JP3538189B2 - 光信号処理装置 - Google Patents
光信号処理装置Info
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
光信号を光領域で時分割多重した 100Gbit/s を越える
超高速光信号を入力し、各チャネルの光信号に時分割分
離する光信号処理装置に関する。また、時分割分離した
光信号を各チャネルごとに通過または分岐・挿入する光
信号処理装置に関する。
号の処理は、電気信号処理速度限界を越えるので、光非
線形現象を利用した方法を用いて電気信号処理可能な低
速度の光信号に時分割分離した上で処理する方法がとら
れている。例えば、1チャネル当たり10Gbit/s の光信
号を10チャネル時分割多重して 100Gbit/s とした超高
速光信号に対しては、この超高速光信号に同期した10GH
zのタイミングクロックを抽出し、このタイミングクロ
ックを用いて10Gbit/s 、10チャネルの光信号を時分割
分離する。そのために、超高速光信号に同期したタイミ
ングクロックを抽出する回路および光パルス時分割分離
回路が用いられる。
クの抽出回路としては、例えば特開平7−287264
号公報(光相関検出回路および光クロック位相同期ルー
プ回路)に記載のものがある。これには、光領域で時分
割多重された超高速光信号から、その光信号に同期し、
そのビットレートの整数分の1の周波数のタイミングク
ロックを抽出する回路構成が開示されている。
光信号を時分割分離する光パルス時分割分離回路として
は、光信号とそのチャネルに同期したクロック光パルス
との相互作用による光非線形現象を用いる構成が知られ
ている。この構成では、位相シフタや光遅延線等を用い
て選択するチャネルごとに所定の遅延量を有するクロッ
ク光パルスを生成する光源と、光非線形処理部と、光非
線形処理部で光非線形現象を生じさせるのに十分な光パ
ワーを得るための高出力光増幅器が必要になっている。
時分割分離するチャネル数が増えるに従ってクロック光
パルスの数も増え、クロック光パルス光源の構成が複雑
になるとともに、動作が不安定になる問題があった。す
なわち、複数のクロック光パルスにそれぞれ所定の遅延
量を設定しても、その後の複数の光非線形処理部を安定
に動作させることが難しく、同期外れを起こす問題点が
あった。したがって、 100Gbit/s を越える超高速光信
号を入力し、光非線形現象を利用して各チャネルの光信
号を時分割分離することは容易ではなかった。
スの光非線形現象を用いて時分割分離する構成ではな
く、超高速光信号のビットレートの半分以下のクロック
周波数で動作可能な光変調器を用い、安定に 100Gbit/
s を越える超高速光信号を時分割分離することができる
光信号処理装置を提供することを目的とする。また、こ
の構成によって時分割分離した光信号を通過または分岐
・挿入する光信号処理装置を提供することを目的とす
る。
は、多重化された超高速光信号を入力し、分離しようと
するチャネルのビットレートfnの整数倍である周波数
f/kのクロック信号によって駆動される第1の光変調
器と、第1の光変調器の光出力を2分岐する光分岐手段
と、前記光分岐手段で分岐された片方の光信号を入力し
周波数fnのクロック信号で駆動される第2の光変調器
と、前記光分岐手段によって2分岐された他方の光信号
を電気に変換する光検出器と、周波数fnの信号を少な
くとも3分岐して出力するVCOと、前記光検出器の出
力と前記VCOの分岐された出力との位相とを比較しそ
れらの位相差を前記VCOに帰還して前記VCOの出力
の位相を調整する位相比較手段とを有する。
りf/kに逓倍されて前記第1の光変調器を駆動し、前
記VCOの分岐された他の出力は前記第2の光変調器を
駆動する。
の光信号処理装置の第1の参考例を示す。本参考例で
は、40Gbit/s の光信号が2チャネル、20Gbit/s の光
信号が2チャネル時分割多重され、120 Gbit/s のビッ
トレートを有する超高速光信号が入力されるものとす
る。
t/s )の超高速光信号は、光分岐器11によりタイミン
グ抽出回路12および各光変調器13−0〜13−4へ
分配される。タイミング抽出回路12では、超高速光信
号に同期した周波数f/k(kは自然数、ここではk=
6、f/k=20GHz)のタイミングクロックを出力す
る。このタイミングクロックは、位相制御器14、クロ
ック分配器15、光変調器駆動回路16を介して各光変
