JP2005173530A - 光信号処理方法及び装置、非線形光ループミラーとその設計方法並びに光信号変換方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光符号化回路200は光強度に関する入出力特性が異なる周期性を有する光非線形素子を備えた複数の光符号化器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列を、第1の波長とは異なる近傍の第2の波長を有しかつ光標本化された光アナログ信号のパルス列である制御光に従って光符号化し、光符号化された複数の信号光のパルス列を各光符号化器から出力する。次いで、光量子化回路300は、各光符号化器にそれぞれ接続され、光強度に関する入出力特性が周期性を有する光非線形素子を備えた複数の光しきい値処理器を用いて、第1の波長とは異なる近傍の第3の波長を有する搬送波光のパルス列を、光符号化された複数の信号光のパルス列に従ってそれぞれ光しきい値処理を行うことにより光量子化して光ディジタル信号として出力する。
【選択図】図1
Description
光強度に関する入出力特性が互いに異なる周期性をそれぞれ有する光非線形素子を備えた複数の光符号化器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列を、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有しかつ光標本化された光アナログ信号のパルス列である制御光に従って光符号化し、光符号化された複数の信号光のパルス列を上記各光符号化器から出力するステップと、
上記各光符号化器にそれぞれ接続され、光強度に関する入出力特性が非線形性を有する光非線形素子を備えた1つ又は複数の光しきい値処理器を用いて、上記光符号化された複数の信号光のパルス列に対して光しきい値処理を行うことにより光量子化し、光量子化されたパルス列を光ディジタル信号として出力するステップとを含むことを特徴とする。
光強度に関する入出力特性が互いに異なる周期性をそれぞれ有する光非線形素子を備えた複数の光符号化器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列を、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有しかつ光標本化された光アナログ信号のパルス列である制御光に従って光符号化し、光符号化された複数の信号光のパルス列を上記各光符号化器から出力する光符号化手段と、
上記各光符号化器にそれぞれ接続され、光強度に関する入出力特性が非線形性を有する光非線形素子を備えた1つ又は複数の光しきい値処理器を用いて、上記光符号化された複数の信号光のパルス列に対して光しきい値処理を行うことにより光量子化し、光量子化されたパルス列を光ディジタル信号として出力する光量子化手段とを備えたことを特徴とする。
2分岐されたそれぞれの光信号と制御光信号との間で起こる相互位相変調(XPM)によってそれぞれの光信号に発生する位相シフトの差が2nπ(nは1以上の整数である。)となるときの上記出力光信号のパワーが、上記出力光信号のパワーの最大値に対して所定のしきい値以下となるように、それぞれの光信号と上記制御光信号の間で発生するパラメトリック利得を抑制することを特徴とする。
上記非線形媒質が上記制御光信号の波長において正常分散の特性を有することを特徴とする。
2分岐されたそれぞれの光信号と上記制御光信号との間で起こる相互位相変調(XPM)によって、それぞれの光信号に発生する位相シフトの差が2π以上であることを特徴とする。
入力光信号のパワーに対する出力光信号のパワーの関係で表される伝達関数とその周期(φmax)を決定する第1のステップと、
光信号処理に適した、出力光信号のしきい値を決める第2のステップと、
非線形媒質の非線形定数と分散特性、及び制御光信号の波長とピークパワーを仮決めする第3のステップと、
位相シフトが上記周期φmaxに及んでいるかを判別し、及んでいなければ上記第3のステップに戻る第4のステップと、
上記光信号がパラメトリック利得によって増幅された割合をG、上記出力光信号のパワーの最大値に対する上記しきい値の割合をTとしたときにG<2T+1を満足するかを判別し、満足していなければ上記第3のステップに戻る第5のステップとを含むことを特徴とする。
上記出力光信号のパワーの最大値に対して、位相シフトの差が2nπ(nは1以上の整数である。)となるときの上記出力光信号のパワーが2値化処理のしきい値以下となるように、上記光信号(A)と上記制御光信号の間で発生するパラメトリック利得を抑制することを特徴とする。
図1は本発明の第1の実施形態に係る光A/D変換装置100の動作を示すブロック図及びタイミングチャートである。本実施形態に係る光A/D変換装置100は、入力される光アナログ信号を標本化し、符号化し、量子化することにより光ディジタル信号を出力する。図1の例では、光アナログ信号を4ビットの光ディジタル信号にA/D変換することが例示されている。
