JP2005348127A - 光クロック信号抽出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】製作コストを抑えると共にジッタを低減させることが可能な光クロック信号抽出装置を実現する。
【解決手段】高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置において、過飽和吸収ミラーと、繰り返し光パルスである光パルス信号を出射する光パルス光源と、被測定光信号を通過させ過飽和吸収ミラーからの光パルス信号の反射光を分岐させる第１の光合波分波器と、光パルス信号を通過させると共に分岐させて光クロック信号として取り出し過飽和吸収ミラーからの被測定光信号の反射光を分岐させる第２の光合波分波器と、第１及び第２の光合波分波器で分岐された過飽和吸収ミラーからの光パルス信号及び被測定光信号の反射光が入射されそれぞれの光パワーの差分の電気信号を出力するバランス受光器と、このバランス受光器の出力に基づき光パルス信号の位相を制御する信号を光パルス光源に出力する発振器と設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置に関し、特に製作コストを抑えると共にジッタを低減させることが可能な光クロック信号抽出装置に関する。
従来の高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
特開平０６−３０３２１６号公報 特開平０９−０５５６９９号公報 特開平１０−２０９９６２号公報 特開２０００−１８３８６２号公報 特開２００１−０９４１９９号公報 特開２００３−１０１４７７号公報 E. S. Awad et al., "Subharmonic Optical Clock Recovery From 160 Gb/s Using Time-Dependent Loss Saturation Inside a Single Electroabsorption Modulator", IEEE IEEE Photon. Technol. Lett., vol/ 15, pp.1764-1766, 2003
図６は”非特許文献１”に開示されている従来の光クロック信号抽出装置の一例を示す構成ブロック図である。図６において１及び３は入射される光を合波或いは分波する光合波分波器、２は半導体の電界吸収効果を用いて入射された光信号の光強度を変調するＥＡ（Electro-Absorption）変調器、４は入射される２つの光信号の光強度の差分を電気信号として出力するバランス受光器、５は入力される周波数信号に基づき”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルスである光パルス信号を出射する光パルス光源、６は入力される制御電圧に基づき周波数信号を出力する電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillators）等の発振器である。
図６中”ＯＳ０１”に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播して光合波分波器１の入射端に入射され、光合波分波器１の入出射端から出射された被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播してＥＡ変調器２を透過して光合波分波器３の入出射端に入射される。
さらに、図６中”ＯＳ０２”に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号は、光合波分波器３の分岐端から出射され、光ファイバ等の光導波路を伝播してバランス受光器４の一方の入射端に入射される。
一方、図６中”ＯＣ０１”に示す光パルス光源５の出力光である”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播して光合波分波器３の入射端に入射され、光合波分波器３の入出射端から出射された光パルス信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播してＥＡ変調器２を透過して光合波分波器１の入出射端に入射される。
さらに、図６中”ＯＣ０２”に示す”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号は、光合波分波器１の分岐端から出射され、光ファイバ等の光導波路を伝播してバランス受光器４の他方の入射端に入射される。
また、バランス受光器４の出力信号は発振器６の制御入力端子に入力され、発振器６の出力である周波数信号は光パルス光源５の制御入力端子に接続される。
ここで、図６に示す従来例の動作を図７、図８及び図９を用いて説明する。図７はＥＡ変調器２から出力される被測定光信号及び光パルス信号の吸収の飽和特性の一例を示す特性曲線図、図８はバランス受光器４の出力である差分信号と被測定光信号及び光パルス信号との位相差との関係の一例を示す特性曲線図、図９は被測定光信号と光パルス信号との位相関係を示すタイミング図である。
図７中”ＣＣ１１”は図６中”ＯＣ０１”に示す入射される光パルス信号の吸収飽和特性を、図７中”ＣＳ１１”は図６中”ＯＳ０１”に示す入射される被測定光信号の吸収飽和特性をそれぞれ示している。
このような吸収飽和特性を有する被測定光信号及び光パルス信号がバランス受光器４に入射されると、被測定光信号及び光パルス信号の光パワーの差分が図８中”ＣＨ２１”に示すように電気信号として出力される。
図８中”ＣＨ２１”に示す電気信号のうち、図８中”ＳＬ２１”に示す部分は被測定光信号及び光パルス信号との位相差に対して差分が線形に変位しているので、このようなバランス受光器４の出力を制御電圧信号として発振器６を制御し、この発振器６の出力信号である周波数信号で光パルス光源の光パルス信号の位相を制御することにより、光パルス信号を被測定光信号に位相同期させることができる。
