力を示す光検出器を特定することにより入力信号パターンを特定することが出来る。
【０１５８】
一方、０次の信号が入力すると、
Ｏ_１（０）＝０
なので、
Ｏ_１（０）＜Ｏ_０
である。従って、０次の光検出器の出力が最大となって、０次の信号が入力したと特定できる。
【０１５９】
例えば、入力信号が４ビットであり、光検出器２４＿１６が信号光入射のタイミングに合わせて、０．５０Ｉの信号を出力するように設定した場合、入力信号が４次〜１次の信号ときに、各光検出器２４＿１〜１５から得られる出力（光検出信号３５＿１〜１５の値）の最大値は、表２〜５に示したように０．５０Ｉよりも大きく、光検出器２４＿１６の出力（＝０．５０Ｉ）が加わっても、最大出力が得られる光検出器及びマスクパターンが変わることはない。すなわち、入力信号が４次〜１次の信号の場合、特定される信号Ｓは第１実施形態と同じである。
【０１６０】
一方、入力信号が０次の信号、すなわちＳ＝００００の場合、各光検出器２４＿ｊ（ｊはマスク番号、１〜１６の整数）の出力は、次の表のようになる。
【０１６１】
【表６】

【０１６２】
この表から分かるように、ｊ＝１６、すなわち光検出器２４＿１６の出力（＝０．５Ｉ）が最大となるため、
Ｓ＝Ｍ_１６＝００００
であると特定することができる。
【０１６３】
最大値検出器３６では、光パルス信号認識装置１０の光検出器２４＿１〜１６により検出された光強度を示す光検出信号３５＿１〜１６を比較し、第１実施形態と同様に、最大の光検出信号を切替スイッチ３４へ出力する。或いは、入力信号と一致するマスクパターンを特定するための信号を切替スイッチへ送出する。切替スイッチ３４では、第１実施形態と同様に、この最大値検出器３６からの信号に基づいて、遅延メモリー３２から入力されたパケット信号をＬＡＮ又は基幹ネットワークへ分配する。
【０１６４】
このように、本実施形態では、０次の信号光も識別することができ、第１実施形態と比べて、さらに多くの種類のビットパターンを識別可能である。具体的に、例えば４ビットの信号の場合、１６（＝２^４）種類のビットパターン、すなわち４ビットで表現可能な全ビットパターンを識別可能である。
【０１６５】
なお、上記では、光検出器の出力の最大値を検出することで入力信号を特定できるように各光検出器の感度を定めた場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各光検出器の感度は、次数の異なる信号光を識別可能なように、マスクパターンの透過ビットに応じて適宜定めることができる。例えば、光検出器の出力の最小値を検出したり、或いは予め定められた所定値の出力を検出することで入力信号を特定できるように各光検出器の感度を定めてもよい。
【０１６６】
【発明の効果】
上記に示したように、本発明は、簡単な構成で高速な光信号の複数ビットを一括して認識することができ、且つ一括認する信号の識別能力を向上可能である、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るパルス信号認識装置の概略構成図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｅ）は、光スイッチ薄膜において、パラレル信号光が形成される様子を説明するための模式図である。
【図３】（Ａ）はマスク部材１６の平面図、（Ｂ）は、光検出器の配置を示す図である。
【図４】信号光と制御光とが成す角度について説明するための図である。
【図５】光検出器のほかの形態を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る光分配器の概略構成図である。
【図７】第２実施形態に係る光分配器の概略構成図である。
【図８】従来例に係るパルス信号認識装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 光パルス信号認識装置
１２ 光ファイバー
１４ レンズ
１６ マスク部材
１６＿１〜１５ マスクパターン
１８ 光スイッチ薄膜
２０ 光ファイバー
２２ レンズ
２３ 制御光照射装置
２４ 光検出器列
２４＿１〜１６ 光検出器
２５ 制御光
２６ 平行信号光
２６＿１〜４ パルス
２７ パラレル信号光
２８Ａ 透過部
２８Ｂ 非透過部
３０ 光分配器
３２ 遅延メモリー
３４ 切替スイッチ
３５＿１〜１６ 光検出信号
３６ 最大値検出器
４０ フィルター

