JP2010035111A - Ｏｔｄｍ信号分離装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡素で低コストの構成で、ＯＴＤＭ信号の一括分離にも容易に応じられるＯＴＤＭ信号分離装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、ＯＴＤＭ信号から、１又は複数の所望チャネルの光信号を分離抽出するＯＴＤＭ信号分離装置に関する。そして、各チャネル用の光ゲートパルスを出力するパルス光源と、パルス光源から出力された各チャネル用の光ゲートパルスに対して位相変調による線形チャープを適用し、各チャネルに応じた時間毎に、異なる周波数領域を割り当てた光ゲートパルス列を形成する周波数領域割当手段と、周波数領域割当手段からのゲートパルス列に対し、ＯＴＤＭ信号の包絡線情報を転写するＯＴＤＭ信号転写手段と、転写後のゲートパルス列に対するフィルタリングにより、所望するチャネルの光信号を得る光フィルタ手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明はＯＴＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；光時分割多重）信号分離装置及び方法に関し、特に、送信ノードから受信したＯＴＤＭ信号を全光学的な処理により一括して分離しようとしたものである。

近年、光通信における多重方式として、ＷＤＭ（Ｗａｖｅ Ｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；波長分割多重）方式に並んで、広く研究されている方式の一つにＯＴＤＭ方式がある。ＯＴＤＭ方式は、一定時間毎（例えば１ビット毎）に、複数チャネルの光信号列を時間軸上で多重化する方式である。

従来、ＯＴＤＭ信号を各チャネルの信号に分離する方法として、電界吸収型光変調器などを用い、チャネル数分だけ用いた時間ゲート動作により、各チャネルに電気的な手法で分離する手法がとられていた。この方法では、ＯＴＤＭ信号と電気ゲート信号のタイミング制御をチャネル数だけ個別に行う必要があり、装置構成が複雑化するという課題があった。

また、電気的処理の速度限界を打破するために、全光学的処理に基づく様々な多重分離方式が提案されており、その一つとして、光ゲートパルスと時分割多重光との間で起こる非線形光学現象を利用し、各所望のチャネルに対応するスペクトルを分離する方式が提案されている。特許文献１に記載技術もかかる方式に属するものである。特許文献１の記載技術は、ＯＴＤＭ信号に対し、線形チャープした局部発振光パルス列を生成し、非線形媒質へ入力して、非線形効果の１つである相互位相変調を発生させることにより、光ゲートに信号列を乗せかえる処理を行い、周期的にスペクトル中心の異なるパルス列に転写された信号列を一括してフィルタリングするものである。

上述した非線形光学現象を利用した方式では、電気的な処理に基づかないため、応答速度が速いことがメリットとして挙げられる。
特開平１１−８４４３９号公報

しかしながら、上述した非線形光学現象を利用した方式では、光ゲートパルスと時分割多重光の強度に依存して起こる非線形光学現象を用いているため、光ゲートパルス及び信号光が高出力である必要があると同時に、信号強度のチューニングや、ゲーティングのタイミング等に関して、研究すべき課題が少なくない。

そのため、非線形光学効果に由来する手法を用いずに、従来に比較してより簡素で低コストの構成で、ＯＴＤＭ信号の一括分離にも容易に応じられるＯＴＤＭ信号分離装置及び方法が望まれている。

第１の本発明は、各チャネルの光信号が、そのチャネルに割り当てられているスロットに挿入されて多重されているＯＴＤＭ信号から、１又は複数の所望チャネルの光信号を分離抽出するＯＴＤＭ信号分離装置において、（１）各チャネル用の光ゲートパルスを出力するパルス光源と、（２）上記パルス光源から出力された各チャネル用の光ゲートパルスに対して位相変調による線形チャープを適用し、各チャネルに応じた時間毎に、異なる周波数領域を割り当てた光ゲートパルス列を形成する周波数領域割当手段と、（３）上記周波数領域割当手段から出力されたゲートパルス列に対し、ＯＴＤＭ信号の包絡線情報を転写するＯＴＤＭ信号転写手段と、（４）上記ＯＴＤＭ信号転写手段から出力されたゲートパルス列に対するフィルタリングにより、所望するチャネルの光信号を得る光フィルタ手段とを備えることを特徴とする。

第２の本発明は、各チャネルの光信号が、そのチャネルに割り当てられているスロットに挿入されて多重されているＯＴＤＭ信号から、１又は複数の所望チャネルの光信号を分離抽出するＯＴＤＭ信号分離方法において、（１）パルス光源は、各チャネル用の光ゲートパルスを出力し、（２）周波数領域割当手段は、上記パルス光源から出力された各チャネル用の光ゲートパルスに対して位相変調による線形チャープを適用し、各チャネルに応じた時間毎に、異なる周波数領域を割り当てた光ゲートパルス列を形成し、（３）ＯＴＤＭ信号転写手段は、上記周波数領域割当手段から出力されたゲートパルス列に対し、ＯＴＤＭ信号の包絡線情報を転写し、（４）光フィルタ手段は、上記ＯＴＤＭ信号転写手段から出力されたゲートパルス列に対するフィルタリングにより、所望するチャネルの光信号を得ることを特徴とする。

