JP3255208B2 - 光ゲート回路 - Google Patents
光ゲート回路Info
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- JP3255208B2 JP3255208B2 JP11680294A JP11680294A JP3255208B2 JP 3255208 B2 JP3255208 B2 JP 3255208B2 JP 11680294 A JP11680294 A JP 11680294A JP 11680294 A JP11680294 A JP 11680294A JP 3255208 B2 JP3255208 B2 JP 3255208B2
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3515—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam
- G02F1/3517—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer
- G02F1/3519—All-optical modulation, gating, switching, e.g. control of a light beam by another light beam using an interferometer of Sagnac type, i.e. nonlinear optical loop mirror [NOLM]
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超高速光伝送に利用す
る。特に、入力信号光パルス列から所望の時間位置の信
号光パルスを分離する技術に関する。さらに詳しくは、
伝搬光のパワーにより屈折率が変化する非線形現象を利
用したサニャック干渉計型の光ゲート回路に関する。
る。特に、入力信号光パルス列から所望の時間位置の信
号光パルスを分離する技術に関する。さらに詳しくは、
伝搬光のパワーにより屈折率が変化する非線形現象を利
用したサニャック干渉計型の光ゲート回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来例のサニャック干渉計型光ゲ
ート回路の構成を示す。この光ゲート回路は、光ファイ
バ型の４ポート１：１光合分波器ＣＬＰ１の一方の側の
二つのポート１１、１２を入出力端子とし、他方の側の
二つのポート１３、１４を光ファイバ２１、２２および
２３からなる光ファイバループにより接続した干渉計で
ある。ループ内には、伝搬光のパワーにより屈折率が変
化する非線形媒質として半導体光増幅器ＳＬＡが挿入さ
れ、また、この半導体光増幅器ＳＬＡの屈折率を変化さ
せるための制御光パルスを導入する光ファイバ型の４ポ
ート光合分波器ＣＰＬ２が挿入される。半導体光増幅器
ＳＬＡの両端には光ファイバとの接続のためのポートが
設けられ、その一方のポートは光ファイバ２１を介して
光合分波器ＣＬＰ１のポート１３に接続される。半導体
光増幅器ＳＬＡの他方のポートは光ファイバ２２を介し
て光合分波器ＣＰＬ２の一方の側のひとつのポートに接
続される。この光合分波器ＣＰＬ２の同じ側のもうひと
つのポートは開放となっている。光合分波器ＣＰＬ２の
他方の側の二つのポートは、その一方が光ファイバ２３
を介して光合分波器ＣＰＬ１のポート１４に接続され、
他方には制御光パルスＣＰが供給される。
ート回路の構成を示す。この光ゲート回路は、光ファイ
バ型の４ポート１：１光合分波器ＣＬＰ１の一方の側の
二つのポート１１、１２を入出力端子とし、他方の側の
二つのポート１３、１４を光ファイバ２１、２２および
２３からなる光ファイバループにより接続した干渉計で
ある。ループ内には、伝搬光のパワーにより屈折率が変
化する非線形媒質として半導体光増幅器ＳＬＡが挿入さ
れ、また、この半導体光増幅器ＳＬＡの屈折率を変化さ
せるための制御光パルスを導入する光ファイバ型の４ポ
ート光合分波器ＣＰＬ２が挿入される。半導体光増幅器
ＳＬＡの両端には光ファイバとの接続のためのポートが
設けられ、その一方のポートは光ファイバ２１を介して
光合分波器ＣＬＰ１のポート１３に接続される。半導体
光増幅器ＳＬＡの他方のポートは光ファイバ２２を介し
て光合分波器ＣＰＬ２の一方の側のひとつのポートに接
続される。この光合分波器ＣＰＬ２の同じ側のもうひと
つのポートは開放となっている。光合分波器ＣＰＬ２の
他方の側の二つのポートは、その一方が光ファイバ２３
を介して光合分波器ＣＰＬ１のポート１４に接続され、
他方には制御光パルスＣＰが供給される。
【０００３】ここで、光合分波器ＣＬＰ１のポート１
３、１４からの長さが等しい点を光ファイバループの中
点Ｍとし、ポート１３からポート１４の方向を時計回り
（ＣＷ）方向とする。また、半導体光増幅器ＳＬＡが挿
入されている位置は、ＣＷ方向を正として中点Ｍから−
ΔＧ／２の位置であるとする。
３、１４からの長さが等しい点を光ファイバループの中
点Ｍとし、ポート１３からポート１４の方向を時計回り
（ＣＷ）方向とする。また、半導体光増幅器ＳＬＡが挿
入されている位置は、ＣＷ方向を正として中点Ｍから−
ΔＧ／２の位置であるとする。
【０００４】この構成において、ポート１１から信号光
