JP3496818B2 - 光クロック抽出回路及び光通信システム - Google Patents
光クロック抽出回路及び光通信システムInfo
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- JP3496818B2 JP3496818B2 JP26956499A JP26956499A JP3496818B2 JP 3496818 B2 JP3496818 B2 JP 3496818B2 JP 26956499 A JP26956499 A JP 26956499A JP 26956499 A JP26956499 A JP 26956499A JP 3496818 B2 JP3496818 B2 JP 3496818B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
関し、特に、超高速光通信においてデータ光信号列から
データのクロック周波数を抽出する方式に関する。
関し、特に、超高速光通信においてデータ光信号列から
データのクロック周波数を抽出する方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の光通信システムにおいては、光信
号の処理の上で、光信号をいったん電気信号に変換する
構成が用いられている。このようなシステムで問題にな
るのはエレクトロニクス部品構成の複雑さに加えて、電
気的な処理による速度が通常は数ギガビット／毎秒（Ｇ
ｂ／ｓ）以下に制限されることである。
号の処理の上で、光信号をいったん電気信号に変換する
構成が用いられている。このようなシステムで問題にな
るのはエレクトロニクス部品構成の複雑さに加えて、電
気的な処理による速度が通常は数ギガビット／毎秒（Ｇ
ｂ／ｓ）以下に制限されることである。
【０００３】このような装置の複雑さや処理速度の制限
を解決するためには、少なくとも部分的には電気を介さ
ず光信号のままで処理する技術が必要となり、特に、光
データ信号列からその信号に同期した光クロック信号列
を抽出する技術の重要性が増している。この背景の中
で、最近モード同期レーザへの光データ列の注入により
直接光クロックを注出する方法が注目を浴びている。
を解決するためには、少なくとも部分的には電気を介さ
ず光信号のままで処理する技術が必要となり、特に、光
データ信号列からその信号に同期した光クロック信号列
を抽出する技術の重要性が増している。この背景の中
で、最近モード同期レーザへの光データ列の注入により
直接光クロックを注出する方法が注目を浴びている。
【０００４】この光クロック抽出素子や方法について
は、例えば橋本と横山による特願平１０‐１２４８５２
号の中でモード同期半導体レーザを用いた手法およびそ
の光通信での応用について記載されている。このモード
同期半導体レーザを用いた方法は、簡単な構成で高速の
クロック抽出機能が実現できるが、光通信応用において
は、さらに受信端で最終的に高速度の光信号列の速度
を、電気的に処理が可能な速度に落とすための機能も必
要となる。
は、例えば橋本と横山による特願平１０‐１２４８５２
号の中でモード同期半導体レーザを用いた手法およびそ
の光通信での応用について記載されている。このモード
同期半導体レーザを用いた方法は、簡単な構成で高速の
クロック抽出機能が実現できるが、光通信応用において
は、さらに受信端で最終的に高速度の光信号列の速度
を、電気的に処理が可能な速度に落とすための機能も必
要となる。
【０００５】そこで、受信端で光クロック周波数を整数
分の１に分周し、これを利用して光信号列を時間的に分
割する手法の開発が進められている。ここで重要になる
のは、伝送される光信号列のクロック周波数の整数分の
１の分周クロック光パルスを生成させる際に、光信号と
の位相関係を確定して、タイミングが光信号列のクロッ
ク周期で離散的にずれるのを防止することである。
分の１に分周し、これを利用して光信号列を時間的に分
割する手法の開発が進められている。ここで重要になる
のは、伝送される光信号列のクロック周波数の整数分の
１の分周クロック光パルスを生成させる際に、光信号と
の位相関係を確定して、タイミングが光信号列のクロッ
ク周期で離散的にずれるのを防止することである。
【０００６】この目的のためには、エレクトロニクスを
併用した位相同期ループが多く用いられるが、この方法
では系がある程度複雑になるのを免れない。そこで、全
光学的に分周クロックを生成する方法として、光クロッ
クを光ゲートで間引く方法が提案された。この方法につ
いては、LeeおよびKimによるIEEE Photonics Technolog