(1)信号光を入力するための、非線形光ループミラー10の一端側の端子をT11とする。
(2)光符号化された信号光を出力するための、他端側の端子をT12とする。
(3)一端近傍であってループ内側の端子をT21とする。
(4)他端近傍であってループ内側の端子T22とする。
(1)制御光を入力するための、光ファイバケーブル19の一端側の端子をT31とする。
(2)光カップラ11の端子T2に近接する、非線形光ループミラー10上の端子をT32とする。
(3)光ファイバケーブル19の他端側の端子をT41とする。
(4)光カップラ11の端子T2よりは、非線形光ループミラー10の他端側(端子T22側)の非線形光ループミラー10上の端子をT42とする。
φ1R NL=γL[|E1|2+2|E2|2] (1)
γ=(ω1n2)/(cAeff) (2)
φ1L NL=γL|E1|2 (3)
Δφ1R NL=2γ|E2|2L (4)
次いで、第2の実施形態では、上記光A/D変換装置100などに用いられる非線形光ループミラー(Nonlinear Optical Loop Mirror:以下、NOLMという。)について以下に説明する。
Pout/Pin=[1−cos(φXPM)]/2 (5)
[数6]
φXPM=2γ(Pc−Pave)L (6)
(i)非線形媒質であるHNLF504の非線形性、距離、そして制御光531のパワーのいずれか、あるいはすべてを大きくする、
(ii)制御光531と信号光530の偏光状態を最適(XPMの発生効率を最大)にする、
(iii)制御光531と信号光530の波長差が分散を介して群遅延が発生する(以下、ウォークオフという)のを避けるために、非線形媒質であるHNLF504の分散値もしくは与えられた分散値に対して信号光530と制御光531の波長配置を変えることで、ウォークオフを抑えるように設定する、
(iv)ウォークオフも考慮に入れて、時間軸上で制御光531と信号光530の位置を最適にする、などの方法によって、効率よくXPMを発生させ位相シフトを大きくすることができる。
G(z)=1+(γ2P0 2/g2)sinh2(gz) (7)
[数8]
g2=γ2P0 2−κ2/4 (8)
[数9]
κ=Δk+2γP0 (9)
[数10]
Δk=Δω2k0” (10)
(1)HNLFのファイバ長が406m、非線形定数が12W−1km−1、零分散波長が1567nm、分散スロープが0.021ps/nm2/km(制御光波長における分散値は−0.315ps/nm/km)、ファイバ損失が0.426dB/kmであるNOLMの伝達特性を図37に示す。
(2)HNLFのファイバ長が403m、非線形定数が12W−1km−1、零分散波長が1568nm、分散スロープが0.021ps/nm2/km(制御光波長における分散値は−0.336ps/nm/km)、ファイバ損失が0.411dB/kmであるNOLMの伝達特性を図38に示す。
図39は本発明の第3の実施形態に係る多値光信号復号器400の構成を示すブロック図であり、図40は図39の各光信号処理器401,402における入力パルス強度に対する出力パルス強度を示すグラフである。
図43は本発明の第4の実施形態に係る光論理演算回路600の構成を示すブロック図であり、図44(a)は図43の光論理演算回路600のOR演算における入力光パルス強度に対する出力光パルス強度を示すグラフであり、図44(b)は図43の光論理演算回路600のAND演算における入力光パルス強度に対する出力光パルス強度を示すグラフであり、図44(c)は図43の光論理演算回路600のNOT演算における入力光パルス強度に対する出力光パルス強度を示すグラフであり、図44(d)は図43の光論理演算回路600のEXOR演算における入力光パルス強度に対する出力光パルス強度を示すグラフである。
(a)OR演算及びNOR演算のときには、伝達関数は、図44(a)に示すように、入力光パルス強度が0のときに出力光パルス強度が0であり、これより、入力光パルス強度が増大するにつれて出力光パルス強度が3Aの周期の正弦波形状で変化する。ここで、光帯域通過フィルタ14からOR演算結果の光信号を得ることができるとともに、光帯域通過フィルタ14AからNOR演算結果の光信号を得ることができる。
(b)AND演算及びNAND演算のときには、伝達関数は、図44(b)に示すように、入力光パルス強度が0のときに出力光パルス強度が0であり、これより、入力光パルス強度が増大するにつれて出力光パルス強度が6Aの周期の正弦波形状で変化する。ここで、光帯域通過フィルタ14からAND演算結果の光信号を得ることができるとともに、光帯域通過フィルタ14AからNAND演算結果の光信号を得ることができる。
