JP3273481B2 - All-optical time-division optical pulse separation circuit and all-optical time-division optical pulse multiplexing circuit - Google Patents
All-optical time-division optical pulse separation circuit and all-optical time-division optical pulse multiplexing circuitInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、変調された信号光パル
ス列を光カー効果を用いて時間軸上で分離または多重化
する全光型時分割光パルス分離回路および全光型時分割
光パルス多重回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an all-optical time-division optical pulse separation circuit and an all-optical time-division optical pulse separation circuit for separating or multiplexing a modulated signal light pulse train on the time axis using the optical Kerr effect. It relates to a multiplex circuit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、光パルスの時分割分離回路および
多重回路として、光カー効果を利用した全光型の構成が
提案されている。時分割分離回路および多重回路におい
て信号光パルスは制御光パルスによる相互位相変調（光
カー効果）によって光位相シフトを受ける。従って適当
な二光路干渉計を用いると、光位相シフト量に応じて信
号光の光路を切り替えること（スイッチング）ができ
る。ここで相互位相変調の応答時間が非常に短い（数フ
ェムト秒）ため、パルス状の制御光を用いると時間軸上
で選択的に光位相シフトを誘起することができ、超高速
で信号光パルス列の時分割分離または多重を行うことが
できる。2. Description of the Related Art Hitherto, as an optical pulse time division demultiplexing circuit and a multiplexing circuit, an all-optical configuration utilizing the optical Kerr effect has been proposed. In the time-division demultiplexing circuit and the multiplexing circuit, the signal light pulse undergoes an optical phase shift by cross-phase modulation (optical Kerr effect) by the control light pulse. Therefore, if an appropriate two-path interferometer is used, the optical path of the signal light can be switched (switched) according to the optical phase shift amount. Here, since the response time of the cross-phase modulation is very short (several femtoseconds), the use of pulse-like control light can selectively induce an optical phase shift on the time axis, and the signal light pulse train can be performed at a very high speed. Time division separation or multiplexing.
【０００３】光カー効果を利用した光パルスの時分割分
離／多重回路は用いる二光路干渉計の種類によって分類
され、従来サニャック干渉計、マッハツェンダー干渉
計、光カースイッチ等を用いた構成が提案されている。
これら全ての構成において、相互位相変調によって信号
光に位相シフトを与える部分の構成は、図９に示すよう
に、基本的に共通である。この時、信号光の位相シフト
量をΔΦ（ｔ）とすると、入力信号光パワーのうち一方
の光路に切り替わって出力される割合Ｔ（ｔ）（スイッ
チング効率）はいずれの構成においても次式で表され
る。[0003] Time division demultiplexing / multiplexing circuits for optical pulses utilizing the optical Kerr effect are classified according to the type of two-path interferometer used, and configurations using conventional Sagnac interferometers, Mach-Zehnder interferometers, optical Kerr switches, etc. have been proposed. Have been.
In all of these configurations, the configuration of a portion that imparts a phase shift to signal light by cross-phase modulation is basically common, as shown in FIG. At this time, assuming that the phase shift amount of the signal light is ΔΦ (t), the ratio T (t) (switching efficiency) of the input signal light power that is switched to one optical path and output is expressed by the following equation in any configuration. expressed.
【０００４】[0004]
【数３】 ただし、(Equation 3) However,
【数４】 である。(Equation 4) It is.
【０００５】ここで、ｎ2 は光カー媒質の非線形屈折
率、Ｌは光カー媒質の長さ、Ｉ（ｔ）は制御光パルスの
強度波形、ｋ0 は信号光パルスの波数、τは信号光と制
御光パルスの光カー媒質中での単位長さあたりの伝搬群
遅延時間差である。図１０に［数３］で表されるスイッ
チング効率のプロファイルを模式的に示す。いまスイッ
チング効率プロファイルの半値全幅をスイッチング窓幅
と定義すると、制御光パルス幅が信号光パルスと制御光
パルスの光カー媒質中での総伝搬群遅延時間差（ウォー
クオフ）τ・Ｌに比べて十分小さい時、スイッチング窓
幅は近似的にこのウォークオフに等しくなる。Here, n 2 is the nonlinear refractive index of the optical Kerr medium, L is the length of the optical Kerr medium, I (t) is the intensity waveform of the control light pulse, k 0 is the wave number of the signal light pulse, and τ is the signal It is a propagation group delay time difference per unit length of light and a control light pulse in an optical Kerr medium. FIG. 10 schematically shows a switching efficiency profile represented by [Equation 3]. If the full width at half maximum of the switching efficiency profile is defined as the switching window width, the control light pulse width is sufficiently smaller than the total propagation group delay time difference (walk-off) τ · L of the signal light pulse and the control light pulse in the optical Kerr medium. When small, the switching window width is approximately equal to this walk-off.
