JP3608698B2

JP3608698B2 - 偏光の影響を受けないカー変調器、およびこのような変調器を含む全光学式クロック回収装置

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Publication number: JP3608698B2
Application number: JP01717797A
Authority: JP
Inventors: セバスチヤン・ビゴ
Original assignee: Alcatel NV
Current assignee: Alcatel Lucent NV
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2017-01-30
Also published as: US5911015A; CA2196333C; CA2196333A1; EP0788016A1; JPH09251175A; FR2744246B1; FR2744246A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光通信システム内を循環する光信号の処理の分野に関する。より詳細には本発明は、偏光の影響を受けないカー型光変調器、ならびにループファイバレーザ（ｌａｓｅｒａｆｉｂｒｅｅｎｂｏｕｃｌｅ）のモードのアクティブロッキング（ｂｌｏｃａｇｅａｃｔｉｆ）による全光学式クロック回収装置に関する。このような装置は、同期変調による再生用あるいは高速光信号変調用として使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
当業者は、全光学式クロック回収装置、とくにループファイバレーザのモードのアクティブロッキングによる装置について数多くの実施の形態を知っている。レーザのモードのロッキングは、カー効果を引き起こすのに十分な強度の信号光をループ内に注入した際、光ファイバループ内で発生するカー効果に基く。これらの先行技術による装置においては動作は偏光とは無関係である。なぜなら先行技術による装置は、偏光において分散しない光ファイバを使用してつくられるからであり、したがって偏光効果は仲介され補償される。一方、これら実施の形態はその環境（温度、振動、湿度等）にきわめて敏感であり、そのためその実際の応用が制限される。
【０００３】
ループファイバレーザのアクティブロッキングによる全光学式クロック回収は、例えば文献Ｄ１＝９４年１２月２３日付けのフランス特許出願９４１５５５５号、出願人名ＡｌｃａｔｅｌＮ．Ｖ．、「Ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｆｄｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｅｎｌｉｇｎｅｄ’ｕｎｓｉｇｎａｌｔｒａｎｓｍｉｓｐａｒｓｏｌｉｔｏｎｓｖｉａｌａｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｙｎｃｈｒｏｎｅｄｅｓｓｏｌｉｔｏｎｓａｌ’ａｉｄｅｄ’ｕｎｍｉｒｏｉｒｏｐｔｉｑｕｅｎｏｎ−ｌｉｎｅａｉｒｅ（非線形光ミラーを用いてソリトンの同期変調を介してソリトンにより伝送される信号のインライン再生装置）」、に記載されている。この文献Ｄ１は本発明出願日の時点においてはまだ公開されていないが、本出願人の意見では本発明の寄与を評価する上で先行技術に最も類似した文献であり、その内容は本出願に明示的に組み込まれている。
【０００４】
Ｄ１に記載されている装置は、光変調器として非線形光ミラー（ＮＯＬＭ）を用いてソリトンの同期変調によりソリトンのインライン再生を行う。この変調器ＮＯＬＭは、個別の実施の形態においては例えばループファイバレーザのモードのアクティブロッキングなどの全光学式であるクロック回収手段によりソリトン信号から回収されるクロック信号によって制御される。レーザは、５０／５０カプラまたは非対称カプラとすることができる入力カプラ（Ｃ３、Ｃ７、Ｃ１０）を含む。具体的一実施の形態によれば、クロック回収システムはさらに単数または複数の光増幅器ならびに一つの出力帯域フィルタを含む。対象とする適用例は本発明の場合と同様、長距離光通信とくにソリトンによる光通信であると思われる。
【０００５】
この文献Ｄ１は、偏光の分散を有さない、従ってその動作が入力信号の偏光の影響を受けないファイバレーザ内の、後で説明するＤ３のようなリングファイバレーザのモードのロッキングによる光クロック回収の使用法を教示している。
【０００６】
本発明をよりよく理解するためには他の文献も有用であり、この目的のためこれら文献の寄与についての評価を付して簡潔に説明する。これらの文献も先行技術の説明として本出願に明示的に組み込まれる。
【０００７】
Ｄ２＝Ｎ．Ｆｉｎｌａｙｓｏｎ他（１９９２）、「Ｓｗｉｔｃｈｉｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒ−ｏｐｔｉｃａｌｌｏｏｐｍｉｒｒｏｒ（ＮＯＬＭ）」，ＯｐｔｉｃｓＬｅｔｔ．，ｖ．１７，ｎ^ｏ２，ｐｐ．１１２−１１４，１５Ｊａｎ．１９９２。この文献は、非線形ミラー（英語ではＮＯＬＭ）を線形状態において切り換えるべき光信号の偏光に感応しないあるいはほとんど感応しないスイッチとすることができること、およびループの複屈折がモードロッキングリングレーザ内で見られる不安定性に寄与する可能性があることを教示している。
【０００８】