具体的には、図８中”ＳＬ２１”に示す特性を利用して被測定光信号及び光パルス信号との位相差が”０”になるように光パルス光源５の光パルス信号の位相を制御することにより、光パルス信号を被測定光信号に位相同期させることができる。
例えば、このような位相同期制御を行うことにより、光パルス光源５からは図９中（ａ）に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号に対して位相同期した図９中（ｂ）に示すように”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号が出力されることになる。
しかし、図６に示す従来例では、ＥＡ変調器２の吸収飽和特性では、図７中”ＣＣ１１”及び”ＣＳ１１”に示すように”２０ｐｓ〜４０ｐｓ”程度の比較的長い吸収飽和特性を有しており、言い換えれば、吸収飽和の回復時間が長いため、高いビットレートの被測定光信号が入射された場合には、隣接するビットの光パルスの影響を受けやすくなり、バランス受光器から出力される電気信号の特性も影響を受け、最終的には光パルス信号のタイミングにジッタ（揺らぎ）が発生してしまうと言った問題点があった。
また、ＥＡ変調器２は半導体多層膜を導波路状に加工して電圧印加のための電極や、電極間の絶縁等を施さなければならず、構造が複雑であり製作コストが高くなってしまうと共に、導波路による散乱損失や導波路に光信号を結合させるときに発生する結合損失等の光の損失が大きくなり吸収の変化量が小さくなり、出力光の雑音が多くなり、光パルス信号のタイミングにジッタ（揺らぎ）が発生してしまうと言った問題点があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、製作コストを抑えると共にジッタを低減させることが可能な光クロック信号抽出装置を実現することにある。
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置において、
過飽和吸収ミラーと、繰り返し光パルスである光パルス信号を出射する光パルス光源と、前記被測定光信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号の反射光を分岐させる第１の光合波分波器と、前記光パルス信号を通過させると共に分岐させて前記光クロック信号として取り出し前記過飽和吸収ミラーからの前記被測定光信号の反射光を分岐させる第２の光合波分波器と、前記第１及び第２の光合波分波器を通過した前記被測定光信号及び光パルス信号を前記過飽和吸収ミラーの同一位置に集光させると共に前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光をそれぞれ前記第１及び第２の光合波分波器に戻す第１及び第２のレンズと、前記第１及び第２の光合波分波器で分岐された前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光が入射されそれぞれの光パワーの差分の電気信号を出力するバランス受光器と、このバランス受光器の出力に基づき前記光パルス信号の位相を制御する信号を前記光パルス光源に出力する発振器とを備えたことにより、ジッタを低減させることが可能になる。また、単に過飽和吸収ミラー上の同一位置に被測定光信号及び光パルス信号をそれぞれ入射させ反射させる構成であるため、散乱損失や結合損失等の光の損失を抑えることができるのでジッタを低減させることが可能になる。さらに、半導体多層膜を導波路状に加工して電圧印加のための電極や、電極間の絶縁等を施さなければならないＥＡ変調器と比較して、過飽和吸収ミラーは構成が簡単であるため製作コストを抑えることも可能になる。
請求項２記載の発明は、
高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置において、
過飽和吸収ミラーと、繰り返し光パルスである光パルス信号を出射する光パルス光源と、前記被測定光信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号の反射光を分岐させる第１の光サーキュレータと、前記光パルス信号を通過させると共に分岐させて前記光クロック信号として取り出す光合波分波器と、この光合波分波器を通過した前記光パルス信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記被測定光信号の反射光を分岐させる第２の光サーキュレータと、前記第１及び第２の光サーキュレータを通過した前記被測定光信号及び光パルス信号を前記過飽和吸収ミラーの同一位置に集光させると共に前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光をそれぞれ前記第１及び第２の光サーキュレータに戻す第１及び第２のレンズと、前記第１及び第２の光サーキュレータで分岐された前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光が入射されそれぞれの光パワーの差分の電気信号を出力するバランス受光器と、このバランス受光器の出力に基づき前記光パルス信号の位相を制御する信号を前記光パルス光源に出力する発振器とを備えたことにより、ジッタを低減させることが可能になる。また、単に過飽和吸収ミラー上の同一位置に被測定光信号及び光パルス信号をそれぞれ入射させ反射させる構成であるため、散乱損失や結合損失等の光の損失を抑えることができるのでジッタを低減させることが可能になる。さらに、半導体多層膜を導波路状に加工して電圧印加のための電極や、電極間の絶縁等を施さなければならないＥＡ変調器と比較して、過飽和吸収ミラーは構成が簡単であるため製作コストを抑えることも可能になる。
請求項３記載の発明は、