本発明のＯＴＤＭ信号分離装置及び方法によれば、位相変調による線形チャープを用いて各チャネルの光信号を弁別可能としたので、簡素で低コストの構成で、ＯＴＤＭ信号から所望チャネルの分離（例えば一括分離）を行うことができる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明によるＯＴＤＭ信号分離装置及び方法の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

第１の実施形態を含め、各実施形態のＯＴＤＭ信号分離装置及び方法は、受信したＯＴＤＭ信号に正確に同期した光ゲートパルス列を生成し、ＯＴＤＭ信号に同期している伝送速度に対して分周されたクロックにより、放物線波特性を持つ変調信号を生成し、ＯＴＤＭ信号の多重周期毎に光ゲートパルスを位相変調して線形チャープを加え、これらＯＴＤＭ信号と、光ゲートパルス列を電界吸収変調効果のあるデバイスに入力することにより、ＯＴＤＭ信号の各チャネルの包絡線情報を、線形チャープされた光ゲートパルス列に転写し、バンドパスフィルタ等を用いることにより、時間的に変化するスペクトルに応じて、所望のチャネルを切り出すことにより、全スロット（全チャネル：スロットは１チャネルの割当期間）の一括分離を可能としたものである。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係るＯＴＤＭ信号分離装置の全体構成を示すブロック図である。図１は、ＯＴＤＭ信号の多重数が４（４チャネル多重）の場合の構成を示している。

図１において、第１の実施形態に係るＯＴＤＭ信号分離装置１００は、光カプラ１０１、光電変換器１０２、タイミング抽出回路１０３、分周回路１０４−１、１０４−２、変調器駆動回路部１０５−１、１０５−２、遅延器１０６−１、１０６−２、光パルス光源１０７−１、１０７−２、位相変調器１０８−１、１０８−２、遅延器１０９、光カプラ１１０、遅延器１１１、光カプラ１１２、電界吸収型変調器１１３及び光フィルタ１１４を有する。なお、適宜の位置に光アンプが配置されるが、その配置には任意性があるため、図示を省略している。

光カプラ１０１は、送信ノードが送信し、当該ＯＴＤＭ信号分離装置１００に到来した波長λ０のＯＴＤＭ信号を２分岐し、光電変換器１０２及び光カプラ１１２に与えるものである。

光電変換器１０２は、光カプラ１０１から与えられたＯＴＤＭ信号を電気信号に変換し、タイミング抽出回路１０３に与えるものである。

タイミング抽出回路１０３は、ＯＴＤＭ信号における各チャネルの割当期間を１周期又半周期とするクロック成分を抽出するものであり、抽出されたクロック成分は、分周回路１０４−１、１０４−２、遅延器１０６−１、１０６−２に与えられる。

各光パルス光源１０７−１、１０７−２はそれぞれ、対応する遅延器１０６−１、１０６−２を介して与えられたクロック成分に基づいて、光ゲートパルス列を発生し、対応する位相変調器１０８−１、１０８−２に搬送波として与えるものである。光ゲートパルス列は、図２及び図３（Ｃ）に示すように、ＯＴＤＭ信号における各チャネルの割当期間毎に１個のパルスを含むものである。各光パルス光源１０７−１、１０７−２はそれぞれ、連続光を射出するＣＷ光源を適用しており、ＣＷ光の包絡線形状をパルス状にした光ゲートパルス列を発生する。光パルス光源１０７−１からの光ゲートパルス列は波長λ１の光信号であり、光パルス光源１０７−２からの光ゲートパルス列は波長λ２の光信号である。

各分周回路１０４−１、１０４−２はそれぞれ、タイミング抽出回路１０３から与えられたクロック成分をＮ（Ｎは４若しくは２）分周して対応する変調器駆動回路１０５−１、１０５−２に与えるものである。

各変調器駆動回路１０５−１、１０５−２はそれぞれ、対応する分周回路１０４−１、１０４−２の分周出力に基づいて、ＯＴＤＭ信号における各チャネルの割当期間の２チャネル分の期間で、放物線波特性を持つ変調信号を形成して、対応する位相変調器１０８−１、１０８−２に与えるものである。変調器駆動回路１０５−１は、図３（Ａ）に示すように、ＯＴＤＭ信号における第１チャネル及び第２チャネルの割当期間の２チャネル分の期間で放物線波特性を持つ変調信号を形成し、変調器駆動回路１０５−２は、図３（Ｂ）に示すように、ＯＴＤＭ信号における第３チャネル及び第４チャネルの割当期間の２チャネル分の期間で放物線波特性を持つ変調信号を形成する。図３（Ｃ）は、光パルス光源１０７−１及び１０７−２を区別することなく、光パルス光源から出力された光ゲートパルス列を示している。ここで、分周回路１０４−１、１０４−２の分周比Ｎは、変調器駆動回路１０５−１、１０５−２からの変調信号が２チャネル分の期間で放物線波特性を持つようにできる、分周信号を与えるように選定されている。変調器駆動回路１０５−１、１０５−２は、例えば、バイアスＴや整流器などから構成されており、出力される電気的なパルス形状は放物線形状に近いように加工する機能を有する。