パルス列ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ…を入力し、光合分波器Ｃ
ＰＬ２から反時計回り（ＣＣＷ）方向に、制御光パルス
ＣＰを供給する。光ファイバループを互いに逆方向に伝
搬する信号光に位相差がなければ、干渉後の信号光はす
べてポート１１に出力される。しかし、制御光パルスに
より半導体光増幅器ＳＬＡに屈折率変化を誘起すること
で、互いに逆方向に伝搬する信号光間に位相差が生じ、
この位相差がπになったときに信号光を光合分波器ＣＰ
Ｌ１のポート１２から出力することができる。
パルス列ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ…を入力し、光合分波器Ｃ
ＰＬ２から反時計回り（ＣＣＷ）方向に、制御光パルス
ＣＰを供給する。光ファイバループを互いに逆方向に伝
搬する信号光に位相差がなければ、干渉後の信号光はす
べてポート１１に出力される。しかし、制御光パルスに
より半導体光増幅器ＳＬＡに屈折率変化を誘起すること
で、互いに逆方向に伝搬する信号光間に位相差が生じ、
この位相差がπになったときに信号光を光合分波器ＣＰ
Ｌ１のポート１２から出力することができる。
【０００５】図９は光ファイバループ中での信号光の配
置を示す。ここでは、信号光パルスｃが互いに逆方向に
伝搬して中点Ｍで衝突し、制御光パルスＣＰは、ＣＣＷ
方向に進む信号光パルスｃと同一方向に、時間的に信号
光パルスｃの直前に位置しているものとする。以下、こ
の図を参照して光ゲート回路の動作を説明する。
置を示す。ここでは、信号光パルスｃが互いに逆方向に
伝搬して中点Ｍで衝突し、制御光パルスＣＰは、ＣＣＷ
方向に進む信号光パルスｃと同一方向に、時間的に信号
光パルスｃの直前に位置しているものとする。以下、こ
の図を参照して光ゲート回路の動作を説明する。
【０００６】ＣＣＷ方向に進む信号光パルスｃは、制御
光パルスＣＰに続いて半導体光増幅器ＳＬＡに入射し、
制御光パルスＣＰによる屈折率変化を受ける。この屈折
率変化の立ち上がり時間Ｔr は数ｐｓと高速であるが、
立ち下がり時間Ｔf は数百ｐｓ程度と緩慢である。この
ため、ＴG ＝｜ΔＧ／Ｃ｜（Ｃは伝搬媒質中の光速）に
より定義されるゲート時間ＴG がＴr ＜ＴG ≪Ｔf であ
るとき、立ち下がり時間Ｔf より十分に短いある程度の
時間は、制御光パルスＣＰが半導体光増幅器ＳＬＡを通
過した後も屈折率は変化したままとなる。このため、Ｃ
ＣＷ方向に伝搬する信号光パルスｃ以降に半導体光増幅
器ＳＬＡに入射する信号光パルスｄ、ｅ、…もまた屈折
率変化を受けることになる。
光パルスＣＰに続いて半導体光増幅器ＳＬＡに入射し、
制御光パルスＣＰによる屈折率変化を受ける。この屈折
率変化の立ち上がり時間Ｔr は数ｐｓと高速であるが、
立ち下がり時間Ｔf は数百ｐｓ程度と緩慢である。この
ため、ＴG ＝｜ΔＧ／Ｃ｜（Ｃは伝搬媒質中の光速）に
より定義されるゲート時間ＴG がＴr ＜ＴG ≪Ｔf であ
るとき、立ち下がり時間Ｔf より十分に短いある程度の
時間は、制御光パルスＣＰが半導体光増幅器ＳＬＡを通
過した後も屈折率は変化したままとなる。このため、Ｃ
ＣＷ方向に伝搬する信号光パルスｃ以降に半導体光増幅
器ＳＬＡに入射する信号光パルスｄ、ｅ、…もまた屈折
率変化を受けることになる。
【０００７】一方、ＣＷ方向に進む信号光パルスｃは、
制御光パルスＣＰが半導体光増幅器ＳＬＡに入射する前
にそこを通過しているため、屈折率変化は受けない。し
かし、信号光パルスｃより後に半導体光増幅器ＳＬＡを
通過する信号光パルスｄ、ｅ…は、ΔＧ／２の値によっ
ては屈折率変化を受ける。
制御光パルスＣＰが半導体光増幅器ＳＬＡに入射する前
にそこを通過しているため、屈折率変化は受けない。し
かし、信号光パルスｃより後に半導体光増幅器ＳＬＡを
通過する信号光パルスｄ、ｅ…は、ΔＧ／２の値によっ
ては屈折率変化を受ける。
【０００８】図９では、制御光パルスＣＰが半導体光増
幅器ＳＬＡを通過した後に半導体光増幅器ＳＬＡにより
屈折率変化を受ける信号光パルスをハッチングにより示
す。このように、ＣＷ方向とＣＣＷ方向とにそれぞれ伝
搬した信号光パルスの間で、屈折率変化により位相差を
生じているのは信号光パルスｃだけとする。したがっ
て、その位相差がπとなるように制御光パルスＣＰの強
度を調整することで、信号光パルス列から信号光パルス
ｃのみをポート１２へ出力できる。
幅器ＳＬＡを通過した後に半導体光増幅器ＳＬＡにより
屈折率変化を受ける信号光パルスをハッチングにより示
す。このように、ＣＷ方向とＣＣＷ方向とにそれぞれ伝
搬した信号光パルスの間で、屈折率変化により位相差を
生じているのは信号光パルスｃだけとする。したがっ
て、その位相差がπとなるように制御光パルスＣＰの強
度を調整することで、信号光パルス列から信号光パルス
ｃのみをポート１２へ出力できる。
【０００９】以上の説明からわかるように、この光ゲー
ト回路では、半導体光増幅器ＳＬＡの位置、すなわちΔ
Ｇ／２の値を調整することで、ゲート幅を調節できる。
このような光ゲート回路は、超高速多重分離回路として
利用することができる。
ト回路では、半導体光増幅器ＳＬＡの位置、すなわちΔ
Ｇ／２の値を調整することで、ゲート幅を調節できる。
このような光ゲート回路は、超高速多重分離回路として
利用することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光ゲー