(c)NOT演算のときには、伝達関数は、図44(c)に示すように、入力光パルス強度が0のときに出力光パルス強度がBであり、これより、入力光パルス強度が増大するにつれて出力光パルス強度が2Aの周期の正弦波形状で変化する。ここで、光帯域通過フィルタ14AからNOT演算結果の光信号を得ることができる。
(d)EXOR演算のときには、伝達関数は、図44(d)に示すように、入力光パルス強度が0のときに出力光パルス強度が0であり、これより、入力光パルス強度が増大するにつれて出力光パルス強度が2Aの周期の正弦波形状で変化する。ここで、光帯域通過フィルタ14からEXOR演算結果の光信号を得ることができる。
図45は本発明の実施形態に係る第4の実験システムの構成を示すブロック図であり、図46は図45の第4の実験システムの実験結果であって、制御光の平均電力に対する出力信号光の平均電力を示すグラフである。
図47及び図48は本発明の実施形態に係る第5の実験システムの構成を示すブロック図であり、図47は当該第5の実験システムにおける信号光及び制御光を発生する光回路部であり、図48は上記発生された信号光及び制御光に対して符号化し、しきい値処理を実行するための光回路部である。
10A…偏波コントローラ、
11,12…光カップラ、
13…光アイソレータ、
14,14A…光帯域通過フィルタ、
15…光遅延回路、
15A…可変光遅延回路、
16…光アイソレータ、
16A…光サーキュレータ、
17…光増幅器、
18…光アイソレータ、
19…光ファイバケーブル、
19A…偏波コントローラ、
20…非線形光ループミラー、
20A…偏波コントローラ、
20B…光減衰器、
21,22…光カップラ、
23…光アイソレータ、
24…光帯域通過フィルタ、
25…レーザダイオード、
26,26A…光アイソレータ、
27…光増幅器、
28…光アイソレータ、
29…光ファイバケーブル、
30…標本化信号発生器、
31…レーザダイオード、
32…光アイソレータ、
41…光標本化回路、
42…光アイソレータ、
50…ファイバリングレーザ、
51,52…光帯域通過フィルタ、
53…光変調器、
54…データ信号発生器、
55,56,57…光分配器、
61,62…ファイバリングレーザ、
63…光遅延回路、
71,72,73…光カップラ、
81,82…光導波路、
91,92,93…光カップラ、
94…光アイソレータ、
95…光帯域通過フィルタ、
100…光A/D変換装置、
101,102…光ファイバケーブル、
103…分散補償光ファイバケーブル、
104…光帯域通過フィルタ、
105…光カップラ、
106…偏波コントローラ、
111…高複屈折光ファイバケーブル、
112…偏光子、
200、200A…光符号化回路、
201,202,203,201A,202A,203A…光符号化器、
300,300A…光量子化回路、
301,302,303,311,312,313,322,323,333、301A,302A,303A…光しきい値処理器、
400…多値光信号復号器、
401,402…光信号処理器、
410…光カップラ、
411,412…信号光パルス光源、
421…光遅延回路、
422…光カップラ、
500…非線形光ループミラー(NOLM)、
501…光ファイバ、
502…光カップラ、
504…高非線形ファイバ(HNLF)、
510…光信号の入力端、
511,512…光ファイバ端、
513…出力端、
524…制御光入力手段、
530…入力信号光、
531…制御光、
532,533…伝搬光、
534…出力信号光、
550…非線形光ループミラー(NOLM)
551…光ファイバ、
552…3dB光カップラ、
553…17dB光カップラ、
554…高非線形ファイバ(HNLF)、
561,562…3dBカップラの端子、
571…制御光入力端、
574…WDMカップラ、
580…入力端、
591,592…偏波コントローラ、
593…反射光受光端、
595…C/Lバンド用WDMカップラ、
597…遅延線、
598…光サーキュレータ、
600…光論理演算回路、
601,601A…光信号処理器、
602…光カップラ、
603…信号光パルス光源、
611,621…光源、
612,622…光増幅器、
613…パワーメータ、
623…光減衰器、
701…レーザ光源、
702…光増幅器、
703…偏波コントローラ、
704,713…光カップラ、
705…高非線形光ファイバケーブル(HNLF)、
706…光帯域通過フィルタ、
711…レーザ光源、
712,716…光増幅器、
715…分散補償光ファイバケーブル(DCF)、
717…可変光減衰器、
721…光増幅器、
722,723,724,731,732…光カップラ、
725,726,727…光遅延回路、
733,734…光減衰器。
Claims (69)
- 光強度に関する入出力特性において所定の周期性を有する光非線形素子を備えた光信号処理器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列に対して、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有するパルス列である制御光に従って所定の信号処理を実行して出力するステップを含むことを特徴とする光信号処理方法。