Claims (11)

1. 非線形光学媒質を備え、該非線形光学媒質に制御光が照射されることにより、照射されたシリアル信号光と前記制御光の重複領域において前記シリアル信号光を透過又は反射すると共にパラレル信号光に変換する光スイッチ手段と、
   前記シリアル信号光と同期し、且つ前記シリアル信号光よりも長い所定周期の制御光を、前記シリアル信号光と所定角度を成して前記光スイッチ手段に照射する制御光照射手段と、
   前記光スイッチ手段からのパラレル信号光を、該パラレル信号光の各信号光の検出及び非検出の組合せからなる予め定めた所定パターンにより検出する検出手段と、
   前記所定パターンにおいて検出可能な前記信号光の個数に応じて、前記検出手段の検出感度を調整する調整手段と、
   を有することを備えた光パルス信号認識装置。
2. 前記検出手段は、前記所定パターンにおける検出可能な信号光の個数をｋとし、且つ該所定パターンによる前記パラレル信号光の検出感度をＱ_ｋとして、
   

   

   を満たすように前記検出感度を調整することを特徴とする請求項１に記載の光パルス信号認識装置。
3. 前記検出手段は、互いに異なる複数の前記所定パターンによる検出結果の最大値を検出する最大値検出手段を備え、前記最大値検出手段により検出した最大値を得た前記所定パターンにより前記パラレル信号光のビットパターンを特定する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光パルス信号認識装置。
4. 前記検出手段は、少なくとも１つのビット値が「１」であるビットパターンの前記パラレル信号光を特定する、ことを特徴とする請求項３に記載の光パルス信号認識装置。
5. 前記検出手段は、前記最大値検出手段により検出された前記最大値が予め定められた所定値よりも小さい場合、前記パラレル信号光は全てのビット値が「０」の信号であると特定する、ことを特徴とする請求項３に記載の光パルス信号認識装置。
6. 前記請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の光パルス信号認識装置と、
   前記シリアル信号光を前記光パルス信号認識装置による処理時間に応じて所定時間遅延して出力する遅延手段と、
   前記遅延手段から出力されたシリアル信号光を光パルス信号認識装置による認識結果に基づいて分配する切替スイッチと、
   を有することを特徴とする光分配器。
7. 非線形光学媒質を備え、該非線形光学媒質に制御光が照射されることにより、照射されたシリアル信号光と前記制御光の重複領域において前記シリアル信号光を透過又は反射すると共にパラレル信号光に変換する光スイッチ手段に対して、前記シリアル信号光と同期し、且つ前記シリアル信号光よりも長い所定周期の制御光を、前記シリアル信号光と所定角度を成して前記光スイッチ手段に照射し、
   前記光スイッチ手段からのパラレル信号光を、該パラレル信号光の各信号光の検出及び非検出の組合せからなる予め定めた所定パターンにより検出する光パルス信号認識方法において、
   前記所定パターンにおいて検出可能な信号光の個数に応じて、前記パラレル信号光の検出感度を調整する、
   ことを特徴とする光パルス信号認識方法。
8. 前記所定パターンにおける検出可能な信号光の個数をｋとし、且つ該所定パターンによる前記パラレル信号光の前記検出感度をＱ_ｋとし、
   

   

   を満たすように前記検出感度を調整したことを特徴とする請求項７に記載の光パルス信号認識方法。
9. 互いに異なる複数の前記所定パターンにより前記パラレル信号光の光量を検出し、検出光量が最大値を得た前記所定パターンにより前記パラレル信号光のビットパターンを特定する、ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光パルス信号認識方法。
10. 少なくとも１つのビット値が「１」であるビットパターンの前記パラレル信号光を検出する、ことを特徴とする請求項９に記載の光パルス信号認識方法。
11. 前記最大値が予め定められた所定値よりも小さい場合、前記パラレル信号光はビット値が全て「０」の信号であると特定する、ことを特徴とする請求項９に記載の光パルス信号認識方法。

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