ト回路では、半導体光増幅器の挿入位置の光ファイバル
ープの中点Ｍからのずれ（ΔＧ／２）により光ゲート幅
が決まるため、ゲート幅を狭窄化して超高速光多重分離
回路として動作させるためには、中点Ｍを正確に見つけ
てΔＧ／２を決める必要があった。このため、例えば数
ｐｓのゲート幅を実現するには、１ｍｍ以下の精度で中
点Ｍを見つけてΔＧ／２を設定しなければならず、製造
上の困難があった。
ト回路では、半導体光増幅器の挿入位置の光ファイバル
ープの中点Ｍからのずれ（ΔＧ／２）により光ゲート幅
が決まるため、ゲート幅を狭窄化して超高速光多重分離
回路として動作させるためには、中点Ｍを正確に見つけ
てΔＧ／２を決める必要があった。このため、例えば数
ｐｓのゲート幅を実現するには、１ｍｍ以下の精度で中
点Ｍを見つけてΔＧ／２を設定しなければならず、製造
上の困難があった。
【００１１】本発明は、このような課題を解決し、中点
Ｍを見つける必要なしに非線形媒質の挿入位置が決定さ
れる構造の光ゲート回路を提供することを目的とする。
Ｍを見つける必要なしに非線形媒質の挿入位置が決定さ
れる構造の光ゲート回路を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の光ゲート回路
は、ループ状の光路と、このループ状の光路に信号光を
二つに分岐して互いに逆方向に伝搬させた後に互いに干
渉させる第一の光学手段と、ループ状の光路に周期的に
制御光を導入する第二の光学手段と、ループ状の光路に
挿入され、第二の光学手段が導入した制御光により屈折
率が変化して互いに逆方向に伝搬する信号光に位相差を
与える非線形媒質とを備え、第一の光学手段には、制御
光により位相差の生じた信号光による合波光が、実質的
に位相差のない信号光による合波光とは別に出力される
ポートが設けられた光ゲート回路において、ループ状の
光路、第二の光学手段および非線形媒質からなるループ
の長さが、そのループを構成する媒質中の光速Ｃと制御
光の周期Ｔとの積で表される光路長Ｌ＝ＴＣに対してｎ
Ｌ＋ΔＬ（ｎは正の整数、ΔＬはΔＬ＜Ｌなる正の実
数）に設定され、非線形媒質は、信号光に位相差を生じ
させる時間幅ＴG に対し、ループの中点からｍＬ／２＋
ΔＧ／２（ｍは０を除く整数でｍ＝±１、±２、…、±
ｎ、ΔＧは実数で｜ΔＧ｜＝ＴG Ｃ≦Ｌ／２）の位置の
いずれか一以上に配置されたことを特徴とする。
は、ループ状の光路と、このループ状の光路に信号光を
二つに分岐して互いに逆方向に伝搬させた後に互いに干
渉させる第一の光学手段と、ループ状の光路に周期的に
制御光を導入する第二の光学手段と、ループ状の光路に
挿入され、第二の光学手段が導入した制御光により屈折
率が変化して互いに逆方向に伝搬する信号光に位相差を
与える非線形媒質とを備え、第一の光学手段には、制御
光により位相差の生じた信号光による合波光が、実質的
に位相差のない信号光による合波光とは別に出力される
ポートが設けられた光ゲート回路において、ループ状の
光路、第二の光学手段および非線形媒質からなるループ
の長さが、そのループを構成する媒質中の光速Ｃと制御
光の周期Ｔとの積で表される光路長Ｌ＝ＴＣに対してｎ
Ｌ＋ΔＬ（ｎは正の整数、ΔＬはΔＬ＜Ｌなる正の実
数）に設定され、非線形媒質は、信号光に位相差を生じ
させる時間幅ＴG に対し、ループの中点からｍＬ／２＋
ΔＧ／２（ｍは０を除く整数でｍ＝±１、±２、…、±
ｎ、ΔＧは実数で｜ΔＧ｜＝ＴG Ｃ≦Ｌ／２）の位置の
いずれか一以上に配置されたことを特徴とする。
【００１３】第二の光学手段により前記ループ状の光路
に導入された制御光を第二の光学手段とは別の位置でル
ープ状の光路から除去する第三の光学手段を備えること
がよい。また、ループ状の光路に、前記非線形媒質の光
学的な位置を調節する光遅延回路を挿入することができ
る。
に導入された制御光を第二の光学手段とは別の位置でル
ープ状の光路から除去する第三の光学手段を備えること
がよい。また、ループ状の光路に、前記非線形媒質の光
学的な位置を調節する光遅延回路を挿入することができ
る。
【００１４】
【作用】ループ長を制御光の周期に対応する光路長Ｌよ
り長くとり、制御光の繰り返し周期の半分で決まる光路
長ごとに、制御光の周期の整数倍ずれた信号光どうしが
衝突する位置をループ内に複数存在させる。この衝突位
置からの非線形媒質の位置のずれで光ゲート幅が決定さ
れる。このため、中点Ｍを見つけることなく光ゲート回
路を実現できる。
り長くとり、制御光の繰り返し周期の半分で決まる光路
長ごとに、制御光の周期の整数倍ずれた信号光どうしが
衝突する位置をループ内に複数存在させる。この衝突位
置からの非線形媒質の位置のずれで光ゲート幅が決定さ
れる。このため、中点Ｍを見つけることなく光ゲート回
路を実現できる。
【００１５】さらに、ループ内に光遅延回路を挿入する
ことで、非線形媒質の位置を衝突位置とその隣り合う衝
突位置に対して精密に調整することが可能となり、非線
形媒質の挿入位置を意識することなく光ゲート回路を実
現できる。
ことで、非線形媒質の位置を衝突位置とその隣り合う衝
突位置に対して精密に調整することが可能となり、非線
形媒質の挿入位置を意識することなく光ゲート回路を実
現できる。
【００１６】
【実施例】図１は本発明第一実施例の光ループ回路を示
す図であり、基本的な構成を示す。この実施例は、光フ