各遅延器１０６−１、１０６−２はそれぞれ、対応する位相変調器１０８−１、１０８−２に入力される光ゲートパルス列と変調信号のタイミングを調整する（同期化させる）ためのものである。

各位相変調器１０８−１、１０８−２はそれぞれ、対応する光パルス光源１０７−１、１０７−２から出力された光ゲートパルス列の副搬送波の位相を、対応する変調器駆動回路１０５−１、１０５−２からの変調信号に応じて変調するものである。位相変調器１０８−１、１０８−２の処理は、後述するように、線形チャープとなっている。位相変調器１０８−１から出力された位相変調がなされた光ゲートパルス列は遅延器１０９を介して光カプラ１１０に与えられ、位相変調器１０８−２から出力された位相変調がなされた光ゲートパルス列は光カプラ１１０に直接与えられる。遅延器１０９は、位相変調器１０８−１及び１０８−２から出力された光ゲートパルス列の同期を確立させるためのものである。

光カプラ１１０は、位相変調がなされた２種類の光ゲートパルス列を合波するものであり、この合波後の光ゲートパルス列は遅延器１１１を介して光カプラ１１２に与えられる。

光カプラ１１２には、光カプラ１０１から分岐されたＯＴＤＭ信号も与えられる。遅延器１１１は、光カプラ１１２に与えられる２種類の光信号を同期化させるものである。光カプラ１１２は、合波後の光ゲートパルス列と受信したＯＴＤＭ信号とを合波して電界吸収型変調器１１３に与えるものである。

電界吸収型変調器１１３は、波長λ０のＯＴＤＭ信号の各チャネルの情報を、波長λ１及びλ２を中心とする光ゲートパルス列に転写し、光フィルタ１１４に与えるものである。電界吸収型変調器１１３がある波長の情報（後述する包絡線）を他の波長に転写できる理由は以下の通りである。転写できるのは、電界吸収型変調器１１３における導波路（以下、ＥＡ導波路と呼ぶ）の光の吸収係数変化（シュタルク効果）による。異なる波長の信号を同時にＥＡ導波路に入射した場合において、光の正味のパワーが大きいと飽和し、光の吸収率が低下する。つまり、パルスのピーク付近と信号光の「１」の部分が同時に入射されると、パルスのピーク付近で飽和が起こり、吸収量が減ることにより、パルスのピーク部分がそのまま出力される。逆に、パルスのピーク付近と信号光の「０」の部分が同時に入射されると、全ての光が吸収されるため、パルスのピーク付近は０となって出力される。このような原理により、波長λ０のＯＴＤＭ信号の各チャネルの情報を、波長λ１及びλ２を中心とする光ゲートパルス列に転写できる。

光フィルタ１１４は、電界吸収型変調器１１３から出力された被転写信号を、各チャネルの光信号に分離（一括分離）するものである。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態に係るＯＴＤＭ信号分離装置の動作（ＯＴＤＭ信号分離方法）を、図１〜図３に加え、図４〜図７をも参照しながら説明する。

送信ノードが送信した波長λ０のＯＴＤＭ信号が、当該ＯＴＤＭ信号分離装置１００に到来すると、光カプラ１０１によって２分岐され、一方のＯＴＤＭ信号は光カプラ１１２に与えられ、他方のＯＴＤＭ信号は、光電変換器１０２によって電気信号に変換されてタイミング抽出回路１０３に与えられる。タイミング抽出回路１０３によって、電気信号に変換された信号から、各チャネルの期間を明確にしたクロック成分が抽出され、分周回路１０４−１及び１０４−２に与えられると共に、遅延器１０６−１、１０６−２を介して光パルス光源１０７−１、１０７−２に与えられる。

光パルス光源１０７−１において、対応する遅延器１０６−１を介して与えられたクロック成分に基づいて、ＯＴＤＭ信号における各チャネルの割当期間毎に１個のゲートパルス（包絡線の形状がパルス形状）を含む波長λ１の図２及び図３（Ｃ）に示すような光ゲートパルス列が発生され、対応する位相変調器１０８−１に搬送波として与えられる。また、光パルス光源１０７−２において、対応する遅延器１０６−２を介して与えられたクロック成分に基づいて、ＯＴＤＭ信号における各チャネルの割当期間毎に１個のゲートパルス（包絡線の形状がパルス形状）を含む波長λ２の図２及び図３（Ｃ）に示すような光ゲートパルス列が発生され、対応する位相変調器１０８−２に搬送波として与えられる。

