JP2798137B2 - 光信号の同期方法 - Google Patents

光信号の同期方法

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JP2798137B2 JP63141806A JP14180688A JP2798137B2 JP 2798137 B2 JP2798137 B2 JP 2798137B2 JP 63141806 A JP63141806 A JP 63141806A JP 14180688 A JP14180688 A JP 14180688A JP 2798137 B2 JP2798137 B2 JP 2798137B2
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【発明の詳細な説明】 〔概要〕 高速の全光学的処理を行う光装置内の光パルスと入力
光パルスとの同期方法に関し、 全光学的な光装置における光信号の高速処理に対応で
きる同期方法を提供することを目的とし、 全光学的な光−光制御素子を用いて外部からの入力光
信号を内部の制御用光信号により処理する光装置におけ
る、前記入力光信号と前記制御用光信号との同期をとる
光信号の同期方法において、前記制御用光信号とは異な
る光クロックパルス列を前記光装置から出力し光路長変
調器に通して得られる光クロックパルス列を前記入力光
信号の一部に重畳し、該重畳された光を全光学的光変調
器を介して光検出器で検出し、その検出結果から前記入
力光信号の位相を検し、該位相に基づき、前記光装置内
に設けられた光路長変調器で前記入力光信号と前記制御
用光信号との位相関係を調整して同期をとるように構成
する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は光信号の同期方法に係り、特には高速の全光
学的処理を行う光装置内の光パルスと入力光パルスとの
同期方法に関する。
〔従来の技術、及び発明が解決しようとする課題〕
本発明者等は、最近、全光学的な光−光制御素子を用
いて構成される高速処理可能な光装置(例えば光マルチ
プレクサ、光デマルチプレクサ、光交換機等)を提案し
た。その中の1つとして、4チャネルの光デマルチプレ
クサの一例を第4図に示す。
同図において、入力光信号として高速の時系列光信号
の入力される1本の光導波路1から、出力側の4本の光
導波路2a〜2dが分岐されており、その分岐部にはそれぞ
れ光−光制御素子3a〜3dが配設されている。
上記光−光制御素子3a〜3dは、例えば第5図(a)に
示すように光導波路1と光導波路2a〜2dのそれぞれの分
岐部に対し非線形光学物質11を挿入した構成であり(特
開昭62−245288号公報参照)、あるいは第5図(b)に
示すように光導波路1及び2a〜2bのうちの少なくとも分
岐部及びその近傍を非線形光学物質12で形成し、その上
を一部領域(窓部13)を除いて遮光部14(斜線部分)で
覆った構成である。これらいずれの場合においても、外
部から光パルストリガを照射することにより、第5図
(a)では非線形光学物質11の屈折率(第5図(b)で
は非線形光学物物質12のうち窓部13の下方領域の屈折
率)が減少し、よって入力側の光導波路1を伝搬されて
きた光の光路をそれぞれ全反射により出力側の光導波路
2a〜2bに切り換えることができる。なお、同図(b)に
おいて、非線形光学物質として逆特性(すなわち光照射
により屈折率の増加する特性)のものを用いた場合は、
窓部13と遮光部14のパターンを互いに逆転させることに
より、上記と同様な光路切り換え作用が得られる。
また、第4図において、光−光制御素子3a〜3dのそれ
ぞれに光パルストリガを照射するための手段として、半
導体レーザやモードロック半導体レーザの光源4及び分
岐導波路5が設けられている。ここで、光源4から出力
された光パルスは分岐導波路5によって並列に分岐さ
れ、光−光制御素子3a〜3dのそれぞれに対し光パルスト
リガとして照射される。この際、光導波路1中を伝搬さ
れてきた時系列光信号中の各チャネルの光パルスがこれ
に対応した光−光制御素子3a〜3dに到達するのと同時
に、上記光パルストリガを照射する必要がある。すなわ
ち、外部から送られてきた入力光信号(時系列光信号)
と内部の光信号(光パルストリガ)とを同期させなけれ
ばならない。このように同期させることにより、入力光
信号中の各チャネルの光パルスは光−光制御素子3a〜3d
で空間的に分離され、それぞれのチャネルに対応する出
力側の光導波路2a〜2dへ並列に送り出される。以上のよ
うな光デマルチプレクサによれば、入力された光信号が
全光学的に処理されるので、その処理速度の飛躍的な向
上(例えば10GHz以上)が可能になる。
ところが、光信号を同期させる手段として、これまで
は電気的に同期させる方法しか知られていない。このよ
うな電気的な方法では、上述したような全光学的処理に
おける10GHz以上の高速領域には全く通用しない。
本発明は、上記の問題点に鑑み、全光学的な光装置に
おける光信号の高速処理に対応できる同期方法を提供す
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
光装置から出力された光クロックパルス列を、電気的