Ｄ３＝Ｊ．Ｋ．Ｌｕｃｅｋ及びＫ．Ｓｍｉｔｈ、（１９９３）「Ａｌｌｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌｒｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ」，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，ｖ．１８，ｎ^ｏ１５，ｐｐ．１２２６−１２２８，１ａｕｇ．１９９３、先行技術の説明として本出願に明示的に組み込まれる。
【０００９】
図１に示すＤ３の既知のシステムは、再生すべき第二波長λ_ｓ＝１．５４μｍの信号のビット列により第一波長λ_ｈ＝１．５６μｍのクロック信号を変調するために非線形光ミラー（ＮＯＬＭ）を使用する。このようにして変調されたクロック信号が再生信号となり、波長が変えられている（入力信号の１．５４μｍから変わって、出力において１．５６μｍ）。
【００１０】
この文献の示すところによれば、リングファイバレーザＲＬのモードロッキングにより入力ファイバＦ１に注入された信号からクロック信号が回収され、信号のビットレートに合わせてクロックパルス列が再生され、レーザのモードロッキングによりジッタが減少される。レーザのキャビティ長は、リング内のあるビットが占有する空間の整数倍となるよう、移動時間機械的調節装置ＦＳにより調節することができる。装置ＦＳは、リング長を一定に保つようにフィードバックを行う制御手段（図示せず）によって制御される。偏光制御複屈折装置ＰＣは、レーザの効率を低下させる傾向をもつリング内の偏光の作用を最小にするよう調節される。
【００１１】
クロックパルス列はカプラＣ６によりリングレーザから抽出され、カプラから光アイソレータＩおよび移動時間機械的調節装置ＦＳを通過した後、ＮＯＬＭのカプラＣ１の入力側１に注入される。λ_ｓ＝１．５４μｍの入力信号は、入力ファイバＦ３によりカプラＣ２を経由してＮＯＬＭのループＬ内に注入される。偏光制御複屈折装置ＰＣは、カプラＣ２上に入力ソリトン信号がないときにカプラＣ１の入力側１に存在するクロック信号をＮＯＬＭが完全に反射する（入力側１の方向に反射する）ように調節される。一方、信号のビット「１」がカプラＣ２を経由してＮＯＬＭ内に注入されると、このビットにより、クロック信号を通過させるよう切り換えが行われ、信号はカプラＣ１の出力側２を経由して、時間的ジッタがない状態で出力ファイバＦ２上に出力される。
【００１２】
従ってＮＯＬＭは、再生すべき信号のビットによって制御されるスイッチとして使われる。スイッチは、信号のビットが「１」の時（ＮＯＬＭがクロック信号を通す時）、クロック信号を「ｏｎ」に切り換え、信号のビットが「０」の時（ＮＯＬＭがクロック信号を反射する時）、クロック信号を「ｏｆｆ」に切り換える。
【００１３】
ＮＯＬＭの切り換え制御となる信号のビットの時間的ウィンドウは、再生すべき信号のジッタに対する不感応性を確保するために、クロック信号よりも大きくなっている（Ｄ３の１２２７ページの左段の最終節を参照）。このことは、使われる二つの波長の間の色分散による、Ｃ２によって注入される信号と共伝播方向（図上では右回り方向）のクロック信号との間の相対的「すべり」（英語では「ｗａｌｋ−ｏｆｆ」）を使用することにより達成される。
【００１４】
複数の理由、とくに「偏光制御」装置（Ｄ３の図１の符号ＰＣ）はレーザの効率を低下させる傾向をもつリング内の偏光の作用を最小にするよう調節されなければならないが、この調節は周囲パラメータ（温度、振動、．．．）に依存するので監視する必要があるとの理由から、ＬｕｃｅｋおよびＳｍｉｔｈによって提案されたシステムが、ソリトン列からクロックを回収するための最適な装置であるとは言えない。
【００１５】
現場でのこのような装置の動作信頼性がこれらの問題に対して十分であるとはとうてい思われない。
【００１６】
本出願の時点において公開された出願で、出願人が、先行技術に最も近い公開出願であるとみなす出願は、Ｄ４＝Ｓｍｉｔｈ，Ｋ．及びＬｕｃｅｋ，Ｊ．Ｋ．、（１９９２）「Ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌｃｌｏｃｋｒｅｃｏｖｅｒｙｕｓｉｎｇａｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄｌａｓｅｒ」，Ｅｌｅｃｔ．Ｌｅｔｔ．２８（１９），ｐ．１８１４，１０ｓｅｐｔ．１９９２である。この文献は、ソリトン信号をリング内に挿入して光ファイバリングレーザのモードをロッキングすることによる、前記ソリトン信号からのクロックの全光学式回収について記載している。
【００１７】
Ｄ５＝Ｌ．Ｅ．Ａｄａｍｓ他（１９９４）、「Ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌｃｌｏｃｋｒｅｃｏｖｅｒｙｕｓｉｎｇａｍｏｄｅｌｏｃｋｅｄｆｉｇｕｒｅｅｉｇｈｔｌａｓｅｒｗｉｔｈａｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ」，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖ．３０，ｎ^ｏ２０，ｐｐ．１６９６−９７，２９ｓｅｐｔ．１９９４。この文献は、全光学式クロック回収用モードロッキングレーザの別の実施の形態を示している。
【００１８】