- 光強度に関する入出力特性において、所定の光論理演算に対応した周期性を有する光非線形素子を備えた光信号処理器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列に対して、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有するパルス列である制御光を複数用いることによって、又は上記第1の波長とは異なる複数の波長を有するパルス列である制御光を用いることによって、所定の光論理演算処理を実行して出力するステップを含むことを特徴とする光信号処理方法。
- 上記光符号化器は第1の光非線形素子からなり、上記信号光のパルス列を入力する第1の入力端と、上記制御光のパルス列を入力する第2の入力端と、上記光符号化された信号光のパルス列を出力する出力端とを有することを特徴とする請求項1又は2記載の光信号処理方法。
- 光強度に関する入出力特性が互いに異なる周期性をそれぞれ有する光非線形素子を備えた複数の光符号化器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列を、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有しかつ光標本化された光アナログ信号のパルス列である制御光に従って光符号化し、光符号化された複数の信号光のパルス列を上記各光符号化器から出力するステップを含むことを特徴とする光信号処理方法。
- 上記複数の光符号化器は、光強度に関する入出力特性が周期T/2(N−2)をそれぞれ有するN個の光符号化器であり、ここで、Nは量子化ビット数を表す自然数(N=1,2,3,…)であることを特徴とする請求項4記載の光信号処理方法。
- 光強度に関する入出力特性が互いに異なる周期性をそれぞれ有する光非線形素子を備えた複数の光信号処理器を用いて、第1の波長を有する多値光信号のパルス列を、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有するパルス列である制御光に従って、複数の2値光信号に復号して出力するステップを含むことを特徴とする光信号処理方法。
- 上記各光符号化器は第1の光非線形素子からなり、上記信号光のパルス列を入力する第1の入力端と、上記制御光のパルス列を入力する第2の入力端と、上記光符号化された信号光のパルス列を出力する出力端とを有することを特徴とする請求項4乃至6のうちのいずれか1つに記載の光信号処理方法。
- 上記第1の光非線形素子は、非線形光ループミラーであることを特徴とする請求項1乃至7のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記第1の光非線形素子は、非線形光学効果である光カー効果を用いたカーシャッタであることを特徴とする請求項1乃至7のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記第1の光非線形素子は、導波路型マッハツェンダ干渉計であることを特徴とする請求項1乃至7のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 光強度に関する入出力特性において所定の周期性を有する光非線形素子を備えた光信号処理器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列に対して、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有するパルス列である制御光に従って所定の信号処理を実行して出力する信号処理手段を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
- 光強度に関する入出力特性において、所定の光論理演算に対応した周期性を有する光非線形素子を備えた光信号処理器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列に対して、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有するパルス列である制御光を複数用いることによって、又は上記第1の波長とは異なる複数の波長を有するパルス列である制御光を用いることによって、所定の光論理演算処理を実行して出力する演算手段を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
- 上記光符号化器は第1の光非線形素子からなり、上記信号光のパルス列を入力する第1の入力端と、上記制御光のパルス列を入力する第2の入力端と、上記光符号化された信号光のパルス列を出力する出力端とを有することを特徴とする請求項11又は12記載の光信号処理装置。
