JP3178792B2 - 全光学式周波数倍化器 - Google Patents
全光学式周波数倍化器Info
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- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
- H04B10/25077—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion using soliton propagation
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/0075—Arrangements for synchronising receiver with transmitter with photonic or optical means
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- Signal Processing (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバによる
遠隔通信の分野に関し、さらに詳細には長距離通信の分
野に関する。
遠隔通信の分野に関し、さらに詳細には長距離通信の分
野に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバを用いた非常に長い距離のリ
ンクにおいて、大きな色分散を起こすことなく信号を分
散ファイバに伝播させることのできる特定のスペクトル
特性を有するいわゆる「ソリトン」型の信号を使用する
こと、すなわち色分散を打ち消すために信号の強度に対
する屈折率の依存性またはその逆を利用することは公知
である。信号のスペクトル形状は、主として線路損とし
て現れる伝播距離の影響にもかかわらず保存される。こ
の線路損は、線路における光増幅によって、例えば英語
で“ＥＤＦＡ”と呼ばれるエルビウムドープファイバ増
幅器を使用して補償することができる。
ンクにおいて、大きな色分散を起こすことなく信号を分
散ファイバに伝播させることのできる特定のスペクトル
特性を有するいわゆる「ソリトン」型の信号を使用する
こと、すなわち色分散を打ち消すために信号の強度に対
する屈折率の依存性またはその逆を利用することは公知
である。信号のスペクトル形状は、主として線路損とし
て現れる伝播距離の影響にもかかわらず保存される。こ
の線路損は、線路における光増幅によって、例えば英語
で“ＥＤＦＡ”と呼ばれるエルビウムドープファイバ増
幅器を使用して補償することができる。
【０００３】ソリトンによって線路増幅（ＥＤＦＡ）を
用いて伝送を行うためには、未解決のまま残されている
次のような問題が知られている。
用いて伝送を行うためには、未解決のまま残されている
次のような問題が知られている。
【０００４】１）信号ビットの到達の時間的不確実性を
引き起こすゴードンハウスジッタ現象、 ２）光増幅器における自然放出増幅（英語ではＡＳＥ）
に由来するノイズの蓄積。
引き起こすゴードンハウスジッタ現象、 ２）光増幅器における自然放出増幅（英語ではＡＳＥ）
に由来するノイズの蓄積。
【０００５】これらの問題は、リンクに沿って周期的に
ソリトンの再生を実施することによって、最小限に抑え
ることができる。再生には一般的に、線路損と場合によ
っては再生装置の挿入損を補償するための光増幅、再生
すべき信号のビット列からのクロックの再生、ジグを除
去するための再生されたクロック信号からのソリトンの
同期変調、及びＡＳＥノイズを除去しソリトンをその時
間ウインドウ中で中心に戻し、ソリトンの最適スペクト
ル形状を回復させるためのフィルタリングが含まれる。
従来技術のこのような再生システムは、例えば下記に示
す資料Ｄ１に記載されており、これを従来技術の説明と
して本出願に組み込む。
ソリトンの再生を実施することによって、最小限に抑え
ることができる。再生には一般的に、線路損と場合によ
っては再生装置の挿入損を補償するための光増幅、再生
すべき信号のビット列からのクロックの再生、ジグを除
去するための再生されたクロック信号からのソリトンの
同期変調、及びＡＳＥノイズを除去しソリトンをその時
間ウインドウ中で中心に戻し、ソリトンの最適スペクト
ル形状を回復させるためのフィルタリングが含まれる。
従来技術のこのような再生システムは、例えば下記に示
す資料Ｄ１に記載されており、これを従来技術の説明と
して本出願に組み込む。
【０００６】１）による同期変調に関しては、Ｈ．クボ
タ及びＭ．ナカザワによる資料Ｄ１（１９９３年）「So
liton transmission control in time and frequency d
omains」（ＩＥＥＥ量子 J.Quantum Electronics誌第
２９巻第７号、2189〜2197ページ、１９９３年７月）
は、この方法の計算によって理論的利点を実証してい
る。推奨される実際的な解決法は示されていないが、こ
れは、ナカザワ他による資料Ｄ２（１９９３年）「Expe
rimental demonstration of soliton data transmissio
n over unlimited distance with soliton control in
time and frequencydomains」（Electronics Letters第
２９巻第９号、729 〜730 ページ、１９９３年４月２９
日）における、１００万キロメートルにおける１０ギガ
ビット／秒の伝送実験が参照されている。この資料Ｄ２
は、ソリトンの同期変調を実施するためのＬｉＮＯ3光
変調器の使用を教示している。
タ及びＭ．ナカザワによる資料Ｄ１（１９９３年）「So
liton transmission control in time and frequency d
omains」（ＩＥＥＥ量子 J.Quantum Electronics誌第
２９巻第７号、2189〜2197ページ、１９９３年７月）
は、この方法の計算によって理論的利点を実証してい
る。推奨される実際的な解決法は示されていないが、こ
れは、ナカザワ他による資料Ｄ２（１９９３年）「Expe
rimental demonstration of soliton data transmissio
n over unlimited distance with soliton control in
