JP3944719B2 - 光クロック逓倍装置及び方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光クロック逓倍装置及び方法に関し、より具体的には、入力光クロックの周波数を２倍にする光クロック逓倍装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光クロック逓倍装置としては、マッハツェンダ干渉系を使用する構成が知られている。即ち、その装置は、入力光クロックパルスを２分割し、一方を入力クロックの周波数の１／２に相当する遅延時間だけ遅延させて、他方を振幅調整して、両者を合波する構成からなる。
【０００３】
別の構成として、入力クロックの周波数の１／２に相当する群遅延差（ＤＧＤ）の複屈折媒体に対し、直線偏波の光クロックパルスを４５度の角度で入射して、時間的にずれた２つの偏波成分を生成し、両偏波成分から４５度の同じ偏波成分を取り出す構成が知られている。
【０００４】
しかし、これらの構成では、逓倍後の出力光パルスのパルス幅が、入力光クロックパルスのパルス幅と等しい。従って、何れの従来例も、出力光クロックとして希望する光パルス幅の半分の光パルス幅の光クロックを発生する短パルス光源を用意しなければならない。周波数が上がってくるほど、このような短パルス光源を用意することは困難である。
【０００５】
光パルス幅を短縮する手段として、電気吸収型光変調器（ＥＡ変調器）を縦続接続する構成が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
マッハツェンダ干渉系を使用する従来例は、マッハツェンダ型干渉計を使用するので、安定性に問題がある。即ち、合波後に同一偏波になるように、両アーム上を伝搬する光の偏波を制御する必要がある。また、両アーム間の相対的位相差が半波長以下の精度で安定している必要がある。これらは、製造上の困難さにもつながる。
【０００７】
複屈折媒体を使用する従来例では、入力光クロックパルスを、その偏波が複屈折媒体に対し正しく４５度の角度になるように入射しなければならない。安定した動作のためには、複屈折媒体の前後で偏波制御装置が必要になる。
【０００８】
ＥＡ変調器を多段に縦続接続して光パルス幅を短縮する場合、ＥＡ変調器による減衰を補償するために、光増幅器が必要になる。光増幅器として一般に使用されるエルビウム添加光ファイバ増幅器では、位相が変動しやすく、光パルスに位相変動（ジッタ及びワンダ）が発生しやすい。従って、各段間の位相差を補正するために、ＥＡ変調器に印加する変調信号の位相を自動調整する回路機構が必要になり、構成が複雑化する。。
【０００９】
更には、ＥＡ変調器の多段接続では、光パルス幅の柔軟な調整は困難である。波長依存性が大きいという問題点もある。
【００１０】
本発明は、光パルス幅を広い範囲で設定可能な光クロック逓倍装置及び方法を提示することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光クロック逓倍装置は、入力光クロックパルスのパルス区間の位相をπだけシフトする位相変調器と、互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイスであって、当該位相変調器の出力光が当該偏波モード分散デバイスの当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、当該位相変調器の出力光を当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波モード分散デバイスと、特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイスであって、当該偏波モード分散デバイスの出力光の当該第１の偏波成分が当該偏光デバイスの当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射する偏光デバイスとを具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る光クロック逓倍方法は、入力光クロックパルスのパルス区間の位相をπだけシフトする位相シフトステップと、互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイスに当該位相変調器の出力光を当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、これにより、当該位相シフトステップにより位相をシフトされた当該入力光クロックパルスを当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波分離ステップと、特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイスに、当該偏波モード分散デバイスの出力光を、当該第１の偏波成分が当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向になるように入射することにより、当該偏波分離ステップで分離された当該第１及び第２の偏波成分から当該特定偏波成分を取り出すステップとを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光クロック逓倍装置は、第１の波長のＣＷ光を発生するＣＷ光源と、当該第１の波長とは異なる第２の波長の入力光クロックパルスと、当該ＣＷ光源の出力光が入力し、当該入力光クロックパルスの光パルス区間と光パルス不在区間とでπの位相差を当該ＣＷ光に与える位相変調器と、互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイスであって、当該位相変調器から出力される当該第１の波長の光が当該偏波モード分散デバイスの当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、当該位相変調器から出力される当該第１の波長の光を当