JP2004254345A - Optical/optical and electric/optical signal converter and signal converting method - Google Patents
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Abstract
Description
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光−光型と電気−光型の信号変換装置と信号変換方法に関する。 The present invention relates to an optical-optical type and an electrical-optical type signal conversion device and a signal conversion method for inputting an optical pulse train such as an optical packet or the like and converting the parallel electric signal into one optical signal.
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。 2. Description of the Related Art In recent years, with the explosion of data communication represented by the Internet, a demand for faster optical signals has been increasing. However, after converting an optical signal into an electric signal by a light receiving element, there is a problem that an electric signal of 10 Gbps or more is directly processed by a conventional electronic circuit. For example, in optical packet communication, a router or the like decodes address information contained in a label of an optical packet to determine a label output port and a packet signal for avoiding collision between optical packets. Although a buffer memory function that delays by an arbitrary time is required, conventionally, since the functions of the label recognition processing and the memory processing are configured by a silicon-based LSI, the operation speed is 1 Gbps or less. .
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。 Therefore, it is becoming difficult to realize the label recognition processing and the memory processing for a high-speed optical packet signal using a conventional silicon-based electronic circuit.
そこで近年では、図14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。
In recent years, as shown in FIG. 14, a high-speed optical packet signal is converted into an electric signal by an O / E (optical / electric)
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、40Gbps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 Loop: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。
However, in such a method, the clock generation, the serial-parallel conversion, and the inverse conversion are all dependent on the
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。 On the other hand, independently of the above system, some researches on parallel conversion of high-speed serial optical signals (also referred to as spatial conversion time) have been performed. As a conventional optical serial-to-parallel conversion method, a method in which a high-speed optical signal is split into a plurality of signals and each optical signal is converted into a low-speed optical signal by using a high-speed optical-optical switch can be considered. For example, in the case where a high-speed optical signal of 100 Gbps is parallel-converted into ten low-speed optical signals of 10 Gbps, ten optical-optical switches are used.
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(非特許文献1)、エキシトン的巨大非線形効果を用いた方法(非特許文献2)、ホログラムを用いた方法(非特許文献3)などがあった。
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。 However, the conventional method using a plurality of light-to-light switches for the light serial-to-light parallel conversion has a problem that the device is considerably large and the power consumption is large. Further, the conventional method using the surface-emitted second harmonic generation has a problem that the efficiency is extremely low and the loss is extremely large because the non-resonant optical nonlinear effect is used. Further, the conventional method using the exciton-like giant nonlinear effect has a problem that it is necessary to cool the nonlinear medium to a liquid helium temperature in order to obtain a large nonlinear effect. Further, the conventional method using a hologram has a problem that the loss is extremely large because the diffraction effect is used. Therefore, such conventional methods all have extremely high running costs, are inefficient, and have a problem that it is very difficult to maintain stable performance over a long period of time.
そこで、本発明の目的は、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ための光−光型と電気−光型の信号変換装置と信号変換方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, in which an input high-speed optical packet signal performs its own conversion to a low-speed parallel optical signal by various silicon-based electronic circuits. An object of the present invention is to provide an optical-optical type and an electrical-optical type signal converter and a signal conversion method for realizing optical signal processing with low power consumption and a relatively simple configuration.
本発明の一形態は、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。 According to one embodiment of the present invention, an input high-speed optical packet converts itself into a low-speed parallel signal, thereby enabling signal processing in a silicon-based electronic circuit having a low operation speed but high functionality. Things. In the above-described conventional electronic circuit, a clock is extracted and the frequency division of the optical packet signal is repeated (10 GHz → 5 GHz, 2 lines → 2.5 GHz, 4 lines →...) To convert the signal into a low-speed parallel electric signal. Therefore, clock division and timing adjustment are required as needed. On the other hand, in the present invention, a single optical pulse is generated based on the first bit of the optical packet signal, and thereby, a part or all of the optical packet is parallel-converted collectively in the light state. With a very simple configuration, high-speed optical signal processing can be realized.