タイミング抽出回路１０３で抽出されたクロック成分は分周回路１０４−１で１／多重数に分周された後、変調器駆動回路１０５−１によって図３（Ａ）に示すような放物線状のパルスを含む変調信号に変換され、位相変調器１０８−１に与えられる。また、タイミング抽出回路１０３で抽出されたクロック成分は分周回路１０４−２で１／多重数に分周された後、変調器駆動回路１０５−２によって図３（Ｂ）に示すような放物線状のパルスを含む変調信号に変換され、位相変調器１０８−２に与えられる。

図３（Ａ）に示す変調信号は、第１チャネル（ＣＨ１）の期間における変調度を−πからπへ徐々に変化し、第２チャネル（ＣＨ２）の期間における変調度を概ねπから−πへ徐々に変化し、第３チャネル（ＣＨ３）及び第４チャネル（ＣＨ４）の期間における変調度を−πに固定しているものである。また、図３（Ｂ）に示す変調信号は、第１チャネル（ＣＨ１）及び第２チャネル（ＣＨ２）の期間における変調度を−πに固定し、第３チャネル（ＣＨ３）の期間における変調度を概ね−πからπへ徐々に変化し、第４チャネル（ＣＨ４）の期間における変調度を概ねπから−πへ徐々に変化しているものである。

波長がλ１及びλ２の搬送波が重畳している二つのゲートパルス列には、対応する位相変調器１０８−１、１０８−２によって、変調信号に応じた位相変調が施され、線形チャープが加えられる。

すなわち、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すような変調信号に応じて位相変調されたゲートパルス列は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すような周波数チャープが加えられることになる。図４における数値は、ＯＴＤＭ信号の伝送速度が９．９５８２×４Ｇｂｐｓ、ゲートパルス列の半値幅が１０ｐｓの場合に関して示してある。図４に示すように、各ゲートパルス列は、図４に示すタイミングにより、各搬送波を中心として、線形チャープが加えられることになる。

波長λ１、λ２に対応する周波数をそれぞれｆ１、ｆ２とする。位相変調器１０８−１から出力されたゲートパルス列における第１チャネル及び第２チャネル用のゲートパルスは、一定の周波数ｆ１［Ｈｚ］をとり、位相変調器１０８−１から出力されたゲートパルス列における第３チャネル用のゲートパルスは、ｆ１［Ｈｚ］より高い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなり、位相変調器１０８−１から出力されたゲートパルス列における第４チャネル用のゲートパルスは、ｆ１［Ｈｚ］より低い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなる。また、位相変調器１０８−２から出力されたゲートパルス列における第１チャネル用のゲートパルスは、ｆ２［Ｈｚ］より高い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなり、位相変調器１０８−２から出力されたゲートパルス列における第２チャネル用のゲートパルスは、ｆ２［Ｈｚ］より低い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなり、位相変調器１０８−２から出力されたゲートパルス列における第３チャネル及び第４チャネル用のゲートパルスは、一定の周波数ｆ２［Ｈｚ］をとるものとなる。

図５は、位相変調後の二つのゲートパルス列のスペクトル分布の時間変化を示している。第１チャネルの期間では、波長λ１に関してｆ１［Ｈｚ］をとるゲートパルスと、波長λ２に関して周波数ｆ２［Ｈｚ］より高い範囲で周波数が変化したゲートパルスとが存在する。丸を付与した後者のゲートパルスは、光フィルタ１１４における４つの抽出帯域の一つとなっている。第２チャネルの期間では、波長λ１に関してｆ１［Ｈｚ］をとるゲートパルスと、波長λ２に関して周波数ｆ２［Ｈｚ］より低い範囲で周波数が変化したゲートパルスとが存在する。丸を付与した後者のゲートパルスは、光フィルタ１１４における４つの抽出帯域の一つとなっている。第３チャネルの期間では、波長λ１に関してｆ１［Ｈｚ］より高い範囲で周波数が変化したゲートパルスと、波長λ２に関して周波数ｆ２［Ｈｚ］をとるゲートパルスとが存在する。丸を付与した前者のゲートパルスは、光フィルタ１１４における４つの抽出帯域の一つとなっている。第４チャネルの期間では、波長λ１に関してｆ１［Ｈｚ］より低い範囲で周波数が変化したゲートパルスと、波長λ２に関して周波数ｆ２［Ｈｚ］をとるゲートパルスとが存在する。丸を付与した前者のゲートパルスは、光フィルタ１１４における４つの抽出帯域の一つとなっている。

このような位相変調後の二つのゲートパルス列と、受信したＯＴＤＭ信号とは、両者の同期がとられた状態で、電界吸収型変調器１１３に入力される。ここで、電界吸収型変調器１１３に適当な逆バイアス電圧をかけ、電界吸収変調効果を発揮させることにより、ＯＴＤＭ信号の各チャネルの包絡線情報（各チャネルのビット情報）がゲートパルス列に転写される。

電界吸収型変調器１１３に入力されるＯＴＤＭ信号が、例えば、図６（Ａ）に示すように、第４チャネル＝「１」、第３チャネル＝「１」、第２チャネル＝「１」、第１チャネル＝「０」、第４チャネル＝「１」、第３チャネル＝「１」、第２チャネル＝「０」、第１チャネル＝「１」、…という包絡線の変化を行うものであったとする（パルス状包絡線のありが「１」、なしが「０」で表している）。