もしくは光学的制御により光路長の切り換え可能な光路
長変調器に通す。これにより得られる光クロックパルス
列を、外部からの入力光信号の一部に重畳する。この重
畳された光を、入力光強度に応じて出力光強度の変化す
る全光学的光変調器を介して光検出器で検出する。この
検出結果から上記入力光信号の位相を検知する。そし
て、この位相に基づき、予め光装置内に設けられた光路
長変調器で上記入力光信号と光装置内部の光信号との位
相関係を調整して同期をとる。
〔作用〕
上記光路長変調器により光路長を変化させれば、ここ
を通過する光パルスの位相が変化する。このようにして
光クロックパルス列の位相を変化させながら、これに入
力光信号を重畳させた場合、光クロックパルスと入力光
信号の互いの位相が一致した時に、これらの重畳された
光の強度が最大になり、この光の入射する全光学的光変
調器の出力光強度が変化し、素子構造の調整により最大
(もしくは最小)になるようにできる。よって、光検出
器の出力が最大(もしくは最小)となるように光路長変
調器の変調度を設定すれば、その設定値から入力光信号
の位相を検知できる。このようにして入力光信号の位相
が明らかになるので、この位相に基づき光装置内部の光
信号との位相関係を調整すれば、互いの同期がとれる。
以上のように、入力光信号が高速であるにもかから
ず、光検出器の出力結果から上記入力光信号の位相を容
易に知ることができ、かつ位相調整できるので、10GHz
を越える高速処理にも十分に対応できる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
説明する。
第1図は、本発明の一実施例を示す概略構成図であ
る。
同図において、光装置20は、例えば第4図に示した光
デマルチプレクサのような全光学的処理を行う装置であ
り、外部からの入力光信号ISを装置内部の光源21から出
力される光信号(例えば第4図に示した光パルストリガ
等)ITで処理するようにしたものである。ここでは、上
記入力光信号ISと上記光信号ITとの同期をとる場合につ
いて述べる。
本実施例に係る光回路の構成としては、まず、複数チ
ャネルの光パルスからなる入力光信号ISの伝搬される光
導波路(光ファイバも含む)22の途中から、もう1本の
光導波路23を分岐させる。また、光装置20内の光信号処
理の基準となる光クロックパルス1Cを出力させ、これを
伝搬させるための光導波路24を設け、その途中に光路長
変調器25を配置する。更に、上記2本の光導波路23及び
24を1本の光導波路26に合流させる。そして、光導波路
26の出射端に全光学的光変調器27を配置し、その後段に
光検出器28を設ける。
また、光装置20内においては、光導波路22を介して入
力される入力光信号ISの入力段に光路長変調器29を設け
ると共に、光源21からの光信号ITの出力段にも光路長変
調器30を設ける。そして、電子回路31により、光検出器
28の出力等に基づいて上記の各光路長変調器25,29,30の
制御を行う。この制御については、後に具体的に述べ
る。
上記光路長変調器25,29,30の一例を第2図に示す。同
図において、入力側の1本の光導波路40から、光路長を
順次異ならせた複数本の光導波路41a〜41hが分岐され、
これらが順次合流させることにより1本の出力側の光導
波路42に結合されている。そして、入力側の光導波路40
から複数本の光導波路41a〜41hへの各分岐点には、それ
ぞれ電気光学光スイッチ43a〜43hが配置され、これらは
上述した電子回路31からの電気信号によりそれぞれオ
ン、オフ制御される。よって、複数の電気光学光スイッ
チ43a〜43hを選択的にオンさせることにより、入力光の
光路を光導波路41a〜41hのうちのいずれかに切り換え
て、光路長の変更させることができる。ここで、例えば
各光路長に約200μmの差を持たせておけば、前述した
入力光信号ISの各パルス長にほぼ等しい1psec程度の位
相差を生じさせることができる。
また、上記全光学的光変調器27の一例を第3図(a)
及び(b)に示す。同図(a)はマッハツェンダ型光変
調器における2本の光導波路のうちの一方を非線形導波
路51としたものであり、同図(b)は方向性結合器の結
合部における一方の光導波路を非線形導波路52としたも
のである。いずれの場合も、非線形光学物質からなる非
線形導波路51もしくは52の屈折率変化に基づき、同図
(c)に示すように入力光強度Iに応じて出力光強度I
OUTは周期的に変化していく。
以上の構成において、光導波路22中を伝搬されてきた
入力光信号ISは、その大部分が光装置20内に入射すると
共に、一部が光導波路23中に分岐される。この分岐光
は、必要に応じて光・光増幅器により増幅してもよい。
一方、光装置20からは光クロックパルスICが出射され、
光路長変調器25を介し、光導波路24中を伝搬される。こ
の光クロックパルスICは上記入力光信号ICと合流され、
この合流された光は光導波路26中を伝搬されて全光学的
光変調器27に入射する。
この全光学的光変調器27は、前述したように入力光強
度に応じて出力光強度が変化する特性を有している。例
えば第3図(c)中の実線で示した関係によれば、入力
光信号ISと光クロックパルスICとの重なりがない場合に
