JP3016257B2 - 光パルス分離回路 - Google Patents

光パルス分離回路

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邦彦 森
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04J14/00Optical multiplex systems
    • H04J14/08Time-division multiplex systems

Landscapes

  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光多重通信装置に利用
される。特に、光パルスを制御信号として、時分割多重
された信号光パルス列を分離する全光型の光パルス分離
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図9に、従来の例として、N多重光パル
ス分離回路の構成を示す。この例は、制御光パルスによ
り信号光パルスの偏光状態を変化させる光学素子(光カ
ー素子)と、特定偏光状態の信号光パルスを分離する偏
波ビームスプリッタとが複数個交互に縦列接続されるこ
とにより構成される。N多重されたビット速度f[ビッ
ト/秒]の信号光パルス列は信号光パルスと同等又はよ
り小さいパルス幅を有するビット速度f/N[ビット/
秒]の制御光パルス列と結合される。上記光学素子は、
信号光パルスと制御光パルスとの間の群遅延差が入射光
パルスの間隔とほぼ等しくなるように構成される。これ
により、制御光パルスは光学素子を通過する毎に1個の
信号光パルスを掃引し、順次ビット速度f/N[ビット
/秒]の信号光パルス列を分離することができる。
【0003】この従来例は、(1)電気信号を使用してい
ないので、電気系の応答速度の制限を受けずに高速に光
パルスを分離できる。(2)単一系列の制御光パルス列を
用いて、多重化された信号光パルス列を順次分離でき
る。(3)この回路の動作を逆にすることにより、ビット
速度f/N[ビット/秒]の信号光パルス列をN多重す
る回路を実現できることを特徴とする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例は
以下の問題点を有する。1.偏波ビームスプリッタに対
する要求条件が厳しい。すなわち、信号光に対しては、
偏波ビームスプリッタとして動作し、制御光に対しては
100%透過の偏波無依存カップラとして動作するもの
が必要となる。光学素子と偏波ビームスプリッタの挿入
損が無視できない場合、後段で分離される信号光パルス
ほどSN比が小さく、多重度の制限要因となる。2.信
号光パルス分離の順序は信号光パルスのタイムスロット
の順序と信号光パルス列と制御光パルスが結合されるタ
イミングで決まり、分離された信号光の出力ポート選択
の自由度は小さい。3.上記従来例は本質的に光学素子
中における信号光パルスと制御光パルスとの間の群遅延
差を利用するため、分離される多重化信号光のビット速
度は上記光学素子長及び制御光波長によって設計時に規
定され、異なるビット速度に対する自由度が小さい。
【0005】本発明は、以上の問題点を改善し、M個の
系列の制御光パルス列によって2M多重された信号パル
ス列を分離でき、しかも上記制御光パルス列のパルスパ
ターンの変更のみにより、分離される各信号光の経路を
容易に変更できて、その上、異なるビット速度で多重さ
れた信号光の分離も可能な光パルス分離回路を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の光パルス分離回
路は、M個の系列の制御信号入力によって、2M多重化
された光信号を多重分離するもので、上記多重分離回路
は、制御信号のON、OFF時に、入力信号を各々第
1、第2の出力ポートに出射する機能を有する2M−1
個の光ゲートスイッチで構成され、多重化された光信号
は、光ゲートスイッチ(1、1)に入力され、第m(m
=1・・・M)の制御信号は、2m-1個のゲートスイッチ
(m、n)(n=1・・・2m-1)に入力され、光ゲートス
イッチ(m、n)の第1、第2の信号光出力は、各々光
ゲートスイッチ(m+1、2n)、(m+1、2n−
1)に入力され、光ゲートスイッチ(M、n)(n=1
・・・2M-1)の出力が上記光パルス分離回路の出力である