本発明では、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、光−光型シリアル−パラレル変換器に必要不可欠である)。 Further, the present invention can operate independently of the polarization state of an incoming optical packet, and can always keep the polarization state of an output optical pulse constant (this characteristic is based on the optical-optical serial-parallel conversion). Essential to the vessel).
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。 A method of batch-converting a part or the whole of an optical packet at a time is performed by converting a single optical pulse generated by the above method and a parallel optical packet signal branched into k signals and sequentially shifted in phase by 1 bit. This is realized by irradiating one point of the type optical switch and increasing the transmittance or the reflectance at that point. In this method, since there is no external power supply and only one point of the surface type optical switch is used, it is possible to operate at an extremely small light intensity. A converter can be configured. Furthermore, by arranging a bundle of a plurality of optical fibers at each one input port, it is possible to operate the surface type optical switch at multiple points, and use the same optical-optical serial-parallel converter. In this case, the number of parallel conversions can be greatly increased. Further, in the method based on the conventional electronic circuit, a plurality of parallel converters are required to process a plurality of optical packets. However, according to the present method, the parallel conversion of a plurality of optical packets is performed by one device. Can be performed independently and simultaneously.
本発明の別の形態は、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ことができる。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、本発明の電気−光型のパラレル−シリアル変換器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。 According to another aspect of the present invention, the single optical pulse is converted into an optical pulse train by a loop-shaped optical waveguide, and the optical-optical serial-parallel converter converts the optical packet into k bits sequentially and collectively. Is repeated, the entire optical packet is converted into a low-speed k optical signal train, converted into a k electric signal train by a low-speed photoelectric converter, and processed by a silicon-based electronic circuit. This method is effective when the optical packet length is long and it is desired to process the whole.For example, by using a silicon-based electronic memory as the electronic circuit, it is possible to freely write an extremely high-speed optical packet signal to the electronic memory. It becomes. Further, the k parallel electric signals read from the electronic memory are reconstructed again into a high-speed optical packet signal by the electro-optical type parallel-serial converter of the present invention and output.
以上説明したように、本発明によれば、低消費電力で、簡便かつ小型の高速光信号処理装置に好適な光−光型と電気−光型の信号変換装置と方法を構成することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to configure an optical-optical and electro-optical signal conversion device and method suitable for a simple, compact, high-speed optical signal processing device with low power consumption. It becomes.
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。 Further, according to the present invention, it is possible to cope with a burst signal, and it is also possible to freely perform a partial processing or a whole processing of a high-speed optical packet.
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。 Further, according to the present invention, by combining the above-described techniques such as serial-parallel conversion, optical clock pulse generation, and parallel-serial conversion, and using a label recognition circuit or an electronic memory as an electronic circuit, the future extremely high speed is realized. High-speed optical label recognition (a function to read address information of optical packets and determine output ports), which is indispensable as a router function, and a high-speed optical buffer memory (to prevent optical packets from colliding at output ports, (A function of temporarily saving), optical bit rate conversion (conversion of high-speed optical packets to low-speed optical packets, or vice versa), and the like.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[光−光型のシリアル−パラレル変換器]
図1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1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、204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。
[Optical-optical serial-parallel converter]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical-optical serial-
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1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201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203によって、面型光スイッチ204上の1点に集光される。
The input optical packet is divided into k packets by the
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。 When a control light pulse is applied to the surface type optical switch 204, the surface-type optical switch 204 transmits light when the absorption coefficient decreases in the active layer and the transmittance increases because the refractive index in the active layer changes. An etalon type or the like whose rate changes is used. In any case, when the control light pulse (optical clock) is “0”, the transmittance of the surface-type optical switch 204 is extremely low, and these parallel optical signals cannot pass, but the control light pulse is “1”. In this case, the transmittance increases so that those parallel optical signals can pass.