Ｄ６＝Ｕｃｈｉｙａｍａ他（１９９５）、「Ｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎｉｎｄｅｐｅｎｄａｎｔｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｕｓｉｎｇｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃａｌｌｏｏｐｍｉｒｒｏｒ」，Ｅｌｅｃｔ．Ｌｅｔｔ．，３１（２１），ｐ．１８６２，１２ｏｃｔｏｂｅｒ１９９５は、図２を使用して後記するようなＮＯＬＭのチェック入力に印加される不確定偏光光信号の波長変換システムについて記載している。この装置の性能を波長に変換すべき光信号の偏光とは無関係にするために、後記するＤ７のようにＮＯＬＭが偏光維持ファイバで作られ、偏光がＮＯＬＭのループの中立軸に対し４５°のところに向けられた状態で、カプラＣ１の入力側にクロック信号が注入される。
【００１９】
Ｄ７＝Ｋ．Ｕｃｈｉｙａｍａ他（１９９２）、「Ｕｌｔｒａｆａｓｔｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎ − ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌｓｗｉｔｃｈｉｎｇｕｓｉｎｇａｐｏｌａｒｉｓａｔｉｏｎｄｉｖｅｒｓｉｔｙｓｃｈｅｍｅｉｎｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｃａｌｌｏｏｐｍｉｒｒｏｒ（ＮＯＬＭ）」，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖ．２８，ｎ^ｏ．２０，ｐｐ．１８６４−１８６６，２４ｓｅｐｔ．１９９２。この文献は、切り換えるべき信号の光の偏光に対し不感応化されたＮＯＬＭのスイッチとしての使用を記載している。これは偏光維持ファイバを使用し、ＮＯＬＭのループの中央点で切断し９０°回転させることによって得られる。この原理を図２に示す。
【００２０】
ＮＯＬＭのループは例えば、二穴偏光維持ファイバＰＡＮＤＡから成る。伝播の途中で軸Ａ１と軸Ａ２の間で９０°の回転を行うことにより、図２のループの左側部分の高速軸（低速軸）は右側部分の低速軸（高速軸）となる。ループ（Ｌ）のファイバは偏光において分散する。すなわち、ファイバの内部の光伝播速度は、高速軸に一致された偏光と、高速伝播軸すなわちファイバの低速軸に直交する偏光とでは異なる。偏光維持軸Ａ１、Ａ２の相互直交配置を有するファイバの二つの等価長を使用して実現するものにより偏光における分散を解消することが必要であり、それにより、ループＬの長さに対する偏光の分散を解消する効果が生じる。
【００２１】
システムを、切り換えられる信号の偏光から独立した状態にするために、チェック入力ファイバＦ３上のカプラＣ２によってループＬ内に注入されるチェック信号の偏光は、二つの直交軸Ａ１、Ａ２から４５°のところに注入される。偏光の分散の効果は前記と同様にして解消される。
【００２２】
Ｄ８＝Ｌ．Ｅ．Ａｄａｍｓ他（１９９４）、「Ａｌｌ−ｏｐｔｉｃａｌｃｌｏｃｋｒｅｃｏｖｅｒｙｕｓｉｎｇａｍｏｄｅｌｏｃｋｅｄｆｉｇｕｒｅｅｉｇｈｔｌａｓｅｒｗｉｔｈａｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ」，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖ．３０，ｎ^ｏ２０，ｐｐ．１６９６−９７，２９ｓｅｐｔ．１９９４。この文献は、全光学式クロック回収用モードロッキングレーザの別の実施の形態を示している。
【００２３】
Ｄ９＝ＷｉｄｄｏｗｓｏｎＴ．他（１９９４）、「Ｓｏｌｉｔｏｎｓｈｅｐａｒｄｉｎｇ：Ａｌｌｏｐｔｉｃａｌａｃｔｉｖｅｓｏｌｉｔｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｖｅｒｇｌｏｂａｌｄｉｓｔａｎｃｅｓ」，Ｅｌｅｃｔ．Ｌｅｔｔ．，３０（１２），ｐｐ．９９０−９９１。この文献は、極長距離光通信の結合部内のソリトンのジッタを取り除くための「ｓｈｅｐｈｅｒｄｉｎｇ」適用例用のカー型光変調装置の使用を示している。「ｓｈｅｐｈｅｒｄｉｎｇ」という英語の語は、時間多重化超高速システムのためのソリトンの時間的案内を指す。本発明による変調器は、この文献に記載された１３ｋｍの分散偏移ファイバの有利な代替手段となる。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は先行技術の問題および欠点を解消することを目的とする。本発明の目的は、光信号および前記変調器内に注入されるポンプ光の偏光とは動作が無関係のカー型光変調器を実現することである。本発明の別の目的は、偏光の調整を必要とせず、また通常の動作条件における環境の影響には感応しないまたはほとんど感応しないが、動作は偏光の影響を受けない状態を保つ全光学式クロック回収装置を実現することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
これらの目的のため、本発明は、二つの中立伝播軸を有する偶数（２ｉ＞２、ｉは整数）の偏光維持ファイバ区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）を含み、これらの区間が等価光学長であり、２ｉ−１箇所において２ｉ−１個のスプライス（ｅｐｉｓｓｕｒｅｓ）（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）で光学的に接続され、ファイバの前記中立伝播軸が全てのスプライスにおいて９０°回転され、その結果偏光の分散が補償されることを特徴とするカー型光変調器を提供する。
【００２６】