ァイバ２１〜２４によりループ状の光路（光フイァバル
ープ）が形成され、この光ファイバループに信号光を二
つに分岐して互いに逆方向に伝搬させた後に互いに干渉
させる１：１光合分波器ＣＰＬ１を備える。光合分波器
ＣＰＬ１は入出力用のポート１１、１２と光ファイバル
ープが接続されるポート１３、１４とを備え、ポート１
３には光ファイバ２１の一端が接続され、ポート１４に
は光ファイバ２４の一端が接続される。光ファイバ２１
と２２との間、２２と２３との間、および２３と２４と
の間にはそれぞれ、光合分波器ＣＰＬ２、半導体光増幅
器ＳＬＡ、光合分波器ＣＰＬ３が挿入される。光合分波
器ＣＰＬ２、ＣＰＬ３は、光ファイバループへの周期的
な制御光の導入およびその制御光の光ファイバループか
らの除去を行う。半導体光増幅器ＳＬＡは、信号光の増
幅を行うとともに、制御光により屈折率が変化して、互
いに逆方向に伝搬する信号光に位相差を与える。逆方向
に伝搬した信号光に位相差がない場合には、その信号光
は光合分波器ＣＰＬ１で合波されてポート１１に出力さ
れる。これに対して信号光に位相差がある場合には、そ
の合波光はポート１２に出力される。
す図であり、基本的な構成を示す。この実施例は、光フ
ァイバ２１〜２４によりループ状の光路（光フイァバル
ープ）が形成され、この光ファイバループに信号光を二
つに分岐して互いに逆方向に伝搬させた後に互いに干渉
させる１：１光合分波器ＣＰＬ１を備える。光合分波器
ＣＰＬ１は入出力用のポート１１、１２と光ファイバル
ープが接続されるポート１３、１４とを備え、ポート１
３には光ファイバ２１の一端が接続され、ポート１４に
は光ファイバ２４の一端が接続される。光ファイバ２１
と２２との間、２２と２３との間、および２３と２４と
の間にはそれぞれ、光合分波器ＣＰＬ２、半導体光増幅
器ＳＬＡ、光合分波器ＣＰＬ３が挿入される。光合分波
器ＣＰＬ２、ＣＰＬ３は、光ファイバループへの周期的
な制御光の導入およびその制御光の光ファイバループか
らの除去を行う。半導体光増幅器ＳＬＡは、信号光の増
幅を行うとともに、制御光により屈折率が変化して、互
いに逆方向に伝搬する信号光に位相差を与える。逆方向
に伝搬した信号光に位相差がない場合には、その信号光
は光合分波器ＣＰＬ１で合波されてポート１１に出力さ
れる。これに対して信号光に位相差がある場合には、そ
の合波光はポート１２に出力される。
【００１７】ここで、光ファイバ２１〜２４、光合分波
器ＣＰＬ２、ＣＰＬ３および半導体光増幅器ＳＬＡから
なるループの長さは、そのループを構成する媒質中の光
速Ｃと制御光の周期Ｔとの積で表される光路長Ｌ＝ＴＣ
に対して、ｎＬ＋ΔＬ（ｎは正の整数、ΔＬはΔＬ＜Ｌ
なる正の実数）に設定される。また、半導体光増幅器Ｓ
ＬＡは、信号光に位相差を生じさせる時間幅ＴG に対
し、ループの中点ＭからｍＬ／２＋ΔＧ／２（ｍは０を
除く整数でｍ＝±１、±２、…、±ｎ、ΔＧは実数で｜
ΔＧ｜＝ＴG Ｃ＜Ｌ／２）の位置のいずれか一以上に配
置される。以下では、中点Ｍから正方向をＣＷ（時計回
り）方向、負方向をＣＣＷ（反時計回り）方向として説
明する。
器ＣＰＬ２、ＣＰＬ３および半導体光増幅器ＳＬＡから
なるループの長さは、そのループを構成する媒質中の光
速Ｃと制御光の周期Ｔとの積で表される光路長Ｌ＝ＴＣ
に対して、ｎＬ＋ΔＬ（ｎは正の整数、ΔＬはΔＬ＜Ｌ
なる正の実数）に設定される。また、半導体光増幅器Ｓ
ＬＡは、信号光に位相差を生じさせる時間幅ＴG に対
し、ループの中点ＭからｍＬ／２＋ΔＧ／２（ｍは０を
除く整数でｍ＝±１、±２、…、±ｎ、ΔＧは実数で｜
ΔＧ｜＝ＴG Ｃ＜Ｌ／２）の位置のいずれか一以上に配
置される。以下では、中点Ｍから正方向をＣＷ（時計回
り）方向、負方向をＣＣＷ（反時計回り）方向として説
明する。
【００１８】ここで、半導体光増幅器ＳＬＡが中点Ｍか
ら−Ｌ＋ΔＧ／２の位置に挿入された場合、すなわちｍ
＝−２、ΔＧ＜０の場合の動作を説明する。ポート１１
から時分割多重信号光パルスａ、ｂ、ｃ、ｄが入力され
たとする。ここで信号光パルスは４ビットを周期として
繰り返し、この周期は制御光パルスの周期Ｔと等しく、
ＴG ＝｜ΔＧ／Ｃ｜＜Ｔ／４であるとする。−Ｌ＋ΔＧ
／２の位置では、ＣＷ方向に伝搬する信号光パルスと、
その２Ｔ前のＣＷＷ方向の信号光パルスとが衝突する。
制御光パルスＣＰは光合分波器ＣＰＬ３から供給され、
ＣＣＷ方向の信号光パルスｃの直前に半導体光増幅器Ｓ
ＬＡに入射するものとする。また、信号光パルスおよび
制御光パルスの偏波はループ内で保持されているものと
する。
ら−Ｌ＋ΔＧ／２の位置に挿入された場合、すなわちｍ
＝−２、ΔＧ＜０の場合の動作を説明する。ポート１１
から時分割多重信号光パルスａ、ｂ、ｃ、ｄが入力され
たとする。ここで信号光パルスは４ビットを周期として
繰り返し、この周期は制御光パルスの周期Ｔと等しく、
ＴG ＝｜ΔＧ／Ｃ｜＜Ｔ／４であるとする。−Ｌ＋ΔＧ
／２の位置では、ＣＷ方向に伝搬する信号光パルスと、
その２Ｔ前のＣＷＷ方向の信号光パルスとが衝突する。
制御光パルスＣＰは光合分波器ＣＰＬ３から供給され、
ＣＣＷ方向の信号光パルスｃの直前に半導体光増幅器Ｓ
ＬＡに入射するものとする。また、信号光パルスおよび
制御光パルスの偏波はループ内で保持されているものと
する。
【００１９】図２は動作を説明する図であり、ループ内