【０００６】一般に光通信システムなどでは信号光パル
ス列はジッタを持っているが、光カー効果を利用した全
光型の時分割光パルス分離回路／多重回路では、ウォー
クオフで決まるスイッチング窓幅が大きい程ジッタ耐力
は増す。さらに制御光または信号光の波長、あるいは光
カー媒質の波長分散特性を適当に選んでやることにより
スイッチング窓幅は可変にでき、ジッタ量に応じた最適
設計を行うことでジッタによる動作速度の低下を最小限
に抑えることができる。In general, in an optical communication system or the like, a signal light pulse train has jitter, but in an all-optical time-division optical pulse separation circuit / multiplex circuit utilizing the optical Kerr effect, a switching window width determined by walk-off is large. The more the jitter tolerance increases. Furthermore, the switching window width can be made variable by appropriately selecting the wavelength of the control light or signal light, or the wavelength dispersion characteristics of the optical Kerr medium, and lowering the operation speed due to jitter by performing an optimal design according to the amount of jitter. Can be minimized.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１０では
制御光パルスの光カー媒質中での伝搬損失がないものと
仮定しているが、実際は制御光パルスは光カー媒質中を
伝搬するに従い減衰するため、信号光パルスに誘起され
る位相シフト量も光カー媒質中を伝搬するに従い減少す
る。従ってスイッチング効率は図１１に示すような分布
となりウォークオフに相当するスイッチング窓内で大き
く変化する。このため信号光パルスの一部がスイッチさ
れずに残留するほか、信号光の持つジッタによりスイッ
チされる信号光のエネルギーが揺らぎ多重または分離さ
れた信号光のＳＮ比が変動し、光通信システムにおいて
は問題となる。したがって従来から、スイッチング窓内
でスイッチング効率を一定とすることが望まれていた。In FIG. 10, it is assumed that there is no propagation loss of the control light pulse in the optical Kerr medium, but the control light pulse is attenuated as it propagates through the optical Kerr medium. Therefore, the amount of phase shift induced by the signal light pulse also decreases as it propagates through the optical Kerr medium. Therefore, the switching efficiency has a distribution as shown in FIG. 11, and greatly changes within the switching window corresponding to the walk-off. As a result, a part of the signal light pulse remains without being switched, and the energy of the signal light switched by the jitter of the signal light fluctuates, so that the SN ratio of the multiplexed or separated signal light fluctuates. Is a problem. Therefore, conventionally, it has been desired to make the switching efficiency constant within the switching window.
【０００８】本発明は上記従来技術に鑑み、本質的に信
号光パルス列の持つジッタを完全に除去することが困難
である光ファイバ通信システムにおいて、安定でかつ超
高速の全光型時分割光パルス分離回路および全光型時分
割光パルス多重回路を提供することを目的とする。In view of the above prior art, the present invention provides a stable and ultra-high-speed all-optical time-division optical pulse in an optical fiber communication system in which it is essentially difficult to completely remove jitter of a signal optical pulse train. It is an object to provide a separation circuit and an all-optical time division optical pulse multiplexing circuit.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、光カー効果を利用した全光型時分割光パル
ス分離回路および全光型時分割パルス多重回路におい
て、異なる中心波長（λ1 およびλ2 ）を持つ２系列の
制御光パルスを備え、該制御光パルスの２つの中心波長
λ1 およびλ2 は、光カー媒質を伝搬する際の制御光パ
ルスの信号光パルスに対する単位長さあたりの伝搬群遅
延時間差をτ（λ）（ただし、λは制御光パルスの波
長、τ＞０の時、制御光パルスは信号光パルスより遅く
伝搬する。）とした時、In order to achieve the above object, the present invention provides an all-optical time division optical pulse separation circuit and an all-optical time division pulse multiplexing circuit utilizing the optical Kerr effect. λ 1 and λ 2 ), and the two center wavelengths λ 1 and λ 2 of the control light pulse are a unit of the control light pulse relative to the signal light pulse when propagating through the optical Kerr medium. When the propagation group delay time difference per length is τ (λ) (where λ is the wavelength of the control light pulse and τ> 0, the control light pulse propagates later than the signal light pulse)
【数５】 を満たすように設定されており、光カー媒質の入射端に
おいて信号光パルスより伝搬速度の遅い制御光パルス
（波長λ2 ）は時間軸上で信号光パルスの前に配置さ
れ、信号光パルスより伝搬速度の速い制御光パルス（波
長λ1 ）は時間軸上で信号光の後に配置され、かつ２つ
の制御光パルスの光カー媒質の入射端における時間軸上
での間隔は長さＬの光カー媒質を伝搬する間の信号光パ
ルスと制御光パルスとの間の総伝搬群遅延時間差τO ・
Ｌと等しくなるよう設定されたことを特徴とする。(Equation 5) The control light pulse (wavelength λ 2 ) whose propagation speed is slower than the signal light pulse at the input end of the optical Kerr medium is arranged on the time axis before the signal light pulse, and The control light pulse (wavelength λ 1 ) having a high propagation speed is arranged after the signal light on the time axis, and the interval between the two control light pulses on the time axis at the incidence end of the optical Kerr medium is a light having a length L. Total propagation group delay time difference τ O・ between signal light pulse and control light pulse during propagation through Kerr medium
L is set to be equal to L.