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。
Since the 24 parallel optical signals spatially arranged are delayed by one bit for each port, the original optical signal continues at the timing when the control optical pulse reaches the optical switch 204. The 24-bit data arrives at the optical switch 204 in parallel at the same time. Therefore, when the transmittance of the optical switch 204 increases due to the control light pulse, the 24-bit data of all ports simultaneously passes through the optical switch 204 and is spatially developed again by the
図2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1に示した面型光スイッチ204の片方の面(図2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206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。
FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of an optical serial-to-parallel converter using a reflection type surface
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。
By setting the control light A and each signal light B to linearly polarized light passing through the
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。
However, in the case of this method, even when the control light A is “0”, a part of the signal light that is not completely absorbed by the surface
そこで、ここでは、図3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、PBS208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211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。
Therefore, here, as shown in FIG. 3, the parallel optical signal and the control light obtained by demultiplexing the optical signal are preset to linearly polarized light passing through the
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。
Electrons and holes exist in which two states of up spin and down spin degenerate with respect to one energy state. Now, considering the exciton transition between an electron and a heavy hole, when a circularly polarized control light is incident on one point of a multiple quantum wells layer (MQW layer) of the
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。活性層として一般に使われる摂氏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1037cm−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。
The switching speed of the planar
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4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209,209A、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。
By the way, in the above method, the polarization state of the parallel optical signal is limited to linearly polarized light. However, when considering applications in actual optical communication and the like, it is necessary to operate on an optical signal having an arbitrary polarization state. Therefore, in FIG. 4, the reflection type surface
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211,211A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。
The central circularly polarized control light is split into two orthogonal linearly polarized lights of the same intensity by the
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211,211A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。
Therefore, the parallel optical signal incident with an arbitrary polarization is split by the
図1−図4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。
In the method of FIGS. 1 to 4, it is necessary to increase the number of
そこで、図5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6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。
Therefore, as shown in FIG. 5, a method is considered in which L optical fibers are bundled from one lens of the
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7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。 On the other hand, in the conventional electrical method, the same number of electrical serial-to-parallel converters were required to process a plurality of optical packets, but using this method, as shown in FIG. , And B2, the other optical packet signals are input, so that the parallel conversion processing of a plurality of optical packet signals can be performed independently and simultaneously using one optical-optical serial-parallel converter. .
図1−図7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8(図1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8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1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1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1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。
An optical signal processing apparatus for performing optical serial-optical parallel conversion, for example, as shown in FIG. 8 (corresponding to FIG. 1), by reversing the optical signal and control light input ports shown in FIGS. It becomes possible. That is, in FIG. 8, two types of optical signals are used, a high-speed signal light A and a low-speed repetitive probe light B. In FIG. 1, a serial optical signal A is input from a port for inputting control light, and an optical signal is input in FIG. A parallel probe light B (hereinafter, referred to as a probe light instead of a control light due to a difference in action) is input from a port to be connected, so that one serial signal light A is converted into a serial-parallel signal by a plurality of probe lights B. Convert. At this time, the light pulse train of the signal light A and the probe light B is condensed by the condensing
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。
The plurality of probe lights B spatially arranged are delayed by one bit of the signal light A for each port, and have different phases. If the number of the probe lights B is k, the cycle of each probe light B is k times of 1 bit of the signal light A. Therefore, a certain bit of the signal light A is the first probe light, the second bit is the second probe light, the third bit is the third probe light,..., The k-th bit is the k-th probe light. Is synchronized with For this reason, when the bit of the signal light A synchronized with the probe light B is “1”, the signal light increases the transmittance of the surface-type optical switch 204, so that the probe light becomes “1” and the probe light becomes “1”. When the bit of the signal light A synchronized with B is “0”, the probe light becomes “0” and appears on the
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。
In this way, the probe light B of each port is sequentially modulated in transmittance by the multiple quantum well layer of the surface type optical switch 204 by the signal light A, and is developed spatially in parallel again by the
図2−図7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。
Also in the configurations of FIGS. 2 to 7, it is possible to perform optical serial-optical parallel conversion in the same manner as described above. Furthermore, by integrally configuring the
上述した実施形態では、面型光スイッチ204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。
In the above-described embodiment, since only one point of the surface type
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。 The optical-optical serial-parallel conversion uses a transmission-type or reflection-type surface-type optical switch having a semiconductor multiple quantum well layer, thereby realizing extremely small size and low power consumption as a whole. Even in the electric-optical parallel-serial conversion, an extremely simple configuration is used as described later. As described above, the configuration in which light is actively used for the input / output portion and the Si-based electronic memory circuit is used for the memory portion enables a very high-speed burst optical signal to be handled, and a large capacity, small size, An optical memory with low power consumption can be realized.