y Letters、第１１巻４号の４６９−４７１頁に記載の
論文中に、一例が記載されている。
併用した位相同期ループが多く用いられるが、この方法
では系がある程度複雑になるのを免れない。そこで、全
光学的に分周クロックを生成する方法として、光クロッ
クを光ゲートで間引く方法が提案された。この方法につ
いては、LeeおよびKimによるIEEE Photonics Technolog
y Letters、第１１巻４号の４６９−４７１頁に記載の
論文中に、一例が記載されている。
【０００７】図６はその手法の原理を示したものであ
る。クロック光パルス列２５が半導体レーザ増幅器３５
を経て光整形増幅回路５１に入射し、その出力の一部が
光遅延器１３による適当な時間遅延の後に半導体レーザ
増幅器３５に戻される光回路が構成されている。
る。クロック光パルス列２５が半導体レーザ増幅器３５
を経て光整形増幅回路５１に入射し、その出力の一部が
光遅延器１３による適当な時間遅延の後に半導体レーザ
増幅器３５に戻される光回路が構成されている。
【０００８】この構成のもとでは、１つの光パルスが光
整形増幅回路６１に入ると、その出力が戻されて半導体
レーザ増幅器３５の利得を消費することで次の光パルス
の透過率を大きく低下させるために、光整形増幅回路６
１からの出力をなくすことが可能になる。すると、次の
光パルスに対しては、半導体レーザ増幅器３５の利得低
下が生じず、再び光パルスが光整形増幅回路６１に到達
することができる。
整形増幅回路６１に入ると、その出力が戻されて半導体
レーザ増幅器３５の利得を消費することで次の光パルス
の透過率を大きく低下させるために、光整形増幅回路６
１からの出力をなくすことが可能になる。すると、次の
光パルスに対しては、半導体レーザ増幅器３５の利得低
下が生じず、再び光パルスが光整形増幅回路６１に到達
することができる。
【０００９】このようにして、最終的に周波数が１／２
になった分周クロック光パルス列２６が出力として得ら
れる。この様子を、タイミングチャートに示すと図７の
ようになる。つまり、半導体レーザ増幅器の利得１０７
が、当初のクロック光パルス列１０５の周期の２倍の周
期で大きく変動することによって、分周クロック光パル
ス１０６が得られる。
になった分周クロック光パルス列２６が出力として得ら
れる。この様子を、タイミングチャートに示すと図７の
ようになる。つまり、半導体レーザ増幅器の利得１０７
が、当初のクロック光パルス列１０５の周期の２倍の周
期で大きく変動することによって、分周クロック光パル
ス１０６が得られる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記の、分周クロック
光パルス発生方法においては、処理できる入力のクロッ
ク光パルスの周波数が半導体レーザ増幅器内のキャリア
の応答時間程度に制限され、１０ＧＨｚ程度以上のクロ
ック光パルス列に対しての分周動作ができない。そのた
めに、当初の目的とした、全光学的手法による電気的な
速度制限を越えた超高速光信号処理という点では、その
目的は十分には達成できない。
光パルス発生方法においては、処理できる入力のクロッ
ク光パルスの周波数が半導体レーザ増幅器内のキャリア
の応答時間程度に制限され、１０ＧＨｚ程度以上のクロ
ック光パルス列に対しての分周動作ができない。そのた
めに、当初の目的とした、全光学的手法による電気的な
速度制限を越えた超高速光信号処理という点では、その
目的は十分には達成できない。
【００１１】本発明の目的は、電気的な速度制限によら
ず数十Ｇｂ／ｓ以上の信号光パルス列から高安定な分周
クロック光パルスを生成可能な光クロック抽出回路を提
供することにある。
ず数十Ｇｂ／ｓ以上の信号光パルス列から高安定な分周
クロック光パルスを生成可能な光クロック抽出回路を提
供することにある。
【００１２】さらには、そのような光クロック抽出回路
を受信器の一部として用いた光通信システムを提供する
ことにある。
を受信器の一部として用いた光通信システムを提供する
ことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の光クロック抽出
回路は、信号光パルス列の入射に対して、そのクロック
周波数と同一周波数の第１の抽出クロック光パルス列を
信号光パルス列と同期して発生する第１のモード同期半
導体レーザと、第１のモード同期半導体レーザから出力
される第１の抽出クロック光パルス列の入射に対して、
そのクロック周波数の整数分の１の周波数の第２の抽出
クロック光パルス列を前記第１の抽出クロック光パルス
列と同期して発生し、分周抽出クロック光パルスとして
出力する第２のモード同期半導体レーザと、この第１及