特に有利な実施の形態によれば、本発明は、二つの中立伝播軸を有する偶数個（２ｉ＞２、ｉは整数）の偏光維持ファイバの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）を含み、これらの区間が等価光学長であり、２ｉ−１箇所において２ｉ−１個のスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）で光学的に接続され、ファイバの前記中立伝播軸が、ループの中央のスプライス（ｉ番目）（Ｅ１、Ｅ３）を除く全てのスプライスにおいて９０°回転されており、ｉ番目のスプライスがモード変換器を含み、前記モード変換器が、偏光維持光デマルチプレクサ（Ｃ３）および光マルチプレクサ（Ｃ４）、ならびに第一および第二波長（λ_ｓ、λ_ｃ）をそれぞれ伝搬するためデマルチプレクサおよびマルチプレクサを接続する第一および第二光導波路（Ｆλ_ｓ、Ｆλ_ｃ）を含み、前記第一および第二光導波路が偏光維持ファイバ製であること、および、前記第一導波路（Ｆλ_ｓ）の中立軸は９０°回転されており、前記第二導波路（Ｆλ_ｃ）の中立軸は回転されていないことを特徴とするカー型光変調器を提供する。
【００２７】
本発明は、ループレーザがある長さの光ファイバ（Ｒ）を含み、前記ループ（Ｒ）が、第一波長（λ_ｓ）によって部分的に特徴付けられる第一入力光信号を注入するために第一光カプラＣ１０を経由する信号入力、信号出力、および第二波長（λ_ｃ）によって部分的に特徴付けられるクロック信号出力第二光カプラ（Ｃ２０）を含み、前記第二信号が前記ファイバＦ３を介して前記ループ（Ｒ）から抽出されるループファイバレーザのモードのアクティブロッキングによる全光学式クロック回収装置であって、前記光ファイバループ（Ｒ）が、二つの中立伝播軸を有する偶数個（２ｉ＞２、ｉは整数）の偏光維持ファイバの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）を含み、これらの区間が等価光学長であり、２ｉ−１箇所において２ｉ−１個のスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）で光学的に接続され、ファイバの前記中立伝播軸が全てのスプライスにおいて９０°回転されていることを特徴とする装置にも関する。
【００２８】
特に有利な実施の形態によれば、本発明は、ループレーザがある長さの光ファイバ（Ｒ）を含み、前記ループ（Ｒ）が、第一波長（λ_ｓ）によって一部分的に特徴付けられる第一光入力信号を注入するために第一光カプラＣ１０を経由する信号入力、信号出力、および第二波長（λ_ｃ）によって一部分的に特徴付けられるクロック信号を出力する第二光カプラ（Ｃ２０）を含み、前記第二信号が前記ファイバＦ３を介して前記ループ（Ｒ）から抽出されるループファイバレーザのモードのアクティブロッキングによる全光学式クロック回収装置であって、前記光ファイバループ（Ｒ）が、二つの中立伝播軸を有する偶数個（２ｉ＞２、ｉは整数）の偏光維持ファイバ区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）を含み、これらの区間が等価光学長であり、２ｉ−１箇所において２ｉ−１個のスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）で光学的に接続され、ファイバの前記中立伝播軸が、ループの中央のスプライス（ｉ番目）（Ｅ２）を除く全てのスプライスにおいて９０°回転されており、ｉ番目のスプライスがモード変換器を含み、前記モード変換器が、偏光維持光デマルチプレクサ（Ｃ３）およびマルチプレクサ（Ｃ４）、ならびに第一および第二波長（λ_ｓ、λ_ｃ）をそれぞれ伝搬するためデマルチプレクサおよびマルチプレクサを接続する第一および第二光導波路（Ｆλ_ｓ、Ｆλ_ｃ）を含み、前記第一および第二光導波路が偏光維持ファイバ製であること、および、前記第一導波路（Ｆλ_ｓ）の中立軸は９０°回転されており、前記第二導波路（Ｆλ_ｃ）の中立軸は回転されていないことを特徴とする装置を提供する。
【００２９】
具体的実施の形態によれば、前記光デマルチプレクサおよび光マルチプレクサは偏光維持光カプラであり、前記第一および第二波長（λ_ｓ、λ_ｃ）を有する前記第一および第二光信号を分離し組み合わせる波長（Ｃ、Ｃ４）において選択的である。
【００３０】
一変形例によれば、前記偏光維持ファイバの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）の数は四つでありかつ前記スプライスの数が三つである。
【００３１】
好ましい実施の形態によれば、中立軸のうちの一つに対する制御によって誘導され、最初のｉ個の区間（ループの前半、Ｔ１、Ｔ２）上で積分される非線形位相差が、他方の軸に対する制御によって誘導され、最後のｉ個の区間（ループの後半、Ｔ３、Ｔ４）上で積分される非線形位相差に等しくなるよう、前記の２ｉの偏光維持ファイバ区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）の長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）が選択される。
【００３２】
本発明による装置は既知の応用例のために有利に構成することができるが、その性能は従来、先行技術による全光学式クロック回収装置が環境に対して敏感であることよって損なわれてきた。
【００３３】
従って本発明は、
・本発明による全光学式クロック回収装置を含むソリトン光信号の再生装置
・本発明による全光学式クロック回収装置を含む光デマルチプレクサ装置
・本発明による全光学式クロック回収装置を含む光復調装置
・本発明による光変調器を含むループファイバレーザ