高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置において、
過飽和吸収ミラーと、繰り返し光パルスである光パルス信号を２つのポートからそれぞれ出射する光パルス光源と、前記被測定光信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号の反射光を分岐させる第１の光サーキュレータと、前記光パルス信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記被測定光信号の反射光を分岐させる第２の光サーキュレータと、前記第１及び第２の光サーキュレータを通過した前記被測定光信号及び光パルス信号を前記過飽和吸収ミラーの同一位置に集光させると共に前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光をそれぞれ前記第１及び第２の光サーキュレータに戻す第１及び第２のレンズと、前記第１及び第２の光サーキュレータで分岐された前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光が入射されそれぞれの光パワーの差分の電気信号を出力するバランス受光器と、このバランス受光器の出力に基づき前記光パルス信号の位相を制御する信号を前記光パルス光源に出力する発振器とを備えたことにより、ジッタを低減させることが可能になる。また、単に過飽和吸収ミラー上の同一位置に被測定光信号及び光パルス信号をそれぞれ入射させ反射させる構成であるため、散乱損失や結合損失等の光の損失を抑えることができるのでジッタを低減させることが可能になる。さらに、半導体多層膜を導波路状に加工して電圧印加のための電極や、電極間の絶縁等を施さなければならないＥＡ変調器と比較して、過飽和吸収ミラーは構成が簡単であるため製作コストを抑えることも可能になる。
請求項４記載の発明は、
高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置において、
過飽和吸収ミラーと、繰り返し光パルスである光パルス信号を出射する受動モード同期レーザと、前記被測定光信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号の反射光を分岐させる第１の光合波分波器と、前記光パルス信号を通過させると共に分岐させて前記光クロック信号として取り出し前記過飽和吸収ミラーからの前記被測定光信号の反射光を分岐させる第２の光合波分波器と、前記第１及び第２の光合波分波器を通過した前記被測定光信号及び光パルス信号を前記過飽和吸収ミラーの同一位置に集光させると共に前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光をそれぞれ前記第１及び第２の光合波分波器に戻す第１及び第２のレンズと、前記第１及び第２の光合波分波器で分岐された前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光が入射されそれぞれの光パワーの差分の電気信号を出力するバランス受光器と、このバランス受光器の出力に基づき前記受動モード同期レーザの周波数を制御する周波数制御回路とを備えたことにより、ジッタを低減させることが可能になる。また、単に過飽和吸収ミラー上の同一位置に被測定光信号及び光パルス信号をそれぞれ入射させ反射させる構成であるため、散乱損失や結合損失等の光の損失を抑えることができるのでジッタを低減させることが可能になる。さらに、半導体多層膜を導波路状に加工して電圧印加のための電極や、電極間の絶縁等を施さなければならないＥＡ変調器と比較して、過飽和吸収ミラーは構成が簡単であるため製作コストを抑えることも可能になる。
請求項５記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明である光クロック信号抽出装置において、
前記光パルス光源が、
能動モード同期レーザであることにより、ジッタを低減させることが可能になる。また、単に過飽和吸収ミラー上の同一位置に被測定光信号及び光パルス信号をそれぞれ入射させ反射させる構成であるため、散乱損失や結合損失等の光の損失を抑えることができるのでジッタを低減させることが可能になる。さらに、半導体多層膜を導波路状に加工して電圧印加のための電極や、電極間の絶縁等を施さなければならないＥＡ変調器と比較して、過飽和吸収ミラーは構成が簡単であるため製作コストを抑えることも可能になる。
請求項６記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明である光クロック信号抽出装置において、
前記過飽和吸収ミラーが、
半導体過飽和吸収ミラーであることにより、ジッタを低減させることが可能になる。また、単に過飽和吸収ミラー上の同一位置に被測定光信号及び光パルス信号をそれぞれ入射させ反射させる構成であるため、散乱損失や結合損失等の光の損失を抑えることができるのでジッタを低減させることが可能になる。さらに、半導体多層膜を導波路状に加工して電圧印加のための電極や、電極間の絶縁等を施さなければならないＥＡ変調器と比較して、過飽和吸収ミラーは構成が簡単であるため製作コストを抑えることも可能になる。
請求項７記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明である光クロック信号抽出装置において、
前記過飽和吸収ミラーが、
カーボンナノチューブを用いた過飽和吸収ミラーであることにより、非常に高いビットレートの被測定光信号であってもジッタの低い光クロック信号の抽出が可能になる。
請求項８記載の発明は、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明である光クロック信号抽出装置において、