[光メモリ]
次に、本発明の光−光型シリアル−パラレル変換装置および電気−光型パラレル−シリアル変換装置を用いた光メモリについて説明する。本例では、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。
[Optical memory]
Next, an optical memory using the optical-optical serial-parallel converter and the electro-optical parallel-serial converter of the present invention will be described. In this example, as in the above-described embodiment, the first bit of the input optical packet is always set to “1”, and each time an optical packet is input, a single optical pulse is always generated at the same timing. This is put into a loop-shaped optical waveguide, and an optical pulse train having a period k times the bit period of the optical packet is generated. Further, using the optical pulse train, an input optical packet is converted into k parallel optical signals by an optical-optical serial-parallel conversion, and the k parallel optical signals are converted into k parallel optical signals by a light receiving element. After being converted into an electric signal, it is simultaneously written into k memory circuits constituted by electronic circuits. For reading from the k memory circuits, k parallel electric signals are simultaneously read, converted into one optical pulse train by electro-optical parallel-serial conversion, and output as an optical packet.
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。 The optical-optical serial-parallel conversion uses a transmission-type or reflection-type surface-type optical switch having a semiconductor multiple quantum well layer, thereby realizing extremely small size and low power consumption as a whole. Even in the electric-optical parallel-serial conversion, an extremely simple configuration is used as described later. As described above, the configuration in which light is actively used for the input / output portion and the Si-based electronic memory circuit is used for the memory portion enables a very high-speed burst optical signal to be handled, and a large capacity, small size, An optical memory with low power consumption can be realized. The details will be described below.
図9は本発明の光−光型と電気−光型の信号変換装置を構成要素として含む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、その一方は光パルス列発生器(図示しない)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。
FIG. 9 is a diagram showing the overall configuration of an optical memory device including the light-light type and electric-light type signal conversion devices of the present invention as constituent elements. The input optical packet P is split into two by a demultiplexer (not shown), and one of the two is input to an optical pulse train generator (not shown), where it has a low speed of k times the bit period of the original optical packet. An optical pulse train is generated. The optical pulse train is input to the above-mentioned optical-optical serial-
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10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301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403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。
As shown in FIG. 10, an Si-based memory cell array 400 (hereinafter referred to as a memory array) has k
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403,404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。
When reading data written in each
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11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11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。
As a method of sending k output electric signals from the
[電気−光型のパラレル−シリアル変換器]
図12は本発明による上記の電気−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505の間に設けても良い。
[Electrical-optical parallel-serial converter]
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the above-mentioned electro-optical type parallel-
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401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。
In the
図13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12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。
FIG. 13 is a diagram illustrating another configuration example of the electro-optical type parallel-
そこで、このようにkが大きい場合は、図13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。
Therefore, when k is large as described above, as shown in FIG. 13, k parallel electric signals are bundled in units of n to create m parallel electric signal trains (k = n × m), Similarly to the above, the original high-speed optical packet signal is output again by the m
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13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509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。
To bundle the n parallel electric signals, n of the k parallel electric signals output simultaneously from the
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509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。
Further, the optical clock (the cycle is k times the bit cycle of the original optical packet) is delayed one bit at a time by an
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505A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。
The electric pulse train signal obtained as described above is input to one of the
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、本発明による光−光型のシリアル−パラレル変換器200を用いて、Si系メモリ回路(図示しない)に書き込み、本発明による電気−光型のパラレル−シリアル変換器500を用いて、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。
As described above, according to the above-described embodiment of the present invention, a high-speed burst optical packet signal is converted to a Si-based memory circuit (shown in the figure) by using the optical-optical serial-
以上の説明から理解できるように、本発明は、例えば、本発明による上述したシリアル−パラレル変換、パラレル−シリアル変換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ので、産業の発展に大いに寄与できると期待できる。 As can be understood from the above description, the present invention realizes functions such as label processing, optical memory, and optical bit rate conversion by combining the above-described serial-parallel conversion and parallel-serial conversion techniques according to the present invention. It is possible to realize high-performance optical information processing devices or systems, such as high-performance routers and optical computers, by combining them, and is expected to greatly contribute to the development of industry. it can.