び第２のモード同期半導体レーザの間に光学的に結合さ
れ、第１の同期半導体レーザから出力される第１の抽出
クロック光パルス列を変調する光変調手段と、この光変
調手段に供給する変調信号を、第２のモード同期半導体
レーザから出力される第２の抽出クロック光パルス列か
ら抽出する変調信号抽出手段とによって構成したことを
特徴とする。
回路は、信号光パルス列の入射に対して、そのクロック
周波数と同一周波数の第１の抽出クロック光パルス列を
信号光パルス列と同期して発生する第１のモード同期半
導体レーザと、第１のモード同期半導体レーザから出力
される第１の抽出クロック光パルス列の入射に対して、
そのクロック周波数の整数分の１の周波数の第２の抽出
クロック光パルス列を前記第１の抽出クロック光パルス
列と同期して発生し、分周抽出クロック光パルスとして
出力する第２のモード同期半導体レーザと、この第１及
び第２のモード同期半導体レーザの間に光学的に結合さ
れ、第１の同期半導体レーザから出力される第１の抽出
クロック光パルス列を変調する光変調手段と、この光変
調手段に供給する変調信号を、第２のモード同期半導体
レーザから出力される第２の抽出クロック光パルス列か
ら抽出する変調信号抽出手段とによって構成したことを
特徴とする。
【００１４】また、前記の光変調手段は、光入射によっ
て光透過率が変調を受ける動作をする光ゲートによって
構成され、前記の変調信号抽出手段は、第２のモード同
期半導体レーザからの光出力の一部を外部に取り出す第
１の光カプラと、該第１の光カプラからの光出力に光学
的遅延を与える光遅延器と、該光遅延器からの光出力を
増幅する光増幅器と、該光増幅器によって増幅された光
出力を前記の光ゲートに入射するための第２の光カプラ
によって構成されていることを特徴とする。
て光透過率が変調を受ける動作をする光ゲートによって
構成され、前記の変調信号抽出手段は、第２のモード同
期半導体レーザからの光出力の一部を外部に取り出す第
１の光カプラと、該第１の光カプラからの光出力に光学
的遅延を与える光遅延器と、該光遅延器からの光出力を
増幅する光増幅器と、該光増幅器によって増幅された光
出力を前記の光ゲートに入射するための第２の光カプラ
によって構成されていることを特徴とする。
【００１５】または、前記の光変調手段は、電気信号に
よって光透過率が変調を受ける動作をする光変調器によ
って構成され、前記の変調信号抽出手段は、第２のモー
ド同期半導体レーザからの光出力の一部を外部に取り出
す光カプラと、該光カプラからの光出力に光学的遅延を
与える光遅延器と、該光遅延器からの光出力を増幅する
光増幅器と、該光増幅器からの光出力を受光するための
高光耐力光検出器と、該光検出器からの電気信号を前記
光変調器に加える手段によって構成されていることを特
徴とする。
よって光透過率が変調を受ける動作をする光変調器によ
って構成され、前記の変調信号抽出手段は、第２のモー
ド同期半導体レーザからの光出力の一部を外部に取り出
す光カプラと、該光カプラからの光出力に光学的遅延を
与える光遅延器と、該光遅延器からの光出力を増幅する
光増幅器と、該光増幅器からの光出力を受光するための
高光耐力光検出器と、該光検出器からの電気信号を前記
光変調器に加える手段によって構成されていることを特
徴とする。
【００１６】または、前記の光変調手段は、電気信号に
よって光透過率が変調を受ける動作をする光変調器によ
って構成され、前記の変調信号抽出手段は、第２のモー
ド同期半導体レーザからの光出力の一部を外部に取り出
す光カプラと、該光カプラからの光出力に光学的遅延を
与える光遅延器と、該光遅延器からの光出力を受光する
ための光検出器と、該光検出器からの電気信号出力を増
幅する高周波増幅器と、該高周波増幅器からの電気信号
を前記光変調器に加える手段によって構成されているこ
とを特徴とする。
よって光透過率が変調を受ける動作をする光変調器によ
って構成され、前記の変調信号抽出手段は、第２のモー
ド同期半導体レーザからの光出力の一部を外部に取り出
す光カプラと、該光カプラからの光出力に光学的遅延を
与える光遅延器と、該光遅延器からの光出力を受光する
ための光検出器と、該光検出器からの電気信号出力を増
幅する高周波増幅器と、該高周波増幅器からの電気信号
を前記光変調器に加える手段によって構成されているこ
とを特徴とする。
【００１７】また、上記の光クロック抽出回路におい
て、光クロック抽出回路中の第１のモード同期半導体レ
ーザおよび第２のモード同期半導体レーザは、可飽和吸
収領域と利得領域を有しており、各々のモード同期半導
体レーザ単体では受動モード同期することを特徴とす
る。