前記被測定光信号及び光パルス信号が光導波路を伝播することにより、ジッタを低減させることが可能になる。また、単に過飽和吸収ミラー上の同一位置に被測定光信号及び光パルス信号をそれぞれ入射させ反射させる構成であるため、散乱損失や結合損失等の光の損失を抑えることができるのでジッタを低減させることが可能になる。さらに、半導体多層膜を導波路状に加工して電圧印加のための電極や、電極間の絶縁等を施さなければならないＥＡ変調器と比較して、過飽和吸収ミラーは構成が簡単であるため製作コストを抑えることも可能になる。
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３，４，５，６及び請求項８の発明によれば、被測定光信号及び光パルス信号を吸収飽和の回復時間が短い過飽和吸収ミラー上の同一位置にそれぞれ入射させ、それぞれの反射光が光パルス信号の入射光及び被測定光信号の入射光の光路に戻るようにして、それぞれの反射光をバランス受光器で検出して得られる差分の電気信号に基づき光パルス信号を被測定光信号に位相同期させることにより、ジッタを低減させることが可能になる。また、単に過飽和吸収ミラー上の同一位置に被測定光信号及び光パルス信号をそれぞれ入射させ反射させる構成であるため、散乱損失や結合損失等の光の損失を抑えることができるのでジッタを低減させることが可能になる。さらに、半導体多層膜を導波路状に加工して電圧印加のための電極や、電極間の絶縁等を施さなければならないＥＡ変調器と比較して、過飽和吸収ミラーは構成が簡単であるため製作コストを抑えることも可能になる。
また、請求項７の発明によれば、過飽和吸収ミラーとしてカーボンナノチューブを用いた過飽和吸収ミラーを用いることにより、カーボンナノチューブを用いた過飽和吸収ミラーの吸収飽和の回復時間はサブピコ秒程度と非常に短いため、非常に高いビットレートの被測定光信号であってもジッタの低い光クロック信号の抽出が可能になる。
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る光クロック信号抽出装置の一実施例を示す構成ブロック図である。図１において７及び８は入射される光を合波或いは分波する光合波分波器、９及び１０はレンズ、１１は過飽和吸収ミラー、１２は入射される２つの光信号の光強度の差分を電気信号として出力するバランス受光器、１３は入力される周波数信号に基づき”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルスである光パルス信号を出射する能動モード同期レーザ等の光パルス光源、１４は入力される制御電圧に基づき周波数信号を出力する電圧制御発振器（ＶＣＯ）等の発振器である。
図１中”ＯＳ３１”に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播して光合波分波器７の入射端に入射され、光合波分波器７の入出射端から出射された被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播してレンズ９を介して過飽和吸収ミラー１１上に集光される。
過飽和吸収ミラー１１で反射された被測定光信号はレンズ１０を介して光ファイバ等の光導波路に集光されて光合波分波器８の入出射端に入射される。
さらに、図１中”ＯＳ３２”に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号は、光合波分波器８の第１の分岐端から出射され、光ファイバ等の光導波路を伝播してバランス受光器１２の一方の入射端に入射される。
一方、図１中”ＯＣ３１”に示す光パルス光源１３の出力光である”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播して光合波分波器８の入射端に入射され、光合波分波器８の入出射端から出射された光パルス信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播してレンズ１０を介して過飽和吸収ミラー１１上の被測定光信号の集光位置と同一位置に集光される。
過飽和吸収ミラー１１で反射された光パルス信号はレンズ９を介して光ファイバ等の光導波路に集光されて光合波分波器７の入出射端に入射される。
さらに、図１中”ＯＣ３２”に示す”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号は、光合波分波器７の分岐端から出射され、光ファイバ等の光導波路を伝播してバランス受光器１２の他方の入射端に入射される。
また、図１中”ＯＣ３３”に示すように光合波分波器８の第２の分岐端からは光パルス信号が光クロック信号として取り出される。
また、バランス受光器１２の出力信号は発振器１４の制御入力端子に入力され、発振器１４の出力である周波数信号は光パルス光源１３の制御入力端子に接続される。
ここで、図１に示す実施例の動作を図２、図７、図８及び図９を用いて説明する。図２は過飽和吸収ミラー１１の具体例を説明する説明図であり、図７〜図９は従来例で用いた図面である。
図２において１５は半導体等の基板、１６はミラー、１７は光パワーが弱い場合には入射光を吸収し、光パワーが強い場合には入射光を透過させる過飽和吸収体である。基板１５上にはミラー１６が形成され、ミラー１６の表面には過飽和吸収体１７が形成される。
過飽和吸収体１７は、入射光の光パワーが弱い場合には入射光を吸収し、光パワーが強い場合には入射光を透過させるので、光パワーが強い場合には入射光はミラー１６で反射されて出射される。
例えば、図２中”ＯＰ４１”に示すような形状の光パルス信号が図２中”ＩＮ４１”に示すように過飽和吸収ミラー１１に入射された場合には、光パワーの弱い光パルス信号の裾野の部分が吸収され、図２中”ＯＰ４２”に示すような形状の光パルス信号のピーク部分が強調されたような形状の光パルス信号が図２中”ＲＦ４１”に示すように反射されて出射される。