time and frequencydomains」（Electronics Letters第
２９巻第９号、729 〜730 ページ、１９９３年４月２９
日）における、１００万キロメートルにおける１０ギガ
ビット／秒の伝送実験が参照されている。この資料Ｄ２
は、ソリトンの同期変調を実施するためのＬｉＮＯ3光
変調器の使用を教示している。
【０００７】クロック再生を行うために、２種の方式が
考えられる。すなわち、光信号の一部を抽出した後、こ
れを電子信号に変換することが必要とされる方式、及び
光電子変換を必要としない方式である。
考えられる。すなわち、光信号の一部を抽出した後、こ
れを電子信号に変換することが必要とされる方式、及び
光電子変換を必要としない方式である。
【０００８】第一の方式のシステムは、例えば前記資料
Ｄ２に記載されており、図１に概略的に図示されている
ようなものである。この解決法に伴う問題点は、再生す
べき信号のデータ伝送速度が、電子回路の最高速度に対
する現在の技術的限界のために２０〜３０ギガビット／
秒（資料Ｄ２では１０ギガビット／秒）を超えることが
できないことである。資料Ｄ２では、ＬｉＮＯ3変調器
は、線路ソリトン信号からクロック回路中に発生した制
御電子信号によって制御される。クロック再生手段は、
入力部Ｆ１と出力部Ｆ２との間を伝播する光信号の一部
を抽出するための光カプラＣ３、クロック抽出回路ＣＬ
ＫＸ、遅延時間を供給するための遅延線ＤＥＬ、及びＬ
ｉＮＯ3変調器ＭＯＤを機能させるために必要な制御電
力を供給するための増幅器ＧＭを含む。図１は、再生回
路の挿入損を回避するための入力光増幅器（ＥＤＦ
Ａ）、複屈折偏光制御装置（ＰＣ）、及びソリトンのエ
ネルギーのスペクトル分布を狭めるための帯域フィルタ
ＢＰを示している。
Ｄ２に記載されており、図１に概略的に図示されている
ようなものである。この解決法に伴う問題点は、再生す
べき信号のデータ伝送速度が、電子回路の最高速度に対
する現在の技術的限界のために２０〜３０ギガビット／
秒（資料Ｄ２では１０ギガビット／秒）を超えることが
できないことである。資料Ｄ２では、ＬｉＮＯ3変調器
は、線路ソリトン信号からクロック回路中に発生した制
御電子信号によって制御される。クロック再生手段は、
入力部Ｆ１と出力部Ｆ２との間を伝播する光信号の一部
を抽出するための光カプラＣ３、クロック抽出回路ＣＬ
ＫＸ、遅延時間を供給するための遅延線ＤＥＬ、及びＬ
ｉＮＯ3変調器ＭＯＤを機能させるために必要な制御電
力を供給するための増幅器ＧＭを含む。図１は、再生回
路の挿入損を回避するための入力光増幅器（ＥＤＦ
Ａ）、複屈折偏光制御装置（ＰＣ）、及びソリトンのエ
ネルギーのスペクトル分布を狭めるための帯域フィルタ
ＢＰを示している。
【０００９】最大データ伝送速度に課される限界をクロ
ック再生電子回路を使用して除去するために、ビットサ
イクルを増加させ、したがって送信時のデータ伝送速度
を増加させ、次いでマルチプレクシング及びデマルチプ
レクシングを使用して受信時に信号のビット列から抽出
されるクロックサイクルを低下させるシステムが当業者
には周知である。例えば、電子回路と両立できるように
１０ギガビット／秒サイクルのクロックを抽出し、２０
ギガビット／秒という二倍のデータ伝送速度を有するソ
リトン信号の再生器の変調器に加える前に、このクロッ
ク信号の周波数を二倍にすることができる。
ック再生電子回路を使用して除去するために、ビットサ
イクルを増加させ、したがって送信時のデータ伝送速度
を増加させ、次いでマルチプレクシング及びデマルチプ
レクシングを使用して受信時に信号のビット列から抽出
されるクロックサイクルを低下させるシステムが当業者
には周知である。例えば、電子回路と両立できるように
１０ギガビット／秒サイクルのクロックを抽出し、２０
ギガビット／秒という二倍のデータ伝送速度を有するソ
リトン信号の再生器の変調器に加える前に、このクロッ
ク信号の周波数を二倍にすることができる。
【００１０】このようなシステムは下記の資料に記載さ
れており、これらの資料を従来技術の説明として本出願
に組み込む。
れており、これらの資料を従来技術の説明として本出願
に組み込む。
【００１１】Ｓ．カワニシ他による資料Ｄ３「64 to 8
Gbit/s all optical demultiplexing with clock recov
ery using the new phase lock loop technique」（Ele
ctronics Letters第２９巻（２）231 ページ、１９９３
年）は、進行波レーザダイオード増幅器（英語ではＴＷ
−ＬＤＡ）を含む位相ロックループ（英語ではＰＬＬ）
を使用して、デマルチプレクシングの終了時に６４ギガ
ビット／秒のビット列から８ギガヘルツのクロック信号
を抽出する方法を記載している。
Gbit/s all optical demultiplexing with clock recov
ery using the new phase lock loop technique」（Ele
ctronics Letters第２９巻（２）231 ページ、１９９３
年）は、進行波レーザダイオード増幅器（英語ではＴＷ
−ＬＤＡ）を含む位相ロックループ（英語ではＰＬＬ）
を使用して、デマルチプレクシングの終了時に６４ギガ
ビット／秒のビット列から８ギガヘルツのクロック信号
を抽出する方法を記載している。
【００１２】Ｏ．カマタニ他による資料Ｄ４「Prescale
d 6.3 GHz clock recovery from 50Gbit/s TDM optical
signal with 50 GHz PLL using four-wave mixing in
a travelling wave laser diode optical amplifier」
（Electronics Letters第３０巻（１０）807 ページ、
１９９４年）は、ＴＷ−ＬＤＡを有し、４波混合（英語
ではＦＷＭ）の効果に基づくＰＬＬを使用して、５０ギ
ガヘルツの時間に多重化信号（英語ではＴＤＭ）から
６．３ギガヘルツのクロックを抽出する類似のシステム
を記載している。
d 6.3 GHz clock recovery from 50Gbit/s TDM optical
signal with 50 GHz PLL using four-wave mixing in