- 光強度に関する入出力特性が互いに異なる周期性をそれぞれ有する光非線形素子を備えた複数の光符号化器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列を、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有しかつ光標本化された光アナログ信号のパルス列である制御光に従って光符号化し、光符号化された複数の信号光のパルス列を上記各光符号化器から出力する光符号化手段を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
- 上記複数の光符号化器は、光強度に関する入出力特性が周期T/2(N−2)をそれぞれ有するN個の光符号化器であり、ここで、Nは量子化ビット数を表す自然数(N=1,2,3,…)であることを特徴とする請求項14記載の光信号処理装置。
- 光強度に関する入出力特性が互いに異なる周期性をそれぞれ有する光非線形素子を備えた複数の光信号処理器を用いて、第1の波長を有する多値光信号のパルス列を、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有するパルス列である制御光に従って、複数の2値光信号に復号して出力する多値復号手段を備えたことを特徴とする光信号処理装置。
- 上記各光符号化器は第1の光非線形素子からなり、上記信号光のパルス列を入力する第1の入力端と、上記制御光のパルス列を入力する第2の入力端と、上記光符号化された信号光のパルス列を出力する出力端とを有することを特徴とする請求項14乃至16のうちのいずれか1つに記載の光信号処理装置。
- 上記第1の光非線形素子は、非線形光ループミラーであることを特徴とする請求項11乃至17のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記第1の光非線形素子は、非線形光学効果である光カー効果を用いたカーシャッタであることを特徴とする請求項11乃至17のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記第1の光非線形素子は、導波路型マッハツェンダ干渉計であることを特徴とする請求項11乃至17のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 光標本化された光アナログ信号を光ディジタル信号に光アナログ/ディジタル変換する光信号処理方法であって、
光強度に関する入出力特性が互いに異なる周期性をそれぞれ有する光非線形素子を備えた複数の光符号化器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列を、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有しかつ光標本化された光アナログ信号のパルス列である制御光に従って光符号化し、光符号化された複数の信号光のパルス列を上記各光符号化器から出力するステップと、
上記各光符号化器にそれぞれ接続され、光強度に関する入出力特性が非線形性を有する光非線形素子を備えた1つ又は複数の光しきい値処理器を用いて、上記光符号化された複数の信号光のパルス列に対して光しきい値処理を行うことにより光量子化し、光量子化されたパルス列を光ディジタル信号として出力するステップとを含むことを特徴とする光信号処理方法。 - 上記光符号化するステップの前に、光アナログ信号を所定の標本化周波数で光標本化して、光標本化された光アナログ信号を出力するステップをさらに含むことを特徴とする請求項21記載の光信号処理方法。
- 上記複数の光符号化器は、光強度に関する入出力特性が周期T/2(N−2)をそれぞれ有するN個の光符号化器であり、ここで、Nは量子化ビット数を表す自然数(N=1,2,3,…)であることを特徴とする請求項21又は22記載の光信号処理方法。
- 上記光量子化するステップにおいて、上記光符号化された複数の信号光のパルス列毎に、1つの光しきい値処理器又は縦続接続された複数の光しきい値処理器を用いてそれぞれ入力される信号光のパルス列を光量子化することを特徴とする請求項21乃至23のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記各光符号化器は第1の光非線形素子からなり、上記信号光のパルス列を入力する第1の入力端と、上記制御光のパルス列を入力する第2の入力端と、上記光符号化された信号光のパルス列を出力する出力端とを有することを特徴とする請求項21乃至24のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記各光しきい値処理器は第2の光非線形素子からなり、所定の搬送波光の連続光又はパルス列を入力する第1の入力端と、上記光符号化された信号光のパルス列を入力する第2の入力端と、上記光量子化されたパルス列を出力する出力端とを有することを特徴とする請求項21乃至25のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記各光しきい値処理器は第2の光非線形素子からなり、所定の搬送波光の連続光又はパルス列を入力する入力端と、上記光量子化されたパルス列を出力する出力端とを有することを特徴とする請求項21乃至25のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記第1の光非線形素子は、非線形光ループミラーであることを特徴とする請求項21乃至27のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記第1の光非線形素子は、非線形光学効果である光カー効果を用いたカーシャッタであることを特徴とする請求項21乃至27のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記第1の光非線形素子は、導波路型マッハツェンダ干渉計であることを特徴とする請求項21乃至27のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記第2の光非線形素子は、非線形光ループミラーであることを特徴とする請求項21乃至30のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記第2の光非線形素子は、非線形光学効果である光カー効果を用いたカーシャッタであることを特徴とする請求項21乃至30のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 上記第2の光非線形素子は、導波路型マッハツェンダ干渉計であることを特徴とする請求項21乃至30のうちの1つに記載の光信号処理方法。
- 光標本化された光アナログ信号を光ディジタル信号に光アナログ/ディジタル変換する光信号処理装置であって、
光強度に関する入出力特性が互いに異なる周期性をそれぞれ有する光非線形素子を備えた複数の光符号化器を用いて、第1の波長を有する信号光のパルス列を、上記第1の波長とは異なる第2の波長を有しかつ光標本化された光アナログ信号のパルス列である制御光に従って光符号化し、光符号化された複数の信号光のパルス列を上記各光符号化器から出力する光符号化手段と、
上記各光符号化器にそれぞれ接続され、光強度に関する入出力特性が非線形性を有する光非線形素子を備えた1つ又は複数の光しきい値処理器を用いて、上記光符号化された複数の信号光のパルス列に対して光しきい値処理を行うことにより光量子化し、光量子化されたパルス列を光ディジタル信号として出力する光量子化手段とを備えたことを特徴とする光信号処理装置。 - 上記光符号化手段の前段に設けられ、光アナログ信号を所定の標本化周波数で光標本化して、光標本化された光アナログ信号を出力する光標本化手段をさらに備えたことを特徴とする請求項34記載の光信号処理装置。
- 上記複数の光符号化器は、光強度に関する入出力特性が周期T/2(N−2)をそれぞれ有するN個の光符号化器であり、ここで、Nは量子化ビット数を表す自然数(N=1,2,3,…)であることを特徴とする請求項34又は35記載の光信号処理装置。
- 上記光量子化手段は、上記光符号化された複数の信号光のパルス列毎に、1つの光しきい値処理器又は縦続接続された複数の光しきい値処理器を用いてそれぞれ入力される信号光のパルス列を光量子化することを特徴とする請求項34乃至36のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記各光符号化器は第1の光非線形素子からなり、上記信号光のパルス列を入力する第1の入力端と、上記制御光のパルス列を入力する第2の入力端と、上記光符号化された信号光のパルス列を出力する出力端とを有することを特徴とする請求項34乃至37のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記各光しきい値処理器は第2の光非線形素子からなり、所定の搬送波光の連続光又はパルス列を入力する第1の入力端と、上記光符号化された信号光のパルス列を入力する第2の入力端と、上記光量子化されたパルス列を出力する出力端とを有することを特徴とする請求項34乃至38のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記各光しきい値処理器は第2の光非線形素子からなり、所定の搬送波光の連続光又はパルス列を入力する入力端と、上記光量子化されたパルス列を出力する出力端とを有することを特徴とする請求項34乃至38のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記第1の光非線形素子は、非線形光ループミラーであることを特徴とする請求項34乃至40のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