1 O/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
4 Siメモリセルアレイ
5 電気パラレル−シリアル変換器
6 E/O送信回路
104 光−光型シリアル−パラレル変換器
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
400 Si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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 O /
208 Polarizing Beam Splitter (PBS)
209 λ / 4
Claims (8)
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または直線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。 A demultiplexer for demultiplexing an input burst optical packet signal into k parallel optical signals;
An optical delay unit for sequentially delaying each of the k optical signals demultiplexed by the demultiplexer by one bit;
A polarizing beam splitter through which k parallel optical signals delayed by one bit by the optical delay unit and control light pulses of circularly or linearly polarized light pass;
A λ / 4 wavelength plate disposed on the entire surface on one or two output sides of the polarizing beam splitter, or only on a portion through which a central control light pulse passes;
A lens for condensing the transmitted light of the polarization beam splitter and the λ / 4 wavelength plate at one point,
And a reflective surface type optical switch for receiving the light condensed by the lens.
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または直線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。 A demultiplexer for demultiplexing the input burst optical packet signal into k × L parallel optical signals;
An optical delay unit for sequentially delaying k × L optical signals demultiplexed by the demultiplexer by one bit,
A demultiplexer that demultiplexes the input control light pulse, which is the single light pulse, into L light beams;
A total of (k + 1) × L optical waveguides for propagating the k × L optical signals and the L control optical pulses that are demultiplexed by the demultiplexer and delayed by the optical delay device;
A lens array including k + 1 lenses for converting the light output from the optical waveguide into parallel light;
A polarization beam splitter through which the k parallel optical signals delayed by one bit and the control light pulse of circular polarization or linear polarization pass;
A λ / 4 wavelength plate disposed on the entire surface on one or two output sides of the polarizing beam splitter, or only on a portion through which a central control light pulse passes;
A lens for condensing light transmitted through the polarizing beam splitter and the λ / 4 wavelength plate;
A reflective surface-type optical switch that receives light collected by the lens;
And a lens array configured by k + 1 lenses for separating and condensing the light reflected by the surface-type optical switch and output from the polarization beam splitter. A parallel converter.
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または直線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。 L demultiplexers for demultiplexing each of the L burst optical packet signals input in parallel into k parallel optical signals;
L optical delay devices for sequentially delaying each of the k optical signals demultiplexed by the demultiplexer by one bit;
A demultiplexer that demultiplexes the input control light pulse, which is the single light pulse, into L light beams;
A total of (k + 1) × L optical waveguides for propagating the k × L optical signals and the L control optical pulses that are demultiplexed by the demultiplexer and delayed by the optical delay device;
A lens array including k + 1 lenses for converting the light output from the optical waveguide into parallel light;
A polarization beam splitter through which the parallel optical signal and the circularly or linearly polarized control light pulse pass,
A λ / 4 wavelength plate disposed on the entire surface on one or two output sides of the polarizing beam splitter, or only on a portion through which a central control light pulse passes;
A lens for condensing light transmitted through the polarizing beam splitter and the λ / 4 wavelength plate;
A reflective surface-type optical switch that receives light collected by the lens;
And a lens array configured by k + 1 lenses for separating and condensing the light reflected by the surface-type optical switch and output from the polarization beam splitter. A parallel converter.