調器13−0〜13−4の駆動信号となる。また、光変
調器13−0の出力光信号を電気信号に変換する光検出
器17、位相比較器18、位相制御器14により、クロ
ックトラッキング手段が構成される。
位相を位相比較器18から出力される誤差信号に従って
制御する。クロック分配器15は、位相制御されたタイ
ミングクロックを5分配する。光変調器駆動回路16
は、5分配された各タイミングクロックに対して、時分
割多重された各チャネルのビットレートに応じて逓倍
し、各チャネルの位相に同期するように所定の遅延を与
え、さらに光変調器を駆動可能なレベルまで電気増幅
し、所定のバイアス電圧を付加して光変調器13−0〜
13−4に入力する。
駆動クロックは、図2に示すようにそれぞれ20GHz、40
GHz、40GHz、20GHz、20GHzとし、さらに各ビットレ
ートに応じたチャネルの位相に合わせることにより、各
チャネルの光信号が時分割分離される。
割分離動作のために必要に応じて設けられるものであ
る。光変調器13−0で時分割分離された光信号は光検
出器17で電気信号に変換され、その電気信号とタイミ
ング抽出回路12から出力されるタイミングクロックが
位相比較器18で位相比較され、両者が一致するように
位相制御器14によってクロック分配器15へのタイミ
ングクロック位相を制御する。すなわち、クロックトラ
ッキング手段により、タイミング抽出回路12で抽出さ
れたタイミングクロックが各光変調器へ分配される際に
受ける遅延ゆらぎが補償される。これにより、装置内温
度等の変化により、分配されるタイミングクロックに遅
延ゆらぎが生じても、安定な光変調器出力を得ることが
できる。
からタイミング抽出回路12および各光変調器13−0
〜13−4への光信号遅延を等しく設定することによ
り、光変調器13−1〜13−4で各チャネルの光信号
を時分割分離することができる。さらに、タイミング抽
出回路12で抽出されるタイミングクロックが、装置内
温度等の変化により各光変調器13へ分配される際に受
ける遅延ゆらぎを補償できるので、安定に光変調器を駆
動することができる。これにより、 100Gbit/sを越え
る超高速光信号を各チャネルの光信号に時分割分離する
ことができる。
処理装置の第2の参考例を示す。本参考例では、20Gbi
t/s の光信号が5チャネル時分割多重され、100 Gbit/
s のビットレートを有する超高速光信号が入力されるも
のとする。
t/s )の超高速光信号は、光分岐器11によりタイミン
グ抽出回路12および各光変調器13−0〜13−5へ
分配される。タイミング抽出回路12では、超高速光信
号に同期した周波数f/k(kは自然数、ここではk=
5、f/k=20GHz)のタイミングクロックを出力す
る。このタイミングクロックは、位相制御器14、クロ
ック分配器15、光変調器駆動回路16を介して各光変
調器13−0〜13−4の駆動信号となる。また、光変
調器13−0の出力光信号を電気信号に変換する光検出
器17、位相比較器18、位相制御器14により、クロ
ックトラッキング手段が構成される。なお、クロックト
ラッキング手段については第1の参考例と同様である。
位相を位相比較器18から出力される誤差信号に従って
制御する。クロック分配器15は、位相制御されたタイ
ミングクロックを7分配する。光変調器駆動回路16
は、各タイミングクロックに対して時分割多重された各
チャネルの位相に同期するように所定の遅延を与え、さ
らに光変調器を駆動可能なレベルまで電気増幅し、所定
のバイアス電圧を付加して光変調器13−0〜13−5
に入力する。
た光信号は、それぞれ光検出器17−1〜17−5で20
Gbit/s の電気信号に変換される。すなわち、 100Gbi
t/sの超高速光信号が5チャネルの20Gbit/s の電気信
号に時分割分離される。各チャネルの20Gbit/s の電気
信号は、クロック分配器15から出力されるタイミング
クロックによって駆動される時分割分離回路19に入力
され、各チャネルごとにさらに8チャネルに時分割分離
され、合計で40チャネルの 2.5Gbit/s の電気信号に変
換される。
処理装置の第3の参考例を示す。本参考例の特徴は、第
1の参考例の構成において、光変調器13−1〜13−
4で時分割分離される各チャネルの光信号の分岐・挿入
を行う構成を付加したところにある。
された各チャネルの光信号はチャネル選択回路21に入
力され、そのまま通過するか、挿入ポートから入力され
た挿入信号と入れ替えに分岐ポートへ分岐信号として出