記第1の光非線形素子は、非線形光学効果である光カー効果を用いたカーシャッタであることを特徴とする請求項34乃至40のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記第1の光非線形素子は、導波路型マッハツェンダ干渉計であることを特徴とする請求項34乃至40のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記第2の光非線形素子は、非線形光ループミラーであることを特徴とする請求項34乃至43のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記第2の光非線形素子は、非線形光学効果である光カー効果を用いたカーシャッタであることを特徴とする請求項34乃至43のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 上記第2の光非線形素子は、導波路型マッハツェンダ干渉計であることを特徴とする請求項34乃至43のうちの1つに記載の光信号処理装置。
- 光ファイバと、光信号の入力端から入力された入力光信号を2分岐して光ファイバの両端に出力し、かつ上記光ファイバの両端から出力される光信号をそれぞれ上記光信号の入力端及び光信号の出力端に分岐出力するように接続された光カップラと、制御光信号を上記光ファイバに入力する制御光入力手段と、上記光ファイバの光路上に配置される非線形媒質を有し、上記制御光信号のパワーによって上記光ファイバの両端に入力された光信号の位相差を調節し、上記光信号の出力端から出力される出力光信号のパワーを制御する非線形光ループミラーであって、
2分岐されたそれぞれの光信号と制御光信号との間で起こる相互位相変調(XPM)によってそれぞれの光信号に発生する位相シフトの差が2nπ(nは1以上の整数である。)となるときの上記出力光信号のパワーが、上記出力光信号のパワーの最大値に対して所定のしきい値以下となるように、それぞれの光信号と上記制御光信号の間で発生するパラメトリック利得を抑制することを特徴とする非線形光ループミラー。 - 上記制御光信号と同一方向に伝搬する上記光信号が非線形媒質中でパラメトリック利得によって増幅された割合をG、上記出力光信号のパワーの最大値に対する上記所定のしきい値の割合をTとしたときにG<2T+1の関係式を満足することを特徴とする請求項47記載の非線形光ループミラー。
- 上記光信号と上記制御光信号のパルスが上記非線形媒質のより広い範囲で重なるように、上記入力光信号と上記制御光信号のいずれか一方を光遅延線を介してから入力することを特徴とする請求項47記載の非線形光ループミラー。
- 上記光ファイバ及び上記非線形媒質中で、上記光信号と上記制御光信号の偏光が常に同じであることを特徴とする請求項47記載の非線形光ループミラー。
- 上記所定のしきい値が、光信号処理で必要とされるしきい値であることを特徴とする請求項48記載の非線形光ループミラー。
- 上記所定のしきい値が3dBであることを特徴とする請求項48記載の非線形光ループミラー。
- 上記非線形媒質の分散値の絶対値が、上記光信号と上記制御光信号の間で発生するパラメトリック利得を抑制する分散値以上であることを特徴とする請求項48記載の非線形光ループミラー。
- 上記制御光信号と上記入力光信号の波長差が、上記光信号と上記制御光信号の間で発生するパラメトリック利得を抑制する波長差以上であることを特徴とする請求項48記載の非線形光ループミラー。
- 上記制御光信号と上記光信号の波長差と、上記非線形媒質の分散値との積の絶対値が、ウォークオフを抑圧して、2分岐されたそれぞれの光信号と制御光信号との間で起こる相互位相変調(XPM)によってそれぞれの光信号に発生する位相シフトの差を2π以上とする値以下であることを特徴とする請求項48記載の非線形光ループミラー。
- 上記2分岐されたそれぞれの光信号と制御光信号との間で起こる相互位相変調(XPM)によってそれぞれの光信号に発生する位相シフトの差が2nπ(nは1以上の整数)となるときの上記出力光信号のパワー値が、光アナログ/ディジタル変換の処理において0として処理されることを特徴とする請求項48記載の非線形光ループミラー。
- 上記非線形媒質の分散特性が上記制御光信号の波長において正常分散特性を有することを特徴とする請求項53記載の非線形光ループミラー。
- 上記非線形媒質の分散特性が上記制御光信号の波長において異常分散特性を有することを特徴とする請求項53記載の非線形光ループミラー。
- 上記入力光信号と上記制御光信号の波長において、上記非線形媒質の分散値Dを波長λで微分した値が正(dD/dλ>0)であるとき、λ0>λS>λCであることを特徴とする請求項57記載の非線形光ループミラー。
- 上記入力光信号と上記制御光信号の波長において、上記非線形媒質の分散値Dを波長λで微分した値が負(dD/dλ<0)であるとき、λ0<λS<λCであることを特徴とする請求項57記載の非線形光ループミラー。