て、光クロック抽出回路中の第１のモード同期半導体レ
ーザおよび第２のモード同期半導体レーザは、可飽和吸
収領域と利得領域を有しており、各々のモード同期半導
体レーザ単体では受動モード同期することを特徴とす
る。
【００１８】また、上記の光クロック抽出回路を、光通
信用受信機の一部として用いることにより、光通信シス
テムを構築することができる。
信用受信機の一部として用いることにより、光通信シス
テムを構築することができる。
【００１９】本発明における光クロック抽出において
は、可飽和吸収効果によって受動モード同期する半導体
レーザに、その光パルス繰り返し周波数もしくはその整
数倍の周波数とほぼ等しいクロック周波数の信号光パル
ス列を注入した際に、モード同期半導体レーザの動作が
タイミング同期する作用を利用する。
は、可飽和吸収効果によって受動モード同期する半導体
レーザに、その光パルス繰り返し周波数もしくはその整
数倍の周波数とほぼ等しいクロック周波数の信号光パル
ス列を注入した際に、モード同期半導体レーザの動作が
タイミング同期する作用を利用する。
【００２０】また、このタイミング同期の際に、整数分
の１の周波数の光クロック抽出においては、最終的に得
られる光クロックの周波数でモード同期半導体レーザに
入射する光を強度変調することで、タイミングのずれを
抑制する作用を用いる。
の１の周波数の光クロック抽出においては、最終的に得
られる光クロックの周波数でモード同期半導体レーザに
入射する光を強度変調することで、タイミングのずれを
抑制する作用を用いる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態を示す光クロック抽出回路の構成図である。図１にお
いて、第１のモード同期半導体レーザ１では、まず、入
力信号光パルス列２１の注入によって、そのクロック周
波数と周波数が等しくタイミング同期した、同一周波数
抽出クロック光パルス列２２が抽出される。
態を示す光クロック抽出回路の構成図である。図１にお
いて、第１のモード同期半導体レーザ１では、まず、入
力信号光パルス列２１の注入によって、そのクロック周
波数と周波数が等しくタイミング同期した、同一周波数
抽出クロック光パルス列２２が抽出される。
【００２２】次に、この光パルス列を、そのクロック周
波数のほぼ整数分の１の繰り返し周波数を有する第２の
モード同期半導体レーザ２に光ゲート３を経由して注入
することにより、注入された同一周波数抽出クロック光
パルス列２２のクロック周波数の整数分の１に分周され
た繰り返し周波数の同期クロック光パルスである、分周
抽出クロック光パルス列２３を発生する。
波数のほぼ整数分の１の繰り返し周波数を有する第２の
モード同期半導体レーザ２に光ゲート３を経由して注入
することにより、注入された同一周波数抽出クロック光
パルス列２２のクロック周波数の整数分の１に分周され
た繰り返し周波数の同期クロック光パルスである、分周
抽出クロック光パルス列２３を発生する。
【００２３】このクロック光パルス列の一部の光出力を
第１の光カプラ１１によって分けて取り出し、取り出し
た光パルスに適当な時間遅延を与える光遅延器１３を介
して、さらに光増幅器４によって適切な強度に増幅した
後、第２の光カプラ１２を介して光ゲート３に入射す
る。光遅延器１３の遅延時間は、分周抽出クロック光パ
ルス列２３が最も安定して出力されるように調整するこ
とができる。一般的には、注入された同一周波数抽出ク
ロック光パルス列２２のクロック周期程度あるいはそれ
より多少短めに設定される。
第１の光カプラ１１によって分けて取り出し、取り出し
た光パルスに適当な時間遅延を与える光遅延器１３を介
して、さらに光増幅器４によって適切な強度に増幅した
後、第２の光カプラ１２を介して光ゲート３に入射す
る。光遅延器１３の遅延時間は、分周抽出クロック光パ
ルス列２３が最も安定して出力されるように調整するこ
とができる。一般的には、注入された同一周波数抽出ク
ロック光パルス列２２のクロック周期程度あるいはそれ
より多少短めに設定される。
【００２４】その結果、光ゲート３の透過率は、分周抽
出クロック光パルス列２３が有する分周されたクロック
周波数で変調を受ける。これにより、第１のモード同期
半導体レーザ１からの同一周波数抽出クロック光パルス
列２２は、分周されたクロック周波数で強度変調され
る。
出クロック光パルス列２３が有する分周されたクロック
周波数で変調を受ける。これにより、第１のモード同期
半導体レーザ１からの同一周波数抽出クロック光パルス
列２２は、分周されたクロック周波数で強度変調され
る。
【００２５】従って、第２のモード同期半導体レーザ２