力される。チャネル選択回路21から出力される各チャ
ネルの通過信号または挿入信号は、光遅延制御部22で
各チャネル間の時間スロットの入れ替えを行い、時分割
多重部23に入力される。時分割多重部23は光アンド
回路(例えば四光波混合回路)で構成され、クロック光
源24から出力されるクロック光パルスと各チャネルの
通過信号または挿入信号のアンドをとり、各チャネルの
光信号が時分割多重して出力される。
各チャネルの挿入信号は、遅延制御部25でタイミング
抽出回路12から出力されるタイミングクロックに同期
がとられる。また、光遅延制御部22およびクロック光
源24も、同じタイミングクロックに同期して動作す
る。
る光変調器13−0、光検出器17、位相比較器18、
位相制御器14は、第1の参考例のものと同様であり、
必要に応じて備えられる。
チャネル数およびビットレートの値は一例であり、その
他の値に設定しても同様である。また、光変調器として
は、駆動するクロックに対して透過光信号特性が高速で
ある電界吸収型光変調器が好適であるが、その他にも干
渉型光スイッチ等の公知の光変調器を用いることができ
る。また、光分岐器11としては、光ファイバカプラま
たは石英系光導波路を用いることができる。また、位相
比較器18では、種々の公知技術により各信号を低周波
信号に変換した後に位相比較する構成としてもよい。
号処理装置の第1の実施形態を示す。入力される超高速
光信号のビットレートは 100Gbit/s であり、その内の
10Gbit/s の光信号の分岐・挿入を行うものとする。ま
た、通過するチャネルと分岐・挿入するチャネルが異な
るものとする。
器31、光検出器32、ミキサ33、位相比較器34、
10GHzVCO35、逓倍器(×4)36により構成され
る。10GHzVCO35の出力信号は、逓倍器36で4逓
倍されて40GHz信号となり、40GHz光変調器31を駆動
する。ビットレート 100Gbit/s の超高速光信号は40G
Hz光変調器31で変調され、その出力光に含まれる20G
Hz成分(基本繰り返し成分の周囲の光変調サイドバンド
間ビート成分)が光検出器32で検出される。光検出器
32から出力される20GHz信号はミキサ33で10GHz信
号に変換され、基準信号となる10GHzVCO35の出力
信号と位相比較器34で位相比較される。位相比較器3
4は、誤差信号を10GHzVCO35にフィードバックす
る。このようなPLL構成により、10GHzVCO35か
ら超高速光信号に同期した10GHzのタイミングクロック
が得られる。
t/s の光信号は、さらに10GHz光変調器37に入力され
て10Gbit/s の光信号が得られる。このように、40GHz
光変調器31は、タイミングクロックの抽出とともに10
Gbit/s の光信号の時分割分離に用いられる。
9、タイミング抽出回路12で抽出されたタイミングク
ロックにより駆動される 100GHzクロック光源40は、
図4におけるチャネル選択回路21、時分割多重部2
3、クロック光源24に対応する。なお、図4における
光遅延制御部22は省略されている。また、タイミング
クロックにより駆動される10Gbit/s 挿入信号源41
は、図4における遅延制御部25と同様にタイミングク
ロックに同期した挿入信号を出力する。
理装置は、超高速光信号に同期し、周波数がそのビット
レートの整数分の一のタイミングクロックを出力するタ
イミング抽出系と、超高速光信号のビットレートの半分
以下のクロック周波数で動作可能な光変調器を用いるこ
とにより、簡単な構成で安定に 100Gbit/s を越える超
高速光信号を時分割分離することができる。
ブロック図。
ミングクロックを示す図。
ブロック図。
ブロック図。
すブロック図。
Claims (2)
- 【請求項1】 各チャネルごとに所定のビットレートを
有するNチャネル(Nは2以上の整数)の光信号を時分
割多重してビットレートfとなった超高速光信号を入力
し、前記Nチャネルのうちビットレートfnを有する1
つのチャネルのみを分離する光信号処理装置において、 前記超高速光信号を入力しfnの整数倍である周波数f
/kのクロック信号によって駆動される第1の光変調器
(31)と、 前記第1の光変調器(31)の光出力を2分岐する光分
岐手段と、 前記光分岐手段で分岐された片方の光信号を入力し周波
数fnのクロック信号で駆動される第2の光変調器(3
7)と、 前記光分岐手段によって2分岐された他方の光信号に含
まれる基本繰り返し成分の周囲の光変調サイドバンド間