このため、過飽和吸収ミラー１１の吸収飽和特性は従来例におけるＥＡ変調器の吸収飽和特性と同様の形状になり、例えば、図１中”ＯＣ３１”に示す入射される光パルス信号の吸収飽和特性の形状は図７中”ＣＣ１１”と、図１中”ＯＳ３１”に示す入射される被測定光信号の吸収飽和特性の形状は図７中”ＣＳ１１”と同様の形状となる。
但し、ＥＡ変調器には格子欠陥が含まれていないのに対して、過飽和吸収ミラー１１（正確には、過飽和吸収体１７）には格子欠陥が存在するのでキャリアのライフタイムが短くなる。このため、飽和状態からの回復が早くなり、過飽和吸収ミラー１１の吸収飽和特性はＥＡ変調器の吸収飽和特性と比較して吸収飽和の回復時間が短くなる。
このような吸収飽和特性を有する被測定光信号及び光パルス信号の反射光がバランス受光器１２に入射されると、被測定光信号及び光パルス信号の光パワーの差分が、例えば、図８中”ＣＨ２１”に示すように電気信号として出力される。
図８中”ＣＨ２１”に示す電気信号のうち、図８中”ＳＬ２１”に示す部分は被測定光信号及び光パルス信号との位相差に対して差分が線形に変位しているので、このようなバランス受光器１２の出力を制御電圧信号として発振器１４を制御し、この発振器１４の出力信号である周波数信号で光パルス光源の光パルス信号の位相を制御することにより、光パルス信号を被測定光信号に位相同期させることができる。
具体的には、図８中”ＳＬ２１”に示す特性を利用して被測定光信号及び光パルス信号との位相差が”０”になるように光パルス光源１３の光パルス信号の位相を制御することにより、光パルス信号を被測定光信号に位相同期させることができる。
例えば、このような位相同期制御を行うことにより、光パルス光源１３からは図９中（ａ）に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号に対して位相同期した図９中（ｂ）に示すように”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号が出力されることになる。
すなわち、吸収飽和の回復時間が短い過飽和吸収ミラー１１を用いることにより、高いビットレートの被測定光信号が入射された場合であっても、隣接するビットの光パルスの影響を受け難くなり、バランス受光器から出力される電気信号の特性も改善され、光パルス信号のタイミングにジッタ（揺らぎ）を低減することができる。
この結果、被測定光信号及び光パルス信号を吸収飽和の回復時間が短い過飽和吸収ミラー上の同一位置にそれぞれ入射させ、それぞれの反射光が光パルス信号の入射光及び被測定光信号の入射光の光路に戻るようにして、それぞれの反射光をバランス受光器で検出して得られる差分の電気信号に基づき光パルス信号を被測定光信号に位相同期させることにより、ジッタを低減させることが可能になる。
また、単に過飽和吸収ミラー上の同一位置に被測定光信号及び光パルス信号をそれぞれ入射させ反射させる構成であるため、散乱損失や結合損失等の光の損失を抑えることができるのでジッタを低減させることが可能になる。
さらに、半導体多層膜を導波路状に加工して電圧印加のための電極や、電極間の絶縁等を施さなければならないＥＡ変調器と比較して、過飽和吸収ミラーは構成が簡単であるため製作コストを抑えることも可能になる。
また、図１に示す実施例では光合波分波器７及び８を用いて光信号の光分岐を行っているが、光合波分波器の代わりに光サーキュレータを用いても構わない。図３は本発明に係る光クロック信号抽出装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。
図３において９，１０，１１，１２，１３及び１４は図１と同一符号を付してあり、１８及び１９は３つの光入出力ポートを有しそれぞれ隣り合う１つの光入出力ポートにだけ結合させる光サーキュレータ、２０は光合波分波器である。
但し、説明の簡単のために光サーキュレータの第１の光入出力ポートの入射された入射光は第２の光入出力ポートから出射（通過）され、第２の光入出力ポートの入射された入射光は第３の光入出力ポートから出射（分岐）され、第３の光入出力ポートの入射された入射光は第１の光入出力ポートから出射されるものとする。
図３中”ＯＳ５１”に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播して光サーキュレータ１８の第１の光入出力ポートに入射され、光サーキュレータ１８の第２の光入出力ポートから出射（通過）された被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播してレンズ９を介して過飽和吸収ミラー１１上に集光される。
過飽和吸収ミラー１１で反射された被測定光信号はレンズ１０を介して光ファイバ等の光導波路に集光されて光サーキュレータ１９の第２の光入出力ポートに入射される。
さらに、図３中”ＯＳ５２”に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号は、光サーキュレータ１９の第３の光入出力ポートから出射（分岐）され、光ファイバ等の光導波路を伝播してバランス受光器１２の一方の入射端に入射される。
一方、図３中”ＯＣ５１”に示す光パルス光源１３の出力光である”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播して光合波分波器２０の入射端に入射され、光合波分波器２０の出射端から出射された光パルス信号は、ファイバ等の光導波路を伝播して光サーキュレータ１９の第１の光入出力ポートに入射され、光サーキュレータ１９の第２の光入出力ポートから出射（通過）された被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播してレンズ１０を介して過飽和吸収ミラー１１上の被測定光信号の集光位置と同一位置に集光される。
過飽和吸収ミラー１１で反射された光パルス信号はレンズ９を介して光ファイバ等の光導波路に集光されて光サーキュレータ１８の第２の光入出力ポートに入射される。