・本発明によるカー変調器を含むモードロッキングレーザを使用するクロック回収装置を含むソリトン伝送システム
をも提供する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明ならびにその種々の特徴および長所は、添付の図面を参照しながら以下の詳細説明を読むことによりよりよく理解されよう。
【００３５】
図面は、本発明の原理を図示するために非限定的例として示したものである。全図面において同一の符号は同一の要素を示すが、わかりやすくするための配慮から縮尺は必ずしも一定ではない。
【００３６】
図３は、リングファイバレーザのモードロッキングについての既知の原理による光信号の全光学式クロック回収装置の一例の略図である。図３の装置の全体的な構造は従来のものである。図５のサンプリングカプラＣ３によって採取されるソリトン型光信号は光ファイバＦ４上をファイバループＲまで伝播し、ファイバループにはカプラＣ７を介してこの信号が結合される。ファイバループＲおよびそこにある種々の光学素子は、図１を参照してすでに説明したような符号ＲＬ１の、あるいはＬ．Ｅ．Ａｄａｍｓ他の文献Ｄ８に記載されているようなリングレーザを形成する。リングレーザは光増幅器ＡＯＬ、単方向動作のための光アイソレータＩ、レーザ光の波長に合わせた光学フィルタ手段ＦＬ、および、ファイバＲ内を通過する光の電界の強さに応じて振幅および／または位相の非線形性を得ることができる非線形光カップリング手段ＣＯＮＬを含む。これらの非線形手段ＣＯＮＬは例えば、本出願において説明する本発明によるカー光変調器とすることができる。
【００３７】
リングレーザは、カプラＣ７を経由して注入されるソリトン信号がない時、連続的に動作する（ＣＷ）ことができる。反対に、カプラＣ７を経由してビット列が一旦注入されると、レーザのキャビティの長さが１ビットが占有する空間の整数倍である限り、カプラは信号のビットの速度でリングレーザのモードのロッキングを引き起こす。この長さは、リング内のビットが占有する空間の整数倍になるように移動時間の機械的調節装置ＦＳにより調節することができる。装置ＦＳは、リングの長さを一定に保つようフィードバックを行う制御手段（図示せず）により制御される。
【００３８】
次に、実質的に時間的ジッタのないクロック信号を得るために、光カプラＣ８を経由してこれらのパルスが採取される。同期変調においてこの信号を簡単に利用できるようにする目的で、図７に、第二光増幅器ＡＯＨ、およびリングレーザから出力されるパルスに所望の形状（振幅、長さ、時間軸上の立ち上がりおよび立ち下がりの形状．．．）を付与するための圧縮および／または伸張手段を示す。例えば元のままのパルスは比較的幅が狭いので、使用する前に拡張するのが好ましい。このように、光ファイバＦ３に供給されるクロックパルスは所望する使用法に合わせて最適化される。
【００３９】
図４は、変調器がＮＯＬＭであるソリトンの同期変調装置の文献Ｄ１による実施の形態の略図である。図４に示す装置においては、再生すべきソリトン型光信号は入力光ファイバＦ１を経由して到達し、ここで光カプラＣ３は信号の一部を採取し、そこからクロック回収手段ＣＬＫによりクロック信号を抽出する。次に、これらの手段ＣＬＫがカプラＣ２を経由して前記クロック光信号をＮＯＬＭのチェック入力に印加する。ソリトン信号は依然として同じ波長λ_ｓである。クロック信号の波長λ_ｈは、通過域がソリトンの波長λ_ｓを中心とするような帯域フィルタＢＰＣにより装置の出力側においてクロックのブロッキングフィルタリングができるようにするため、ソリトン信号λ_ｓの波長とは若干異なることが好ましい。
【００４０】
サンプリングカプラＣ３の下流側では、ソリトン信号が入力光ファイバＦ１上をＮＯＬＭのカプラＣ１の入力ポート１まで伝播する。一変形例によれば、ソリトンが前回に増幅または再生されて以来、ソリトンによってうけた線損失を補償するためにミラーＮＯＬＭの上流側に光増幅器ＧＳを設置することができる。
【００４１】
ＮＯＬＭの動作は図１を参照して説明した内容と同様である。従って、ＮＯＬＭのカプラＣ１のポート１に到達するソリトンはチェックカプラＣ２を経由してＦ３のチェック入力部に印加されるクロック信号によって変調される。クロックの移動時間、および自らの移動経路によって異なるソリトンの移動時間は、これらの信号がＮＯＬＭ内を通過するときこれらの信号の同期が得られるよう、図１の装置内のようにして調節しなければならない。
【００４２】
このように、ソリトン信号はクロック信号の含絡線によって変調され、それによりソリトンの振幅の変調が得られる。実際、再生装置の出力側におけるゴードンハウスジッタを少なくするあるいはなくすには振幅を変調することで十分であるとされている。
【００４３】
図５は、本発明によるクロック再生装置ならびに複数のインライン光増幅器および複数のガイドフィルタを含む、本発明によるソリトン信号の伝送システムの略図である。ガイドフィルタはソリトンのスペクトル幅を圧縮し、それによりソリトンのエネルギを奪う。ソリトンが増幅器（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、．．．）間の光ファイバ（ＬＦ１、ＬＦ２、．．．）上で受ける線損失よりも直列増幅器の利得の方が大きくなければならないのはこのためである。ソリトンのスペクトル幅を小さくすることにより、時間的ジッタも、文献Ｄ１０＝Ｌ．Ｆ．Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒ他（１９９２）、「Ｔｈｅｓｌｉｄｉｎｇ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｇｕｉｄｉｎｇｆｉｌｔｅｒ：ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｆｏｒｍｏｆｓｏｌｉｔｏｎｊｉｔｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌ」，ＯｐｔｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓｖ．１７，ｎ^ｏ２２，ｐｐ．１５７５−１５７７，１５ｎｏｖ．１９９２に記載されているようなガイドフィルタにより減少される。