には、この分周されたクロック周波数で強度変調を受け
た第１のモード同期半導体レーザ１からの同一周波数抽
出クロック光パルス列２２が入射するようになる。この
帰還過程により、第２のモード同期半導体レーザ２にお
ける、第１のモード同期半導体レーザ１からの同一周波
数抽出クロック光パルス列２２に対する分周周波数での
同期の際に、高強度の光パルスへの選択的同期が生じ
る。
には、この分周されたクロック周波数で強度変調を受け
た第１のモード同期半導体レーザ１からの同一周波数抽
出クロック光パルス列２２が入射するようになる。この
帰還過程により、第２のモード同期半導体レーザ２にお
ける、第１のモード同期半導体レーザ１からの同一周波
数抽出クロック光パルス列２２に対する分周周波数での
同期の際に、高強度の光パルスへの選択的同期が生じ
る。
【００２６】それゆえ、分周周波数同期過程で、第１の
モード同期半導体レーザ１からのクロック光パルス列の
周期単位の離散的かつ偶発的に同期のタイミングがずれ
るのを防止できる。
モード同期半導体レーザ１からのクロック光パルス列の
周期単位の離散的かつ偶発的に同期のタイミングがずれ
るのを防止できる。
【００２７】図２は、図１における、入力信号光パルス
列および各抽出クロック光パルス列の時間波形の相互の
タイミングを示す図である。入力信号光パルス列波形１
０１と同一周波数抽出クロック光パルス列波形１０２は
同期しているが、光ゲート３の後では、同一周波数抽出
クロック光パルス列２２は、同一周波数抽出クロック光
パルス列変調波形１０３のように強度変調される。これ
を反映して、分周抽出クロック光パルス列２３は、高強
度の注入光パルスに同期して、最終的に分周抽出クロッ
ク光パルス列波形１０４が得られる。
列および各抽出クロック光パルス列の時間波形の相互の
タイミングを示す図である。入力信号光パルス列波形１
０１と同一周波数抽出クロック光パルス列波形１０２は
同期しているが、光ゲート３の後では、同一周波数抽出
クロック光パルス列２２は、同一周波数抽出クロック光
パルス列変調波形１０３のように強度変調される。これ
を反映して、分周抽出クロック光パルス列２３は、高強
度の注入光パルスに同期して、最終的に分周抽出クロッ
ク光パルス列波形１０４が得られる。
【００２８】本実施の形態においては、第１のモード同
期半導体レーザ１および第２のモード同期半導体レーザ
２として、ＩｎＧａＡｓＰ系のバルク活性層構造を持ち
可飽和吸収領域と利得領域、ならびに分布帰還型反射構
造を有する半導体レーザデバイスを、光学結合が容易で
あるように、光学的アイソレータやレンズ等の光学部品
を内蔵するモジュール構造にしたものを用いた。
期半導体レーザ１および第２のモード同期半導体レーザ
２として、ＩｎＧａＡｓＰ系のバルク活性層構造を持ち
可飽和吸収領域と利得領域、ならびに分布帰還型反射構
造を有する半導体レーザデバイスを、光学結合が容易で
あるように、光学的アイソレータやレンズ等の光学部品
を内蔵するモジュール構造にしたものを用いた。
【００２９】各々受動モード同期状態において、第１の
モード同期半導体レーザ１は８０ＧＨｚ、第２のモード
同期半導体レーザ２は１０ＧＨｚのモード同期動作を行
い、両者とも、波長約１．５５μｍ、５ｐｓ時間幅のコ
ヒーレントな光パルスを発生するようにした。したがっ
て、入力信号光パルス列２１の速度はここでは８０Ｇｂ
／ｓとした。
モード同期半導体レーザ１は８０ＧＨｚ、第２のモード
同期半導体レーザ２は１０ＧＨｚのモード同期動作を行
い、両者とも、波長約１．５５μｍ、５ｐｓ時間幅のコ
ヒーレントな光パルスを発生するようにした。したがっ
て、入力信号光パルス列２１の速度はここでは８０Ｇｂ
／ｓとした。
【００３０】また、光ゲート３としては、半導体レーザ
と同様の半導体層構造を有する導波路チップをやはりモ
ジュール構造にしたものを用い、電気的に逆バイアスを
印加して使用した。光増幅器４にはエルビウムファイバ
増幅器を用いた。これらのコンポーネントを含む光クロ
ック抽出回路はすべて光ファイバによって光学的な結合
を行った。
と同様の半導体層構造を有する導波路チップをやはりモ
ジュール構造にしたものを用い、電気的に逆バイアスを
印加して使用した。光増幅器４にはエルビウムファイバ
増幅器を用いた。これらのコンポーネントを含む光クロ
ック抽出回路はすべて光ファイバによって光学的な結合
を行った。
【００３１】以上の構成により、最終的に、分周クロッ
ク光パルス列２３として、タイミングずれのない１０Ｇ
Ｈｚの光パルス列を得ることができた。
ク光パルス列２３として、タイミングずれのない１０Ｇ
Ｈｚの光パルス列を得ることができた。
【００３２】図３は、本発明の第２の実施の形態を示す