a travelling wave laser diode optical amplifier」
（Electronics Letters第３０巻（１０）807 ページ、
１９９４年）は、ＴＷ−ＬＤＡを有し、４波混合（英語
ではＦＷＭ）の効果に基づくＰＬＬを使用して、５０ギ
ガヘルツの時間に多重化信号（英語ではＴＤＭ）から
６．３ギガヘルツのクロックを抽出する類似のシステム
を記載している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】周波数を二倍にする際
にエレクトロニクスの限界に遭遇しないように、光学的
に二倍にする前に電子光学的変換を実施することが有利
であろう。この場合、光信号周波数の光学式倍化器が必
要とされる。
にエレクトロニクスの限界に遭遇しないように、光学的
に二倍にする前に電子光学的変換を実施することが有利
であろう。この場合、光信号周波数の光学式倍化器が必
要とされる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この目的のために、本発
明は、第二波長ｌsを有する光波によって搬送される周
波数２ｆ0に変調された信号を供給するために、第一ピ
ークピーク出力Ｐccと第一波長ｌcを有する光波によっ
て搬送されるほぼ正弦波状のクロック信号の周波数ｆ0
を二倍にするための方法を提案する。この方法は下記の
ステップを含む。
明は、第二波長ｌsを有する光波によって搬送される周
波数２ｆ0に変調された信号を供給するために、第一ピ
ークピーク出力Ｐccと第一波長ｌcを有する光波によっ
て搬送されるほぼ正弦波状のクロック信号の周波数ｆ0
を二倍にするための方法を提案する。この方法は下記の
ステップを含む。
【００１５】− 前記第一波長ｌcを有する前記周波数
ｆ0のクロック信号を、非線形光ミラーＮＯＬＭの制御
入力部Ｃ２に導入する。
ｆ0のクロック信号を、非線形光ミラーＮＯＬＭの制御
入力部Ｃ２に導入する。
【００１６】− 前記第二波長ｌsを有する連続信号
を、前記非線形光ミラーＮＯＬＭの信号入力部１に導入
する。
を、前記非線形光ミラーＮＯＬＭの信号入力部１に導入
する。
【００１７】− 前記第二波長ｌsを有する光波によっ
て搬送される周波数２ｆ0に変調された前記信号を、前
記非線形光ミラーＮＯＬＭの出力部２で採取する。
て搬送される周波数２ｆ0に変調された前記信号を、前
記非線形光ミラーＮＯＬＭの出力部２で採取する。
【００１８】ただし、第一波長と第二波長は、前記非線
形光ミラーＮＯＬＭ中でほぼ同じ群速度Ｖｇを有する。
形光ミラーＮＯＬＭ中でほぼ同じ群速度Ｖｇを有する。
【００１９】有利な一変形例によれば、ピークピーク出
力Ｐccの値は実際にＰπ以下に選ぶ。ただしＰπは、信
号に対するＮＯＬＭの切替えの効果を最大にするために
必要なクロック出力である。
力Ｐccの値は実際にＰπ以下に選ぶ。ただしＰπは、信
号に対するＮＯＬＭの切替えの効果を最大にするために
必要なクロック出力である。
【００２０】また本発明は、前記ソリトンを前記周波数
ｆsに同期変調することによってビットサイクルｆsを有
するソリトン信号を再生する方法を提唱する。この方法
は下記のステップを含む。
ｆsに同期変調することによってビットサイクルｆsを有
するソリトン信号を再生する方法を提唱する。この方法
は下記のステップを含む。
【００２１】− 前記ソリトン信号から下記の周波数を
有する分数調波を抽出する。
有する分数調波を抽出する。
【００２２】ｆsh＝ｆs・２-i（ｉは正の整数） − 本発明の方法に従って、前記分数調波周波数ｆshを
光学的に二倍にする。周波数ｆsのクロック信号を供給
するためにこのステップを、ｉ回繰り返す。
光学的に二倍にする。周波数ｆsのクロック信号を供給
するためにこのステップを、ｉ回繰り返す。
【００２３】− 前記光変調器の信号入力部にある前記
ソリトン信号を変調するために、前記周波数ｆsのクロ
ック信号を光変調器の制御入力部に加える。
ソリトン信号を変調するために、前記周波数ｆsのクロ
ック信号を光変調器の制御入力部に加える。
【００２４】− こうして変調されたソリトン信号を、
前記変調器の出力部で採取する当業者には周知のよう
に、再生はさらに増幅ステップとステップを含むと有利
である。
前記変調器の出力部で採取する当業者には周知のよう
に、再生はさらに増幅ステップとステップを含むと有利
である。
【００２５】本発明による再生方法の様々な変形態様に
よれば、ソリトン信号の前記分数調波を電子的または光
学的に抽出することができる。
よれば、ソリトン信号の前記分数調波を電子的または光
学的に抽出することができる。
【００２６】以下の詳細な説明を添付の図面と併せ読め
ば、本発明およびその様々な特徴と利点がさらに良く理
解されよう。
ば、本発明およびその様々な特徴と利点がさらに良く理
解されよう。
【００２７】
【発明の実施の形態】図面は、本発明といくつかの変形
例の原理についての説明のための非限定的な例を示すも
のである。すべての図にわたって、同じ要素には同じ参
照記号が付けられ、またわかりやすくするために必ずし
も原寸通りには表示されていない。
例の原理についての説明のための非限定的な例を示すも
のである。すべての図にわたって、同じ要素には同じ参
照記号が付けられ、またわかりやすくするために必ずし
も原寸通りには表示されていない。
【００２８】図２に、本発明の装置において使用するの
に適した、従来技術の非線形ミラー（ＮＯＬＭ）の一例
を概略的に示す。一般的に、ＮＯＬＭは、光ファイバル
ープＬと、４個のゲート１、２、３、４を有し、異なる
ゲート間の光出力の分配を表す結合係数γ／１−γを有
する第一光カップラＣ１と、制御光ファイバＦ３を介し
てＮＯＬＭ中に制御信号を注入するための第二光カップ
ラＣ２を含む。
に適した、従来技術の非線形ミラー（ＮＯＬＭ）の一例
を概略的に示す。一般的に、ＮＯＬＭは、光ファイバル
ープＬと、４個のゲート１、２、３、４を有し、異なる
ゲート間の光出力の分配を表す結合係数γ／１−γを有
する第一光カップラＣ１と、制御光ファイバＦ３を介し
てＮＯＬＭ中に制御信号を注入するための第二光カップ
ラＣ２を含む。
【００２９】場合によってはループ中に光増幅器ＧＬを
加えることにより、アセンブリに正の利得を与えること
ができ、これによって増幅非線形ミラー（ＮＡＬＭ）が
得られるが、このような装置についてはここでこれ以上