ビート成分を電気に変換する光検出器(32)と、 周波数fnの信号を少なくとも3分岐して出力するVC
O(35)と、 前記光検出器(32)の出力と前記VCO(35)の分
岐された出力との位相とを比較しそれらの位相差を前記
VCO(35)に帰還して前記VCO(35)の出力の
位相を調整する位相比較手段とを有し、 前記VCO(35)の分岐された出力は逓倍器(36)
により周波数f/kに逓倍されて前記第1の光変調器
(31)を駆動し、 前記VCO(35)の分岐された他の出力は前記第2の
光変調器(37)を駆動することにより前記第2の光変
調器(37)からビットレートfnを有する1つのチャ
ネルのみを出力することを特徴とする光信号処理装置。 - 【請求項2】 各チャネルごとに所定のビットレートを
有するNチャネル(Nは2以上の整数)の光信号を時分
割多重してビットレートf=100GHzとなった超高
速光信号を入力し、前記Nチャネルのうちビットレート
fn=10GHzを有する1つのチャネルのみを分離す
る光信号処理装置において、 前記超高速光信号を入力し周波数40GHzのクロック
信号によって駆動される第1の光変調器(31)と、 前記第1の光変調器(31)の光出力を2分岐する光分
岐手段と、 前記光分岐手段で分岐された片方の光信号を入力し周波
数fnのクロック信号で駆動される第2の光変調器(3
7)と、 前記光分岐手段によって2分岐された他方の光信号に含
まれる基本繰り返し成分の周囲の光変調サイドバンド間
ビート成分を電気に変換する光検出器(32)と、 周波数fnの信号を少なくとも3分岐して出力するVC
O(35)と、 前記光検出器(32)の出力と前記VCO(35)の分
岐された出力との位相とを比較しそれらの位相差を前記
VCO(35)に帰還して前記VCO(35)の出力の
位相を調整する位相比較手段とを有し、 前記VCO(35)の分岐された出力は逓倍器(36)
により周波数40GHzに逓倍されて前記第1の光変調
器(31)を駆動し、 前記VCO(35)の分岐された他の出力は前記第2の
光変調器(37)を駆動することにより前記第2の光変
調器(37)からビットレートfnを有する1つのチャ
ネルのみを出力することを特徴とする光信号処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002145268A JP3538189B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | 光信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002145268A JP3538189B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | 光信号処理装置 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03866998A Division JP3635556B2 (ja) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | 光信号処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003032227A JP2003032227A (ja) | 2003-01-31 |
JP3538189B2 true JP3538189B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=19194653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002145268A Expired - Lifetime JP3538189B2 (ja) | 2002-05-20 | 2002-05-20 | 光信号処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3538189B2 (ja) |
-
2002
- 2002-05-20 JP JP2002145268A patent/JP3538189B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003032227A (ja) | 2003-01-31 |
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