構成図である。この実施の形態では、図１における光ク
ロック抽出回路中の光ゲート３に代えて、電気信号によ
って光透過率が変調を受ける動作をする光変調器３１を
用いており、また、光増幅器４に代えて、光検出器３２
とその電気信号出力を増幅する高周波増幅器３３とを光
クロック抽出回路中に配置した。
構成図である。この実施の形態では、図１における光ク
ロック抽出回路中の光ゲート３に代えて、電気信号によ
って光透過率が変調を受ける動作をする光変調器３１を
用いており、また、光増幅器４に代えて、光検出器３２
とその電気信号出力を増幅する高周波増幅器３３とを光
クロック抽出回路中に配置した。
【００３３】基本的な分周抽出クロック光パルス列の発
生の動作原理は、図１の場合と同様である。ただし、第
１のモード同期半導体レーザ１から生成する同一周波数
抽出クロック光パルス列２２は、分周抽出クロック光パ
ルス列２３を光検出器３２により光電変換しこの電気信
号により光変調器３１を駆動することで、強度変調され
る。この構成においても、最終的に、分周クロック光パ
ルス列２３として、タイミングずれのない１０ＧＨｚの
光パルス列を得ることができる。
生の動作原理は、図１の場合と同様である。ただし、第
１のモード同期半導体レーザ１から生成する同一周波数
抽出クロック光パルス列２２は、分周抽出クロック光パ
ルス列２３を光検出器３２により光電変換しこの電気信
号により光変調器３１を駆動することで、強度変調され
る。この構成においても、最終的に、分周クロック光パ
ルス列２３として、タイミングずれのない１０ＧＨｚの
光パルス列を得ることができる。
【００３４】図４は、本発明の第３の実施の形態を示す
構成図である。この実施の形態では、図１の光クロック
抽出回路において、光ゲート３に代えて、電気信号によ
って光透過率が変調を受ける動作をする光変調器３１を
設け、また、光増幅器４によって増幅された第２のモー
ド同期半導体レーザ２からの光出力を受光するための高
光耐力光検出器３４が用いられている。
構成図である。この実施の形態では、図１の光クロック
抽出回路において、光ゲート３に代えて、電気信号によ
って光透過率が変調を受ける動作をする光変調器３１を
設け、また、光増幅器４によって増幅された第２のモー
ド同期半導体レーザ２からの光出力を受光するための高
光耐力光検出器３４が用いられている。
【００３５】この例では、図３の構成と同様に、第１の
モード同期半導体レーザ１から生成する同一周波数抽出
クロック光パルス列２２は、分周抽出クロック光パルス
列２３を高光耐力光検出器３４により光電変換した電気
信号により光変調器３１を駆動することで、強度変調さ
れる。
モード同期半導体レーザ１から生成する同一周波数抽出
クロック光パルス列２２は、分周抽出クロック光パルス
列２３を高光耐力光検出器３４により光電変換した電気
信号により光変調器３１を駆動することで、強度変調さ
れる。
【００３６】図５は、本発明による光クロック抽出回路
を適用した光通信システムの一実施の形態を示すブロッ
ク図であり、受信側のデータ復調部におけるクロックタ
イミング抽出回路として本発明による光クロック抽出回
路が用いられる。
を適用した光通信システムの一実施の形態を示すブロッ
ク図であり、受信側のデータ復調部におけるクロックタ
イミング抽出回路として本発明による光クロック抽出回
路が用いられる。
【００３７】図５（ａ）に示すように、送信側からは、
短パルス光源５１からの光出力をデータ変調器５２によ
り信号多重された、例えば１００Ｇｂ／ｓの光データが
送信される。この光データは、光ファイバ５３、光増幅
器５４、再生中継器５５等を経由して受信側のデータ復
調器５６で、多重された光信号が例えば１０Ｇｂ／ｓの
出力信号群として分離され、出力される。
短パルス光源５１からの光出力をデータ変調器５２によ
り信号多重された、例えば１００Ｇｂ／ｓの光データが
送信される。この光データは、光ファイバ５３、光増幅
器５４、再生中継器５５等を経由して受信側のデータ復
調器５６で、多重された光信号が例えば１０Ｇｂ／ｓの
出力信号群として分離され、出力される。
【００３８】また、図５（ｂ）に示すように、このデー
タ復調器５６には、受信した１００Ｇｂ／ｓの光データ
から１０Ｇｂ／ｓ出力信号群を光ゲート５７によって分
離するために、受信した１００Ｇｂ／ｓの光データから
１０ＧＨｚの光クロックを抽出する本発明による光クロ
ック抽出回路５８が用いられる。
タ復調器５６には、受信した１００Ｇｂ／ｓの光データ
から１０Ｇｂ／ｓ出力信号群を光ゲート５７によって分
離するために、受信した１００Ｇｂ／ｓの光データから
１０ＧＨｚの光クロックを抽出する本発明による光クロ