は言及しない。
加えることにより、アセンブリに正の利得を与えること
ができ、これによって増幅非線形ミラー（ＮＡＬＭ）が
得られるが、このような装置についてはここでこれ以上
は言及しない。
【００３０】ＮＯＬＭによって切り替えるべき光信号
は、入力ファイバＦ１によってカップラＣ１のゲート１
に導入される。先ず、ファイバＦ３に制御信号がなく、
５０／５０のカップラＣ１の結合係数の場合を説明す
る。この場合には、前記光信号の５０％はゲート４にあ
り、一方、他の５０％はカップラＣ１のゲート３にある
が、この両ゲートの間でπ／２ラジアン（９０°）の相
対位相差がある。したがって、これら二つの信号は、５
〜１０ｋｍ程度の長さを有するファイバループ中で互い
に逆方向に伝播する。二つの信号のファイバ経路は同じ
なので、これらの信号はそれぞれカップラＣ１のゲート
３、４に到着し、このカップラＣ１で両信号が干渉し合
う。
は、入力ファイバＦ１によってカップラＣ１のゲート１
に導入される。先ず、ファイバＦ３に制御信号がなく、
５０／５０のカップラＣ１の結合係数の場合を説明す
る。この場合には、前記光信号の５０％はゲート４にあ
り、一方、他の５０％はカップラＣ１のゲート３にある
が、この両ゲートの間でπ／２ラジアン（９０°）の相
対位相差がある。したがって、これら二つの信号は、５
〜１０ｋｍ程度の長さを有するファイバループ中で互い
に逆方向に伝播する。二つの信号のファイバ経路は同じ
なので、これらの信号はそれぞれカップラＣ１のゲート
３、４に到着し、このカップラＣ１で両信号が干渉し合
う。
【００３１】これら二つの信号はπ／２だけ位相がずれ
ているので、カップラＣ１のゲート２に向けられる合成
波に対しては破壊的干渉があり、したがって、出力ファ
イバＦ２に向かう信号の伝送はない。これに反して、カ
ップラＣ１のゲート１に向けられる合成波に対しては干
渉は建設的であり、したがってこの場合には、ゲート１
に現れる信号はゲート１の方にミラーＮＯＬＭによって
完全に反射される。
ているので、カップラＣ１のゲート２に向けられる合成
波に対しては破壊的干渉があり、したがって、出力ファ
イバＦ２に向かう信号の伝送はない。これに反して、カ
ップラＣ１のゲート１に向けられる合成波に対しては干
渉は建設的であり、したがってこの場合には、ゲート１
に現れる信号はゲート１の方にミラーＮＯＬＭによって
完全に反射される。
【００３２】ここで、制御光ファイバＦ３にある制御信
号が存在する場合を考えることにする。この信号は光カ
ップラＣ２によってＮＯＬＭのループ中で結合され、ル
ープの中を時計の針の方向に伝播する。ループ中を逆方
向に通る信号波は、制御信号の存在によって影響されな
いか、またはほとんど影響されない。これに反して、ル
ープ中を同じ方向に伝播する信号波は妨害される。実際
に、ループＬのファイバは、光出力に応じて、さらに正
確にはファイバにおける電界に応じてファイバの屈折率
を変化させる非線形効果（カー効果）を示す。一緒に通
る、すなわち「共伝播する」波の電界は線形的に重なり
合うので、電界の合成強度は、ループＬ中で他の方向に
伝播する波の合成強度よりも高くなる。
号が存在する場合を考えることにする。この信号は光カ
ップラＣ２によってＮＯＬＭのループ中で結合され、ル
ープの中を時計の針の方向に伝播する。ループ中を逆方
向に通る信号波は、制御信号の存在によって影響されな
いか、またはほとんど影響されない。これに反して、ル
ープ中を同じ方向に伝播する信号波は妨害される。実際
に、ループＬのファイバは、光出力に応じて、さらに正
確にはファイバにおける電界に応じてファイバの屈折率
を変化させる非線形効果（カー効果）を示す。一緒に通
る、すなわち「共伝播する」波の電界は線形的に重なり
合うので、電界の合成強度は、ループＬ中で他の方向に
伝播する波の合成強度よりも高くなる。
【００３３】共伝播する波から見たループＬの実効屈折
率は、対向伝播する波から見たループＬの実効屈折率と
は異なる。したがってこれらの波の伝播速度も異なる。
これらの波がカップラＣ１に到達する時間は異なり、し
たがって、これらの波の干渉状態は変更される。光出力
の全部またはほとんどはカップラＣ１のゲート２にあっ
て、出力光ファイバＦ２に伝達される。
率は、対向伝播する波から見たループＬの実効屈折率と
は異なる。したがってこれらの波の伝播速度も異なる。
これらの波がカップラＣ１に到達する時間は異なり、し
たがって、これらの波の干渉状態は変更される。光出力
の全部またはほとんどはカップラＣ１のゲート２にあっ
て、出力光ファイバＦ２に伝達される。
【００３４】こうして、制御ファイバＦ３における制御
信号の存在によって、制御信号が存在するときには透明
となり制御信号がないときには反射面となる非線形光ミ
ラーの切替えを操作することが可能である。この切替え
は少なくとも１００ＧＨｚ程度と非常に高速に行うこと
ができる。ＮＯＬＭのループ中に複屈折エレメントを挿
入することによって、ミラーを制御信号が存在するとき
には透明にし、制御信号がないときには反射面にするよ
うに、切替え特性を逆転することができる。この効果
は、この種の装置の機能の非線形動作状態における信号
偏光に対する感度の問題を引き起こす場合もある。
信号の存在によって、制御信号が存在するときには透明
となり制御信号がないときには反射面となる非線形光ミ
ラーの切替えを操作することが可能である。この切替え
は少なくとも１００ＧＨｚ程度と非常に高速に行うこと
ができる。ＮＯＬＭのループ中に複屈折エレメントを挿
入することによって、ミラーを制御信号が存在するとき
には透明にし、制御信号がないときには反射面にするよ
うに、切替え特性を逆転することができる。この効果
は、この種の装置の機能の非線形動作状態における信号
偏光に対する感度の問題を引き起こす場合もある。
【００３５】上述のＮＯＬＭは、本発明による方法を利
用してクロック信号の周波数を二倍にするソリトン再生
装置中で使用できるものと合致している。このような装
置については、後で図７を参照してより詳しく説明す
る。
用してクロック信号の周波数を二倍にするソリトン再生
装置中で使用できるものと合致している。このような装
置については、後で図７を参照してより詳しく説明す
る。
【００３６】図３に、切り替えるべき信号の偏光に対し
て無感覚のＮＯＬＭ切替え器を概略的に示すが、このよ
うな装置は、従来技術文献であるＫ．ウチヤマ他による