さらに、図３中”ＯＣ５２”に示す”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号は、光サーキュレータ１８の第３の光入出力ポートから出射（分岐）され、光ファイバ等の光導波路を伝播してバランス受光器１２の他方の入射端に入射される。
また、図３中”ＯＣ５３”に示すように光合波分波器２０の分岐端からは光パルス信号が光クロック信号として取り出される。
また、バランス受光器１２の出力信号は発振器１４の制御入力端子に入力され、発振器１４の出力である周波数信号は光パルス光源１３の制御入力端子に接続される。
ここで、図３に示す実施例の動作に関しては図１に示す実施例における光合波分波器７及び８を光サーキュレータ１８及び１９で置換し、光クロック信号の取り出しの為に光合波分波器２０を備えた構成であり、図１に示す実施例の動作とほぼ同様であるので詳細な説明は省略する。
この場合には、光合波分波器には分岐損失が存在するのに対して、光サーキュレータ１８及び１９は過飽和吸収ミラー１１からの被測定光信号及び光パルス信号のそれぞれの反射光を効率よくバランス受光器１２に伝達させることができ、光の損失を更に抑えることができるのでジッタをより低減させることが可能になる。
また、光パルス光源の光出力ポートが２つある場合には、光パルス光源から直接光クロック信号を取り出しても構わない。図４は本発明に係る光クロック信号抽出装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。
図４において９，１０，１１，１２，１４，１８及び１９は図３と同一符号を付してあり、２１は２つの光出力ポートを有する能動モード同期レーザ等の光パルス光源である。
但し、説明の簡単のために光サーキュレータの第１の光入出力ポートの入射された入射光は第２の光入出力ポートから出射（通過）され、第２の光入出力ポートの入射された入射光は第３の光入出力ポートから出射（分岐）され、第３の光入出力ポートの入射された入射光は第１の光入出力ポートから出射されるものとする。
図４中”ＯＳ６１”に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播して光サーキュレータ１８の第１の光入出力ポートに入射され、光サーキュレータ１８の第２の光入出力ポートから出射（通過）された被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播してレンズ９を介して過飽和吸収ミラー１１上に集光される。
過飽和吸収ミラー１１で反射された被測定光信号はレンズ１０を介して光ファイバ等の光導波路に集光されて光サーキュレータ１９の第２の光入出力ポートに入射される。
さらに、図４中”ＯＳ６２”に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号は、光サーキュレータ１９の第３の光入出力ポートから出射（分岐）され、光ファイバ等の光導波路を伝播してバランス受光器１２の一方の入射端に入射される。
一方、図４中”ＯＣ６１”に示す光パルス光源２１の第１の光出力ポートからの出力光である”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号は、ファイバ等の光導波路を伝播して光サーキュレータ１９の第１の光入出力ポートに入射され、光サーキュレータ１９の第２の光入出力ポートから出射（通過）された被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播してレンズ１０を介して過飽和吸収ミラー１１上の被測定光信号の集光位置と同一位置に集光される。
過飽和吸収ミラー１１で反射された光パルス信号はレンズ９を介して光ファイバ等の光導波路に集光されて光サーキュレータ１８の第２の光入出力ポートに入射される。
さらに、図４中”ＯＣ６２”に示す”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号は、光サーキュレータ１８の第３の光入出力ポートから出射（分岐）され、光ファイバ等の光導波路を伝播してバランス受光器１２の他方の入射端に入射される。
また、図４中”ＯＣ６３”に示すように光パルス光源２１の第２の光出力ポートからは光パルス信号が光クロック信号として取り出される。
また、バランス受光器１２の出力信号は発振器１４の制御入力端子に入力され、発振器１４の出力である周波数信号は光パルス光源２１の制御入力端子に接続される。
ここで、図４に示す実施例の動作に関しては図３に示す実施例における光パルス光源１３と光合波分波器２０とを２つの光出力ポートを有する光パルス光源２１で置換した構成であり、図１に示す実施例の動作とほぼ同様であるので詳細な説明は省略する。
この場合には、分岐損失を有する光合波分波器２０を介さずに直接光パルス光源２１から光クロック信号を取り出すので、光クロック信号における光の損失を抑えることができる。
また、図１，図３及び図４に示す実施例では光パルス光源として能動モード同期レーザ当を用いているが外部から周波数信号を入力することなくモード同期が可能な受動モード同期レーザ等を光パルス光源として用いても構わない。図５は本発明に係る光クロック信号抽出装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。
図５において７，８，９，１０，１１及び１２は図１と同一符号を付してあり、２２は”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルスである光パルス信号を出射する受動モード同期レーザ、２３は周波数制御回路である。