【００１０】[0010]
【作用】上記構成の本発明において、信号光パルスと２
つの制御光パルスは合波されて光カー媒質を伝搬する。
このとき、２つの制御光パルスは異なる中心波長を持
ち、信号光パルスおよび２つの制御光パルスの波長は、
２つの制御光パルスのうち一方が信号光パルスより速く
光カー媒質中を伝搬し、他方が遅く伝搬し、かつそれぞ
れの制御光パルスの信号光パルスに対するウォークオフ
の大きさが等しくなるように設定してある（図１に光カ
ー媒質として一般的な光ファイバを用いた場合の上記波
長条件を満足する例を示す）。さらに、図２に示すよう
に、光カー媒質の入射端において合波する際、信号光パ
ルスより伝搬速度の遅い（速い）制御光パルスは時間軸
上で信号光の前（後）に配置すると、信号光パルスは光
カー媒質を伝搬中、一方の制御光パルスに追い抜かれ、
他方の制御光パルスを追い越す。この時、信号光パルス
はそれぞれの制御光パルスから光カー効果による位相シ
フトをうけるが、それぞれの制御光パルスは一般に光カ
ー媒質の伝搬損失により減衰するので、伝搬するにつれ
信号光パルスに与える位相シフトも小さくなっていく。
しかし、本発明によれば、図３に示すように、それぞれ
の制御光パルスによる位相シフト量は時間軸上で互いに
補い合うような分布となるため、合成された位相シフト
量は一定となり従ってスイッチング効率も一定となる。
従って、光カー媒質の伝搬損失が無視できない程大きい
場合もスイッチング窓内で一定の効率でスイッチングを
行うことができる。According to the present invention having the above construction, the signal light pulse and 2
The two control light pulses are multiplexed and propagate in the optical Kerr medium.
At this time, the two control light pulses have different center wavelengths, and the wavelengths of the signal light pulse and the two control light pulses are
One of the two control light pulses propagates through the optical Kerr medium faster than the signal light pulse, the other propagates later, and the walk-off magnitude of each control light pulse with respect to the signal light pulse is set equal. (FIG. 1 shows an example that satisfies the above wavelength condition when a general optical fiber is used as the optical Kerr medium). Further, as shown in FIG. 2, when multiplexing at the input end of the optical Kerr medium, the control light pulse having a propagation speed lower (faster) than the signal light pulse is arranged before (after) the signal light on the time axis. , The signal light pulse is overtaken by one control light pulse while propagating through the optical Kerr medium,
Overtake the other control light pulse. At this time, the signal light pulse undergoes a phase shift due to the optical Kerr effect from each control light pulse. However, since each control light pulse is generally attenuated by the propagation loss of the optical Kerr medium, the phase given to the signal light pulse as it propagates The shift is getting smaller.
However, according to the present invention, as shown in FIG. 3, the phase shift amounts due to the respective control light pulses have distributions that complement each other on the time axis, so that the combined phase shift amount is constant, and thus the switching efficiency is improved. Is also constant.
Therefore, even when the propagation loss of the optical Kerr medium is not negligible, switching can be performed with constant efficiency within the switching window.
【００１１】[0011]
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１２】（１）非線形サニャック干渉計を用いた時
分割光パルス分離回路(1) Time-division optical pulse separation circuit using nonlinear Sagnac interferometer
【００１３】図４はスイッチング時間窓内でのスイッチ
ング効率一定化を施した全光型時分割光パルス分離回路
について非線形サニャック干渉計を利用した実施例を示
す。該図４において符号１１は光サーキュレータ（ＣＩ
Ｒ）、符号１２はその入力ポート、符号１３，１４は出
力ポート、符号１５は光合波器（ＷＭ：光合波手段）、
符号１６，１７はその入力ポート、符号１８は出力ポー
ト、符号１９は２×２光結合器（ＣＯ）、符号２０，２
１はその入力ポート、符号２２，２３は出力ポート、符
号２４は光カー媒質、符号２５は光分波器（ＷＤ：光分
波手段）、符号２６はその入力ポート、符号２７，２８
は出力ポートである。FIG. 4 shows an embodiment in which a non-linear Sagnac interferometer is used for an all-optical time-division optical pulse separation circuit having a constant switching efficiency within a switching time window. In FIG. 4, reference numeral 11 denotes an optical circulator (CI
R), 12 is its input port, 13 and 14 are output ports, 15 is an optical multiplexer (WM: optical multiplexing means),
Reference numerals 16 and 17 are input ports thereof, reference numeral 18 is an output port, reference numeral 19 is a 2 × 2 optical coupler (CO), and reference numerals 20 and 2 are provided.
1 is its input port, 22 and 23 are output ports, 24 is an optical Kerr medium, 25 is an optical demultiplexer (WD: optical demultiplexing means), 26 is its input port, 27 and 28
Is an output port.
【００１４】一般に、光パルス時分割分離回路において
制御光の繰り返しは信号光の繰り返しの整数（Ｎ）分の
１であり、信号光の繰り返しをＮＦ（bit/s)とした時、
制御光の繰り返しはＦ（bit/s)と表せる。本実施例はＮ
＝２の場合である。In general, in the optical pulse time division demultiplexing circuit, the repetition of the control light is 1 / N of the repetition of the signal light, and when the repetition of the signal light is NF (bit / s),
The repetition of the control light can be expressed as F (bit / s). In this embodiment, N
= 2.
【００１５】ビットレート２ｆ0 （bit/s)の入力信号光
Ａは光サーキュレータ１１を経て光結合器１９に入力さ
れ、２等分され光カー媒質２４を左右両回り方向に伝搬
する。右回り信号光は光合波器１５においてビットレー
トｆ0 （bit/s)の制御光パルスＤと合波される。制御光
パルスＤと同方向に時間的に重なって進む右回りの信号
光Ａに相互位相変調により位相シフトが誘起される。こ
の時、制御光パルスＤの各ビットは異なる中心波長（λ
1 およびλ2 ）を持つ２つの光パルスで構成され、その
中心波長λ1 およびλ2 は、光カー媒質を伝搬する際の
制御光パルスの信号光パルスに対する単位長さ当りの群
遅延時間差をτ（λ）（ただし、λは制御光パルスの波
長、τ＞０の時、制御光パルスは信号光パルスより遅く
伝搬する。）とした時、The input signal light A having a bit rate of 2f 0 (bit / s) is input to the optical coupler 19 via the optical circulator 11, is divided into two, and propagates through the optical Kerr medium 24 in both left and right directions. The clockwise signal light is multiplexed in the optical multiplexer 15 with a control light pulse D having a bit rate f 0 (bit / s). A phase shift is induced by clockwise phase modulation in the clockwise signal light A that advances temporally in the same direction as the control light pulse D. At this time, each bit of the control light pulse D has a different center wavelength (λ
1 and λ 2 ), and the center wavelengths λ 1 and λ 2 are the group delay time differences per unit length of the control light pulse with respect to the signal light pulse when propagating through the optical Kerr medium. τ (λ) (where λ is the wavelength of the control light pulse, and when τ> 0, the control light pulse propagates later than the signal light pulse)
【数６】 を満たすように設定されており、光合波器１５において
信号光と合波される際、信号光パルスより伝搬速度の遅
い制御光パルス（波長λ2 ）は時間軸上で信号光の前に
配置され、信号光パルスより伝搬速度の速い制御光パル
ス（波長λ1 ）は時間軸上で信号光の後に配置され、か
つ２つの制御光パルスの時間軸上での間隔は総群遅延時
間差τ0 ・Ｌと等しくなるよう設定されている。(Equation 6) The control light pulse (wavelength λ 2 ) having a lower propagation speed than the signal light pulse is arranged before the signal light on the time axis when the signal light is multiplexed with the signal light in the optical multiplexer 15. The control light pulse (wavelength λ 1 ) having a higher propagation speed than the signal light pulse is arranged after the signal light on the time axis, and the interval on the time axis between the two control light pulses is the total group delay time difference τ 0. -It is set to be equal to L.
【００１６】この時、信号光パルスに誘起される位相シ
フトおよびスイッチング効率のプロファイルを例として
ループ長Ｌ＝６km、全伝搬損失３dB、τ0 ・Ｌ＝１８ps
の場合について図５に示す。これより、１波長の制御光
パルスを使用していた従来技術と比較してスイッチング
窓内でスイッチング効率の平坦化が実現されている事が
分かる。At this time, taking as an example the profile of the phase shift and the switching efficiency induced by the signal light pulse, the loop length L = 6 km, the total propagation loss 3 dB, τ 0 · L = 18 ps
5 is shown in FIG. This shows that the switching efficiency is flattened in the switching window as compared with the related art using the control light pulse of one wavelength.
【００１７】従って、ループを右回りおよび左回りに進
んで再び光結合器１９で合波された信号光成分間の位相
差は、制御光パルスＤの有無によりπと０にすることが
できる。この時、信号光は光結合器内での干渉作用によ
り位相差がπの時、入力ポート２１に導かれ、位相差が
０の時には入射側の入力ポート２０に戻る。従って、入
力された信号光パルス列は光カー媒質２４中で制御光パ
ルスと時間的に重なったパルスのみが光結合器１９の入
力ポート２１から出力され、残りのパルスは光サーキュ
レータ１１の出力ポート１４から出力されることにな
る。Accordingly, the phase difference between the signal light components that proceed clockwise and counterclockwise in the loop and are combined again by the optical coupler 19 can be set to π and 0 depending on the presence or absence of the control light pulse D. At this time, the signal light is guided to the input port 21 when the phase difference is π due to the interference action in the optical coupler, and returns to the input port 20 on the incident side when the phase difference is 0. Therefore, in the input signal light pulse train, only the pulses temporally overlapping with the control light pulse in the optical Kerr medium 24 are output from the input port 21 of the optical coupler 19, and the remaining pulses are output from the output port 14 of the optical circulator 11. Will be output.
【００１８】（２）非線形サニャック干渉計を用いた時
分割光パルス多重回路(2) Time-division optical pulse multiplexing circuit using nonlinear Sagnac interferometer
【００１９】前記（１）の時分割光パルス分離回路の実
施例において入出力関係を逆にすると時分割光パルス多
重回路を構成することができる。図６にその実施例を示
す。ビットレートｆ0 （bit/s)の入力信号光パルス列Ｅ
は光結合器１９の入力ポート２０に入力され、また、ビ
ットレートｆ0 （bit/s)の入力信号光パルス列Ｆはサー
キュレータ１１の入力ポート１２から入力され、光結合
器１９の入力ポート２１に導かれる。入力信号光パルス
列ＥおよびＦのうち光結合器１９の出力ポート２２から
出力されループを右回りに進む成分は光合波器１５にお
いてビットレートｆ0 （bit/s)の制御光パルス列Ｇと合
波される。この時、信号光パルス列Ｅと制御光パルス列
Ｇが時間的に重なるように設定する。制御光パルスおよ
び制御光パルスと信号光パルスＥの合波条件は実施例
（１）と同様である。制御光パルスＧは入力信号光パル
ス列Ｅの右回り成分にπの位相シフトを与え、入力信号
光パルス列Ｆには位相シフトを与えないので、入力信号
光パルス列ＥおよびＦは両方とも光結合器１９の入力ポ
ート２１に出力され光サーキュレータ１１の出力ポート
１４から出力多重信号光として出力される。一方、制御
光パルスは光分波器２５において出力ポート２８から出
力し、多重信号光と分離される。なお、この時入力信号
光パルス列Ｅと入力信号光パルス列Ｆは時間的に重なら
ないようにあらかじめ配置されている。また、一般に全
光型時分割光パルス多重回路においては制御光パルス列
と時間的に重なって光カー媒質中を伝搬する信号光パル
ス列（本例では入力信号光パルス列Ｅ）は、制御光パル
ス列と同じ繰り返しを持つように設定されている。If the input / output relationship is reversed in the embodiment of the time division optical pulse separation circuit of (1), a time division optical pulse multiplexing circuit can be constituted. FIG. 6 shows the embodiment. Input signal light pulse train E of bit rate f 0 (bit / s)
Is input to the input port 20 of the optical coupler 19, and the input signal light pulse train F having the bit rate f 0 (bit / s) is input from the input port 12 of the circulator 11 and is input to the input port 21 of the optical coupler 19. Be guided. Of the input signal light pulse trains E and F, the component output from the output port 22 of the optical coupler 19 and traveling clockwise in the loop is multiplexed with the control light pulse train G at the bit rate f 0 (bit / s) in the optical multiplexer 15. Is done. At this time, the signal light pulse train E and the control light pulse train G are set so as to temporally overlap. The control light pulse and the multiplexing condition of the control light pulse and the signal light pulse E are the same as in the embodiment (1). Since the control light pulse G imparts a phase shift of π to the clockwise component of the input signal light pulse train E and does not impart a phase shift to the input signal light pulse train F, both of the input signal light pulse trains E and F have the optical coupler 19. And output from the output port 14 of the optical circulator 11 as output multiplexed signal light. On the other hand, the control light pulse is output from the output port 28 in the optical demultiplexer 25 and separated from the multiplexed signal light. At this time, the input signal light pulse train E and the input signal light pulse train F are arranged in advance so as not to overlap in time. In general, in an all-optical time-division optical pulse multiplexing circuit, a signal light pulse train (in this example, an input signal light pulse train E) that propagates in the optical Kerr medium while overlapping with the control light pulse train is the same as the control light pulse train. Set to have repetition.
【００２０】（３）光カースイッチングを用いた時分割
光パルス分離回路(3) Time-division optical pulse separation circuit using optical Kerr switching
【００２１】図７は本発明のスイッチング時間窓内での
スイッチング効率一定化を施した全光型時分割光パルス
分離回路について光カースイッチを利用した実施例を示
す。図７において符号１５は光合波器（ＷＭ：光合波手
段）、符号１６，１７はその入力ポート、符号１８は出
力ポート、符号２４は光カー媒質、符号２５は光分波器
（ＷＤ：光分波手段）、符号２６はその入力ポート、符
号２７，２８は出力ポート、符号３７は偏波ビームスプ
リッタ、符号３８はその入力ポート、符号３９，４０は
出力ポートを示す。FIG. 7 shows an embodiment in which an optical Kerr switch is used for an all-optical time-division optical pulse separation circuit in which switching efficiency is fixed within a switching time window according to the present invention. 7, reference numeral 15 denotes an optical multiplexer (WM: optical multiplexing means), reference numerals 16 and 17 denote input ports thereof, reference numeral 18 denotes an output port, reference numeral 24 denotes an optical Kerr medium, and reference numeral 25 denotes an optical demultiplexer (WD: optical Reference numeral 26 denotes an input port thereof, reference numerals 27 and 28 denote output ports, reference numeral 37 denotes a polarization beam splitter, reference numeral 38 denotes an input port thereof, and reference numerals 39 and 40 denote output ports.
【００２２】ビットレート２ｆ0 （bit/s)の入力信号光
Ｈとビットレートｆ0 （bit/s)の制御光パルス列Ｍはそ
れぞれ光合波器１５の入力ポート１６，１７に入力され
合波される。制御光パルス列Ｍおよび制御光パルス列Ｍ
と入力信号光パルスＨの合波条件は実施例（１）と同様
である。この時、入力信号光Ｈと制御光パルス列Ｍの偏
光方向は互いに４５度のオフセットを設ける。制御光パ
ルスと時間的に重なって進む信号光パルスの制御光パル
スと平行な偏光成分と垂直な偏光成分の間には相互位相
変調により位相差が誘起される。位相差がπの時、信号
光パルスの偏光方向は９０度回転する。従って、光分波
器２５で制御光パルスと分離した後、偏波ビームスプリ
ッタによって制御光パルスと時間的に重なった信号光パ
ルスと重ならない信号光パルスとを分離することができ
る。An input signal light H having a bit rate of 2f 0 (bit / s) and a control light pulse train M having a bit rate of f 0 (bit / s) are input to input ports 16 and 17 of an optical multiplexer 15 and multiplexed. You. Control light pulse train M and control light pulse train M
The conditions for multiplexing the input signal light pulse H and the input signal light pulse H are the same as in the embodiment (1). At this time, the polarization directions of the input signal light H and the control light pulse train M are offset from each other by 45 degrees. A phase difference is induced between the polarization component parallel to the control light pulse and the polarization component perpendicular to the control light pulse of the signal light pulse that temporally overlaps with the control light pulse by cross-phase modulation. When the phase difference is π, the polarization direction of the signal light pulse is rotated by 90 degrees. Therefore, after being separated from the control light pulse by the optical demultiplexer 25, the polarization light beam splitter can separate the control light pulse from the control light pulse and the signal light pulse that does not overlap with the control light pulse.
【００２３】（４）光カースイッチを用いた時分割光パ
ルス多重回路(4) Time-division optical pulse multiplexing circuit using optical Kerr switch
【００２４】前記（３）の時分割光パルス分離回路の実
施例において入出力関係を逆にすると時分割光パルス多
重回路を構成することができる。図８にその実施例を示
す。ビットレートｆ0 （bit/s)の入力信号光パルス列Ｎ
とビットレートｆ0 （bit/s)の入力信号光パルス列Ｏは
それぞれ偏波ビームスプリッタ３７のポート３９，４０
より入力され、光合波器１５の入力ポート１６に導かれ
る。光合波器１５においてビットレートｆ0 （bit/s)の
制御光パルス列Ｐと合波される。この時、信号光パルス
列Ｎと制御光パルス列Ｐが時間的に重なるように設定す
る。制御光パルスおよび制御光パルスと信号光パルスＮ
の合波条件は実施例（１）と同様である。この時、入力
信号光Ｎと制御光パルス列Ｐの偏光方向は互いに４５度
のオフセットを設ける。制御光パルスと時間的に重なっ
て進む信号光パルスの制御光パルスと平行な偏光成分と
垂直な偏光成分の間には相互位相変調により位相差が誘
起される。位相差がπの時、信号光パルスの偏光方向は
９０度回転する。従って、光分波器２５で制御光パルス
と分離した後、その出力ポート３５から出力多重信号光
がえられる。なお、この時入力信号光パルス列Ｎと入力
信号光パルス列Ｏは時間的に重ならないようにあらかじ
め配置されている。また、一般に全光型時分割光パルス
多重回路においては制御光パルス列と時間的に重なって
光カー媒質中を伝搬する信号光パルス列（本例では入力
信号光パルス列Ｎ）は、制御光パルス列と同じ繰り返し
を持つように設定されている。If the input / output relationship is reversed in the embodiment of the time division optical pulse separation circuit of (3), a time division optical pulse multiplexing circuit can be constituted. FIG. 8 shows the embodiment. Input signal light pulse train N of bit rate f 0 (bit / s)
And the input signal light pulse train O of the bit rate f 0 (bit / s) are transmitted through the ports 39 and 40 of the polarization beam splitter 37, respectively.
And input to the input port 16 of the optical multiplexer 15. The optical multiplexer 15 multiplexes the control optical pulse train P with the bit rate f 0 (bit / s). At this time, the signal light pulse train N and the control light pulse train P are set so as to temporally overlap. Control light pulse, control light pulse and signal light pulse N
Are the same as those in the embodiment (1). At this time, the polarization directions of the input signal light N and the control light pulse train P are offset from each other by 45 degrees. A phase difference is induced between the polarization component parallel to the control light pulse and the polarization component perpendicular to the control light pulse of the signal light pulse that temporally overlaps with the control light pulse by cross-phase modulation. When the phase difference is π, the polarization direction of the signal light pulse is rotated by 90 degrees. Therefore, after being separated from the control light pulse by the optical demultiplexer 25, an output multiplexed signal light is obtained from the output port 35. At this time, the input signal light pulse train N and the input signal light pulse train O are arranged in advance so as not to overlap in time. In general, in an all-optical time-division optical pulse multiplexing circuit, a signal light pulse train (in this example, an input signal light pulse train N) that propagates in the optical Kerr medium while overlapping with the control light pulse train in time is the same as the control light pulse train. Set to have repetition.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全光型時分割光パルス多重回路および全光型時分割光パ
ルス分離回路において光カー媒質中の伝搬損失が無視で
きない場合にもスイッチング時間窓内で一定のスイッチ
ング効率を得ることができ安定なスイッチングを実現す
ることができる。すなわち、本発明を利用すると非線形
サニャック干渉計スイッチ、光カースイッチなどの光カ
ー効果を利用した全光型時分割光パルス分離回路および
全光型時分割光パルス多重回路において、光カー媒質の
伝搬損失が無視できない場合でもスイッチング窓内で一
定のスイッチング効率を実現できる。As described above, according to the present invention,
Stable switching with constant switching efficiency within the switching time window even when the propagation loss in the optical Kerr medium cannot be ignored in all-optical time-division optical pulse multiplexing circuits and all-optical time-division optical pulse demultiplexing circuits Can be realized. That is, when the present invention is used, the propagation of the optical Kerr medium in an all-optical time-division optical pulse separation circuit and an all-optical time-division optical pulse multiplexing circuit using the optical Kerr effect such as a nonlinear Sagnac interferometer switch and an optical Kerr switch Even when the loss cannot be ignored, constant switching efficiency can be realized within the switching window.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明における光カー媒質の群遅延曲線上での
制御光と信号光の波長の関係を示す特性図。FIG. 1 is a characteristic diagram showing a relationship between wavelengths of control light and signal light on a group delay curve of an optical Kerr medium according to the present invention.
【図２】本発明における制御光と信号光の時間軸上にお
ける入射条件を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing incident conditions on a time axis of control light and signal light in the present invention.
【図３】本発明におけるスイッチング効率のプロファイ
ルを示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a profile of switching efficiency in the present invention.
【図４】本発明のサニャック干渉計を用いた全光型時分
割光パルス分離回路の実施例を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of an all-optical time division optical pulse separation circuit using the Sagnac interferometer of the present invention.
【図５】本発明の全光型時分割光パルス分離回路の実施
例における誘起位相シフトおよびスイッチング効率を示
す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing induced phase shift and switching efficiency in the embodiment of the all-optical time division optical pulse separation circuit of the present invention.
【図６】本発明のサニャック干渉計を用いた全光型時分
割光パルス多重回路の実施例を示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram showing an embodiment of an all-optical time division optical pulse multiplexing circuit using a Sagnac interferometer of the present invention.
【図７】本発明の光カースイッチを用いた全光型時分割
光パルス分離回路の実施例を示す構成図。FIG. 7 is a configuration diagram showing an embodiment of an all-optical time-division optical pulse separation circuit using the optical Kerr switch of the present invention.
【図８】本発明の光カースイッチを用いた全光型時分割
光パルス多重回路の実施例を示す構成図。FIG. 8 is a configuration diagram showing an embodiment of an all-optical time-division optical pulse multiplexing circuit using the optical Kerr switch of the present invention.
【図９】従来の信号光位相シフトの誘起方法を示す構成
図。FIG. 9 is a configuration diagram showing a conventional signal light phase shift inducing method.
【図１０】ウォークオフとスイッチング窓幅の関係を示
す説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a relationship between a walk-off and a switching window width.
【図１１】従来技術におけるスイッチング効率のプロフ
ァイルを示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a profile of switching efficiency in the related art.
１１ 光サーキュレータ １５ 光合波器（光合波手段） １９ 光結合器 ２４ 光カー媒質 ２５ 光分波器（光分波手段） Reference Signs List 11 optical circulator 15 optical multiplexer (optical multiplexer) 19 optical coupler 24 optical Kerr medium 25 optical demultiplexer (optical demultiplexer)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−238442（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−96718（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−187536（ＪＰ，Ａ) Ｍ．Ｊｉｎｎｏ ａｎｄ Ｍ．Ａｂ ｅ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔ ｅｒｓ，Ｖｏｌ．28，Ｎｏ．14 （1992），ｐｐ．1350−1352 Ｔ．Ｍｏｒｉｏｋａ ａｎｄ Ｍ．Ｓ ａｒｕｗａｔａｒｉ，ＩＥＥＥ Ｊｏｕ ｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａ ｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ ｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．７ （1988），ｐｐ．1186−1198 内山健太郎 他，1993年電子情報通信 学会春季大会講演論文集，1993年３月15 日，第４分冊，113頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/00 - 3/00 H04B 10/00 - 10/28 H04J 3/00 H04J 14/00 - 14/02 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-238442 (JP, A) JP-A-2-96718 (JP, A) JP-A-1-187536 (JP, A) Jinno and M.S. Abbe, Electronics Letters, Vol. 28, No. 14 (1992) pp. 1350-1352 T.R. Morioka and M.M. Saruwatari, IEEE Journal on Selected A area in Communications at Vol. 6, No. 7 (1988) pp. 1186-1198 Kentaro Uchiyama other, 1993 Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Spring Conference Proceedings, March 15, 1993, the fourth fascicle, 113 pp. (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) G02F 1 / 00-3/00 H04B 10/00-10/28 H04J 3/00 H04J 14/00-14/02 JICST file (JOIS) WPI (DIALOG)
Claims (2)
ルス分離回路において、 異なる中心波長（λ1 およびλ2 ）を持つ２系列の制御
光パルスを備え、 該制御光パルスの２つの中心波長λ1 およびλ2 は、光
カー媒質を伝搬する際の制御光パルスの信号光パルスに
対する単位長さあたりの伝搬群遅延時間差をτ（λ）
（ただし、λは制御光パルスの波長、τ＞０の時、制御
光パルスは信号光パルスより遅く伝搬する。）とした
時、 【数１】 を満たすように設定されており、 光カー媒質の入射端において信号光パルスより伝搬速度
の遅い制御光パルス（波長λ2 ）は時間軸上で信号光パ
ルスの前に配置され、信号光パルスより伝搬速度の速い
制御光パルス（波長λ1 ）は時間軸上で信号光の後に配
置され、かつ２つの制御光パルスの光カー媒質の入射端
における時間軸上での間隔は長さＬの光カー媒質を伝搬
する間の信号光パルスと制御光パルスとの間の総伝搬群
遅延時間差τO ・Ｌと等しくなるよう設定されたことを
特徴とする全光型時分割光パルス分離回路。1. An all-optical time-division optical pulse separation circuit utilizing the optical Kerr effect, comprising two series of control light pulses having different center wavelengths (λ 1 and λ 2 ), The center wavelengths λ 1 and λ 2 are the propagation group delay time differences per unit length of the control light pulse with respect to the signal light pulse when propagating through the optical Kerr medium, τ (λ).
(Where λ is the wavelength of the control light pulse, when τ> 0, the control light pulse propagates later than the signal light pulse). The control light pulse (wavelength λ 2 ) whose propagation speed is slower than the signal light pulse at the input end of the optical Kerr medium is arranged before the signal light pulse on the time axis, and The control light pulse (wavelength λ 1 ) having a high propagation speed is arranged after the signal light on the time axis, and the interval between the two control light pulses on the time axis at the incidence end of the optical Kerr medium is a light having a length L. An all-optical time-division optical pulse separation circuit set to be equal to a total propagation group delay time difference τ O · L between a signal light pulse and a control light pulse during propagation through a Kerr medium.
ルス多重回路において、異なる中心波長（λ1 およびλ
2 ）を持つ２系列の制御光パルスを備え、 該制御光パルスの２つの中心波長λ1 およびλ2 は、光
カー媒質を伝搬する際の制御光パルスの信号光パルスに
対する単位長さあたりの伝搬群遅延時間差をτ（λ）
（ただし、λは制御光パルスの波長、τ＞０の時、制御
光パルスは信号光パルスより遅く伝搬する。）とした
時、 【数２】 を満たすように設定されており、 光カー媒質の入射端において信号光パルスより伝搬速度
の遅い制御光パルス（波長λ2 ）は時間軸上で信号光パ
ルスの前に配置され、信号光パルスより伝搬速度の速い
制御光パルス（波長λ1 ）は時間軸上で信号光の後に配
置され、かつ２つの制御光パルスの光カー媒質の入射端
における時間軸上での間隔は長さＬの光カー媒質を伝搬
する間の信号光パルスと制御光パルスとの間の総伝搬群
遅延時間差τ0 ・Ｌと等しくなるよう設定されたことを
特徴とする全光型時分割光パルス多重回路。2. An all-optical time division optical pulse multiplexing circuit utilizing the optical Kerr effect, wherein different center wavelengths (λ 1 and λ
2 ) having two series of control light pulses, wherein two center wavelengths λ 1 and λ 2 of the control light pulse are per unit length of the control light pulse with respect to the signal light pulse when propagating through the optical Kerr medium. The propagation group delay time difference is τ (λ)
(Where λ is the wavelength of the control light pulse, when τ> 0, the control light pulse propagates later than the signal light pulse). The control light pulse (wavelength λ 2 ) whose propagation speed is slower than the signal light pulse at the input end of the optical Kerr medium is arranged before the signal light pulse on the time axis, and The control light pulse (wavelength λ 1 ) having a high propagation speed is arranged after the signal light on the time axis, and the interval between the two control light pulses on the time axis at the incidence end of the optical Kerr medium is a light having a length L. An all-optical time-division optical pulse multiplexing circuit set to be equal to a total propagation group delay time difference τ 0 · L between a signal light pulse and a control light pulse during propagation through a Kerr medium.
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|---|---|---|---|
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| Ｔ．Ｍｏｒｉｏｋａ ａｎｄ Ｍ．Ｓａｒｕｗａｔａｒｉ，ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．７（１９８８），ｐｐ．１１８６−１１９８ |
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