資料Ｄ５（１９９２年）「Ultrafast polarisation - i
ndependent all-optical switching using a polarisat
ion diversity scheme in the nonlinear optical loop
mirror」（Electronics Letters第２８巻第２０号、18
64〜1866ページ、１９９２年９月２４日）に記載されて
いる。この資料は、切り替えるべき信号の偏光に対して
無感応にされる切替え器としてのＮＯＬＭの使用を示し
ている。これは、ＮＯＬＭのループの中央点で切られ、
９０°回転される偏光維持ファイバを使用して得られ
る。この原理を図５に図示する。
て無感覚のＮＯＬＭ切替え器を概略的に示すが、このよ
うな装置は、従来技術文献であるＫ．ウチヤマ他による
資料Ｄ５（１９９２年）「Ultrafast polarisation - i
ndependent all-optical switching using a polarisat
ion diversity scheme in the nonlinear optical loop
mirror」（Electronics Letters第２８巻第２０号、18
64〜1866ページ、１９９２年９月２４日）に記載されて
いる。この資料は、切り替えるべき信号の偏光に対して
無感応にされる切替え器としてのＮＯＬＭの使用を示し
ている。これは、ＮＯＬＭのループの中央点で切られ、
９０°回転される偏光維持ファイバを使用して得られ
る。この原理を図５に図示する。
【００３７】図３に、切り替えるべき信号の偏光に対し
て無感覚のＮＯＬＭ切替え器を概略的に示すが、このよ
うな装置は、従来技術文献であるＫ．ウチヤマ他による
資料Ｄ５（１９９２年）「Ultrafast polarisation - i
ndependent all-optical switching using a polarisat
ion diversity scheme in the nonlinear optical loop
mirror」（Electronics Letters第２８巻第２０号、18
64〜1866ページ、１９９２年９月２４日）に記載されて
いる。この資料は、切り替えるべき信号の偏光に対して
無感応にされる切替え器としてのＮＯＬＭの使用を示し
ている。これは、ＮＯＬＭのループの中央点で切られ、
９０°回転される偏光維持ファイバを使用して得られ
る。この原理を図３に図示する。
て無感覚のＮＯＬＭ切替え器を概略的に示すが、このよ
うな装置は、従来技術文献であるＫ．ウチヤマ他による
資料Ｄ５（１９９２年）「Ultrafast polarisation - i
ndependent all-optical switching using a polarisat
ion diversity scheme in the nonlinear optical loop
mirror」（Electronics Letters第２８巻第２０号、18
64〜1866ページ、１９９２年９月２４日）に記載されて
いる。この資料は、切り替えるべき信号の偏光に対して
無感応にされる切替え器としてのＮＯＬＭの使用を示し
ている。これは、ＮＯＬＭのループの中央点で切られ、
９０°回転される偏光維持ファイバを使用して得られ
る。この原理を図３に図示する。
【００３８】切り替えられる信号の偏光からシステムを
無関係にするために、制御入力ファイバＦ３におけるカ
ップラＣ２によってループＬの中に導かれる制御信号の
偏光を、二つの直交軸Ａ１、Ａ２と４５°の角度で注入
する。前述と同じ方法で、偏光分散効果は解消される。
無関係にするために、制御入力ファイバＦ３におけるカ
ップラＣ２によってループＬの中に導かれる制御信号の
偏光を、二つの直交軸Ａ１、Ａ２と４５°の角度で注入
する。前述と同じ方法で、偏光分散効果は解消される。
【００３９】図４に、ＮＯＬＭにおいてファイバに沿っ
て伝播される光の波長と群速度Ｖｇとの関係を概略的に
示す。本発明による方法を使用して最適の結果を得るに
は、同じ群速度を有するクロック信号の波長λcとソリ
トン信号の波長λsを使用すると有利である。図４に示
すように、これは、これら二つの波長を両方ともゼロ分
散波長λ0から選択して容易に実現することができる。
て伝播される光の波長と群速度Ｖｇとの関係を概略的に
示す。本発明による方法を使用して最適の結果を得るに
は、同じ群速度を有するクロック信号の波長λcとソリ
トン信号の波長λsを使用すると有利である。図４に示
すように、これは、これら二つの波長を両方ともゼロ分
散波長λ0から選択して容易に実現することができる。
【００４０】群速度Ｖｇが二つの波長λc、λsに対して
同じであるときには、強度で示すＮＯＬＭの透過係数は
下記の式によって与えられる。
同じであるときには、強度で示すＮＯＬＭの透過係数は
下記の式によって与えられる。
【００４１】
【数１】
【００４２】η＝Ｐcc／Ｐπ＜＜１の場合には、強度Ｉ
で示す透過係数は周波数正弦波２ｆ 0によって近似する
ことができる。
で示す透過係数は周波数正弦波２ｆ 0によって近似する
ことができる。
【００４３】図５に、本発明の方法によって得られる結
果、すなわち切替え効率ηの様々な値についての正規化
された透過度Ｉ並びに変調位相Φ（ラジアン）とピコ秒
単位で表した時間の関係を概略的に示す。ある制御信号
について、したがって１００ピコ秒の周期を有するある
位相変調について、透過度は５０ピコ秒の周期を有する
正弦波に似ていることがわかる。すなわち、透過度の周
波数は制御周波数の二倍である。これに反して、位相変
調は非常に小さなη（η＝０．０５）についてはほぼ二
乗であるが、もっと大きなη（η＝０．２）の「チャー
プ」信号を含む。
果、すなわち切替え効率ηの様々な値についての正規化
された透過度Ｉ並びに変調位相Φ（ラジアン）とピコ秒
単位で表した時間の関係を概略的に示す。ある制御信号
について、したがって１００ピコ秒の周期を有するある
位相変調について、透過度は５０ピコ秒の周期を有する
正弦波に似ていることがわかる。すなわち、透過度の周
波数は制御周波数の二倍である。これに反して、位相変
調は非常に小さなη（η＝０．０５）についてはほぼ二
乗であるが、もっと大きなη（η＝０．２）の「チャー
プ」信号を含む。
【００４４】図６に、本発明による光を二倍にする方法
を利用したソリトン光再生システムを概略的に示す。