ック抽出回路５８が用いられる。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば、２つのモード同期半導
体レーザを利用して、電気的な速度制限によらず数十Ｇ
ｂ／ｓ以上の信号光パルス列からタイミングずれのない
高安定な分周クロック光パルスを生成可能な光クロック
抽出回路を提供することができる。
体レーザを利用して、電気的な速度制限によらず数十Ｇ
ｂ／ｓ以上の信号光パルス列からタイミングずれのない
高安定な分周クロック光パルスを生成可能な光クロック
抽出回路を提供することができる。
【００４０】さらに、本発明の光クロック抽出回路によ
って、受信端での電気的な速度制限を受けることなく、
波長あたり数十Ｇｂ／ｓ以上の速度の光信号を伝送可能
な、光通信システムを構築することができる。
って、受信端での電気的な速度制限を受けることなく、
波長あたり数十Ｇｂ／ｓ以上の速度の光信号を伝送可能
な、光通信システムを構築することができる。
【図１】本発明による光クロック抽出回路の第１の実施
の形態を示す構成図である。
の形態を示す構成図である。
【図２】本発明による光クロック抽出回路の、入力信号
光パルス列および各抽出クロック光パルス列の時間波形
の相互のタイミングを示す図である。
光パルス列および各抽出クロック光パルス列の時間波形
の相互のタイミングを示す図である。
【図３】本発明による光クロック抽出回路の第２の実施
の形態を示す構成図である。
の形態を示す構成図である。
【図４】本発明による光クロック抽出回路の第３の実施
の形態を示す構成図である。
の形態を示す構成図である。
【図５】本発明による光クロック抽出回路を適用した光
通信システムを示すブロック図である。
通信システムを示すブロック図である。
【図６】従来例における分周光クロック生成回路の構成
図である。
図である。
【図７】従来例の分周光クロック生成回路における半導
体レーザ増幅器の利得の時間変化と分周クロック光パル
ス生成との関係を示す図である。
体レーザ増幅器の利得の時間変化と分周クロック光パル
ス生成との関係を示す図である。
１ 第１のモード同期半導体レーザ
２ 第２のモード同期半導体レーザ
３ 光ゲート
４ 光増幅器
１１ 第１の光カプラ
１２ 第２の光カプラ
１３ 光遅延器
２１ 入力信号光パルス列
２２ 同一周波数抽出クロック光パルス列
２３ 分周抽出クロック光パルス列
２５ クロック光パルス列
２６ 分周クロック光パルス列
３１ 光変調器
３２ 光検出器
３３ 高周波増幅器
３４ 高光耐力光検出器
５１ 短パルス光源
５２ データ変調器
５３ 光ファイバ
５４ 光増幅器
５５ 再生中継器
５６ データ復調器
５７ 光ゲート
５８ 光クロック抽出回路
６１ 光整形増幅器
１０１ 入力信号光パルス列波形
１０２ 同一周波数抽出クロック光パルス列波形
１０３ 同一周波数抽出クロック光パルス列変調波形
１０４ 分周抽出クロック光パルス列波形
１０５ クロック光パルス列波形
１０６ 分周クロック光パルス列波形
１０７ 半導体レーザ増幅器利得時間変化
１０８ 半導体レーザ増幅器透過クロック光パルス列波
形
形
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
Claims (6)
- 【請求項１】 信号光パルス列の入射に対して、そのク
ロック周波数と同一周波数の第１の抽出クロック光パル
ス列を前記信号光パルス列と同期して発生する第１のモ
ード同期半導体レーザと、 前記第１のモード同期半導体レーザから出力される第１
の抽出クロック光パルス列の入射に対して、そのクロッ
ク周波数の整数分の１の周波数の第２の抽出クロック光
パルス列を前記第１の抽出クロック光パルス列と同期し
て発生し、分周抽出クロック光パルスとして出力する第
２のモード同期半導体レーザと、 前記第１及び第２のモード同期半導体レーザの間に光学
的に結合され、前記第１の同期半導体レーザから出力さ
れる第１の抽出クロック光パルス列を変調する光変調手
段と、 前記光変調手段に供給する変調信号を、前記第２のモー
ド同期半導体レーザから出力される第２の抽出クロック
光パルス列から抽出する変調信号抽出手段と、を備えて
いることを特徴とする光クロック抽出回路。 - 【請求項２】 前記光変調手段は、光入射によって光透
過率が変調を受ける動作をする光ゲートによって構成さ
れ、 前記変調信号抽出手段は、前記第２のモード同期半導体
レーザからの光出力の一部を外部に取り出す第１の光カ
プラと、該第１の光カプラからの光出力に光学的遅延を
与える光遅延器と、該光遅延器からの光出力を増幅する
光増幅器と、該光増幅器によって増幅された光出力を前