に信号光および制御光パルスが満たされた後の状態を示
す。この図は半導体光増幅器ＳＬＡ、信号光パルスおよ
び制御光パルスのループ上での位置関係を示し、上部
は、ＣＣＷ方向の信号光パルスが、制御光パルスＣＰ３
より半導体光増幅器ＳＬＡにおいて、この時刻以降に受
ける位相変化を示す。また、図２の下部において、ルー
プ内の位置−Ｌの左側は、ＣＷ方向の信号光パルスが制
御光パルスＣＰ３により半導体光増幅器ＳＬＡでこの時
刻以降に受ける位相変化を示す。図２の下部、ループ内
の位置−Ｌの右側は、制御光パルスＣＰ３より前に半導
体光増幅器ＳＬＡに入射した制御光パルスによりＣＷ方
向の信号光パルスが受けた位相変化を示す。
に信号光および制御光パルスが満たされた後の状態を示
す。この図は半導体光増幅器ＳＬＡ、信号光パルスおよ
び制御光パルスのループ上での位置関係を示し、上部
は、ＣＣＷ方向の信号光パルスが、制御光パルスＣＰ３
より半導体光増幅器ＳＬＡにおいて、この時刻以降に受
ける位相変化を示す。また、図２の下部において、ルー
プ内の位置−Ｌの左側は、ＣＷ方向の信号光パルスが制
御光パルスＣＰ３により半導体光増幅器ＳＬＡでこの時
刻以降に受ける位相変化を示す。図２の下部、ループ内
の位置−Ｌの右側は、制御光パルスＣＰ３より前に半導
体光増幅器ＳＬＡに入射した制御光パルスによりＣＷ方
向の信号光パルスが受けた位相変化を示す。
【００２０】制御光パルスＣＰ３が半導体光増幅器ＳＬ
Ａに入射すると、図２に示すように、制御光パルスＣＰ
３以降に半導体光増幅器ＳＬＡに入射する信号光のＣＣ
Ｗ成分ａ３、ｂ３、ｃ３およびｄ３が位相変化を受け
る。一方、ＣＣＷ方向の信号光ａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３
と干渉するＣＷ方向の信号光は、制御光パルスが周期的
であるため、制御光パルスＣＰ３より二つ前に半導体光
増幅器ＳＬＡに入射した制御光パルスにより、ｂ３、ｃ
３およびｄ３がすでに位相変化を受けている。
Ａに入射すると、図２に示すように、制御光パルスＣＰ
３以降に半導体光増幅器ＳＬＡに入射する信号光のＣＣ
Ｗ成分ａ３、ｂ３、ｃ３およびｄ３が位相変化を受け
る。一方、ＣＣＷ方向の信号光ａ３、ｂ３、ｃ３、ｄ３
と干渉するＣＷ方向の信号光は、制御光パルスが周期的
であるため、制御光パルスＣＰ３より二つ前に半導体光
増幅器ＳＬＡに入射した制御光パルスにより、ｂ３、ｃ
３およびｄ３がすでに位相変化を受けている。
【００２１】図３は、ＣＷ方向およびＣＣＷ方向のそれ
ぞれの信号光パルスと、それらの時間的な位相変化と、
光合分波器ＣＰＬ１のポート１２から出力される信号光
パルスとの関係を示す。この図では、ＣＷ方向およびＣ
ＣＷ方向のそれぞれの信号光パルスが半導体光増幅器Ｓ
ＬＡにより受けた位相を濃淡により示す。
ぞれの信号光パルスと、それらの時間的な位相変化と、
光合分波器ＣＰＬ１のポート１２から出力される信号光
パルスとの関係を示す。この図では、ＣＷ方向およびＣ
ＣＷ方向のそれぞれの信号光パルスが半導体光増幅器Ｓ
ＬＡにより受けた位相を濃淡により示す。
【００２２】図３に示すように、互いに逆方向に回る信
号光パルスａ３、ａ４、ａ５の位相差がπとなるように
制御光パルスのエネルギを調整することで、これらの信
号光パルスａ３、ａ４、ａ５がポート１２から出力され
る。
号光パルスａ３、ａ４、ａ５の位相差がπとなるように
制御光パルスのエネルギを調整することで、これらの信
号光パルスａ３、ａ４、ａ５がポート１２から出力され
る。
【００２３】半導体光増幅器ＳＬＡの挿入位置はＬ／２
毎にループ中に複数個あるため、中点Ｍからの半導体光
増幅器ＳＬＡの位置をＬ／２だけ移動できる光遅延回路
を用いれば、ゲート幅の調整が可能となる。
毎にループ中に複数個あるため、中点Ｍからの半導体光
増幅器ＳＬＡの位置をＬ／２だけ移動できる光遅延回路
を用いれば、ゲート幅の調整が可能となる。
【００２４】図４は本発明第二実施例の光ゲート回路を
示し、具体的な構成を示す。この実施例は、光ファイバ
ループへの制御光の導入および除去のために波長分割多
重光合分波器ＷＤＭ１、ＷＤＭ２を用い、光合分波器Ｃ
ＰＬ１のポート１１に光サーキュレータＣＲＣＬが接続
されたことが第一実施例と異なる。光ファイバ２１〜２
４としては偏波保持光ファイバが用いられ、これらの光
ファイバ２１〜２４と光合分波器ＣＰＬ１、半導体光増
幅器ＳＬＡおよび波長分割多重光合分波器ＷＤＭ１、Ｗ
ＤＭ２とは、ループ内で信号光パルスと制御光パルスと
のそれぞれの偏波状態が直線偏波として保たれるように
接続される。
示し、具体的な構成を示す。この実施例は、光ファイバ
ループへの制御光の導入および除去のために波長分割多
重光合分波器ＷＤＭ１、ＷＤＭ２を用い、光合分波器Ｃ
ＰＬ１のポート１１に光サーキュレータＣＲＣＬが接続
されたことが第一実施例と異なる。光ファイバ２１〜２
４としては偏波保持光ファイバが用いられ、これらの光
ファイバ２１〜２４と光合分波器ＣＰＬ１、半導体光増
幅器ＳＬＡおよび波長分割多重光合分波器ＷＤＭ１、Ｗ
ＤＭ２とは、ループ内で信号光パルスと制御光パルスと
のそれぞれの偏波状態が直線偏波として保たれるように
接続される。
【００２５】光信号はその波長がλ1 であり、ポート１
５から光サーキュレータＣＲＣＬを介して光合分波器Ｃ
ＰＬ１のポート１１に入力され、光ファイバ２１、２４
の主軸に入射する。光合分波器ＣＰＬ１のポート１３か