【００４４】
本発明の一つの目的は、先行技術の欠点を解消すること、特に、光変調器すなわちモードロッキングループファイバレーザなどの変調器を含む装置、ならびにこのようなレーザのモードのロッキングによる全光学式クロック回収装置が、振動および周囲温度の変化に対し不感応であるようにすることである。
【００４５】
図６に一例の略図を示す本発明の装置の動作は、図２を用いて前記において説明したＮＯＬＭの動作と同様である。本発明によるレーザは図２のＮＯＬＭと同様に、複数の偏光維持ファイバ区間で構成される。本発明によれば、ｉを１より大きい整数とする時、区間数は偶数２ｉである。図６によれば、等価光学長（それぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）をもつ四つの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）が必要である。これらの四つの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）は、三箇所で三つのスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）により光学式に接続される。第一および第三スプライス（Ｅ１、Ｅ３）の所で、図２の単一のスプライスを参照して前記に説明したように、偏光維持ファイバの中立伝播軸が９０°回転される。
【００４６】
本発明の好ましい一変形例によれば、区間Ｔ２とＴ３の間の第二スプライスＥ２のループＬ内に、光デマルチプレクサＣ３０および光マルチプレクサＣ４０およびこれらを接続する二つの偏光維持光導波路（Ｆλ_ｓおよびＦλ_ｃ）を含む図７に示すようなモード変換器が挿入される。デマルチプレクサＣ３０は、前記二つの導波路（Ｆλ_ｓ、Ｆλ_ｃ）上の各入力（λ_ｓ、λ_ｃ）にある二つの光信号を分割する。入力信号（λ_ｓ）を伝搬する導波路（Ｆλ_ｃ）上では、偏光維持ファイバの中立伝播軸の９０°の回転をともなってスプライスＥ４が実施される。他方の導波路（Ｆλ_ｃ）上では軸の回転はない。次に、前記マルチプレクサＣ４０は二つの信号（λ_ｓおよびλ_ｃ）を再結合する。
【００４７】
例えば、三本の偏光維持ファイバとダイクロイックフィルタおよび偏光維持光カプラにより、このようなデマルチプレクサ装置（Ｃ３）およびマルチプレクサ装置（Ｃ４）をつくることができる。このような装置は、例えばカナダのオンタリオ州ＮｅｐｅａｎのＪＤＳＦＩＴＥＬＩｎｃ．から、カタログ番号ＷＤ１５５５−ＡＬＬ５ＪＭ１で市販されている。また、近い将来には、このような素子が集積光学技術でつくられることも可能になるだろう。
【００４８】
何の準備をしなくとも、ループファイバＲ内の維持軸Ａ１、Ａ２に対し任意の方向にカプラＣ１０の偏光軸を向けて、このカプラを経由してレーザ内に入力光信号（λ_ｓ）を注入することができる。このようになんら調整を行わなくとも装置の動作は二つの信号（λ_ｓおよびλ_ｃ）の偏光に対し感応せず、このことは文献Ｄ１、Ｄ２およびＤ３に記載されている先行技術の実施の形態と比較して大きな長所となっている。
【００４９】
本実施の形態は文献Ｄ４の装置と比較してはるかに単純化されている。なぜなら、二つの光信号（λ_ｓ、λ_ｃ）の偏光はＤ４の場合のように臨界的ではないからである。また、本発明によるモード変換器は周囲温度に比較的感応しない。Ｄ４の装置は正常動作のための温度制御を必要とする。またＤ４のレーザは、ループＲ上を伝播する信号の偏光の分散を補償しない。
【００５０】
このように、本発明による装置は正常かつ再現可能であって、温度、加速度、振動等の環境の変化に感応しないように動作することができる。もちろん、本装置が、未知の任意の偏光信号（λ_ｓ、λ_ｃ）で動作し場合によっては制御不能になることがある。また、偏光の分散が自動的かつ調節なしに行われる。
【００５１】
本発明の好ましい実施の形態をより詳細に説明するには、本文書において区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）の等価光学長が何を意味するかについて説明するのが適当であろう。そのためには、ループＲの区間を通過しこれら区間を接続するスプライスを通過する光信号がうける光損失を考慮しなければならない。なぜなら、偏光の分散はモード変換器の前後で非線形位相差が等しいかどうか（カー効果）は信号の振幅によるからである。
【００５２】
区間の長さの計算例を示すため、幾つかの仮定を行い説明を簡単にすることにする。偶数２ｉ＝４の区間を選択する。各対の区間内では、そこでの偏光の分散を補償するために長さが同一になる（Ｌ１＝Ｌ２、Ｌ３＝Ｌ４）ようにする。光カプラＣ１０は、図６に示すように、第一区間Ｔ１の始端の近傍に配設される。このカプラＣ１０を経由して注入される信号は、連続してＴ１、Ｅ１、Ｔ２、Ｅ２、Ｔ３、Ｅ３、Ｔ４内で損失を受ける。この信号は最終区間Ｔ４内で最も弱くなり、非線形効果もこの区間内で最も弱くなる。従って、最終区間Ｔ４で第一区間Ｔ１と同じ大きさの効果を得るためには、最終区間Ｔ４の長さＬ４は第一区間Ｔ１の長さＬ１よりも大きくなければならない。