を利用したソリトン光再生システムを概略的に示す。
【００４５】図６に示される装置では、２ｆ0のビット
周波数を有する再生すべきソリトン形式の光信号は、入
力光ファイバＦ１を通って到来し、そこで光カップラＣ
３が信号の一部を採取してこれからクロック再生手段Ｃ
ＬＫＸによって分数調波周波数ｆ0のクロック信号を抽
出する。次にこの手段ＣＬＫＸは、前記分数調波周波数
ｆ0を有するクロック光信号を、カップラＣ２を介して
ＮＯＬＭの制御入力部に加える。ソリトン信号は常に同
じ波長λsにある。クロック信号の波長λcは、ソリトン
の波長λsの中心にある通過帯域を有する帯域フィルタ
ＢＰＣによって装置の出力部でクロックをブロックする
が可能なように、ソリトン信号の波長λsとはわずかに
異なることが好ましい。更に、図４を参照して上に説明
したように、同じ群速度を有する波長λs、λcを選択す
るよう考慮する。
周波数を有する再生すべきソリトン形式の光信号は、入
力光ファイバＦ１を通って到来し、そこで光カップラＣ
３が信号の一部を採取してこれからクロック再生手段Ｃ
ＬＫＸによって分数調波周波数ｆ0のクロック信号を抽
出する。次にこの手段ＣＬＫＸは、前記分数調波周波数
ｆ0を有するクロック光信号を、カップラＣ２を介して
ＮＯＬＭの制御入力部に加える。ソリトン信号は常に同
じ波長λsにある。クロック信号の波長λcは、ソリトン
の波長λsの中心にある通過帯域を有する帯域フィルタ
ＢＰＣによって装置の出力部でクロックをブロックする
が可能なように、ソリトン信号の波長λsとはわずかに
異なることが好ましい。更に、図４を参照して上に説明
したように、同じ群速度を有する波長λs、λcを選択す
るよう考慮する。
【００４６】採取カップラＣ３の下流で、ソリトン信号
は、ＮＯＬＭのカップラＣ１の入力ゲート１まで入力光
ファイバＦ１上を伝播し続ける。図６の装置の一変形例
によれば、ソリトンが最後に増幅または再生されてから
ソリトンによって受ける線路損を補償するために、光増
幅器ＥＤＦＡをミラーＮＯＬＭの上流に置く（ＥＤＦＡ
がＮＯＬＭを下流に見る）こともできる。
は、ＮＯＬＭのカップラＣ１の入力ゲート１まで入力光
ファイバＦ１上を伝播し続ける。図６の装置の一変形例
によれば、ソリトンが最後に増幅または再生されてから
ソリトンによって受ける線路損を補償するために、光増
幅器ＥＤＦＡをミラーＮＯＬＭの上流に置く（ＥＤＦＡ
がＮＯＬＭを下流に見る）こともできる。
【００４７】ＮＯＬＭの機能動作は、図２を参照して上
に述べたものに似ている。したがって、ＮＯＬＭのカッ
プラＣ１のゲート１に到達したソリトンは、制御カップ
ラＣ２を介して制御入力部Ｆ３に加えられるクロック信
号によって変調される。クロックとソリトンのそれぞれ
の経路による移動時間は、これらの信号がＮＯＬＭ中を
通るときにこれらの信号が同期できるように調整しなけ
ればならない。
に述べたものに似ている。したがって、ＮＯＬＭのカッ
プラＣ１のゲート１に到達したソリトンは、制御カップ
ラＣ２を介して制御入力部Ｆ３に加えられるクロック信
号によって変調される。クロックとソリトンのそれぞれ
の経路による移動時間は、これらの信号がＮＯＬＭ中を
通るときにこれらの信号が同期できるように調整しなけ
ればならない。
【００４８】こうしてソリトン信号はＮＯＬＭによって
変調され、これによってソリトンの振幅変調を得ること
ができるようになる。実際に、振幅変調は、再生装置の
出力部におけるゴードンハウスジグ現象を減少さらには
除去するためには満足すべきであると思われる。
変調され、これによってソリトンの振幅変調を得ること
ができるようになる。実際に、振幅変調は、再生装置の
出力部におけるゴードンハウスジグ現象を減少さらには
除去するためには満足すべきであると思われる。
【００４９】図７に、制御出力Ｐcの様々な値につい
て、すなわち切替え効率ηの様々な値について、１０，
０００ｋｍ台の大洋横断距離におけるリンク長さＤと品
質係数Ｑとの関係の数値シミュレーション結果を示す。
このシミュレーション結果は、長距離リンクにおいて最
良の品質Ｑを得るためには最低の切替え効率値が最も有
利であることを示している。強度変調のみの結果を示す
曲線を、比較のために示してある。
て、すなわち切替え効率ηの様々な値について、１０，
０００ｋｍ台の大洋横断距離におけるリンク長さＤと品
質係数Ｑとの関係の数値シミュレーション結果を示す。
このシミュレーション結果は、長距離リンクにおいて最
良の品質Ｑを得るためには最低の切替え効率値が最も有
利であることを示している。強度変調のみの結果を示す
曲線を、比較のために示してある。
【００５０】図７のシミュレーションでは以下のパラメ
ータを使用する。すなわちデータ伝送速度２０ギガビッ
ト／秒、複数の４５ｋｍ区画から成り、区画間に光増幅
器ＥＤＦＡが配置され、全長９９００ｋｍになるＤｋｍ
のリンクである。ファイバの減衰率はα＝０．２３ｄＢ
／ｋｍに固定され、従来のファイバの色分散はＤ＝０．
２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに固定されている。各増幅器ＥＤ
ＦＡでは、ノイズＡＳＥが信号に加えられ、一定の出力
を供給するように利得が調節される。信号は、従来のse
ch2の形状を有するソリトンパルスとしてコード化され
た１０ｐｓの１２８ビットのＰＲＢＳ（疑似ランダムビ
ット信号を表す英語の頭字語）である。
ータを使用する。すなわちデータ伝送速度２０ギガビッ
ト／秒、複数の４５ｋｍ区画から成り、区画間に光増幅
器ＥＤＦＡが配置され、全長９９００ｋｍになるＤｋｍ
のリンクである。ファイバの減衰率はα＝０．２３ｄＢ
／ｋｍに固定され、従来のファイバの色分散はＤ＝０．
２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍに固定されている。各増幅器ＥＤ
ＦＡでは、ノイズＡＳＥが信号に加えられ、一定の出力
を供給するように利得が調節される。信号は、従来のse
ch2の形状を有するソリトンパルスとしてコード化され
た１０ｐｓの１２８ビットのＰＲＢＳ（疑似ランダムビ
ット信号を表す英語の頭字語）である。
【００５１】すでに記載した図３に従った本発明の方法
によって光の二倍化を実施するには、偏光維持ファイバ
を使用することが好ましい。ループファイバＬにおいて
維持軸Ａ１、Ａ２に対して４５°に向いた偏光軸を有す