ことを特徴としている。
【0007】
【作用】本発明の光パルス分離回路は、2M個の系列が
時分割多重された信号光パルス列をM段の光ゲートスイ
ッチ(i段目を構成する光ゲートスイッチの数は
i-1)と各段をON、OFFするM個の系列の制御信
号によって1段毎に2系列に分け、最終段で2M個の系
列に分離する。すなわち、多重された入力信号光パルス
列の1フレームを S12・・・・S2 M (Si=1or0:i=1・・・・2M) とし、これを信号光と同期したM個の系列の制御光パル
ス列
【0008】
【数1】
【0009】で光ゲートスイッチを制御して、上記信号
光パルス列を分離するとき、上記信号光パルス列のタイ
ムスロットiのパルスは、光ゲートスイッチ
【0010】
【数2】
【0011】のポートSo0(CM、i=0のとき)また
はポートSo1(CM、i=1のとき)に出力される。例
えば、4多重された信号光パルス列S1234を2系
列の制御信号0011(1段目)および0101(2段
目)によって4系統の信号光出力S10 0 0、0 S2
0 0、0 0 S30および0 0 0 S4に分離できる。
多重数が2のべき乗でない場合も同じ回路構成で制御信
号パターンの選択のみにより解決される。例えば、3多
重された信号光パルス列S123を2系列の制御信号
001(1段目)および010(2段目)によって3系
統の信号光出力S10 0、0 S20および0 0 S3
分離できる。一般に、N多重(2M-1<N<2M)信号は
M段の回路構成およびM個の系列の制御信号によって分
離可能である。
【0012】一方、異なるタイムスロットの信号光パル
スが等しい制御信号によって制御されるとき、すなわち i≠j かつ Ck、i=Ck、j (i、j=1・・・・2M、k=1・・・・M) の場合、タイムスロットi、jに対応する信号光パルスは
同じポートから出力される。例えば、信号光パルス列S
1234を2系統の制御信号0101(1段目)およ
び0001(2段目)によって3系統の信号光出力S1
0 S30、0 S20 0および0 0 0 S4に分類でき
る。これにより、例えば、50Gb/s1チャンネルと25
Gb/s2チャンネルが多重された100Gb/sの信号も分離
できる。このことから、制御信号のパターンを選ぶこと
のみにより、同じ回路構成で様々なビット速度で多重さ
れた信号光パルス列の分離も可能となる。
【0013】
【実施例】本発明の光パルス分離回路は、基本的には、
制御信号のON、OFFによって入力された信号光の出
力ポートを切りかえる機能を有する1×2光ゲートスイ
ッチのみによって構成される。図1の構成例に示すよう
に、多重化された信号パルス列は第1段目の光ゲートス
イッチ(1、1)の入力ポートSiから入力され、制御
信号のON、OFFに対応する出力ポートSo0、So
1から出射された信号光は、各々2段目の光ゲートスイ
ッチ(2、1)、(2、2)のSiに入射され、以下同
様に各出力ポートから3段目へ・・・・と導かれるように接
続されることを特徴とする。したがって、2M多重され
た信号をすべて分離するのに2M−1個の光ゲートスイ
ッチが必要になる。上記の機能を満たす光ゲートスイッ
チの構成例としては、図2および図3に示すような光カ
ー効果を利用した光カースイッチ、あるいは、図4に示
す非線形サグナック干渉計を利用した例がある。
【0014】図2に示す光カースイッチは光カー効果を
示すカー素子10とその入力端側に波長合波器11を、
出力端側に波長分波器12と偏波ビームスプリッタ13
を配置して構成され、制御信号として、異なる波長の制
御光が用いられる。
【0015】この場合、直線偏波の信号光および制御光
は、互いに偏波面が45°をなすように波長合波器11
で合波されカー素子10に入射する。カー素子10で
は、制御光の入射に伴い、光カー効果が誘起され、信号
光は偏波面90°の回転を受け出射される。一方、制御
光が入射されていないときは、信号光は偏波面の回転を
受けず、信号光はそのままの偏波状態でカー素子10か
ら出射される。カー素子10を出射した信号光は波長分
波器12によって制御光から分波され、さらに信号光は
偏波ビームスプリッタ13によって偏波の回転を受けた
パルスと受けていないパルスとに分けられる。
【0016】図3に示す光カースイッチは、複屈折ファ
イバのような複屈折性を有するカー素子14とその一端
に波長合波器15と光サーキュレータ16を配置し、他
端に1/4波長板17と波長分波器18を配置し、上記光
サーキュレータ16の出力端に偏波ビームスプリッタ1
9を配置して構成される。上記カー素子14と上記1/4
波長板17は複屈折の主軸が互いに45°をなすべく配
置され、上記波長分波器18は上記1/4波長板17から
出射された信号光を100%反射し再び上記1/4波長板
17へ入射されるべく配置される。
【0017】信号光は上記光サーキュレータ16によっ
て、そのポート1からポート2に抜け、上記カー素子1
4の主軸に対し45°の直線偏波で入射される。上記カ
ー素子14から出射された信号光は上記1/4波長板17
を通過し、上記波長分波器18で反射され再び上記1/4
波長板17を通過し、再び上記カー素子14に結合され
る。このとき入射信号光は上記カー素子14からの出射
信号光に対して直交した偏波で結合される。これによっ
て上記カー素子14の複屈折は補償される。制御光の入
射がない場合は、信号光は入射時の偏波に対して直交し
たカー素子14から出射される。一方、上記カー素子1
4の一方の主軸に沿った偏波の制御光を入射した場合、
これと重なった信号光の偏波成分は位相変調を受ける。
制御光は上記波長分波器18によって信号光から分離さ
れる。信号光がカー素子14往復の間に両偏波成分の位
相差がπとなるように制御光のパワーを選べば入射時と
同じ偏波でカー素子14から出射される。信号光は波長
合波器15を通過後、上記光サーキュレータ16によっ
てそのポート2からポート3に抜け、さらに偏波ビーム
スプリッタ19によって偏波の回転を受けたパルスと受
けていないパルスとに分けられる。
【0018】図4は非線形サグナック干渉計を利用した
光カースイッチの構成例で、図中の光3dBカップラ2
0はポートP1あるいはポートP2に入射された信号光
を偏波を保持してポートP3およびポートP4に出射す
る。
【0019】入力信号光は光サーキュレータ21によっ
て、そのポート1からポート2に導かれ、上記光3dB
カップラ20のポートP1に結合され、ポートP3およ
びポートP4に分岐される。分岐された信号光は各々波
長合波器22、波長分波器23を通ってカー素子24に
結合される。制御光の入射がない場合は、ループを一回
りした後の両分岐光の位相差は0で信号光は入射された
ポートP1に出射される。この場合、出力信号光は上記
光サーキュレータ21によってそのポート2からポート
3に導かれる。制御光が波長合波器22から入射された
場合、両分岐光間に位相差が生じ、これがπとなるよう
に制御光のパワーを選べば信号光はポートP2に出射さ
れる。
【0020】図5に示す構成例は電気光学効果を利用し
た偏波スイッチで、制御信号としての、電気光学結晶2
5への印加電圧を制御することによって、入射信号光の
偏波面の制御を行なうように構成されている。図2の構
成例と同様に、電気光学結晶25から出射された信号光
は偏波ビームスプリッタ26によって偏波の回転を受け
たパルスと受けていないパルスとに分けられる。
【0021】損失補償手段としては、レーザアンプ、フ
ァイバラマン増幅器、希土類元素添加光ファイバ増幅器
等が適用可能である。
【0022】図6は本発明の光パルス分離回路の4多重
信号光の全分離の実施例である。(作用)の項で述べた
ように、多重された信号光パルス列S1234が一段
目で制御信号0011によってS120 0および0 0
34に分離され、さらに2段目で制御信号0101
によって4系統の出力S10 0 0、0 S20 0、00
30および0 0 0 S4に分離されている。
【0023】図7は異なるビット速度で3多重された信
号光パルス列の分離の実施例である。多重された信号光
パルス列S1234が一段目で制御信号0101によ
ってS10 S30および0 S20 S4に分離され、さら
に2段目で制御信号0001によって3系統の出力S1
0 S30、0 S20 0および0 0 0 S4に分離され
ている。すなわち、1段目のゲートスイッチ(1、1)
の出力ポートSo0から出射される信号光パルスは2段
目では分離されず、そのまま出射される。
【0024】図8はゲートスイッチ間に信号光の損失補
償手段を挿入する場合の実施例である。1段目のゲート
スイッチ(1、1)の出力ポートSo0、So1から出
射された信号光が各々損失補償手段を通って2段目のゲ
ートスイッチ(2、1)、(2、2)の入力ポートSi
に入射されるように接続されている。
【0025】
【発明の効果】本発明の光パルス分離回路による効果を
以下に要約して述べる。1.同一の機能を有する2M
1個の光ゲートスイッチとM個の系列の制御光パルス列
によって、最大2M多重された信号パルス列の全分離が
可能。2.制御光パルス列のパルスパターンの選択によ
り、分離された各信号光の出力ポートの任意の変更が可
能。3.異なるビット速度で多重された信号光の分離も
可能。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による光パルス分離回路の回
路構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施例による光パルス分離回路の光
ゲートスイッチの一例を示す図であって、進行型カース
イッチを利用したものである。
【図3】本発明の一実施例による光パルス分離回路の光
ゲートスイッチの別の例を示す図であって、往復型カー
スイッチを利用したものである。
【図4】本発明の一実施例による光パルス分離回路の光
ゲートスイッチのさらに別の例を示す図であって、非線
形サグナック干渉計を利用したものである。
【図5】本発明の一実施例による光パルス分離回路の光
ゲートスイッチのさらに別の例を示す図であって、電気
光学効果を利用したものである。
【図6】本発明の一実施例による光パルス分離回路を示
す図であって、2段構成の場合の4多重信号光の全分離
を示すものである。
【図7】本発明の一実施例による光パルス分離回路を示
す図であって、異なるビット速度で3多重された信号光
の分離を示すものである。
【図8】本発明の別の実施例による光パルス分離回路を
示す図であって、ゲートスイッチ間に信号光パルス列の
損失補償手段を挿入したものである。
【図9】従来の光パルス分離回路の回路構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
Si 光ゲートスイッチの信号光入力ポート Ci 光ゲートスイッチの制御信号(光)入力ポート So0 制御信号が’0’(OFF)に対応する光ゲー
トスイッチの信号光出力ポート So1 制御信号が’1’(ON)に対応する光ゲート
スイッチの信号光出力ポート
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−187536(JP,A) 特開 平2−272897(JP,A) 特開 平2−109005(JP,A) 特開 昭63−56027(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 H04J 14/08 H04J 3/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 M個の系列の制御信号入力によって、2
    M多重化された光信号を多重分離する光パルス分離回路
    において、上記多重分離回路は、制御信号のON、OF
    F時に、入力信号を各々第1、第2の出力ポートに出射
    する機能を有する2M−1個の光ゲートスイッチで構成
    され、多重化された光信号は、光ゲートスイッチ(1、
    1)に入力され、第m(m=1・・・M)の制御信号は、
    m-1個のゲートスイッチ(m、n)(n=1・・・
    m-1)に入力され、光ゲートスイッチ(m、n)の第
    1、第2の信号光出力は、各々光ゲートスイッチ(m+
    1、2n)、(m+1、2n−1)に入力され、光ゲー
    トスイッチ(M、n)(n=1・・・2M-1)の出力が上記
    光パルス分離回路の出力であることを特徴とする光パル
    ス分離回路。
  2. 【請求項2】 上記光パルス分離回路に入力される制御
    信号のパターンが変更可能であることを特徴とする請求
    項1記載の光パルス分離回路。
  3. 【請求項3】 上記光ゲートスイッチの内部または光ゲ
    ートスイッチ間に、信号光パルスまたは制御信号の損失
    を補償する損失補償手段を配置した請求項1または請求
    項2記載の光パルス分離回路。
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