- 光ファイバと、光信号の入力端から入力された入力光信号を2分岐して光ファイバの両端に出力し、かつ上記光ファイバの両端から出力される光信号をそれぞれ上記光信号の入力端及び光信号の出力端に分岐出力するように接続された光カップラと、制御光信号を上記光ファイバに入力する制御光入力手段と、上記光ファイバの光路上に配置される非線形媒質を有し、上記制御光信号のパワーによって上記光ファイバの両端に入力された光信号の位相差を調節し、上記光信号の出力端から出力される出力光信号のパワーを制御する非線形光ループミラーであって、
上記非線形媒質が上記制御光信号の波長において正常分散の特性を有することを特徴とする非線形光ループミラー。 - 上記制御光信号の波長における上記非線形媒質の分散値が−0.3ps/nm/km以下であり、上記入力信号光と上記制御光の波長差が16nm以上であることを特徴とする請求項61記載の非線形光ループミラー。
- 上記光ファイバ及び上記非線形媒質中で、上記光信号と上記制御光信号の偏光が常に同じであることを特徴とする請求項62記載の非線形光ループミラー。
- 光ファイバと、光信号の入力端から入力された入力光信号を2分岐して光ファイバの両端に出力し、かつ上記光ファイバの両端から出力される光信号をそれぞれ上記光信号の入力端及び光信号の出力端に分岐出力するように接続された光カップラと、制御光信号を上記光ファイバに入力する制御光入力手段と、上記光ファイバの光路上に配置される非線形媒質を有し、上記制御光信号のパワーによって上記光ファイバの両端に入力された光信号の位相差を調節し、上記光信号の出力端から出力される出力光信号のパワーを制御する非線形光ループミラーであって、
2分岐されたそれぞれの光信号と上記制御光信号との間で起こる相互位相変調(XPM)によって、それぞれの光信号に発生する位相シフトの差が2π以上であることを特徴とする非線形光ループミラー。 - 上記非線形媒質が上記制御光信号の波長において正常分散の特性を有することを特徴とする請求項64記載の非線形光ループミラー。
- 2分岐されたそれぞれの光信号と制御光信号との間で起こる相互位相変調(XPM)によってそれぞれの光信号に発生する位相シフトの差が2nπ(nは1以上の整数である。)となるときの出力光信号のパワーが、上記出力光信号のパワーの最大値に対して光アナログ/ディジタル変換におけるしきい値以下となるように、上記光信号と上記制御光信号の間で発生するパラメトリック利得を抑制することを特徴とする請求項64記載の非線形光ループミラー。
- 上記光ファイバ及び上記非線形媒質中で、上記光信号と上記制御光信号の偏光が常に同じであることを特徴とする請求項64記載の非線形光ループミラー。
- 光ファイバと、光信号の入力端から入力された入力光信号を2分岐して光ファイバの両端に出力し、かつ上記光ファイバの両端から出力される光信号をそれぞれ上記光信号の入力端及び光信号の出力端に分岐出力するように接続された光カップラと、制御光信号を上記光ファイバに入力する制御光入力手段と、上記光ファイバの光路上に配置される非線形媒質を有し、上記制御光信号のパワーによって上記光ファイバの両端に入力された光信号の位相差を調節し、上記光信号の出力端から出力される出力光信号のパワーを制御する非線形光ループミラーを設計する方法であって、
入力光信号のパワーに対する出力光信号のパワーの関係で表される伝達関数とその周期(φmax)を決定する第1のステップと、
光信号処理に適した、出力光信号のしきい値を決める第2のステップと、
非線形媒質の非線形定数と分散特性、及び制御光信号の波長とピークパワーを仮決めする第3のステップと、
位相シフトが上記周期φmaxに及んでいるかを判別し、及んでいなければ上記第3のステップに戻る第4のステップと、
上記光信号がパラメトリック利得によって増幅された割合をG、上記出力光信号のパワーの最大値に対する上記しきい値の割合をTとしたときにG<2T+1を満足するかを判別し、満足していなければ上記第3のステップに戻る第5のステップとを含むことを特徴とする非線形光ループミラーの設計方法。 - 入力された光信号を2分岐し、分岐した一方の光信号(A)を波長の異なる制御光信号と同一方向に伝搬させて相互位相変調を発生させ、分岐した他方の光信号(B)との間の位相シフト差を制御光信号のパワー変化に対して周期的に変化させて、上記光信号(A)及び(B)の干渉によって得られる出力光信号のパワーを変化させる光信号変換方法であって、
上記出力光信号のパワーの最大値に対して、位相シフトの差が2nπ(nは1以上の整数である。)となるときの上記出力光信号のパワーが2値化処理のしきい値以下となるように、上記光信号(A)と上記制御光信号の間で発生するパラメトリック利得を抑制することを特徴とする光信号変換方法。
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