【００５３】
ファイバの減衰値が全区間について一定であって、例えばα＝０．２３ｄＢ／ｋｍであると仮定し、スプライスＥ１、Ｅ２、Ｅ３の損失をそれぞれＰ１、Ｐ２、Ｐ３と記すことにする。
【００５４】
中立軸のうちの一つに対する制御によって誘導され、最初のｉ個の区間（ループの前半、Ｔ１、Ｔ２）上で積分される非線形位相差は、他方の軸に対する制御によって誘導され、最後のｉ個の区間（ループの後半、Ｔ３、Ｔ４）上で積分される非線形位相差に等しいという条件を採用すると、以下のように書くことができる。
【００５５】
（１−ｅ⁻ ^α ^Ｌ１）／α＋（Ｐ１・ｅ⁻ ^α ^Ｌ１）・（１−ｅ⁻ ^α ^Ｌ１）／α＝Ｐ１・Ｐ２・（ｅ^−２ ^α ^Ｌ１）（１−ｅ⁻ ^α ^Ｌ４）／α＋Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・［ｅ⁻ ^α ^{（２Ｌ１＋Ｌ４）}］［１−ｅ⁻ ^α ^Ｌ４］／α
従って、Ｌ１およびＫ４は以下の関係を立証するものでなければならない。
【００５６】
１＋（Ｐ１−１）ｅ⁻ ^α ^Ｌ１＋Ｐ１・ｅ^−２ ^α ^Ｌ１＝［Ｐ１・Ｐ２・ｅ^−２ ^α ^Ｌ１］［１＋（Ｐ３−１）ｅ⁻ ^α ^Ｌ４＋Ｐ３・ｅ^−２ ^α ^Ｌ４］
偏光軸の回転のない光導波路のモードの変換器内への注入損失は、上記等式内に定める項と比較すれば取るに足らない。
【００５７】
本発明のカー型光変調器、およびこのような変調器を含む装置は、より多くの区間（対）を含むことができるが、それによって装置の複雑さならびにスプライスによる損失が増大する。
【００５８】
当業者なら、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱せずに、この構想を種々の実施の形態により多くの適用例に適合させるよう、この構想に変更を加えることができよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】文献Ｄ３による先行技術によって既知である、ＮＯＬＭを使用するクロック信号の切り換えによりソリトンを再生する装置の略図である。
【図２】文献Ｄ７による先行技術によって既知であるような、切り換えるべき信号の偏光に感応しないＮＯＬＭスイッチの略図である。
【図３】リングファイバレーザのモードロッキングについての既知の原理による光信号の全光学式クロック回収装置の一例の略図である。
【図４】変調器がＮＯＬＭであるソリトンの同期変調装置の文献Ｄ１による実施の形態の略図である。
【図５】本発明による再生装置ならびに複数の直列光増幅器および複数の導波フィルタを含む、本発明によるソリトン信号の伝送システムの略図である。
【図６】リングファイバレーザのモードロッキングについての既知の原理により動作し本発明によるカー変調器を含む、本発明による光信号の全光学式クロック回収装置の例の略図である。
【図７】図６の実施の形態において使用するのに適するモード変換装置の例の略図である。
【符号の説明】
ＡＯＬ光増幅器
Ａ維持軸
ＢＰＣ帯域フィルタ
ＣＬＫクロック回収手段
ＣＯＮＬ非線形光カップリング手段
Ｃ１第一光カプラ
Ｃ２チェックカプラ
Ｃ３、Ｃ３０光デマルチプレクサ
Ｃ４、Ｃ４０光マルチプレクサ
Ｃ７、Ｃ１０入力カプラ
Ｃ８光カプラ
Ｅスプライス
ＦＬ光学フィルタ手段
ＦＳ移動時間の機械的調節装置
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４光ファイバ
Ｆλ_ｃ、Ｆλ_ｓ光導波路
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３増幅器
ＧＳ光増幅器
Ｉ光アイソレータ
Ｌループ
ＬＦ１、ＬＦ２光ファイバ
ＮＯＬＭ非線形光ミラー
ＰＣ偏光制御複屈折装置
Ｒループ
ＲＬリングファイバレーザ
Ｔ偏光維持ファイバ区間
λ_ｓ、λ_ｃ波長

Claims

光信号の振幅及び位相を変調する、ループ状の光ファイバからなるカー型変調器であって、二つの中立伝播軸を有する偶数個（２ｉ＞２、ｉは整数）の偏光維持ファイバの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）を含み、これらの区間が等価光学長であり、２ｉ−１箇所において２ｉ−１個のスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）で光学的に接続され、前記ファイバの前記中立伝播軸が全てのスプライスにおいて９０°回転され、その結果偏光の分散が補償されることを特徴とする光信号の振幅及び位相を変調するカー型変調器。
第一波長によって部分的に特徴付けられる第一光入力信号を注入するために第一光カプラを経由する信号入力、信号出力、および第二波長によって部分的に特徴付けられるクロック信号を出力する第二光カプラを含み、前記クロック信号がファイバを介してループから抽出される、光信号の振幅及び位相を変調するカー型変調器であって、二つの中立伝播軸を有する偶数個（２ｉ＞２、ｉは整数）の偏光維持ファイバの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）を含み、これらの区間が等価光学長であり、２ｉ−１箇所において２ｉ−１個のスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）で光学的に接続され、前記ファイバの前記中立伝播軸が、ループの中央のスプライス（ｉ番目）（Ｅ２）を除く全てのスプライスにおいて９０°回転され、ｉ番目のスプライスがモード変換器を含み、前記モード変換器が、偏光維持型光デマルチプレクサ（Ｃ３）および光マルチプレクサ（Ｃ４）、ならびに第一および第二波長（λｓ、λｃ）をそれぞれ伝搬するためデマルチプレクサおよびマルチプレクサを接続する第一および第二光導波路（Ｆλｓ、Ｆλｃ）を含み、前記第一および第二光導波路が偏光維持ファイバ製であること、および、前記第一光導波路（Ｆλｓ）の中立軸は９０°回転されており、前記第二光導波路（Ｆλｃ）の中立軸は回転されていないことを特徴とする、光信号の振幅及び位相を変調するカー型変調器。