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波モード分散デバイスと、当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光から特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイスであって、当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光の当該第１の偏波成分が当該偏光デバイスの当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射する偏光デバイスとを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る光クロック逓倍方法は、ＣＷ光源により第１の波長のＣＷ光を発生させるＣＷ光発生ステップと、当該第１の波長とは異なる第２の波長の入力光クロックパルスと、当該ＣＷ光源から出力されるＣＷ光を位相変調器に入力し、当該入力光クロックパルスの光パルス区間と光パルス不在区間とでπの位相差を当該ＣＷ光に与える位相変調ステップと、互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイスに、当該位相変調器から出力される当該の第１の波長の光を当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、これにより、当該位相変調器から出力される当該第１の波長の光を当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波分離ステップと、当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光から特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイスに、当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光を、当該第１の偏波成分が当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向になるように入射することにより、当該偏波分離ステップで分離された当該第１及び第２の偏波成分から当該特定偏波成分を取り出すステップとを具備することを特徴とする。
【００１５】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１６】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブロック図を示し、図２は、そのタイミングチャートを示す。
【００１７】
光クロック発生装置１０は、パルス幅Ｐ、周波数ｆ０の直線偏波の光クロックパルス３０（図２）を位相変調器１２に出力する。本実施例では、後述する偏波モード分散デバイス１６により光パルス幅を選択、調節できるので、光クロックパルス発生装置１０の出力する光クロックパルスのディーティ比は５０％程度で良い。
【００１８】
位相変調器１２は直流電圧ＶＤＣを印加されており、光クロックパルス発生装置１０から供給される光クロックパルスにより駆動されて、光クロックパルス自身の位相をπだけシフトする。換言すると、位相変調器１２が光クロックパルス発生装置１０から出力される光クロックパルスの光パルス区間の光位相をπだけシフトするように、光クロックパルス発生装置１０から出力される光クロックパルスのパワー及びバイアス電圧ＶＤＣが設定されている。図２の波形３２は、位相変調器１２の出力光の位相変化を示す。位相変調器１２は例えば、半導体光増幅器（ＳＯＡ）又は電気吸収型光変調器（ＥＡ変調器）からなる。
【００１９】
位相変調器１２の出力光は、偏波制御装置１４を介して偏波モード分散デバイス（複屈折媒体）１６に入射する。偏波モード分散デバイス１６による常光線と異常光線の間の時間差がΔｔであるとする。ここでは、理解しやすいように、Δｔは、Ｐより小さいものとする。後述するように、より一般的には、Δｔは、偏波モード分散デバイス１６に入力する光クロックパルスのパルス幅Ｐ以内である必要はなく、光クロックパルスの１周期１／ｆ０以上であってもよい。
【００２０】
偏波制御装置１４は、偏波モード分散デバイス１６の常光線（又は異常光線）の偏波方向に対して４５度傾いた偏波方向になるように、位相変調器１２の出力光の偏波を制御する。位相変調器１２の出力光の偏波が偏波モード分散デバイス１６の常光線（又は異常光線）の偏波方向に対して４５度傾いた状態に保たれている場合、偏波制御装置１４は不要である。
【００２１】
偏波モード分散デバイス１６は、入射光（実質的には位相変調器１２から出力される光クロックパルス）を、互いに直交する２つの偏波成分に分割し、Δｔの時間差で出力する。
【００２２】
図２の波形３４は、例えば、偏波モード分散デバイス１６から出力される常光線（又は異常光線）成分を示し、波形３６は、偏波モード分散デバイス１６から出力される異常光線（又は常光線）成分を示す。
【００２３】
偏波モード分散デバイス１６の出力光は、偏波制御装置１８を介して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０に入射する。偏波制御装置１８は、偏波モード分散デバイス１６から出力される常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向が、偏光ビームスプリッタ２０の偏波方向に対して４５度傾いた方向になるように、偏波モード分散デバイス１６の出力光の偏波を制御する。偏波モード分散デバイス１６から出力される常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向が偏光ビームスプリッタ２０の偏波方向に対して４５度傾いている状態が保証される場合、偏波制御装置１８は不要である。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ２０の偏波方向が、偏波モード分散デバイス１６から出力される常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向に対して４５度傾斜しているので、偏光ビームスプリッタ２０は、入力する常光線成分と異常光線成分の光位相と光強度の組み合わせに従い、図２に波形３８，４０で示す２種類の光パルスを出力端子２２，２４に出力する。