位相変調後の二つのゲートパルス列においては、線形チャープ処理は行われているが、図６（Ｂ）に示すように、各チャネル期間において、ゲートパルスが存在している。ＯＴＤＭ信号において、パルス状包絡線が存在しない期間では、電界吸収型変調器１１３を通過することによる転写により、位相変調後の二つのゲートパルス列からも、その期間のパルスが消失する。図６（Ａ）に示すＯＴＤＭ信号が電界吸収型変調器１１３に入力されたときには、波長λ１及びλ２を中心とする２つのゲートパルス列は、電界吸収型変調器１１３を通過することにより、図６（Ｃ）に示すような一部のパルスが消失したものとなる。

図５を用いて上述したように、光フィルタ１１４の抽出帯域は４つあり、各抽出帯域は各チャネルに１対１に対応しており、光フィルタ１１４によって、各チャネルが光学的に分離される。例えば、光フィルタ１１４として、１００ＧＨｚのバンドパスフィルタを４つ用いる場合を想定すると、上述した図５に示すように、各バンドパスフィルタの中心周波数を選定すれば良い。

図６（Ｃ）に示すような一部のパルスが消失した二つのゲートパルス列を、光フィルタ１１４に入力した場合には、図７に示すような分離出力が得られる。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、受信したＯＴＤＭ信号に正確に同期したＯＴＤＭ信号の波長とは異なる波長の搬送波を適用した光ゲートパルス列を生成し、ＯＴＤＭ信号に同期している伝送速度に対して分周されたクロックにより、放物線波特性を持つ変調信号を生成し、ＯＴＤＭ信号の多重周期毎に光ゲートパルスを位相変調して線形チャープを加え、ＯＴＤＭ信号と、位相変調後の光ゲートパルス列とを電界吸収変調効果のあるデバイスに入力することにより、ＯＴＤＭ信号の各チャネルの包絡線情報を、線形チャープされた光ゲートパルス列に転写し、バンドパスフィルタ等を用いることにより、時間的に変化するスペクトルに応じて各チャネルを切り出すようにしたので、非線形光学効果に由来する手法を用いておらず、簡素で低コストの構成でＯＴＤＭ信号を一括分離することができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明によるＯＴＤＭ信号分離装置及び方法の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。第２の実施形態は、ゲートパルスの搬送波として２波を用いながら位相変調器が１つである点が、第１の実施形態と大きく異なっている点である。

図８は、第２の実施形態に係るＯＴＤＭ信号分離装置の全体構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一符号を付して示している。図８は、ＯＴＤＭ信号の多重数が４（４チャネル多重）の場合の構成を示している。

図２において、第２の実施形態に係るＯＴＤＭ信号分離装置１００Ａは、光カプラ１０１、光電変換器１０２、タイミング抽出回路１０３、遅延器８０４、変調器駆動回路部８０５、位相変調器８０６、分周回路８０７、強度変調器８０８、ＣＷ光源８０９−１、８０９−２、光カプラ８１０、分波器８１１、遅延器８１２、光カプラ８１３、遅延器１１１、光カプラ１１２、電界吸収型変調器１１３及び光フィルタ１１４を有する。分周回路８０７、強度変調器８０８、ＣＷ光源８０９−１、８０９−２及び光カプラ８１０でなる部分は、２波重畳のパルス光源となっている。

光カプラ１０１、光電変換器１０２、タイミング抽出回路１０３、遅延器１１１、光カプラ１１２、電界吸収型変調器１１３及び光フィルタ１１４は、第１の実施形態のものと同様であるので、その説明は省略する。但し、遅延器１１１、光カプラ１１２、電界吸収型変調器１１３及び光フィルタ１１４が取り扱う、波長λ１のゲートパルス列には、第１チャネル及び第３チャネル用のゲートパルスだけが盛り込まれており、波長λ２のゲートパルス列には、第２チャネル及び第４チャネル用のゲートパルスだけが盛り込まれている点は、第１の実施形態と異なっている。

各ＣＷ光源８０９−１、８０９−２はそれぞれ、波長λ１、λ２の連続光（ＣＷ光）を発生するものであり、これら波長λ１、λ２の２つのＣＷ光は光カプラ８１０で合波されて強度変調器８０８に搬送波信号として入力される。分周回路８０７には、タイミング抽出回路１０３が抽出したクロック成分が与えられ、分周回路８０７は、このクロック成分を１／２分周して強度変調器８０８に変調信号として与える。１／２分周により、１多重周期における４チャネル分の各チャネル期間のうち、１つ置きのチャネル期間を規定する分周信号（変調信号）が形成される。強度変調器８０８は、光カプラ８１０からの搬送波信号を、分周回路８０７からの変調信号に応じて強度変調する。