ループファイバレーザ（Ｌ）が、ある長さの光ファイバと、前記ファイバ上を伝播する光の電界の強度に従って振幅および位相の非線形性が得られるようにするための光カップリング手段とを含み、前記ループファイバレーザ（Ｌ）が、第一波長（λ_ｓ）によって部分的に特徴付けられる第一光入力信号を注入するために第一光カプラ(Ｃ１)を経由する信号入力、信号出力、および第二波長（λ_ｃ）によって部分的に特徴付けられるクロック信号を出力する第二光カプラ（Ｃ２）を含み、前記クロック信号がファイバ（Ｆ３）を介して前記ループファイバレーザ（Ｌ）から抽出されるループファイバレーザのモードのアクティブロッキングによる全光学式クロック回収装置であって、前記ループファイバレーザ（Ｌ）が、二つの中立伝播軸を有する偶数個（２ｉ＞２、ｉは整数）の偏光維持ファイバの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）を含み、これらの区間が等価光学長であり、２ｉ−１箇所において２ｉ−１個のスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）で光学的に接続され、ファイバの前記中立伝播軸が全てのスプライスにおいて９０°回転されていることを特徴とする装置。
ループファイバレーザ（Ｌ）がある長さの光ファイバと、前記ファイバ上を伝播する光の電界の強度に従って振幅および位相の非線形性が得られるようにするための光カップリング手段とを含み、前記ループファイバレーザ（Ｌ）が、第一波長（λｓ）によって部分的に特徴付けられる第一光入力信号を注入するために第一光カプラ(Ｃ１)を経由する信号入力、信号出力、および第二波長（λ_ｃ）によって部分的に特徴付けられるクロック信号を出力する第二光カプラ（Ｃ２）を含み、前記クロック信号がファイバ（Ｆ３）を介して前記ループファイバレーザ（Ｌ）から抽出されるループファイバレーザのモードのアクティブロッキングによる全光学式クロック回収装置であって、前記ループファイバレーザ（Ｌ）が、二つの中立伝播軸を有する偶数個（２ｉ＞２、ｉは整数）の偏光維持ファイバの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、．．．）を含み、これらの区間が等価光学長であり、２ｉ−１箇所において２ｉ−１個のスプライス（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、．．．）で光学的に接続され、ファイバの前記中立伝播軸が、ループの中央のスプライス（ｉ番目）（Ｅ２）を除く全てのスプライスにおいて９０°回転されており、ｉ番目のスプライスがモード変換器を含み、前記モード変換器が、偏光維持光デマルチプレクサ（Ｃ３）およびマルチプレクサ（Ｃ４）、ならびに第一および第二波長（λ_ｓ、λ_ｃ）をそれぞれ伝搬するためデマルチプレクサおよびマルチプレクサを接続する第一および第二光導波路（Ｆλ_ｓ、Ｆλ_ｃ）を含み、前記第一および第二光導波路が偏光維持ファイバ製であること、および、前記第一光導波路（Ｆλ_ｓ）の中立軸は９０°回転されており、前記第二光導波路（Ｆλ_ｃ）の中立軸は回転されていないことを特徴とする装置。
前記光デマルチプレクサおよびマルチプレクサ（Ｃ３、Ｃ４）が偏光維持光カプラであり、前記第一および第二波長（λ_ｓ、λ_ｃ）を有する前記第一光入力信号およびクロック信号を分離し組み合わせる波長において選択的であることを特徴とする請求項２に記載の光変調器。
前記偏光維持ファイバの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）の数が四つでありかつ前記スプライスの数が三つ（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）であることを特徴とする請求項１、２及び５のいずれか一項に記載の光変調器。
前記第一および第二波長（λ_ｓ、λ_ｃ）を有する前記第一および第二光信号の偏光素子間の、ループの前半（Ｔ１、Ｔ２）で積分される非線形位相差が、ループの後半（Ｔ３、Ｔ４）で積分される非線形位相差と等しくなるよう、前記の四つの偏光維持ファイバの区間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）の長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）が選択されていることを特徴とする請求項６に記載の光変調器。
請求項３または４に記載の全光学式クロック回収装置を含むソリトン光信号再生装置。
請求項３または４に記載の全光学式クロック回収装置を含む光デマルチプレクサ装置。
請求項３または４に記載の全光学式クロック回収装置を含む光復調装置。
請求項１、２及び５から７のいずれか一項に記載の光変調器を含むループファイバレーザ。
請求項１、２及び５から７のいずれか一項に記載のカー変調器を含むモードロッキングレーザを使用するクロック回収装置を含むソリトン伝送システム。