図５中”ＯＳ７１”に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播して光合波分波器７の入射端に入射され、光合波分波器７の入出射端から出射された被測定光信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播してレンズ９を介して過飽和吸収ミラー１１上に集光される。
過飽和吸収ミラー１１で反射された被測定光信号はレンズ１０を介して光ファイバ等の光導波路に集光されて光合波分波器８の入出射端に入射される。
さらに、図５中”ＯＳ７２”に示す”１６０Ｇｂｉｔ／ｓ”の被測定光信号は、光合波分波器８の第１の分岐端から出射され、光ファイバ等の光導波路を伝播してバランス受光器１２の一方の入射端に入射される。
一方、図５中”ＯＣ７１”に示す受動モード同期レーザ２２の出力光である”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播して光合波分波器８の入射端に入射され、光合波分波器８の入出射端から出射された光パルス信号は、光ファイバ等の光導波路を伝播してレンズ１０を介して過飽和吸収ミラー１１上の被測定光信号の集光位置と同一位置に集光される。
過飽和吸収ミラー１１で反射された光パルス信号はレンズ９を介して光ファイバ等の光導波路に集光されて光合波分波器７の入出射端に入射される。
さらに、図５中”ＯＣ７２”に示す”１０ＧＨｚ”の繰り返し光パルス信号は、光合波分波器７の分岐端から出射され、光ファイバ等の光導波路を伝播してバランス受光器１２の他方の入射端に入射される。
また、図５中”ＯＣ７３”に示すように光合波分波器８の第２の分岐端からは光パルス信号が光クロック信号として取り出される。
また、バランス受光器１２の出力信号は周波数制御回路２３の制御入力端子に入力され、周波数制御回路２３の出力は受動モード同期レーザ２２に接続される。
ここで、図５に示す実施例の動作を説明する。但し、基本的な動作は図１に示す実施例の動作と同様であるのでその説明は省略する。
受動モード同期レーザ２２は、共振器を構成する２枚のミラーの内、１枚のミラーに過飽和吸収ミラーを用いて、光パワーの弱いレーザ発振光を過飽和吸収ミラーで吸収させて特定モードのレーザ光のみが発振するようにするものである。
そして、この時、周波数制御回路２３の出力により受動モード同期レーザの共振器の幅（ミラーと過飽和吸収ミラーとの間隔）を制御することにより、出射される周波数を制御する。
この場合には、能動モード同期レーザを光パルス光源として用いる場合と比較して、ジッタをより低減させることが可能になる。
なお、過飽和吸収ミラー１１としては、半導体過飽和吸収ミラー（ＳＥＳＡＭ：Semiconductor Saturable Absorber Mirror）やカーボンナノチューブを用いた過飽和吸収ミラー等を用いることが可能である。
特に、カーボンナノチューブを用いた過飽和吸収ミラーの吸収飽和の回復時間はサブピコ秒程度と非常に短いため、非常に高いビットレートの被測定光信号であってもジッタの低い光クロック信号の抽出が可能になる。
また、図１等に示す実施例では光信号は光ファイバ等の光導波路を伝播している旨記載しているが、勿論、光ファイバ等の光導波路を用いることなく空気中を直接伝播させるように光合波分波器等の各素子の配置をしても構わない。
本発明に係る光クロック信号抽出装置の一実施例を示す構成ブロック図である。 過飽和吸収ミラーの具体例を説明する説明図である。 本発明に係る光クロック信号抽出装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。 本発明に係る光クロック信号抽出装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。 本発明に係る光クロック信号抽出装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。 従来の光クロック信号抽出装置の一例を示す構成ブロック図である。 ＥＡ変調器から出力される被測定光信号及び光パルス信号の吸収の飽和特性の一例を示す特性曲線図である。 バランス受光器の出力である差分信号と被測定光信号及び光パルス信号との位相差との関係の一例を示す特性曲線図である。 被測定光信号と光パルス信号との位相関係を示すタイミング図である。
符号の説明
１，３，７，８，２０ 光合波分波器
２ ＥＡ変調器
４，１２ バランス受光器
５，１３，２１ 光パルス光源
６，１４ 発振器
９，１０ レンズ
１１ 過飽和吸収ミラー
１５ 基板
１６ ミラー
１７ 過飽和吸収体
１８，１９ 光サーキュレータ
２２ 受動モード同期レーザ
２３ 周波数制御回路

Claims (8)

  1. 高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置において、
    過飽和吸収ミラーと、
    繰り返し光パルスである光パルス信号を出射する光パルス光源と、
    前記被測定光信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号の反射光を分岐させる第１の光合波分波器と、
    前記光パルス信号を通過させると共に分岐させて前記光クロック信号として取り出し前記過飽和吸収ミラーからの前記被測定光信号の反射光を分岐させる第２の光合波分波器と、
    前記第１及び第２の光合波分波器を通過した前記被測定光信号及び光パルス信号を前記過飽和吸収ミラーの同一位置に集光させると共に前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光をそれぞれ前記第１及び第２の光合波分波器に戻す第１及び第２のレンズと、
    前記第１及び第２の光合波分波器で分岐された前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光が入射されそれぞれの光パワーの差分の電気信号を出力するバランス受光器と、
    このバランス受光器の出力に基づき前記光パルス信号の位相を制御する信号を前記光パルス光源に出力する発振器と