らポート１４に到る光ファイバループの全長ＬＬは、制
御光パルスの周期Ｔに対応する長さＬ（Ｌ＝ＴＣ、Ｃは
ループを構成する媒質中の光速）に対して、 ＬＬ＝ｎＬ＋ΔＬ ただし、ｎは正の整数、ΔＬはΔＬ＜Ｌなる正の実数 であり、半導体光増幅器ＳＬＡの挿入位置ＭP は、光フ
ァイバループの中点Ｍを原点として、 ＭP ＝ｍＬ／２＋ΔＧ／２ ただし、ｍは０を除く整数でｍ＝｜ｍ｜≦ｎ、 ΔＧは実数で｜ΔＧ｜＜Ｌ／２ である。
５から光サーキュレータＣＲＣＬを介して光合分波器Ｃ
ＰＬ１のポート１１に入力され、光ファイバ２１、２４
の主軸に入射する。光合分波器ＣＰＬ１のポート１３か
らポート１４に到る光ファイバループの全長ＬＬは、制
御光パルスの周期Ｔに対応する長さＬ（Ｌ＝ＴＣ、Ｃは
ループを構成する媒質中の光速）に対して、 ＬＬ＝ｎＬ＋ΔＬ ただし、ｎは正の整数、ΔＬはΔＬ＜Ｌなる正の実数 であり、半導体光増幅器ＳＬＡの挿入位置ＭP は、光フ
ァイバループの中点Ｍを原点として、 ＭP ＝ｍＬ／２＋ΔＧ／２ ただし、ｍは０を除く整数でｍ＝｜ｍ｜≦ｎ、 ΔＧは実数で｜ΔＧ｜＜Ｌ／２ である。
【００２６】制御光パルス列はλ2 の波長をもち、波長
分割多重光合分波器ＷＤＭ１またはＷＤＭ２から光ファ
イバ２２または２３の主軸に入射される。特に半導体光
増幅器ＳＬＡの利得に偏波依存性がある場合には、半導
体光増幅器ＳＬＡの利得のある偏波面と制御光パルスの
偏波面とを一致させる。
分割多重光合分波器ＷＤＭ１またはＷＤＭ２から光ファ
イバ２２または２３の主軸に入射される。特に半導体光
増幅器ＳＬＡの利得に偏波依存性がある場合には、半導
体光増幅器ＳＬＡの利得のある偏波面と制御光パルスの
偏波面とを一致させる。
【００２７】この構成では、ＣＷ方向およびＣＣＷ方向
の信号光は、半導体光増幅器ＳＬＡにおいて、それぞれ
ｍ周期ずれた制御光パルスにより生じた位相変化を受
け、両者の位相差が｜ΔＧ／Ｃ｜だけ大きくなる。この
位相差をπにするように制御光パルスのエネルギを調整
することにより、光ゲート回路を実現できる。
の信号光は、半導体光増幅器ＳＬＡにおいて、それぞれ
ｍ周期ずれた制御光パルスにより生じた位相変化を受
け、両者の位相差が｜ΔＧ／Ｃ｜だけ大きくなる。この
位相差をπにするように制御光パルスのエネルギを調整
することにより、光ゲート回路を実現できる。
【００２８】光ファイバループで位相差が生じなかった
信号光、すなわちポート１１に出力された反射光につい
ては、光サーキュレータＣＲＣＬによりポート１６に出
力する。
信号光、すなわちポート１１に出力された反射光につい
ては、光サーキュレータＣＲＣＬによりポート１６に出
力する。
【００２９】この実施例では光ファイバ２１〜２４とし
て偏波保持光ファイバを用いたが、偏波保持性のない光
ファイバを用いる場合には、ループ中に偏波状態制御器
を挿入することにより同様に本発明を実施できる。ま
た、すべての部品をバルクオプティクスで構成すること
もできる。
て偏波保持光ファイバを用いたが、偏波保持性のない光
ファイバを用いる場合には、ループ中に偏波状態制御器
を挿入することにより同様に本発明を実施できる。ま
た、すべての部品をバルクオプティクスで構成すること
もできる。
【００３０】図５は本発明第三実施例の光ゲート回路を
示す。この実施例は、波長分割多重光合分波器ＷＤＭ
１、ＷＤＭ２の替わりに偏波ビームスプリッタＰＢＳ
１、ＰＢＳ２を用い、光信号と制御光との偏波をループ
内で直交させている点が第二実施例と異なる。この実施
例では、信号光と制御光との波長が同一でもよい。
示す。この実施例は、波長分割多重光合分波器ＷＤＭ
１、ＷＤＭ２の替わりに偏波ビームスプリッタＰＢＳ
１、ＰＢＳ２を用い、光信号と制御光との偏波をループ
内で直交させている点が第二実施例と異なる。この実施
例では、信号光と制御光との波長が同一でもよい。
【００３１】図６は本発明第四実施例の光ゲート回路を
示す。この実施例は、ループ内に光遅延回路ＯＤＬが挿
入されたことが第二実施例と異なる。すなわち、波長分
割多重光合分波器ＷＤＭ２と光合分波器ＣＰＬ１のポー
ト１４との間に光遅延回路ＯＤＬが挿入され、波長分割
多重光合分波器ＷＤＭ２と光遅延回路ＯＤＬとが光ファ
イバ２４により接続され、光遅延回路ＯＤＬとポート１
４との間が光ファイバ２５により接続される。光遅延回
路ＯＤＬは、ループの中点Ｍからの半導体光増幅器ＳＬ
Ａの光学的な位置をＬ／２だけ動かせる遅延量を有す
る。このように、中点Ｍからの半導体光増幅器ＳＬＡの
位置をＬ／２だけ可変にすることにより、制御光パルス
周期Ｔ以内で光ゲート幅ＴG ＝｜ΔＧ／Ｃ｜の調整が可
能となる。
示す。この実施例は、ループ内に光遅延回路ＯＤＬが挿
入されたことが第二実施例と異なる。すなわち、波長分
割多重光合分波器ＷＤＭ２と光合分波器ＣＰＬ１のポー
ト１４との間に光遅延回路ＯＤＬが挿入され、波長分割
多重光合分波器ＷＤＭ２と光遅延回路ＯＤＬとが光ファ
イバ２４により接続され、光遅延回路ＯＤＬとポート１
４との間が光ファイバ２５により接続される。光遅延回
路ＯＤＬは、ループの中点Ｍからの半導体光増幅器ＳＬ
Ａの光学的な位置をＬ／２だけ動かせる遅延量を有す
る。このように、中点Ｍからの半導体光増幅器ＳＬＡの
位置をＬ／２だけ可変にすることにより、制御光パルス
周期Ｔ以内で光ゲート幅ＴG ＝｜ΔＧ／Ｃ｜の調整が可
能となる。