出力光は比較的大きく、両者が重なった場合(IS+IC
に出力光は最小となる。このことから、全光学的光変調
器27の出力を、その後段に設けられた光検出器28で検出
することにより、入力光信号ISと光クロックパルスIC
の重なり程度(すなわち互いの位相ずれの程度)を判定
することができる。従って、電子回路31では、光検出器
28の出力を見ながら光路長変調器25の変調度を調整して
光クロックパルスICの光路長を変化させていき、光検出
器28の出力が最小となる時の上記変調度から入力光信号
ISの位相を検知する。
このようにして入力光信号ISの位相が検知されたら、
電子回路31から光装置20内部の光路長変調器29に制御信
号を送って入力光信号ISの光路長を調整する。これによ
り、入力光信号ISと光信号ITとの同期をとることができ
る。この際、光路長変調器29で入力光信号ISの光路長を
調整する代わりに、光源21側の光路長変調器30で光信号
ITの光路長を調整してもよく、或いは双方を調整するよ
うにしてもよい。
本実施例によれば、入力光信号ISが各パルス長1psec
程度の高速であるにもかかわらず、入力光信号ISと光ク
ロックパルスICとの位相ずれに対応して得られる光検出
器28の出力結果から、上記入力光信号ISの位相を容易に
知ることができる。そして、この位相に基づいて入力光
信号ISと内部の光信号ITとの位相関係を調整できるの
で、光装置20において10GHzを越える全光学的な高速処
理が実現できる。
なお、入力光信号ISに予め光クロックパルスICと同じ
一定周期の周期用光パルスISlを乗せておき、この光パ
ルスISlを用いて同期をとるようにすれば、その後から
送られてくる光信号を極めて正確に処理することができ
る。
また、上記実施例では光路長変調器25,29,30を電気的
に制御するようにしたが、例えば第2図における電気光
学光スイッチ43a〜43hの代わりに、第5図に示したよう
な光−光制御素子をそれぞれ配置することにより、光学
的に制御するようにしてもよい。
更に、全光学的光変調器27は、その設計によっては、
第3図(c)中の実線曲線が半周期だけシフトして破線
曲線のような特性が得られる。この場合は、光検出器28
の出力が最大となるように光路長変調器25の変調度を設
定すれば、その設定値から入力光信号ISの位相を検知す
ることができる。
また、本発明の同期方法は、前述した光デマルチプレ
クサ、光マルチプレクサ、光交換機等に適用できること
は勿論のこと、その他各種の光装置に適用可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、高速の入力光
信号と光装置内の光信号との同期が可能となり、全光学
的な高速の光信号処理を実現できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示す概略構成図、 第2図は光路長変調器の一例を示す平面図、 第3図(a)及び(b)は全光学的光変調器の一例を示
す平面図、 第3図(c)は上記全光学的光変調器の動作特性(入力
光強度と出力光強度の関係)を示す図、 第4図は光デマルチプレクサの一例を示す斜視図、 第5図(a)及び(b)は光−光制御素子の一例を示す
平面図である。 20……光装置、 25……光路長変調器、 27……全光学的光変調器、 28……光検出器、 29,30……光路長変調器、 31……電子回路.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/35 G02F 1/31 H04B 10/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】全光学的な光−光制御素子を用いて外部か
    らの入力光信号を内部の制御用光信号により処理する光
    装置(20)における、前記入力光信号と前記制御用光信
    号との同期をとる光信号を同期方法において、 前記制御用光信号とは異なる光クロックパルス列を前記
    光装置から出力し光路長変調器(25)に通して得られる
    光クロックパルス列を前記入力光信号の一部に重畳し、
    該重畳された光を全光学的光変調器(27)を介して光検
    出器(28)で検出し、その検出結果から前記入力光信号
    の位相を検知し、該位相に基づき、前記光装置内に設け
    られた光路長変調器(29、30)で前記入力光信号と前記
    制御用光信号との位相関係を調整して同期をとることを
    特徴とする光信号の同期方法。
  2. 【請求項2】前記光路長変調器(25、29、30)は、 入力光信号用光導波路(40)から分岐されて出力光信号
    用光導波路(42)へ合流される、互いに光路長の異なる
    複数本の分岐導波路(41a〜41h)と、 前記入力信号用光導波路から前記複数本の分岐導波路へ
    の各分岐点に設けられ、前記入力光信号用光導波路を伝
    搬されてきた入力光信号を前記複数本の分岐導波路のう
    ちいずれか1つの選択的に入力させる電気光学分岐スイ
    ッチ(43a〜43h)と、 を有することを特徴とする請求項1に記載の光信号の同
    期方法。
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