    を備えたことを特徴とする光クロック信号抽出装置。
  2. 高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置において、
    過飽和吸収ミラーと、
    繰り返し光パルスである光パルス信号を出射する光パルス光源と、
    前記被測定光信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号の反射光を分岐させる第１の光サーキュレータと、
    前記光パルス信号を通過させると共に分岐させて前記光クロック信号として取り出す光合波分波器と、
    この光合波分波器を通過した前記光パルス信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記被測定光信号の反射光を分岐させる第２の光サーキュレータと、
    前記第１及び第２の光サーキュレータを通過した前記被測定光信号及び光パルス信号を前記過飽和吸収ミラーの同一位置に集光させると共に前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光をそれぞれ前記第１及び第２の光サーキュレータに戻す第１及び第２のレンズと、
    前記第１及び第２の光サーキュレータで分岐された前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光が入射されそれぞれの光パワーの差分の電気信号を出力するバランス受光器と、
    このバランス受光器の出力に基づき前記光パルス信号の位相を制御する信号を前記光パルス光源に出力する発振器と
    を備えたことを特徴とする光クロック信号抽出装置。
  3. 高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置において、
    過飽和吸収ミラーと、
    繰り返し光パルスである光パルス信号を２つのポートからそれぞれ出射する光パルス光源と、
    前記被測定光信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号の反射光を分岐させる第１の光サーキュレータと、
    前記光パルス信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記被測定光信号の反射光を分岐させる第２の光サーキュレータと、
    前記第１及び第２の光サーキュレータを通過した前記被測定光信号及び光パルス信号を前記過飽和吸収ミラーの同一位置に集光させると共に前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光をそれぞれ前記第１及び第２の光サーキュレータに戻す第１及び第２のレンズと、
    前記第１及び第２の光サーキュレータで分岐された前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光が入射されそれぞれの光パワーの差分の電気信号を出力するバランス受光器と、
    このバランス受光器の出力に基づき前記光パルス信号の位相を制御する信号を前記光パルス光源に出力する発振器と
    を備えたことを特徴とする光クロック信号抽出装置。
  4. 高速の被測定光信号と位相同期した光クロック信号を抽出する光クロック信号抽出装置において、
    過飽和吸収ミラーと、
    繰り返し光パルスである光パルス信号を出射する受動モード同期レーザと、
    前記被測定光信号を通過させ前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号の反射光を分岐させる第１の光合波分波器と、
    前記光パルス信号を通過させると共に分岐させて前記光クロック信号として取り出し前記過飽和吸収ミラーからの前記被測定光信号の反射光を分岐させる第２の光合波分波器と、
    前記第１及び第２の光合波分波器を通過した前記被測定光信号及び光パルス信号を前記過飽和吸収ミラーの同一位置に集光させると共に前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光をそれぞれ前記第１及び第２の光合波分波器に戻す第１及び第２のレンズと、
    前記第１及び第２の光合波分波器で分岐された前記過飽和吸収ミラーからの前記光パルス信号及び被測定光信号の反射光が入射されそれぞれの光パワーの差分の電気信号を出力するバランス受光器と、
    このバランス受光器の出力に基づき前記受動モード同期レーザの周波数を制御する周波数制御回路と
    を備えたことを特徴とする光クロック信号抽出装置。
  5. 前記光パルス光源が、
    能動モード同期レーザであることを特徴とする
    請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光クロック信号抽出装置。
  6. 前記過飽和吸収ミラーが、
    半導体過飽和吸収ミラーであることを特徴とする
    請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光クロック信号抽出装置。
  7. 前記過飽和吸収ミラーが、
    カーボンナノチューブを用いた過飽和吸収ミラーであることを特徴とする
    請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光クロック信号抽出装置。
  8. 前記被測定光信号及び光パルス信号が光導波路を伝播することを特徴とする
    請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光クロック信号抽出装置。
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