記の光ゲートに入射するための第２の光カプラによって
構成されていることを特徴とする請求項１記載の光クロ
ック抽出回路。 - 【請求項３】 前記光変調手段は、電気信号によって光
透過率が変調を受ける動作をする光変調器によって構成
され、 前記変調信号抽出手段は、前記第２のモード同期半導体
レーザからの光出力の一部を外部に取り出す光カプラ
と、該光カプラからの光出力に光学的遅延を与える光遅
延器と、該光遅延器からの光出力を増幅する光増幅器
と、該光増幅器からの光出力を受光するための高光耐力
光検出器と、該光検出器からの電気信号を前記光変調器
に加える手段によって構成されていることを特徴とする
請求項１記載の光クロック抽出回路。 - 【請求項４】 前記光変調手段は、電気信号によって光
透過率が変調を受ける動作をする光変調器によって構成
され、 前記変調信号抽出手段は、前記第２のモード同期半導体
レーザからの光出力の一部を外部に取り出す光カプラ
と、該光カプラからの光出力に光学的遅延を与える光遅
延器と、該光遅延器からの光出力を受光するための光検
出器と、該光検出器からの電気信号出力を増幅する高周
波増幅器と、該高周波増幅器からの電気信号を前記光変
調器に加える手段によって構成されていることを特徴と
する請求項１記載の光クロック抽出回路。 - 【請求項５】 前記第１のモード同期半導体レーザおよ
び第２のモード同期半導体レーザは、可飽和吸収領域と
利得領域を有しており、各々のモード同期半導体レーザ
単体では受動モード同期することを特徴とする請求項１
〜４のいずれかに記載の光クロック抽出回路。 - 【請求項６】 入射された信号光パルス列から分周され
た基準クロックパルス光を抽出する手段として、請求項
１〜５のいずれかに記載の光クロック抽出回路を用いた
ことを特徴とする光通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26956499A JP3496818B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 光クロック抽出回路及び光通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26956499A JP3496818B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 光クロック抽出回路及び光通信システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001094199A JP2001094199A (ja) | 2001-04-06 |
| JP3496818B2 true JP3496818B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=17474133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26956499A Expired - Fee Related JP3496818B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 光クロック抽出回路及び光通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3496818B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4618118B2 (ja) | 2005-12-14 | 2011-01-26 | 沖電気工業株式会社 | 受動モード同期半導体レーザ及び光クロック信号抽出装置 |
| KR100842248B1 (ko) * | 2006-03-21 | 2008-06-30 | 한국전자통신연구원 | 맨체스터 코드화 신호의 재변조 방식을 갖는 광 통신시스템 및 방법 |
| CN103928837B (zh) * | 2014-04-21 | 2017-01-25 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 高功率激光分离啁啾脉冲多程放大系统 |
-
1999
- 1999-09-22 JP JP26956499A patent/JP3496818B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2001094199A (ja) | 2001-04-06 |
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