【００３２】ここでは光遅延回路ＯＤＬがループ内の特
定の位置に挿入された例を示したが、ループ内のいずれ
の位置に挿入されてもよい。
定の位置に挿入された例を示したが、ループ内のいずれ
の位置に挿入されてもよい。
【００３３】図７は本発明第五実施例の光ゲート回路を
示す。この実施例は、ループ内に光遅延回路ＯＤＬが挿
入されたことが第三実施例と異なる。すなわち、偏波ビ
ームスプリッタＰＢＳ２と光合分波器ＣＰＬ１のポート
１４との間に光遅延回路ＯＤＬが挿入され、偏波ビーム
スプリッタＰＢＳ２と光遅延回路ＯＤＬとが光ファイバ
２４により接続され、光遅延回路ＯＤＬとポート１４と
の間が光ファイバ２５により接続される。光遅延回路Ｏ
ＤＬは、ループの中点Ｍからの半導体光増幅器ＳＬＡの
光学的な位置をＬ／２だけ動かせる遅延量を有する。こ
のように、中点Ｍからの半導体光増幅器ＳＬＡの位置を
Ｌ／２だけ可変にすることにより、制御光パルス周期Ｔ
以内で光ゲート幅ＴG ＝｜ΔＧ／Ｃ｜の調整が可能とな
る。
示す。この実施例は、ループ内に光遅延回路ＯＤＬが挿
入されたことが第三実施例と異なる。すなわち、偏波ビ
ームスプリッタＰＢＳ２と光合分波器ＣＰＬ１のポート
１４との間に光遅延回路ＯＤＬが挿入され、偏波ビーム
スプリッタＰＢＳ２と光遅延回路ＯＤＬとが光ファイバ
２４により接続され、光遅延回路ＯＤＬとポート１４と
の間が光ファイバ２５により接続される。光遅延回路Ｏ
ＤＬは、ループの中点Ｍからの半導体光増幅器ＳＬＡの
光学的な位置をＬ／２だけ動かせる遅延量を有する。こ
のように、中点Ｍからの半導体光増幅器ＳＬＡの位置を
Ｌ／２だけ可変にすることにより、制御光パルス周期Ｔ
以内で光ゲート幅ＴG ＝｜ΔＧ／Ｃ｜の調整が可能とな
る。
【００３４】この実施例の場合にも、光遅延回路ＯＤＬ
はループ内のいずれの位置に挿入されてもよい。
はループ内のいずれの位置に挿入されてもよい。
【００３５】以上の実施例ではすべての部品間の接続を
偏波保持光ファイバにより行うものとしたが、偏波保持
性のない光ファイバを用いる場合には、ループ中に偏波
状態制御器を挿入することにより同様に本発明を実施で
きる。また、すべての部品をバルクオプティクスで構成
することもできる。
偏波保持光ファイバにより行うものとしたが、偏波保持
性のない光ファイバを用いる場合には、ループ中に偏波
状態制御器を挿入することにより同様に本発明を実施で
きる。また、すべての部品をバルクオプティクスで構成
することもできる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ゲート
回路は、光ループの中点を見つけることなく非線形媒質
の挿入位置を決定できる。また、光遅延回路により中点
Ｍからの非線形媒質の位置を可変にすることにより、制
御光パルス周期で決まる時間幅以内の光ゲート幅を生み
出すことができる。したがって、光ゲート幅の制御性の
向上および製造の簡単化が実現できる。
回路は、光ループの中点を見つけることなく非線形媒質
の挿入位置を決定できる。また、光遅延回路により中点
Ｍからの非線形媒質の位置を可変にすることにより、制
御光パルス周期で決まる時間幅以内の光ゲート幅を生み
出すことができる。したがって、光ゲート幅の制御性の
向上および製造の簡単化が実現できる。
【図１】本発明の第一実施例を示す図であり、基本的な
構成を示す図。
構成を示す図。
【図２】動作を説明する図であり、ループ内に信号光お
よび制御光パルスが満たされた後の状態を示す図。
よび制御光パルスが満たされた後の状態を示す図。
【図３】動作を説明する図であり、ＣＷ方向およびＣＣ
Ｗ方向のそれぞれの信号光パルスと、それらの時間的な
位相変化と、光合分波器ＣＰＬ１のポート１２から出力
される信号光パルスとの関係を示す図。
Ｗ方向のそれぞれの信号光パルスと、それらの時間的な
位相変化と、光合分波器ＣＰＬ１のポート１２から出力
される信号光パルスとの関係を示す図。
【図４】本発明第二実施例の光ゲート回路を示す図。
【図５】本発明第三実施例の光ゲート回路を示す図。
【図６】本発明第四実施例の光ゲート回路を示す図。
【図７】本発明第五実施例の光ゲート回路を示す図。
【図８】従来例のサニャック干渉計型光ゲート回路の構
成を示す図。
成を示す図。
【図９】従来例における光ファイバループ中での信号光
の配置を示す図。
の配置を示す図。
１１〜１６ ポート ２１〜２５ 光ファイバ ＣＬＰ１〜ＣＬＰ３ 光合分波器 ＳＬＡ 半導体光増幅器 ＷＤＭ１、ＷＤＭ２ 波長分割多重光合分波器 ＰＢＳ１、ＰＢＳ２ 偏波ビームスプリッタ ＣＲＣＬ 光サーキュレータ ＯＤＬ 光遅延回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猿渡 正俊 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 Ｊ．Ｐ．Ｓｏｋｏｌｏｆｆ，Ｐ．Ｒ. Ｐｒｕｃｎａｌ，Ｉ．Ｇｌｅｓｋ，Ｍ. Ｋａｎｅ，Ａ Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ Ｏ ｐｔｉｃａｌ Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔ ｔ．，ＶＯｌ．５，Ｎｏ．７，787−790 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/35 G02F 1/31 G02F 1/01 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 ループ状の光路と、 このループ状の光路に信号光を二つに分岐して互いに逆