この強度変調により、波長λ１の搬送波信号に対しても、波長λ２の搬送波信号に対しても、図９（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、１つ置きのチャネル期間毎にゲートパルスが存在するゲートパルス列が得られ、位相変調器８０６に入力される。図９（Ｂ）及び（Ｃ）は、波長λ１の搬送波に係るゲートパルスが第１チャネル及び第３チャネル用のものであり、波長λ２の搬送波に係るゲートパルスが第２チャネル及び第４チャネル用のものである場合を示している。

遅延器８０４は、後述する変調器駆動回路８０５から出力される変調信号と、強度変調器８０８から出力されるゲートパルス列との位相関係が、図９（Ａ）と、図９（Ｂ）及び（Ｃ）との関係になるように、タイミング抽出回路１０３が抽出したクロック成分を遅延させて変調器駆動回路８０５に与えるものである。変調器駆動回路８０５は、遅延器８０４からのクロック成分に基づき１多重周期（４チャネル期間）の間で、放物線状に変化する、図９（Ａ）に示す変調信号を形成して位相変調器８０６に与える。位相変調器８０６は、波長λ１及びλ２が合波されているゲートパルス列（の搬送波）を、変調器駆動回路８０５からの変調信号に応じて位相変調する。この位相変調により、周波数チャープ（線形チャープ）がなされる。

波長λ１の第１チャネル用のゲートパルスと、波長λ２の第２チャネル用のゲートパルスとが生じている期間における変調信号は、変調度が概ね−πからπへ徐々に変化していくものとなっており、波長λ１の第３チャネル用のゲートパルスと、波長λ２の第４チャネル用のゲートパルスとが生じている期間における変調信号は、変調度が概ねπから−πへ徐々に変化していくものとなっている。

位相変調器８０６から出力された線形チャープが施されたゲートパルス列は、分波器８１１に与えられ、第１チャネル用及び第３チャネル用のゲートパルスを含む波長λ１のゲートパルス列と、第２チャネル用及び第４チャネル用のゲートパルスを含む波長λ２のゲートパルス列とに分波される。分波された波長λ１のゲートパルス列は、光カプラ８１３に直接与えられ、分波された波長λ２のゲートパルス列は、遅延器８１２を介して、１チャネル期間だけ遅延されて光カプラ８１３に与えられ、光カプラ８１３が、波長λ１のゲートパルス列と波長λ２のゲートパルス列とを合成する。これにより、光カプラ８１３から出力されたゲートパルス列は、図９（Ｄ）に示すように、第１チャネル〜第４チャネル用のゲートパルスがこの順に現れるものとなる。但し、第１チャネル用及び第３チャネル用のゲートパルスが波長λ１の搬送波に係り、第２チャネル用及び第４チャネル用のゲートパルスが波長λ２の搬送波に係っている。

光カプラ８１３から出力されたゲートパルス列は、上述したように、線形チャープが施されたゲートパルスの集まりである。図１０は、各チャネル用のゲートパルスにおける線形チャープの説明図である。波長λ１、λ２に対応する周波数をそれぞれｆ１、ｆ２とする。第１チャネル用のゲートパルスは、ｆ１［Ｈｚ］より高い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなり、第３チャネル用のゲートパルスは、ｆ１［Ｈｚ］より低い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなっている。また、第２チャネル用のゲートパルスは、ｆ２［Ｈｚ］より高い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなり、第４チャネル用のゲートパルスは、ｆ２［Ｈｚ］より低い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなっている。

光カプラ８１３から出力されたゲートパルス列は、第１の実施形態と同様に、遅延器１１１及び光カプラ１１２を介して電界吸収型変調器１１３に与えられ、光カプラ１０１から出力されたＯＴＤＭ信号は、第１の実施形態と同様に、光カプラ１１２を介して電界吸収型変調器１１３に与えられ、電界吸収型変調器１１３において、ＯＴＤＭ信号における各チャネルの情報（包絡線）が光カプラ８１３から出力されたゲートパルス列に転写されて光フィルタ１１４に与えられる。

この第２の実施形態の場合、図１０に示すように、線形チャープが施されるので、光フィルタ１１４は、図１１に示すような４つの１００ＧＨｚのバンドパスフィルタを有し、各チャネルのパルスを一括分離する。

第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、非線形光学効果に由来する手法を用いることなく、簡素で低コストの構成でＯＴＤＭ信号を一括分離することができる、という効果を奏することができる。

（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明によるＯＴＤＭ信号分離装置及び方法の第３の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。第３の実施形態は、ゲートパルスの搬送波として１波を用いた点が、第１や第２の実施形態と大きく異なっている点である。

図１２は、第３の実施形態に係るＯＴＤＭ信号分離装置の全体構成を示すブロック図であり、第２の実施形態に係る図８との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。図１２は、ＯＴＤＭ信号の多重数が４（４チャネル多重）の場合の構成を示している。