るカップラＣ２を介して、クロック光信号をＮＯＬＭ中
に注入する。こうすると、この装置の機能動作は、変調
すべきソリトン信号の偏光に無感応になり、これは従来
の技術による実施に対して大きな利点となる。
によって光の二倍化を実施するには、偏光維持ファイバ
を使用することが好ましい。ループファイバＬにおいて
維持軸Ａ１、Ａ２に対して４５°に向いた偏光軸を有す
るカップラＣ２を介して、クロック光信号をＮＯＬＭ中
に注入する。こうすると、この装置の機能動作は、変調
すべきソリトン信号の偏光に無感応になり、これは従来
の技術による実施に対して大きな利点となる。
【００５２】クロック再生手段ＣＬＫＸは、全光学的手
段にすることも、または光電子的手段にすることもでき
る。
段にすることも、または光電子的手段にすることもでき
る。
【００５３】本発明の方法をｉ回繰り返して、基本周波
数ｆshをｉ回倍化することができる。これは、ｊ＜１で
あるすべての整数について、ｊ番号のＮＯＬＭの出力信
号を（ｊ＋１）番目のＮＯＬＭの制御入力部に接続した
ｉ個のＮＯＬＭのカスケードを備える装置を使って実現
することができる。最後のＮＯＬＭの出力部における周
波数ｆsは下記の式で表される。
数ｆshをｉ回倍化することができる。これは、ｊ＜１で
あるすべての整数について、ｊ番号のＮＯＬＭの出力信
号を（ｊ＋１）番目のＮＯＬＭの制御入力部に接続した
ｉ個のＮＯＬＭのカスケードを備える装置を使って実現
することができる。最後のＮＯＬＭの出力部における周
波数ｆsは下記の式で表される。
【００５４】ｆs＝２iｆsh 以上、ＮＯＬＭがクロック信号を再生してこれをＮＯＬ
Ｍの制御入力部に供給し、ソリトンオンライン再生シス
テムの実施の際に発生する可能性のあるいくつかの問題
を解決するするように従来の装置を使用するいくつかの
実施例に基づき本発明を説明した。本発明は、実施例に
限定されるものでなく、当業者は、必要に応じて本発明
方法の原理を装置に適合させることができよう。
Ｍの制御入力部に供給し、ソリトンオンライン再生シス
テムの実施の際に発生する可能性のあるいくつかの問題
を解決するするように従来の装置を使用するいくつかの
実施例に基づき本発明を説明した。本発明は、実施例に
限定されるものでなく、当業者は、必要に応じて本発明
方法の原理を装置に適合させることができよう。
【図１】光電子光学的クロック再生回路を有するソリト
ン同期変調装置の概略図である。
ン同期変調装置の概略図である。
【図２】本発明の装置に使用するのに適した非線形光ミ
ラー（ＮＯＬＭ）の一例の概略図である。
ラー（ＮＯＬＭ）の一例の概略図である。
【図３】切り替えるべき信号の偏光に無感応なＮＯＬＭ
切替え器の概略図である。
切替え器の概略図である。
【図４】光ファイバを伝播する光の波長と群速度との関
係を示す概略グラフである。
係を示す概略グラフである。
【図５】切替え効率ηの様々な値についての時間と正規
化された透過度Ｉ並びに位相Φ（ラジアン）との関係を
表す概略グラフである。
化された透過度Ｉ並びに位相Φ（ラジアン）との関係を
表す概略グラフである。
【図６】本発明の方法を利用するソリトン光再生システ
ムの概略図である。
ムの概略図である。
【図７】制御出力Ｐcの様々な値について、大洋横断距
離におけるリンク長さＤと品質係数Ｑとの関係の数値シ
ミュレーション結果を示す図である。
離におけるリンク長さＤと品質係数Ｑとの関係の数値シ
ミュレーション結果を示す図である。
１、２、３、４ ゲート Ａ 軸 ＢＰ 帯域フィルタ Ｃ 光カップラ ＣＦ 複屈折偏光制御装置 ＣＬＫＸ クロック抽出回路 ＤＥＬ 遅延線 ＥＤＦＡ 入力光増幅器 Ｆ 光ファイバ ＧＬ 光増幅器 ＭＯＤ 変調器
フロントページの続き (56)参考文献 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ ｒｓ，Ｖｏｌ．31，Ｎｏ．12（Ｊｕｎｅ 1995）ｐ．ｐ．994−995 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/35 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】 第二波長λｓを有する光波によって搬送
される周波数２ｆ０に変調された信号を供給するため
に、第一ピークピーク出力Ｐｃｃと第一波長λｃを有す
る光波によって搬送されるほぼ正弦波状のクロック信号
の周波数ｆ０を二倍にするための方法であって、 前記第一波長λｃを有する前記周波数ｆ０の前記クロッ
ク信号を、非線形光ミラーＮＯＬＭの制御入力部Ｃ２に
導入するステップと、 前記第二波長λｓを有する連続信号を、前記非線形光ミ
ラーＮＯＬＭの信号入力部１に導入するステップと、 前記第二波長λｓを有する光波によって搬送される周波
数２ｆ０に変調された前記信号を、前記非線形光ミラー
ＮＯＬＭの出力部２で採取するステップとを含み、前記
第一波長と第二波長が前記非線形光ミラーＮＯＬＭ中で
ほぼ同じ群速度Ｖｇを有する方法。 - 【請求項２】 Ｐ π が前記信号に対する前記ＮＯＬＭの
切替えの効果を最大にするために必要な前記クロック信
号の出力であるとして、ピークピーク出力Ｐ ｃｃ の値が
Ｐ π 以下にされることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 ビットサイクルｆｓを有するソリトン信
号を前記周波数ｆｓに同期変調することによって再生す
る方法であって、 前記ソリトン信号から下記の周波数を有する分数調波を
抽出するステップと、 ｆｓｈ＝ｆｓ・２−ｉ（ｉは正の整数）請求項１または２に記載の方法 に従って、前記分数調波
周波数ｆｓｈを光学的に二倍にし、周波数ｆｓのクロッ
ク信号を供給するためにこれをｉ回繰り返すステップ
と、 光変調器の信号入力部にある前記ソリトン信号を変調す
るために、周波数ｆｓの前記クロック信号を前記光変調
器の制御入力部に加えるステップと、 こうして変調されたソリトン信号を前記変調器の出力部
で採取するステップとを含む再生方法。 - 【請求項４】 ビットサイクルｆｓを有するソリトン信
号を前記周波数ｆｓに同期変調することによって再生す
る方法であって、 前記ソリトン信号から下記の周波数を有する分数調波を
抽出するステップと、 ｆｓｈ＝ｆｓ・２−ｉ（ｉは正の整数）請求項１または２に記載の方法 に従って、前記分数調波
周波数ｆｓｈを光学的に二倍にし、周波数ｆｓ／２のク