方向に伝搬させた後に互いに干渉させる第一の光学手段
と、 前記ループ状の光路に周期的に制御光を導入する第二の
光学手段と、 前記ループ状の光路に挿入され、前記第二の光学手段が
導入した制御光により屈折率が変化して互いに逆方向に
伝搬する信号光に位相差を与える非線形媒質とを備え、 前記第一の光学手段には、前記制御光により位相差の生
じた信号光の合波光が、実質的に位相差のない信号光に
よる合波光とは別に出力されるポートが設けられた光ゲ
ート回路において、 前記ループ状の光路、前記第二の光学手段および前記非
線形媒質からなるループの長さが、そのループを構成す
る媒質中の光速Ｃと前記制御光の周期Ｔとの積で表され
る光路長Ｌ＝ＴＣに対してｎＬ＋ΔＬ（ｎは正の整数、
ΔＬはΔＬ＜Ｌなる正の実数）に設定され、 前記非線形媒質は、信号光に位相差を生じさせる時間幅
ＴG に対し、前記ループの中点からｍＬ／２＋ΔＧ／２
（ｍは０を除く整数でｍ＝±１、±２、…、±ｎ、ΔＧ
は実数で｜ΔＧ｜＝ＴG Ｃ≦Ｌ／２）の位置のいずれか
に配置されたことを特徴とする光ゲート回路。 - 【請求項２】 前記第二の光学手段により前記ループ状
の光路に導入された制御光を前記第二の光学手段とは別
の位置で前記ループ状の光路から除去する第三の光学手
段を備えた請求項１記載の光ゲート回路。 - 【請求項３】 前記ループ状の光路には、前記非線形媒
質の光学的な位置を調節する光遅延回路が挿入された請
求項１または２記載の光ゲート回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11680294A JP3255208B2 (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 光ゲート回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11680294A JP3255208B2 (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 光ゲート回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07318989A JPH07318989A (ja) | 1995-12-08 |
| JP3255208B2 true JP3255208B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=14696033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11680294A Expired - Fee Related JP3255208B2 (ja) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | 光ゲート回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3255208B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6671426B2 (en) * | 2001-03-19 | 2003-12-30 | General Instrument Corporation | Monolithic integrated terahertz optical asymmetric demultiplexer |
| FR2914440B1 (fr) * | 2007-03-29 | 2009-06-12 | Commissariat Energie Atomique | Porte optique fibree a haute resolution temporelle |
| KR101630761B1 (ko) | 2012-09-24 | 2016-06-15 | 삼성전자주식회사 | 초음파 장치 및 초음파 장치의 정보 제공 방법 |
-
1994
- 1994-05-30 JP JP11680294A patent/JP3255208B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ｐ．Ｓｏｋｏｌｏｆｆ，Ｐ．Ｒ．Ｐｒｕｃｎａｌ，Ｉ．Ｇｌｅｓｋ，Ｍ．Ｋａｎｅ，Ａ Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔ．，ＶＯｌ．５，Ｎｏ．７，７８７−７９０ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07318989A (ja) | 1995-12-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071130 Year of fee payment: 6 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081130 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |