JP3412776B2 - Optical time division separation circuit - Google Patents

Optical time division separation circuit

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JP3412776B2
JP3412776B2 JP29509294A JP29509294A JP3412776B2 JP 3412776 B2 JP3412776 B2 JP 3412776B2 JP 29509294 A JP29509294 A JP 29509294A JP 29509294 A JP29509294 A JP 29509294A JP 3412776 B2 JP3412776 B2 JP 3412776B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超高速光通信における
光中継装置、光端局装置あるいは光信号処理において必
要とされる高速時分割多重ディジタル光信号の時分割分
離回路に利用する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used in an optical repeater, an optical terminal unit in ultrahigh-speed optical communication, or a time division demultiplexing circuit for high speed time division multiplexed digital optical signals required in optical signal processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下に図面を参照して従来の光時分割分
離回路を説明する。
2. Description of the Related Art A conventional optical time division demultiplexing circuit will be described below with reference to the drawings.

【0003】図5は従来の光時分割分離回路の構成を示
すものである。この従来の光時分割分離回路は、信号光
が入力される信号光入射ポート11、時分割分離のため
のタイミング信号を発生する電圧制御発振器(VCO)
12と、低周波の信号を発生する低周波発振器13と、
VCO12の出力と低周波発振器13の出力とを混合す
るマイクロ波帯のミキサ14と、このミキサ14の出力
により制御され波長λclk の光パルス列を出力する光ク
ロックパルス発生器15と、電圧制御発振器12の出力
によって制御され波長λcontの光パルス列を出力する制
御光パルス発生器16と、入力された信号光を分岐する
光分波器18と、光クロックパルス発生器15の出力光
と分岐された信号光とを合波する光合波器17と、制御
光パルス発生器16の出力光と分岐された信号光とを合
波する光合波器19と、光合波器17で合波された光が
入力され非線形光学効果を施す進行波型半導体レーザ増
幅器20と、光合波器19で合波された光が入力され光
出力ポート25へ分離された光時分割信号を出力する時
分割分離回路21と、進行波型半導体レーザ増幅器20
の出力から波長λclk の光を通過させる光学バンドパス
フィルタ(BPF)22と、この光学バンドパスフィル
タ22を通過した光を電気信号に変換する受光回路23
と、変換された電気信号と低周波発振器13の信号との
位相比較を行う位相比較器24とを備えている。なお、
低周波発振器13と位相比較器24との間には周波数逓
倍器26が配置されている。
FIG. 5 shows the configuration of a conventional optical time division demultiplexing circuit. This conventional optical time division demultiplexing circuit includes a signal light incident port 11 to which signal light is input, and a voltage controlled oscillator (VCO) that generates a timing signal for time division demultiplexing.
12, a low-frequency oscillator 13 that generates a low-frequency signal,
A microwave band mixer 14 for mixing the output of the VCO 12 and the output of the low frequency oscillator 13, an optical clock pulse generator 15 for outputting an optical pulse train of wavelength λclk controlled by the output of the mixer 14, and a voltage controlled oscillator 12 A control optical pulse generator 16 that outputs an optical pulse train of wavelength λcont controlled by the output of the optical signal, an optical demultiplexer 18 that branches the input signal light, and a signal that is branched from the output light of the optical clock pulse generator 15. The optical combiner 17 for combining the light, the optical combiner 19 for combining the output light of the control light pulse generator 16 and the branched signal light, and the light combined by the optical combiner 17 are input. A traveling-wave type semiconductor laser amplifier 20 for applying a nonlinear optical effect, a time-division demultiplexing circuit 21 for inputting the light multiplexed by the optical multiplexer 19 and outputting a demultiplexed optical time-division signal to an optical output port 25, Traveling wave type semiconductor laser amplifier 20
Optical bandpass filter (BPF) 22 that allows the light of wavelength λclk to pass from the output of the optical path and a light receiving circuit 23 that converts the light that has passed through the optical bandpass filter 22 into an electrical signal.
And a phase comparator 24 for performing phase comparison between the converted electric signal and the signal of the low frequency oscillator 13. In addition,
A frequency multiplier 26 is arranged between the low frequency oscillator 13 and the phase comparator 24.

【0004】このように、従来、全光信号処理を用いた
受信系においては、光信号を光分波器18によって二つ
に分けて、一方はタイミング抽出回路に、他方は時分割
分離回路21に入力していた。
As described above, in the conventional receiving system using all-optical signal processing, the optical signal is divided into two by the optical demultiplexer 18, one of which is a timing extraction circuit and the other of which is a time division demultiplexing circuit 21. Was typing in.

【0005】この従来例の回路の詳細については、 〔1〕S.Kawanishi et al.,"100Gbit/s,200km optical
transmission experiment using extremely low jitter
PLL timing extraction and all-optical demultiplex
ing based on polarization insensitive four-wave mi
xing," Electron.Lett., 1994,301,pp.800-801.に述べ
られている。
For details of this conventional circuit, see [1] S. Kawawanishi et al., "100 Gbit / s, 200 km optical.
transmission experiment using extremely low jitter
PLL timing extraction and all-optical demultiplex
ing based on polarization insensitive four-wave mi
xing, "Electron. Lett., 1994, 301, pp. 800-801.

【0006】まず、この図5に示す回路でのタイミング
抽出の動作を説明する。信号光入射ポート11から入射
した信号光パルスは、光分波器18によって分岐され、
一方は光クロックパルス発生器15から発生した光クロ
ックと光合波器17を通して進行波型半導体レーザ増幅
器20に入力する。進行波型半導体レーザ増幅器20に
おいては、増幅器の有する非線形光学効果によって、増
幅器で信号光とクロック光の強度の積に比例した第3の
波長の光を発生させる。この第3の波長の光を発生させ
る非線形光学効果としては、4光波混合や和周波光発生
などが挙げられる。
First, the operation of timing extraction in the circuit shown in FIG. 5 will be described. The signal light pulse incident from the signal light incident port 11 is branched by the optical demultiplexer 18,
One is input to the traveling wave type semiconductor laser amplifier 20 through the optical clock generated from the optical clock pulse generator 15 and the optical multiplexer 17. In the traveling-wave type semiconductor laser amplifier 20, the nonlinear optical effect of the amplifier causes the amplifier to generate light of the third wavelength proportional to the product of the intensities of the signal light and the clock light. Examples of the non-linear optical effect for generating the light of the third wavelength include four-wave mixing and sum frequency light generation.

【0007】図6に、一例として4光波混合の場合の入
射信号光の波長λsig 、クロック光の波長λclk の関係
を示す。ここで、発生する4光波混合光の波長λclk.
FWM と入力光波長との間は、 1/λclk.FWM =2/λsig −1/λclk (1) の関係が成立する。また、和周波光発生の場合には、発
生する和周波光の波長λclk.SAM との入力光波長の関係
は、 1/λclk.SAM =1/λsig +1/λclk (2) である。いまここで、信号光の波長λsig 、クロック光
の波長λclk を適当に選ぶことによって、発生した第3
の波長の光のみを、光学バンドパスフィルタ22によっ
て取り出すことができる。実際、隣接する光の波長差を
10nm程度以上とすれば、現在市販されている波長分
離フィルタを用いて分離することができる。この光学バ
ンドパスフィルタ22によって分離された光は、光学バ
ンドパスフィルタ22を通して受光回路23によって受
光され、位相比較器24の一方に入力する。
FIG. 6 shows the relationship between the wavelength λsig of the incident signal light and the wavelength λclk of the clock light in the case of four-wave mixing as an example. Here, the wavelength λclk of the four-wave mixed light generated.
The relationship of 1 / λclk. FWM = 2 / λsig −1 / λclk (1) is established between the FWM and the input light wavelength. In the case of sum frequency light generation, wavelength Ramudaclk of the generated sum frequency light. The relationship between the input light wavelength of the SAM, which is 1 / λclk. SAM = 1 / λsig + 1 / λclk (2). Here, the third wavelength generated by appropriately selecting the wavelength λsig of the signal light and the wavelength λclk of the clock light.
Only the light of the wavelength of can be extracted by the optical bandpass filter 22. In fact, if the wavelength difference between adjacent lights is about 10 nm or more, they can be separated by using a wavelength separation filter currently on the market. The light separated by the optical bandpass filter 22 is received by the light receiving circuit 23 through the optical bandpass filter 22 and input to one of the phase comparators 24.

【0008】次に、電圧制御発振器12の発振周波数を
0 とする。f0 の値としては、信号光入射ポート11
から入力する信号光のビットレートがnf0 (nは1以
上の整数)となるように設定する。この電圧制御発振器
12の出力が、低周波発振器13およびミキサ14によ
って周波数がシフトされ、光クロックパルス発生器15
を駆動し、繰り返し周波数がf0 +Δf(またはf0
Δfあるいはf0 ±Δf)の光クロックパルスを発生さ
せる。本発明が対象とする全光時分割分離回路では、光
クロックパルスの波形としては、正弦波状ではなくて、
パルス幅が細く、高調波成分を含んでいることが必要で
ある。
Next, the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 12 is set to f 0 . As the value of f 0 , the signal light incident port 11
It is set so that the bit rate of the signal light input from is nf 0 (n is an integer of 1 or more). The output of the voltage controlled oscillator 12 is frequency-shifted by the low frequency oscillator 13 and the mixer 14, and the optical clock pulse generator 15
And the repetition frequency is f 0 + Δf (or f 0
An optical clock pulse of Δf or f 0 ± Δf) is generated. In the all-optical time division demultiplexing circuit targeted by the present invention, the waveform of the optical clock pulse is not a sine wave,
It is necessary that the pulse width is narrow and that it contains harmonic components.

【0009】いま、発生する光パルス列の時間波形Pc
(t)がガウス状であるとすると、次の(3)式のように
表される。
Now, the time waveform Pc of the optical pulse train to be generated
If (t) is Gaussian, it is expressed by the following equation (3).

【0010】[0010]

【数1】 ここで、A、αは定数、T=1/(f0 +Δf)であ
る。このPc(t)をフーリエ級数に展開すると次の(4)
式のようになる。
[Equation 1] Here, A and α are constants and T = 1 / (f 0 + Δf). Expanding this Pc (t) into a Fourier series gives the following (4)
It becomes like a formula.

【0011】[0011]

【数2】 この(4)式をみると、第2項には、n倍高調波成分n
(f0 +Δf)が存在することがわかる。この第n高調
波成分は、nが大きくなるにつれて係数が小さくなるた
め減少するが、パルス幅が狭い(αが小さい)ときに
は、係数が大きくなって十分な強度の第n高調波を発生
させることが可能である。
[Equation 2] Looking at this equation (4), the n-th harmonic component n
It can be seen that (f 0 + Δf) exists. This n-th harmonic component decreases as the coefficient increases as n increases, but when the pulse width is narrow (α is small), the coefficient increases to generate the n-th harmonic of sufficient strength. Is possible.

【0012】高ビットレートの信号光に対して十分なレ
ベルの相関信号を発生させるためには、発生するクロッ
クパルスのパルス幅が狭い必要がある。現在超短光パル
ス光源として、ゲインスイッチ半導体レーザや、モード
同期レーザなどを用いれば、5ps以下のパルス幅の光
パルスを発生させることは比較的容易であり、この光パ
ルスを用いれば、100Gbit/s 以上の光信号に対して
も相関検出を行うことが可能である。
In order to generate a correlation signal of a sufficient level for signal light of high bit rate, it is necessary that the pulse width of the generated clock pulse is narrow. At present, it is relatively easy to generate an optical pulse having a pulse width of 5 ps or less by using a gain switch semiconductor laser or a mode-locked laser as an ultrashort optical pulse light source. Correlation detection can be performed for optical signals of s or more.

【0013】いま、簡単のため光信号パルスと光クロッ
クのエンベロープが正弦波であるとし、各々Ps(t)、P
c(t)とすると次の(5)、(6)式のように表される。
For simplicity, assume that the envelopes of the optical signal pulse and the optical clock are sine waves, and Ps (t) and Ps respectively.
Let c (t) be expressed as in the following equations (5) and (6).

【0014】 Ps(t)=Ps {1+sin n(2πf0 t+φ(t) )} (5) Pc(t)=Pc {1+sin 2nπ(f0 +Δf)t} (6) ここで、Ps 、Pc は定数である。また、φ(t) は光信
号パルスと光クロックの位相差(パルス位置の相対時間
差)であり、この量がPLLによって制御して0もしく
は一定値にするべき量である。
Ps (t) = Ps {1 + sin n (2πf 0 t + φ (t))} (5) Pc (t) = Pc {1 + sin 2nπ (f 0 + Δf) t} (6) where Ps and Pc are It is a constant. Further, φ (t) is a phase difference (relative time difference between pulse positions) between the optical signal pulse and the optical clock, and this amount is an amount that should be controlled to 0 or a constant value by the PLL.

【0015】この両光が光相関検出器に入力して発生し
た相関信号を受光回路(例えばPIN−PD)に入力し
たときのフォトカレントOs(t)は次の(7)式で表され
る。
The photocurrent Os (t) when the correlation signal generated by inputting these two lights to the optical correlation detector is input to the light receiving circuit (eg PIN-PD) is expressed by the following equation (7). .

【0016】[0016]

【数3】 ここで、eは電子の電荷、ηはPIN−PDの量子効
率、hνはフォトンのエネルギである(7)式の最後の
項が光クロックとの相関によって生じたnΔf成分であ
り、この式から明らかなように光信号パルスと光クロッ
クパルスの位相差の相対的な変動φ(t) は、低周波のΔ
f成分に含まれる位相変動nφ(t) に置き換えられるこ
とになる。このΔf成分の出力ともとの低周波発振器1
3のΔf信号出力を周波数逓倍器26でn逓倍した出力
との位相比較を位相比較器24で行えば、位相φ(t) の
変化すなわち、位相差成分が検出されるので、これを電
圧制御発振器12にフィードバックすることによりPL
L動作が達成される。
[Equation 3] Here, e is the charge of the electron, η is the quantum efficiency of PIN-PD, and hν is the energy of the photon. The last term of the equation (7) is the nΔf component generated by the correlation with the optical clock. As is clear, the relative fluctuation φ (t) of the phase difference between the optical signal pulse and the optical clock pulse is
It is replaced with the phase fluctuation nφ (t) included in the f component. The output of this Δf component and the original low frequency oscillator 1
If the phase comparator 24 compares the Δf signal output of No. 3 with the output multiplied by n by the frequency multiplier 26, the change of the phase φ (t), that is, the phase difference component is detected. By feeding back to the oscillator 12, PL
L motion is achieved.

【0017】なお、n=1の場合、すなわちクロック周
波数と信号光ビットレートが同じ場合には、周波数逓倍
器26は不要である。
When n = 1, that is, when the clock frequency and the signal light bit rate are the same, the frequency multiplier 26 is unnecessary.

【0018】以上のようにしてタイミング抽出されたク
ロックによって制御光パルス発生器16が駆動され、こ
の制御光パルスが光合波器19を通して時分割分離回路
21に入射して信号光の時分割分離が行われる。
The control light pulse generator 16 is driven by the clock whose timing is extracted as described above, and this control light pulse is incident on the time division demultiplexing circuit 21 through the optical multiplexer 19 to perform time division demultiplexing of the signal light. Done.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】このような従来例の構
成では、受信系で光信号のパワーを分岐してPLL回路
と光時分割分離回路に入力している。この従来構成にお
いては、受信系に光分岐手段として光分岐器、タイミン
グ抽出回路、光時分割分離回路をそれぞれ別個に用意す
る必要があり、受信系全体が複雑になるだけでなく、信
号光を分岐することによって生じる光の損失によって受
光感度が劣化する問題点があった。
In such a configuration of the conventional example, the power of the optical signal is branched in the receiving system and is input to the PLL circuit and the optical time division demultiplexing circuit. In this conventional configuration, it is necessary to separately prepare an optical branching device, a timing extracting circuit, and an optical time division demultiplexing circuit as an optical branching unit in the receiving system, which not only complicates the entire receiving system but also reduces the signal light. There is a problem that the light receiving sensitivity is deteriorated due to the loss of light caused by the branching.

【0020】本発明の目的は、上述の問題点を解決する
もので、受光系において光の損失を生じることなく、ま
た受光系に非線形光学媒質を用いる単一の非線形光学素
子によってタイミング抽出回路、光時分割分離回路の両
機能を同時に実現させる構成を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to prevent a loss of light in the light receiving system, and to use a single nonlinear optical element using a nonlinear optical medium in the light receiving system to provide a timing extraction circuit, An object of the present invention is to provide a configuration for realizing both functions of the optical time division demultiplexing circuit at the same time.

【0021】また本発明の他の目的は、非線形光学媒質
として知られている半導体レーザ増幅器や光ファイバを
用いることで、容易にタイミング抽出と時分割分離の両
機能を有する光時分割分離回路を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an optical time division demultiplexing circuit having both functions of timing extraction and time division demultiplexing easily by using a semiconductor laser amplifier or an optical fiber known as a non-linear optical medium. To provide.

【0022】また本発明の他の目的は、小型でしかも超
高速の動作が実現でき、超高速光通信や光信号処理を用
いることができる光時分割分離回路を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide an optical time division demultiplexing circuit that is small in size and can realize ultrahigh speed operation and can use ultrahigh speed optical communication and optical signal processing.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明は、第一の波長の
光パルス列を発生する第一の光パルス光源と、第二の波
長の光パルス列を発生する第二の光パルス光源と、光非
線形媒質と、入力される第三の波長の信号光と前記第一
の波長の光パルス列および前記第二の波長の光パルス列
とを前記光非線形媒質に入射する手段と、前記光非線形
媒質の非線形光学効果により生ずる第四および第五の波
長の光を分離する手段と、前記第四の波長の光からタイ
ミング抽出を行い、前記第一の光パルス光源および前記
第二の光パルス光源の出力光パルスのタイミングを制御
する手段とを備え、前記第四の波長の光は前記第一の波
長の光パルスと前記信号光との強度の積に比例した信号
であり、前記第五の波長の光は前記第二の波長の光パル
スと前記信号光との強度の積に比例した信号であり、前
記第五の波長の光が時分割分離された信号として出力さ
れることを特徴とする。
The present invention is directed to a first optical pulse light source for generating an optical pulse train of a first wavelength, a second optical pulse light source for generating an optical pulse train of a second wavelength, and an optical light source. A nonlinear medium, means for inputting the input signal light of the third wavelength, the optical pulse train of the first wavelength and the optical pulse train of the second wavelength to the optical nonlinear medium, and the nonlinearity of the optical nonlinear medium Output light of the first optical pulse light source and the second optical pulse light source, means for separating the light of the fourth and fifth wavelengths generated by the optical effect, and timing extraction from the light of the fourth wavelength Means for controlling the timing of the pulse, the light of the fourth wavelength is a signal proportional to the product of the intensity of the optical pulse of the first wavelength and the signal light, the light of the fifth wavelength Is the optical pulse of the second wavelength and the signal light A signal proportional to the product of the intensity, wherein the fifth wavelength light is output as a time division demultiplexing signals.

【0024】なお、前記第一の光パルス光源の出力光パ
ルス列の周波数は前記信号光のビットレートに相当する
周波数からΔfだけずれた値に設定されたことが好まし
い。
The frequency of the output optical pulse train of the first optical pulse light source is preferably set to a value deviating from the frequency corresponding to the bit rate of the signal light by Δf.

【0025】また、第一の波長と第二の波長とは、第三
の波長に対して、前記第一の波長の光および前記第三の
波長から前記第4の波長の光が前記光非線形媒質中で4
光波混合によって発生し、前記第二の波長の光および前
記第三の波長の光から第五の波長の光が前記光非線形媒
質中で4光波混合によって発生する波長関係に設定され
たことが好ましい。
Further, the first wavelength and the second wavelength are such that the light of the first wavelength and the light of the third wavelength to the fourth wavelength are the optical nonlinearity with respect to the third wavelength. 4 in the medium
It is preferable that the wavelength relationship that is generated by light wave mixing and that the light of the second wavelength and the light of the third wavelength to the light of the fifth wavelength are generated by the four light wave mixing in the optical nonlinear medium is set. .

【0026】また、第一の波長と第二の波長とは、第三
の波長に対して、前記第一の波長の光および前記第三の
波長から前記第4の波長の光が前記光非線形媒質中で和
周波光として発生し、前記第二の波長の光および前記第
三の波長の光から第五の波長の光が前記光非線形媒質中
で和周波光として発生する波長関係に設定されたことが
好ましい。
Further, the first wavelength and the second wavelength are such that the light of the first wavelength and the light of the third wavelength to the fourth wavelength are the optical nonlinearity with respect to the third wavelength. Generated as sum frequency light in the medium, the light of the second wavelength and the light of the third wavelength to the light of the fifth wavelength are set in a wavelength relationship in which they are generated as sum frequency light in the optical nonlinear medium. It is preferable that

【0027】また、第一の光パルス光源および第二の光
パルス光源の出力光パルスのタイミングを制御する手段
は、前記分離された第四の波長の光から抽出されたタイ
ミング信号と前記第一の光パルス光源のタイミング信号
とを比較してその位相誤差が小さくなるように、前記第
一の光パルス光源および第二の光パルス光源の出力タイ
ミングを帰還制御するループバック制御回路を含むこと
が好ましい。
Further, the means for controlling the timing of the output light pulse of the first light pulse light source and the second light pulse light source comprises the timing signal extracted from the separated light of the fourth wavelength and the first light pulse. A loopback control circuit for feedback-controlling the output timing of the first optical pulse light source and the second optical pulse light source so that the phase error becomes smaller by comparing with the timing signal of the optical pulse light source. preferable.

【0028】また、光非線形媒質は、半導体レーザ増幅
器あるいは光ファイバであることができる。
The optical nonlinear medium may be a semiconductor laser amplifier or an optical fiber.

【0029】また、第四および第五の波長の光を分離す
る手段の後段に、それぞれ第四および第五の波長の光を
通過させる光学バンドパスフィルタを設けることが好ま
しい。
Further, it is preferable to provide an optical bandpass filter for passing the light of the fourth and fifth wavelengths, respectively, after the means for separating the light of the fourth and fifth wavelengths.

【0030】[0030]

【作用】非線形光学媒質に信号光パルスおよび2波長の
制御光パルスを入射して、非線形光学効果によって、こ
の二つの制御光パルスと信号光パルスとの間に生じた第
4の波長および第5の波長のうち一方をタイミング抽出
に、他方を時分割分離に使用する。タイミング抽出され
た信号は電圧制御発振器にフィードバックされ、PLL
が構成される。
A signal light pulse and a control light pulse of two wavelengths are made incident on a nonlinear optical medium, and the fourth wavelength and the fifth wavelength generated between the two control light pulses and the signal light pulse by the nonlinear optical effect. One of the wavelengths is used for timing extraction and the other for time division separation. The timing extracted signal is fed back to the voltage controlled oscillator,
Is configured.

【0031】これにより、信号光を時分割分離回路とタ
イミング抽出回路とに光分岐器を用いて分岐する必要は
なく、受光系で光損失を生ずることがない。また単一の
非線形光学媒質で二つの信号を分離できるため、回路の
構成素子が少なくてすみ、また小型化を図ることができ
る。
As a result, it is not necessary to branch the signal light into the time division demultiplexing circuit and the timing extraction circuit using the optical branching device, and no optical loss occurs in the light receiving system. Moreover, since two signals can be separated by a single nonlinear optical medium, the number of constituent elements of the circuit can be reduced and the size can be reduced.

【0032】[0032]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】図1は、本発明の第一実施例の構成を示す
図である。この第一実施例の全光時分割分離回路は、信
号光入射ポート101と、制御光パルス発生器102
と、光クロックパルス発生器103と、光合波器10
5、106と、光非線形媒質107と、光分波器108
と、タイミング抽出回路109と、光出力ポート110
とを備えた構成である。その接続について述べると、制
御光パルス発生器102と光クロックパルス発生器10
3の出力光は光合波器105に入力される。光合波器1
05の出力と信号光入射ポート101は光合波器106
の入力側に接続されている。光合波器106の出力は光
非線形媒質107に入力され、光非線形媒質107の出
力は光分波器108に入力されている。光分波器108
の一方の出力はタイミング抽出回路109に入力され、
タイミング抽出回路109の出力は制御光パルス発生器
102に入力される。なお、制御光パルス発生器102
と光クロックパルス発生器103と同期して動作する構
成である。また光分波器108の他方の出力は光出力ポ
ート110に導かれている。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. The all-optical time division demultiplexing circuit according to the first embodiment includes a signal light incident port 101 and a control light pulse generator 102.
, Optical clock pulse generator 103, and optical multiplexer 10
5, 106, the optical nonlinear medium 107, and the optical demultiplexer 108
, Timing extraction circuit 109, and optical output port 110
It has a configuration including and. Regarding the connection, the control optical pulse generator 102 and the optical clock pulse generator 10 will be described.
The output light of No. 3 is input to the optical multiplexer 105. Optical multiplexer 1
The output of 05 and the signal light incident port 101 are connected to the optical multiplexer 106.
Is connected to the input side of. The output of the optical multiplexer 106 is input to the optical nonlinear medium 107, and the output of the optical nonlinear medium 107 is input to the optical demultiplexer 108. Optical demultiplexer 108
One of the outputs is input to the timing extraction circuit 109,
The output of the timing extraction circuit 109 is input to the control light pulse generator 102. The control light pulse generator 102
And the optical clock pulse generator 103 operate in synchronization with each other. The other output of the optical demultiplexer 108 is guided to the optical output port 110.

【0034】なお、図1の構成では、光分波器108と
タイミング抽出回路109との間に光学バンドパスフィ
ルタ111が設けられ、光分波器108と光出力ポート
110との間に光学バンドパスフィルタ114が設けら
れている。
In the configuration of FIG. 1, an optical bandpass filter 111 is provided between the optical demultiplexer 108 and the timing extraction circuit 109, and an optical bandpass filter 111 is provided between the optical demultiplexer 108 and the optical output port 110. A pass filter 114 is provided.

【0035】本第一実施例の特徴とするところは、第一
の波長(λclk )の光パルス列を発生する第一の光パル
ス光源である光クロックパルス発生器103と、第二の
波長(λcont)の光パルス列を発生する第二の光パルス
光源である制御光パルス発生器102と、光非線形媒質
107と、信号光入射ポート101から入力される第三
の波長の信号光と第一の波長の光パルス列および前記第
二の波長の光パルス列とを光非線形媒質107に入射す
る手段としての光合波器105および106と、光非線
形媒質107の非線形光学効果によって生じた第四およ
び第五の波長の光を分離する手段としての光分波器10
8と、第四の波長の光からタイミング抽出を行い、制御
光パルス発生器102および光クロックパルス発生器1
03の出力光パルスのタイミングを制御する手段として
のタイミング抽出回路109とを備え、第四の波長の光
は第一の波長の光パルスと信号光との強度の積に比例し
た信号であり、第五の波長の光は第二の波長の光パルス
と信号光との強度の積に比例した信号であり、第五の波
長の光が光出力ポート110から時分割分離された信号
として出力されることにある。
The features of the first embodiment are that an optical clock pulse generator 103 which is a first optical pulse light source for generating an optical pulse train of a first wavelength (λclk) and a second wavelength (λcont). ), A control light pulse generator 102 which is a second light pulse light source for generating a light pulse train, an optical nonlinear medium 107, a signal light of a third wavelength and a first wavelength input from the signal light incident port 101. Optical pulse trains and the optical pulse trains of the second wavelength are incident on the optical nonlinear medium 107, and the fourth and fifth wavelengths generated by the nonlinear optical effect of the optical nonlinear medium 107. Demultiplexer 10 as a means for separating the light of
8 and the timing extraction from the light of the fourth wavelength, the control optical pulse generator 102 and the optical clock pulse generator 1
And a timing extraction circuit 109 as a means for controlling the timing of the output optical pulse of 03, the light of the fourth wavelength is a signal proportional to the product of the intensities of the optical pulse of the first wavelength and the signal light, The light of the fifth wavelength is a signal proportional to the product of the intensities of the optical pulse of the second wavelength and the signal light, and the light of the fifth wavelength is output from the optical output port 110 as a time-division separated signal. There is something to do.

【0036】次に本第一実施例の動作を説明する。Next, the operation of the first embodiment will be described.

【0037】まず、信号光入射ポート101から信号光
パルスが入射して光合波器106に入る。一方、制御光
パルス発生器102から発生した波長λcontの制御光パ
ルスは、光合波器105、106を通して光非線形媒質
107に入力する。また、この制御光パルスの繰り返し
に同期した波長λclk を有する光クロックパルスが光ク
ロックパルス発生器103から発生して光合波器10
5、106を通して光非線形媒質107に入力する。こ
こで、制御光パルス発生器102と光クロックパルス発
生器103とを接続する符号104は、両者を同期させ
るための信号線を示している。
First, a signal light pulse is incident from the signal light incident port 101 and enters the optical multiplexer 106. On the other hand, the control light pulse having the wavelength λcont generated from the control light pulse generator 102 is input to the optical nonlinear medium 107 through the optical multiplexers 105 and 106. Further, an optical clock pulse having a wavelength λclk synchronized with the repetition of the control optical pulse is generated from the optical clock pulse generator 103, and the optical multiplexer 10
The light is input to the optical nonlinear medium 107 through 5 and 106. Here, reference numeral 104 connecting the control optical pulse generator 102 and the optical clock pulse generator 103 indicates a signal line for synchronizing both.

【0038】この制御光パルス発生器102の発生する
制御光パルスの周波数は、入射信号のビットレートに相
当する周波数f0の整数分の1である 0 /Nに設定され
る。ただし、Nは1以上の整数であり、本実施例回路に
よる時分割分離の多重分離数に相当する。
The frequency of the control light pulse generated by the control light pulse generator 102 is set to f 0 / N which is an integral fraction of the frequency f 0 corresponding to the bit rate of the incident signal. However, N is an integer of 1 or more, and corresponds to the demultiplexing number of the time division demultiplexing by the circuit of this embodiment.

【0039】光非線形媒質107においては、光非線形
媒質の有する非線形光学効果によって、媒質中で信号光
とクロック光の強度の積および信号光と制御光の強度の
積に比例した第4および第5の光を発生させる。この第
4および第5の光を発生させる非線形光学効果として
は、従来技術で説明した4光波混合や和周波光発生など
が挙げられる。
In the optical nonlinear medium 107, due to the nonlinear optical effect of the optical nonlinear medium, the fourth and fifth proportional to the product of the intensities of the signal light and the clock light and the product of the intensity of the signal light and the control light in the medium. Emits light. Examples of the nonlinear optical effect for generating the fourth and fifth lights include four-wave mixing and sum frequency light generation described in the related art.

【0040】いま、ここで、信号光の波長λsig 、クロ
ック光の波長λclk および制御光の波長λcontの波長差
を適当に選ぶことによって、発生した波長λ* cont. の
第4の光および波長λ* clk を、光分波器108によっ
て各々別々に取り出すことができるように設定すること
ができる。この光非線形媒質107に入力される波長と
出力される波長の関係は図2に示されている。実際に、
λ* cont. およびλ* clk の波長差を10nm程度以上
とすれば、現在市販されている波長分離フィルタを光分
波器108として用いることができる。この波長分離フ
ィルタを用いる光分波器108で分離された光のうち、
信号光とクロック光とによって発生した第4の波長成分
λ* clk は、タイミング抽出回路109に導かれる。こ
のとき、第4の波長成分λ* clk に混入する自然放出光
や他の波長成分を除去するためにタイミング抽出回路1
09の前に光学バンドパスフィルタ111を用いてもよ
い。また、光分波器108によって分離された第5の波
長成分λ* cont. は、時分割分離された信号出力であ
り、必要に応じて光学バンドパスフィルタ114を用い
て雑音成分を除去し、光出力ポート110に導くことに
よって時分割分離出力が得られる。
Now, here, the wavelength of the signal light λ sig, the black
Difference between the wavelength λclk of the control light and the wavelength λcont of the control light
By appropriately selecting the generated wavelength λ*cont.
Fourth light and wavelength λ*clk by the optical demultiplexer 108
Setting so that each can be taken out separately
You can The wavelength input to this optical nonlinear medium 107
The relationship between the output wavelengths is shown in FIG. actually,
λ*cont. and λ* Clk wavelength difference is about 10 nm or more
If so, the wavelength separation filters currently on the market
It can be used as the wave device 108. This wavelength separation filter
Of the light separated by the optical demultiplexer 108 that uses a filter,
Fourth wavelength component generated by signal light and clock light
λ*clk is guided to the timing extraction circuit 109. This
Then the fourth wavelength component λ*Spontaneous emission light mixed in clk
And timing extraction circuit 1 to remove other wavelength components
The optical bandpass filter 111 may be used before 09.
Yes. In addition, the fifth wave separated by the optical demultiplexer 108
Long component λ*cont. is the time-division separated signal output.
Optical bandpass filter 114 is used as necessary.
To remove the noise component and guide it to the optical output port 110.
Therefore, a time division separated output can be obtained.

【0041】図3は、信号光、制御光および4光波混合
光パルスのタイムチャートを示したものである。この図
3に示すように、信号光パルスと制御光パルスの時間位
置が重なった箇所においてのみ、4光波混合出力すなわ
ち多重分離出力が発生しているのがわかる。
FIG. 3 is a time chart of the signal light, the control light, and the four-wave mixed light pulse. As shown in FIG. 3, it can be seen that the four-wave mixing output, that is, the demultiplexing output is generated only at the position where the time positions of the signal light pulse and the control light pulse overlap.

【0042】光非線形媒質107としては、非線形光学
効果を奏する光回路素子であればよく、光ファイバや半
導体レーザ増幅器、その他の非線形光学効果を有する無
機光学材料あるいは有機光学材料で作成された光導波路
などを用いることができる。
The optical non-linear medium 107 may be any optical circuit element exhibiting a non-linear optical effect, such as an optical fiber, a semiconductor laser amplifier, or an optical waveguide made of other inorganic or organic optical material having a non-linear optical effect. Etc. can be used.

【0043】次に本発明の第二実施例を図4により説明
する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0044】図4は本発明の第二実施例の構成を示すも
のである。この第二実施例の光時分割分離回路は、信号
光入射ポート401と、信号光のビットレートに相当す
る周波数f0 の1/Nの周波数(f0 /N)を発振する
電圧制御発振器(VCO)402と、周波数Δfで発振
する低周波発振器403と、電圧制御発振器402の出
力と低周波発振器403の出力を混合するミキサ404
と、電圧制御発振器402の出力によって波長λcontの
光パルスを出力する制御光パルス発生器405と、ミキ
サ404の出力によって波長λclk の光パルスを出力す
る光クロックパルス発生器406と、制御光パルス発生
器405の光出力と光クロックパルス発生器406の光
出力とを合波する光合波器407と、この光合波器40
7の光出力と信号光入射ポートから入力された信号光と
を合波する光合波器408と、この光合波器408の出
力が入力される進行波型半導体レーザ増幅器409と、
この進行波型半導体レーザ増幅器409の出力が入力さ
れて信号光とλcontおよびλclk の光の4光波混合光で
ある波長λclk.FWM と波長λcont. FWM の光を分離して
出力する光分波器410と、この波長λclk.FWM の光を
通過させる光バンドパスフィルタ411と、通過された
波長λclk.FWM の光を電気信号に変換する受光回412
と、変換されたクロック信号と低周波発振器403の出
力とを比較し比較結果を電圧制御発振器402に制御信
号として与える位相比較器413と、光分波器410で
分離された波長λcont. FWM を通過させる光バンドパス
フィルタ414と、この光バンドパスフィルタ414の
出力を光時分割分離出力として出力する光出力ポート4
15を備える。
FIG. 4 shows the configuration of the second embodiment of the present invention. The optical time division demultiplexing circuit of the second embodiment includes a signal light incident port 401 and a voltage controlled oscillator (oscillates at a frequency (f 0 / N) of 1 / N of a frequency f 0 corresponding to the bit rate of the signal light. VCO) 402, a low-frequency oscillator 403 that oscillates at a frequency Δf, and a mixer 404 that mixes the output of the voltage-controlled oscillator 402 and the output of the low-frequency oscillator 403.
A control optical pulse generator 405 which outputs an optical pulse of wavelength λcont by the output of the voltage controlled oscillator 402, an optical clock pulse generator 406 which outputs an optical pulse of wavelength λclk by the output of the mixer 404, and a control optical pulse generation An optical multiplexer 407 for multiplexing the optical output of the optical device 405 and the optical output of the optical clock pulse generator 406, and this optical multiplexer 40
An optical multiplexer 408 for multiplexing the optical output of 7 and the signal light input from the signal light incident port, and a traveling wave type semiconductor laser amplifier 409 to which the output of the optical multiplexer 408 is input,
The traveling wave type semiconductor laser output amplifier 409 is input signal light and Ramudacont and wavelength is four-wave mixed light of the light λclk λclk. FWM and wavelength Ramudacont. Optical demultiplexer and outputting the separated FWM light 410, an optical bandpass filter 411 that allows the light of the wavelength λclk. FWM to pass therethrough, and a light receiving circuit 412 that converts the light of the passed wavelength λclk. FWM into an electrical signal.
And a phase comparator 413 which compares the converted clock signal with the output of the low frequency oscillator 403 and gives the comparison result as a control signal to the voltage controlled oscillator 402, and the wavelength λ cont. FWM separated by the optical demultiplexer 410. An optical bandpass filter 414 that passes the light and an optical output port 4 that outputs the output of the optical bandpass filter 414 as an optical time division separation output.
15 is provided.

【0045】この本発明第二実施例の動作を説明する。The operation of the second embodiment of the present invention will be described.

【0046】まず、信号光入射ポート401から信号光
パルスが入射して光合波器408に入る。一方電圧制御
発振器402の出力は、2分されて一方は制御光パルス
発生器405を駆動する。この電圧制御発振器402の
発振周波数は入射信号のビットレートに相当する周波数
0の整数分の1であるf 0 /Nに設定される。ただし、
Nは1以上の整数であり、本回路による時分割分離の多
重分離数に相当する。制御光パルス発生器405から発
生した制御光パルスは、光合波器407、408を通し
て進行波型半導体レーザ増幅器409に入力する。一
方、2分された電圧制御発振器402の他方の出力は、
ミキサ404に入力され、ここで低周波発生器403
(周波数Δf)と周波数混合されて周波数がΔfだけシ
フトされた(f0/N−Δf)または(f0/N+Δf)
あるいはその両方の周波数成分を発生する。このミキサ
404の出力を用いて光クロックパルス発生器406を
駆動し、発生した光クロックは、光合波器407、40
8を通して進行波型半導体レーザ増幅器409に入力さ
れる。進行波型半導体レーザ増幅器409においては、
進行波型半導体レーザ増幅器409の有する非線形光学
効果によって媒質中で、図6と同様に4光波混合出力を
発生する。ここで、発生する4光波混合光の波長と入力
光波長との間には、 1/λcont.FWM=2/λsig −1/λcont (8) 1/λclk.FWM=2/λsig −1/λclk (9) の関係が成立する。
First, a signal light pulse is incident from the signal light incident port 401 and enters the optical multiplexer 408. On the other hand, the output of the voltage controlled oscillator 402 is divided into two, and one of them drives the control light pulse generator 405. The oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator 402 is set to f 0 / N which is an integral fraction of the frequency f 0 corresponding to the bit rate of the incident signal. However,
N is an integer of 1 or more and corresponds to the demultiplexing number of the time division demultiplexing by this circuit. The control light pulse generated from the control light pulse generator 405 is input to the traveling wave type semiconductor laser amplifier 409 through the optical multiplexers 407 and 408. On the other hand, the other output of the voltage-controlled oscillator 402 divided into two is
Input to mixer 404 where low frequency generator 403
The frequency is mixed with (frequency Δf) and the frequency is shifted by Δf (f 0 / N−Δf) or (f 0 / N + Δf)
Alternatively, both frequency components are generated. The output of the mixer 404 is used to drive the optical clock pulse generator 406, and the generated optical clock is supplied to the optical multiplexers 407 and 40.
It is inputted to the traveling wave type semiconductor laser amplifier 409 through 8. In the traveling wave type semiconductor laser amplifier 409,
Due to the nonlinear optical effect of the traveling wave type semiconductor laser amplifier 409, a four-wave mixing output is generated in the medium as in the case of FIG. Here, 1 / λcont. FWM = 2 / λsig −1 / λcont (8) 1 / λclk. FWM = 2 / λsig −1 / λclk between the wavelength of the generated four-wave mixed light and the input light wavelength. The relationship of (9) is established.

【0047】いまここで、信号光の波長λsig 、クロッ
ク光の波長λclk および制御光の波長λcontの波長差を
適当に選ぶことによって、発生した4波混合光λcont.
FWMおよびλclk. FWMを、光学フィルタで構成された光
分波器410で各々別々に取り出すことができるように
設定する。実際、λcont. FWM およびλclk. FWMの波長
差を10nm程度以上とすれば、現在市販されている波
長分離フィルタを用いることができる。この光分波器4
10によって分離された光のうち、信号光とクロック光
によって発生した4光波混合成分λclk. FWMは、受光回
路412によって電気信号に変換される。このとき、4
光波混合成分λclk. FWMに混入する自然放出光や他の波
長成分を除去するために受光回路412の前に光学バン
ドパスフィルタ411を用いることができる。受光回路
412の出力は、電気信号による位相比較を行う位相比
較器413に入力されて、ここで低周波発振器403の
出力と位相比較され、この位相比較結果が電圧制御発振
器402にフィードバックされてPLL動作が実現され
る。このPLL回路の動作の詳細については、〔2〕O.
Kamatani et al.,"Prescaled 6.3 GHz clock recovery
from 50 Gbit/sTDM optical signal with 50 GHz PLL u
suing four-wave mixing in a travelling-wave laser
diode optical amplifier," Electron.Lett. vol.30,p
p.807-809, 1994に述べられている。
Now, by appropriately selecting the wavelength difference between the wavelength λsig of the signal light, the wavelength λclk of the clock light and the wavelength λcont of the control light, the generated four-wave mixed light λcont.
FWM and λclk. FWM are set so that they can be taken out separately by the optical demultiplexer 410 composed of an optical filter. In fact, if the wavelength difference between λcont. FWM and λclk. FWM is about 10 nm or more, the wavelength separation filter currently on the market can be used. This optical demultiplexer 4
Of the lights separated by 10, the four-wave mixing component λclk. FWM generated by the signal light and the clock light is converted into an electric signal by the light receiving circuit 412. At this time, 4
An optical bandpass filter 411 can be used before the light receiving circuit 412 to remove spontaneous emission light and other wavelength components mixed in the light wave mixing component λ clk. FWM . The output of the light receiving circuit 412 is input to a phase comparator 413 that performs phase comparison based on an electrical signal, where it is phase-compared with the output of the low-frequency oscillator 403. The operation is realized. For details of the operation of this PLL circuit, see [2] O.
Kamatani et al., "Prescaled 6.3 GHz clock recovery
from 50 Gbit / s TDM optical signal with 50 GHz PLL u
suing four-wave mixing in a traveling-wave laser
diode optical amplifier, "Electron.Lett. vol.30, p
p.807-809, 1994.

【0048】また、光分波器410によって分離された
他のλcont. FWM 成分は、時分割分離された信号出力で
あり、必要に応じて光学バンドパスフィルタ414を用
いて雑音成分を除去し、光出力ポート415へ導くこと
によって時分割分離出力が得られる。
The other λcont. FWM components separated by the optical demultiplexer 410 are time-division separated signal outputs, and the optical bandpass filter 414 is used to remove noise components as necessary. By directing to the optical output port 415, a time division separated output is obtained.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
進行波型半導体レーザ増幅器その他の光非線形媒質中の
超高速非線形光学効果による4光波混合あるいは和周波
数光発生を用いることにより、超高速時分割多重信号に
同期したクロックを再生し、さらにこのクロックを用い
て全光時間分割分離を行うことができる。
As described above, according to the present invention,
By using four-wave mixing or sum frequency light generation by the ultrafast nonlinear optical effect in a traveling wave type semiconductor laser amplifier or other optical nonlinear medium, a clock synchronized with the ultrafast time division multiplexed signal is regenerated, and this clock is further reproduced. It can be used to perform all-optical time division separation.

【0050】また、受信系に光分岐手段を必要としない
ため、受信系において光損失が生ずることがなく、受信
感度の劣化を生ずることがない全光時分割分離を行うこ
とができる。
Further, since no optical branching means is required in the receiving system, it is possible to perform all-optical time division separation without causing optical loss in the receiving system and causing no deterioration in receiving sensitivity.

【0051】しかも、単一の非線形光学素子により4光
波混合あるいは和周波数光発生を行うことができるた
め、回路構成が簡単で受信系を複雑にすることなく全光
時分割分離回路を実現でき、小型でしかも超高速の動作
を実現できるため、超高速光通信や光信号処理の分野で
利用すればその効果が大きい。
Moreover, since four-wave mixing or sum frequency light generation can be performed by a single nonlinear optical element, the circuit configuration is simple and an all-optical time division demultiplexing circuit can be realized without complicating the receiving system. Since it is compact and can realize ultra-high-speed operation, its effect is great when used in the fields of ultra-high-speed optical communication and optical signal processing.

【0052】また、光非線形媒質へ信号光、制御光およ
びクロック光を入射する構成としては単純な光合波回路
を用いることができるため、回路構成を簡単化できる。
Further, since a simple optical multiplexing circuit can be used as the structure for making the signal light, the control light and the clock light incident on the optical nonlinear medium, the circuit structure can be simplified.

【0053】また、光非線形媒質として、非線形光学効
果の特性の知られた光ファイバあるいは半導体レーザ増
幅器を用いるため、扱い易く、容易に非線形光学効果に
よる4光波混合光あるいは和周波数光を出力することが
できる。
Since an optical fiber or a semiconductor laser amplifier having a known characteristic of nonlinear optical effect is used as the optical nonlinear medium, it is easy to handle and can easily output four-wave mixed light or sum frequency light by the nonlinear optical effect. You can

【0054】また、光クロックパルスを信号光のビット
レートの周波数よりΔfずらし、抽出されたタイミング
信号と位相比較を行うことができ、タイミング制御の精
度を高めることができる。また、PLL回路でもって正
確なタイミング信号を抽出できる。
Further, it is possible to shift the optical clock pulse from the frequency of the bit rate of the signal light by Δf and to perform phase comparison with the extracted timing signal, so that the accuracy of timing control can be improved. In addition, a PLL circuit can extract an accurate timing signal.

【0055】また、非線形光学効果により生じた第4お
よび第5の波長の光を分離した後の光出力を光バンドパ
スフィルタを通過させることにより自然放出光や他の波
長成分を除去でき、感度ならびに精度を向上させること
ができる。
Also, the spontaneous emission light and other wavelength components can be removed by passing the optical output after separating the light of the fourth and fifth wavelengths generated by the non-linear optical effect through the optical bandpass filter, and the sensitivity can be improved. In addition, the accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第一実施例の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】進行波型半導体レーザ増幅器に入射する信号光
の波長λsig 、クロック光の波長λclk および制御光の
波長λcontの関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a wavelength λsig of signal light, a wavelength λclk of clock light, and a wavelength λcont of control light which are incident on a traveling wave semiconductor laser amplifier.

【図3】信号光、制御光および分離された光パルスのタ
イムチャートを示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a time chart of signal light, control light, and separated light pulses.

【図4】本発明の第二実施例の構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention.

【図5】従来技術の構成を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a conventional technique.

【図6】4光波混合の場合の入射信号光の波長λsig 、
クロック光の波長λclk の関係を示す図。
FIG. 6 shows a wavelength λsig of incident signal light in the case of four-wave mixing,
The figure which shows the relationship of wavelength (lambda) clk of clock light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、101、401 信号光入射ポート 12、402 電圧制御発振器 13、403 低周波発振器 14、404 ミキサ 15、103、406 光クロックパルス発生器 16、102、405 制御光パルス発生器 17、19、105、106、407、408 光合波
器 18、108、410 光分波器 20、409 進行波型半導体レーザ増幅器 21 時分割分離回路 22、111、114、411、414 光バンドパス
フィルタ 23、412 受光回路 24、413 位相比較器 25、110、415 光出力ポート 26 周波数逓倍器 104 同期用信号線
11, 101, 401 Signal light incident port 12, 402 Voltage controlled oscillator 13, 403 Low frequency oscillator 14, 404 Mixer 15, 103, 406 Optical clock pulse generator 16, 102, 405 Control optical pulse generator 17, 19, 105 , 106, 407, 408 Optical multiplexer 18, 108, 410 Optical demultiplexer 20, 409 Traveling wave type semiconductor laser amplifier 21 Time division demultiplexing circuit 22, 111, 114, 411, 414 Optical bandpass filter 23, 412 Light receiving circuit 24, 413 Phase comparator 25, 110, 415 Optical output port 26 Frequency multiplier 104 Synchronization signal line

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−281975(JP,A) 特開 平6−303216(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/35 - 1/39 G02F 2/00 H04B 10/00 - 10/18 JICSTファイル(JOIS)Continuation of the front page (56) Reference JP-A-6-281975 (JP, A) JP-A-6-303216 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1 / 35-1/39 G02F 2/00 H04B 10/00-10/18 JISST file (JOIS)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第一の波長の光パルス列を発生する第一
の光パルス光源と、 前記第一の波長の光パルス列に同期して第二の波長の光
パルス列を発生する第二の光パルス光源と、 光非線形媒質と、 入力される第三の波長の信号光と前記第一の波長の光パ
ルス列および前記第二の波長の光パルス列とを前記光非
線形媒質に入射する手段と、 前記光非線形媒質の非線形光学効果により生ずる第四お
よび第五の波長の光を分離する手段と、 前記第四の波長の光からタイミング抽出を行い、前記第
一の光パルス光源および前記第二の光パルス光源の出力
パルスのタイミングを制御する手段とを備え、 前記第二の波長の光パルス列のビットレートは、前記信
号光のビットレート(f0)のN分の1(Nは以上の
整数)であり、前記第一の光パルス光源の出力光パルス列の周波数は信
号光のビットレートに相当する周波数f 0 のN分の1から
Δfだけずれた値に設定され、 前記第四の波長の光は前記第一の波長の光パルスと前記
信号光との強度の積に比例した信号であり、 前記第五の波長の光は前記第二の波長の光パルスと前記
信号光との強度の積に比例した信号であり、 前記第五の波長の光が時分割分離された信号として出力
されることを特徴とする光時分割分離回路。
1. A first for generating an optical pulse train of a first wavelength
Light pulse source of Light of the second wavelength in synchronization with the optical pulse train of the first wavelength
A second light pulse light source for generating a pulse train, An optical nonlinear medium, The input signal light of the third wavelength and the optical signal of the first wavelength are input.
The pulse train and the optical pulse train of the second wavelength.
Means for entering a linear medium, The fourth optical effect caused by the nonlinear optical effect of the optical nonlinear medium
And means for separating the light of the fifth wavelength, Timing extraction is performed from the light of the fourth wavelength,
Output of one light pulse light source and said second light pulse light source
And means for controlling the timing of the pulse, The abovesecondThe bit rate of the optical pulse train with the wavelength of
Bit rate of signal light (f0) 1 / N (N isTwoMore than
Integer),The frequency of the output optical pulse train of the first optical pulse light source is
Frequency f corresponding to the bit rate of signal light 0 From 1 / N
It is set to a value shifted by Δf, The light of the fourth wavelength is the light pulse of the first wavelength and
It is a signal proportional to the product of the intensity with the signal light, The light of the fifth wavelength is the same as the light pulse of the second wavelength.
It is a signal proportional to the product of the intensity with the signal light, The light of the fifth wavelength is output as a time-division separated signal.
An optical time division demultiplexing circuit characterized by being
【請求項2】 第一の波長と第二の波長とは、第三の波
長に対して、前記第一の波長の光および前記第三の波長
から前記第4の波長の光が前記光非線形媒質中で4光波
混合によって発生し、前記第二の波長の光および前記第
三の波長の光から第五の波長の光が前記光非線形媒質中
で4光波混合によって発生する波長関係に設定された
求項1記載の光時分割分離回路。
2. The first wavelength and the second wavelength are the third wave.
For the length, the light of the first wavelength and the third wavelength
From the four wavelengths of light in the optical nonlinear medium
Generated by mixing, the light of the second wavelength and the first
From the light of the third wavelength to the light of the fifth wavelength in the optical nonlinear medium
2. The optical time division demultiplexing circuit according to claim 1, wherein the wavelength relationship generated by four-wave mixing is set .
【請求項3】 第一の波長と第二の波長とは、第三の波
長に対して、前記第一の波長の光および前記第三の波長
から前記第4の波長の光が前記光非線形媒質中で和周波
光として発生し、前記第二の波長の光および前記第三の
波長の光から第五の波長の光が前記光非線形媒質中で
周波光として発生する波長関係に設定された請求項1記
載の光時分割分離回路。
3. The first wavelength and the second wavelength are the light of the first wavelength and the light of the third wavelength to the fourth wavelength with respect to the third wavelength. Sum frequency in medium
And the light generated, the sum the second light from the light and the third wavelength light of the fifth wavelength of wavelength in the optical nonlinear medium
Optical time division demultiplexing circuit of claim 1 Symbol <br/> mounting set in the wavelength relationship that occurs with frequency light.
【請求項4】 第一の光パルス光源および第二の光パル
ス光源の出力光パルスのタイミングを制御する手段は、
前記分離された第四の波長の光から抽出されたタイミン
グ信号と前記第一の光パルス光源のタイミング信号とを
比較してその位相誤差が小さくなるように、前記第一の
光パルス光源および第二の光パルス光源の出力タイミン
グを帰還制御するループバック制御回路を含む請求項1
ないしのいずれか記載の光時分割分離回路。
4. A first optical pulse light source and a second optical pulse source.
The means for controlling the timing of the output light pulse of the light source is
Timin extracted from the separated fourth wavelength light
And a timing signal of the first optical pulse light source
In order to reduce the phase error in comparison, the first
Output timing of light pulse light source and second light pulse light source
2. A loopback control circuit for feedback controlling the loop is included.
4. The optical time division demultiplexing circuit according to any one of 3 to 3 .
【請求項5】 光非線形媒質は、半導体レーザ増幅器
である請求項1ないしのいずれか記載の光時分割分離
回路。
5. An optical nonlinear medium is a semiconductor laser amplifier.
Optical time division demultiplexing circuit according to any one of claims 1 to 4 is.
【請求項6】 光非線形媒質は、光ファイバである
求項1ないしのいずれか記載の光時分割分離回路。
6. The optical nonlinear medium is an optical fiber請<br/> Motomeko 1 to the optical time division demultiplexing circuit according to any one of 4.
【請求項7】 第四および第五の波長の光を分離する
手段の後段に、それぞれ第四および第五の波長の光を通
過させる光学バンドパスフィルタを設けた請求項1ない
のいずれか記載の光時分割分離回路。
7. Separation of light of fourth and fifth wavelengths
The fourth and fifth wavelengths of light are respectively transmitted after the means.
The optical time-division demultiplexing circuit according to any one of claims 1 to 6 , wherein an optical bandpass filter is provided .
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