ロック信号を供給するためにこれをｉ−１回繰り返すス
テップと、 ＮＯＬＭの信号入力部にある前記ソリトン信号を変調す
るために、周波数ｆｓ／２の前記クロック信号を前記Ｎ
ＯＬＭの制御入力部に加えるステップと、 こうして変調されたソリトン信号を前記ＮＯＬＭの出力
部で採集するステップとを含む再生方法。 - 【請求項５】 増幅ステップとフィルタステップをさら
に含む請求項３または４に記載の再生方法。 - 【請求項６】 ソリトン信号の前記分数調波を、前記光
変調器の前記制御入力部に加える前に、光学的に抽出し
て電子信号に変換することを特徴とする請求項１または
２に記載の方法。 - 【請求項７】 ソリトン信号の前記分数調波を光学的に
抽出し、電子信号に変換せずに、前記光変調器の前記制
御入力部に加えることを特徴とする請求項１または２に
記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9510763 | 1995-09-14 | ||
| FR9510763A FR2738927B1 (fr) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | Doubleur tout optique |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105961A JPH09105961A (ja) | 1997-04-22 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP24340296A Expired - Fee Related JP3178792B2 (ja) | 1995-09-14 | 1996-09-13 | 全光学式周波数倍化器 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0763912B1 (ja) |
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| FR2758192B1 (fr) * | 1997-01-06 | 1999-02-05 | Alsthom Cge Alcatel | Regenerateur de solitons a tres haut debit |
| GB2321563B (en) * | 1997-01-24 | 1999-04-21 | Plessey Telecomm | Burst mode wavelength manager |
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| US6175433B1 (en) * | 1997-06-17 | 2001-01-16 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical bit rate converter |
| FR2759830B1 (fr) * | 1997-02-18 | 1999-03-26 | Alsthom Cge Alcatel | Regeneration optique pour des systemes de transmission a fibre optique a signaux non solitons |
| US5970188A (en) * | 1997-06-20 | 1999-10-19 | Sprint Communications Company L.P. | Method and apparatus for controlling an optical signal |
| US6141129A (en) * | 1997-12-18 | 2000-10-31 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for all-optical data regeneration |
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| WO1999059025A1 (en) * | 1998-05-08 | 1999-11-18 | University Of Michigan | Soliton pulse transmission over waveguide fiber lengths |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0567693A1 (en) * | 1992-04-27 | 1993-11-03 | BRITISH TELECOMMUNICATIONS public limited company | Optical clock recovery |
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| US5619368A (en) * | 1995-05-16 | 1997-04-08 | Massachusetts Inst. Of Technology | Optical frequency shifter |
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- 1995-09-14 FR FR9510763A patent/FR2738927B1/fr not_active Expired - Fee Related
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1996
- 1996-09-09 EP EP96401919A patent/EP0763912B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-09 DE DE69603238T patent/DE69603238T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-09-13 JP JP24340296A patent/JP3178792B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．１２（Ｊｕｎｅ １９９５）ｐ．ｐ．９９４−９９５ |
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