図１２において、第３の実施形態に係るＯＴＤＭ信号分離装置１００Ｂは、光カプラ１０１、光電変換器１０２、タイミング抽出回路１０３、遅延器８０４、変調器駆動回路８０５、位相変調器８０６、強度変調器８０８、ＣＷ光源８０９、遅延器１１１、光カプラ１１２、電界吸収型変調器１１３及び光フィルタ１１４を有する。

光カプラ１０１、光電変換器１０２、タイミング抽出回路１０３、遅延器１１１、光カプラ１１２、電界吸収型変調器１１３及び光フィルタ１１４は、第１の実施形態のものと同様であるので、その説明は省略する。但し、遅延器１１１、光カプラ１１２、電界吸収型変調器１１３及び光フィルタ１１４は、単一波長λのゲートパルス列だけを扱う点は、第１の実施形態と異なっている。

ＣＷ光源８０９は、波長λ１の連続光（ＣＷ光）を発生するものであり、このＣＷ光は強度変調器８０８に搬送波信号として入力される。強度変調器８０８には、タイミング抽出回路１０３が抽出したクロック成分が変調信号として与えられる。強度変調器８０８は、ＣＷ光源８０９からの搬送波信号を、タイミング抽出回路１０３からの変調信号に応じて強度変調し、これにより、ＯＴＤＭ信号における各チャネル期間に対応した、図１３（Ａ）に示すようなゲートパルス列が形成され、位相変調器８０６に与えられる。

遅延器８０４は、後述する変調器駆動回路８０５から出力される変調信号と、強度変調器８０８から出力されるゲートパルス列との位相関係が、図１３（Ａ）と、図１３（Ｂ）との関係になるように、タイミング抽出回路１０３が抽出したクロック成分を遅延させて変調器駆動回路８０５に与えるものである。変調器駆動回路８０５は、遅延器８０４からのクロック成分に基づき１多重周期（４チャネル期間）の間で、放物線状に変化する、図１３（Ａ）に示す変調信号を形成して位相変調器８０６に与える。位相変調器８０６は、波長λ１のゲートパルス列（の搬送波）を、変調器駆動回路８０５からの変調信号に応じて位相変調する。この位相変調により、周波数チャープ（線形チャープ）がなされる。

第１チャネル用のゲートパルスが生じている期間における変調信号は、変調度が概ね−πから０へ徐々に変化していくものとなっており、第２チャネル用のゲートパルスが生じている期間における変調信号は、変調度が概ね０からπへ徐々に変化していくものとなっており、第３チャネル用のゲートパルスが生じている期間における変調信号は、変調度が概ねπから０へ徐々に変化していくものとなっており、第４チャネル用のゲートパルスが生じている期間における変調信号は、変調度が概ね０から−πへ徐々に変化していくものとなっている。

位相変調器８０６から出力された線形チャープが施されたゲートパルス列は、上述したように、線形チャープが施されたゲートパルスの集まりである。図１４は、各チャネル用のゲートパルスにおける線形チャープの説明図である。波長λ１に対応する周波数をｆ１とする。第１チャネル用のゲートパルスは、ｆ１［Ｈｚ］よりかなり高い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなり、第２チャネル用のゲートパルスは、ｆ１［Ｈｚ］より高い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなり、第３チャネル用のゲートパルスは、ｆ１［Ｈｚ］より低い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなり、第４チャネル用のゲートパルスは、ｆ１［Ｈｚ］よりかなり低い範囲で周波数が徐々に低下していくものとなっている。

位相変調器８０６から出力されたゲートパルス列は、遅延器１１１及び光カプラ１１２を介して電界吸収型変調器１１３に与えられ、光カプラ１０１から出力されたＯＴＤＭ信号は、第１の実施形態と同様に、光カプラ１１２を介して電界吸収型変調器１１３に与えられ、電界吸収型変調器１１３において、ＯＴＤＭ信号における各チャネルの情報（包絡線）が位相変調器８０６から出力されたゲートパルス列に転写されて光フィルタ１１４に与えられる。

この第３の実施形態の場合、図１４に示すように、線形チャープが施されるので、光フィルタ１１４は、４つのバンドパスフィルタを有し、各チャネルのパルスを一括分離する。

第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様に、非線形光学効果に由来する手法を用いることなく、簡素で低コストの構成でＯＴＤＭ信号を一括分離することができる、という効果を奏することができる。

（Ｄ）他の実施形態
本発明は、上記各実施形態のものに限定されず、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。

上記各実施形態では多重数が４のものを示したが、多重数がこれに限られないことは勿論である。

上記第１及び第２の実施形態では２波のゲートパルスを利用し、第３の実施形態では１波のゲートパルスを利用したものを示したが、３波以上のゲートパルスを利用するようにしても良い。

上記各実施形態では、光フィルタ１１４によって全てのチャネルを一括分離するものを示したが、光フィルタ１１４を、一部のチャネルだけを抽出するように構成しても良い。

第１の実施形態において、波長λ１に係るゲートパルス列の第３チャネル及び第４チャネル用のゲートパルスと、波長λ２に係るゲートパルス列の第１チャネル及び第２チャネル用のゲートパルスとは実際には利用されないダミーパルスであるので、光カプラ１１２でＯＴＤＭ信号と合波される前に、マスク（除去）するようにしても良い。