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−シリアル変換装置。 m (m = k / n) sets of sample-and-hold units for sampling k parallel electric signals in units of n;
K photoconductive switches for taking out the electric charges sampled and stored in units of n units in the sample and hold unit as one electric pulse train signal,
An optical pulse light source,
A demultiplexer for demultiplexing the optical signal output from the optical pulse light source into m optical signals;
M optical modulators for modulating the m parallel optical signals split by the splitter with the m parallel electrical signals output from the photoconductive switch;
An optical delay unit that delays the m parallel optical signals by one bit at an input side or an output side of the m optical modulators;
A multiplexer for combining the m parallel optical signals delayed by the optical delay unit into one optical pulse train to form an optical packet signal. .
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。 The control light pulse of the circularly polarized light or the linearly polarized light is passed through a polarizing beam splitter to be split into two linearly polarized lights transmitting and reflecting 90 degrees, each of which is converted into a circularly polarized light again by a λ / 4 wavelength plate. Then, the light is irradiated to one point of the surface type optical switch by the condenser lens, and the reflectance at that point is modulated.
On the other hand, the input optical packet signal is branched into k pieces, and the phases are sequentially shifted by one bit, and the k optical packets are spatially parallel passed through the polarizing beam splitter. Irradiate the same point on the surface type optical switch,
Only the optical pulse in the optical packet that has entered the surface-type optical switch at the same timing as the control optical pulse is reflected by the surface-type optical switch, thereby converting a part or all of the optical packet in the optical packet into parallel. A light-light type serial-parallel conversion method.
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。 The control light pulse of the circularly polarized light or the linearly polarized light is branched into L light beams, each of which is spatially parallel and propagates with a slight difference in angle. Modulate the transmittance or reflectance at those points,
On the other hand, an input optical packet signal is branched into k × L signals, the phases of which are sequentially shifted by 1 bit, and the k × L optical packets are propagated spatially in parallel at different angles (for each k packets). The same angle), irradiating the same L points of the surface type optical switch with the condenser lens,
Only the optical pulse in the optical packet that has entered the surface-type optical switch at the same timing as the control optical pulse is reflected by the surface-type optical switch, thereby converting a part or all of the optical packet in the optical packet into parallel. A light-light type serial-parallel conversion method.
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。 L control light pulses of different circularly polarized light or linearly polarized light are respectively propagated in a spatially parallel manner with a slight difference in angle, and irradiate different L points of the planar optical switch with a condenser lens, Modulate the transmittance or reflectance at those points,
On the other hand, L different optical packet signals that are input independently are respectively branched into k signals, and the phases are sequentially shifted by 1 bit, and these k × L optical packets are spatially different in parallel from packet to packet. Propagate at an angle, and irradiate the same L points of the surface type optical switch by the condenser lens,
Only the optical pulse in the optical packet that has entered the surface-type optical switch at the same timing as the control optical pulse reflects the surface-type optical switch, thereby parallelizing some or all of the optical pulses of the plurality of optical packets. A light-optical serial-parallel conversion method.
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−シリアル変換方法。 A part of k parallel electric signals is sampled and stored as a charge in a capacitor,
By sequentially discharging the charges accumulated in the sample-and-hold unit by the n photoconductive switches or transistors, an n-bit electric pulse train signal is output (m = k / n),
The optical pulse output from the optical pulse light source is split into m light pulses, and is passed through an optical modulator to which the m electric pulse trains are applied, thereby converting the light pulses into m optical signal trains and delaying them by one bit. An electrical-optical parallel-serial conversion method, wherein the signal is converted into one high-speed optical signal sequence by combining the signals with a multiplexer again.
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