第２の実施形態においては、波長λ１及びλ２のＣＷ光を合波した後にゲートパルス化するものを示したが、波長λ１及びλ２のＣＷ光をそれぞれゲートパルス化した後に合波するようにしても良い。

第１の実施形態に係るＯＴＤＭ信号分離装置の全体構成を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるゲートパルス列を示す説明図である。 第１の実施形態における位相変調用の変調信号とゲートパルス列とのタイミング関係を示すタイミングチャートである。 第１の実施形態における各チャネル用のゲートパルスに施す線形チャープを示す説明図である。 第１の実施形態の線形チャープによるスペクトル分布の時間変化を示す説明図である。 第１の実施形態におけるＯＴＤＭ信号のゲートパルスへの転写を示す説明図である。 第１の実施形態における各チャネルに分離された信号を示す説明図である。 第２の実施形態に係るＯＴＤＭ信号分離装置の全体構成を示すブロック図である。 第２の実施形態における位相変調用の変調信号とゲートパルス列とのタイミング関係を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態における各チャネル用のゲートパルスに施す線形チャープを示す説明図である。 第２の実施形態の線形チャープによるスペクトル分布の時間変化を示す説明図である。 第３の実施形態に係るＯＴＤＭ信号分離装置の全体構成を示すブロック図である。 第３の実施形態における位相変調用の変調信号とゲートパルス列とのタイミング関係を示すタイミングチャートである。 第３の実施形態における各チャネル用のゲートパルスに施す線形チャープを示す説明図である。

符号の説明

１００、１００Ａ、１００Ｂ…ＯＴＤＭ信号分離装置、
１０１、１１０、１１２、８１０、８１３…光カプラ、
１０２…光電変換器、
１０３…タイミング抽出回路、
１０４−１、１０４−２、８０７…分周回路、
１０５−１、１０５−２、８０５…変調器駆動回路、
１０６−１、１０６−２、１０９、１１１、８０４、８１２…遅延器、
１０７−１、１０７−２…光パルス光源、
１０８−１、１０８−２、８０６…位相変調器、
１１３…電界吸収型変調器、
１１４…光フィルタ、
８０８…強度変調器、
８０９−１、８０９−２、８０９…ＣＷ光源、
８１１…分波器。

Claims (4)

1. 各チャネルの光信号が、そのチャネルに割り当てられているスロットに挿入されて多重されているＯＴＤＭ信号から、１又は複数の所望チャネルの光信号を分離抽出するＯＴＤＭ信号分離装置において、
   各チャネル用の光ゲートパルスを出力するパルス光源と、
   上記パルス光源から出力された各チャネル用の光ゲートパルスに対して位相変調による線形チャープを適用し、各チャネルに応じた時間毎に、異なる周波数領域を割り当てた光ゲートパルス列を形成する周波数領域割当手段と、
   上記周波数領域割当手段から出力されたゲートパルス列に対し、ＯＴＤＭ信号の包絡線情報を転写するＯＴＤＭ信号転写手段と、
   上記ＯＴＤＭ信号転写手段から出力されたゲートパルス列に対するフィルタリングにより、所望するチャネルの光信号を得る光フィルタ手段と
   を備えることを特徴とするＯＴＤＭ信号分離装置。
2. 上記パルス光源は、全てのチャネルの光ゲートパルスを含む、波長が異なる複数系列を形成し、
   上記周波数領域割当手段は、光ゲートパルスの各系列のそれぞれに対し、別個に位相変調を施す
   ことを特徴とする請求項１に記載のＯＴＤＭ信号分離装置。
3. 上記パルス光源は、チャネルによって定まっている波長を有する、各チャネル用の光ゲートパルスが重畳、多重されている光ゲートパルス列を形成し、
   上記周波数領域割当手段は、上記光ゲートパルス列に対して位相変調による線形チャープを施した後、各チャネル用のゲートパルスを整列させて出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＯＴＤＭ信号分離装置。
4. 各チャネルの光信号が、そのチャネルに割り当てられているスロットに挿入されて多重されているＯＴＤＭ信号から、１又は複数の所望チャネルの光信号を分離抽出するＯＴＤＭ信号分離方法において、
   パルス光源は、各チャネル用の光ゲートパルスを出力し、
   周波数領域割当手段は、上記パルス光源から出力された各チャネル用の光ゲートパルスに対して位相変調による線形チャープを適用し、各チャネルに応じた時間毎に、異なる周波数領域を割り当てた光ゲートパルス列を形成し、
   ＯＴＤＭ信号転写手段は、上記周波数領域割当手段から出力されたゲートパルス列に対し、ＯＴＤＭ信号の包絡線情報を転写し、
   光フィルタ手段は、上記ＯＴＤＭ信号転写手段から出力されたゲートパルス列に対するフィルタリングにより、所望するチャネルの光信号を得る
   ことを特徴とするＯＴＤＭ信号分離方法。

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