【００２５】
図３，図４及び図５は、偏光ビームスプリッタ２０の偏波方向Ｓ，Ｐと、入射光の常光線成分及び異常光線成分の偏波方向の関係を示す。図３、図４及び図５を参照して、偏光ビームスプリッタ２０の作用を説明する。
【００２６】
常光線成分の光パルスと異常光線成分の光パルスが重なる部分では、常光線に位相πの光パルスがあるが、異常光線には光パルスが無い第１の状態（図３）と、常光線及び異常光線共に、位相πの光パルスがある第２の状態（図５）と、常光線には光パルスが無いが、異常光線には位相πの光パルスが存在する第３の状態（図４）の３つの状態がある。図２から容易に理解できるように、第１の状態の期間はΔｔ、第２の状態の期間はＰ−Δｔ、第３の状態の期間はΔｔである。
【００２７】
第１の状態では、図３に示すように、偏光ビームスプリッタ２０は、常光線成分をＳ偏波と、これに直交するＰ偏波に分離し、それぞれを出力端子２２，２４に出力する。図２の波形３８は、出力端子２２から出力されるＳ偏波の光クロックパルス波形を示し、波形４０は、出力端子２４から出力されるＰ偏波の光クロックパルス波形を示す。第１の状態（期間Δｔ）では、出力端子２２，２４の両方で光パルスが存在する。
【００２８】
第２の状態では、常光線の成分と異常光線の両方で光パルスが存在し、その位相が共にπであるので、図５に示すように、偏光ビームスプリッタ２０は、常光線成分と異常光線を合成したＰ偏波のみからなる光パルスを出力する。従って、第２の状態（期間Ｐ−Δｔ）では、波形４０に示すように、出力端子２４から出力される光パルスの振幅が第１の状態の２倍になるが、出力端子２２では、波形３８に示すように光パルスが存在しない。
【００２９】
第３の状態では、第１の状態とは逆の位相関係になるものの、強度としては第１の状態と同じであり、図４に示すように、偏光ビームスプリッタ２０は、異常光線成分をＳ偏波と、これに直交するＰ偏波に分離し、それぞれを出力端子２２，２４に出力する。図２の波形３８は、出力端子２２から出力されるＳ偏波の光クロックパルス波形を示し、波形４０は、出力端子２４から出力されるＰ偏波の光クロックパルス波形を示す。第３の状態（期間Δｔ）では、出力端子２２，２４の両方で光パルスが存在する。
【００３０】
このようにして、偏光ビームスプリッタ２０のＳ偏波出力から、波形３８に示すように、パルス幅Δｔ、周波数２ｆ０の光クロックパルスが得られる。パルス幅Δｔは、偏波モード分散デバイス１６により変更できる。すなわち、本実施例では、従来例に比べてはるかに自由に光パルス幅を設定できる。原理的には、デューティ比をほぼ０からほぼ１００％の範囲で自由に設定できる。
【００３１】
出力波形から容易に理解できるように、偏光ビームスプリッタ２０を使用する実施例を説明したが、偏光ビームスプリッタ２０の代わりに、Ｓ偏波を抽出する偏光子を用いても良いことは明らかである。
【００３２】
（第２実施例）
次に、相補的な光パルス波形の倍周波数の光クロックパルスを得られる実施例を説明する。
【００３３】
図６は、第２実施例の概略構成ブロック図を示し、図７は、そのタイミングチャートを示す。
【００３４】
光クロック発生装置１１０ａは、波長λ０、パルス幅Ｐ、周波数ｆ０の直線偏波の光クロックパルス１３０（図７）を出力し、ＣＷ光源１１０ｂは、波長λ０とは異なる波長λ１の連続レーザ光（ＣＷ光）を出力する。ＷＤＭ光カップラ１１１は、光クロック発生装置１１０ａの出力光とＣＷ光源１１０ｂの出力光を合波して、位相変調器１１２に印加する。この実施例では、後述する偏波モード分散デバイス１１６により光パルス幅を選択、調節できるので、光クロックパルス発生装置１１０ａの出力する光クロックパルスのディーティ比は５０％程度で良い。
【００３５】
位相変調器１１２は、位相変調器１２と同様に直流電圧ＶＤＣを印加され、ＷＤＭ光カップラ１１１を介して、光クロック発生装置１１０ａの出力光クロックとＣＷ光源１１０ｂの出力ＣＷ光が入力する。位相変調器１１２は、光クロック発生装置１１０ａの出力光クロックの強度変動に応じて、ＣＷ光源１１０ｂの出力ＣＷ光の位相を変調する。光クロック発生装置１１０ａの出力光クロックの光パルスが存在しない期間（光パルス不在区間）と光パルスの存在する期間（光パルス区間）で、ＣＷ光の受ける位相変調の位相差がπになるように、バイアス電圧ＶＤＣを設定しておく。これにより、位相変調器１１２から出力される波長λ１の光は、図７の波形１３２に示すように、位相変調される。位相変調器１１２は、位相変調器１２と同様に、半導体光増幅器（ＳＯＡ）又は電気吸収型光変調器（ＥＡ変調器）からなる。
【００３６】
位相変調器１１２の出力光は、偏波制御装置１１４を介して偏波モード分散デバイス（複屈折媒体）１１６に入射する。位相変調器１１２の出力光の内、波長λ０の光クロックパルス成分は、以後、使用されないので、位相変調器１１２と偏波制御装置１１４の間にＷＤＭ光カップラを配置して、除去しても良い。
【００３７】
偏波モード分散デバイス１１６は、偏波モード分散デバイス１６と同様に、常光線と異常光線の間の時間差がΔｔであるとする。第１実施例と同様に、Δｔは、Ｐより小さいものとする。後述するように、より一般的には、Δｔは、偏波モード分散デバイス１６に入力する光クロックパルスのパルス幅Ｐ以内である必要はなく、光クロックパルスの１周期１／ｆ０以上であってもよい。
【００３８】
偏波制御装置１１４は、偏波モード分散デバイス１１６の常光線（又は異常光線）の偏波方向に対して４５度傾いた偏波方向になるように、位相変調器１１２から出力される波長λ１のＣＷ光の偏波を制御する。位相変調器１１２から出力される波長λ１のＣＷ光の偏波が偏波モード分散デバイス１１６の常光線（又は異常光線）の偏波方向に対して４５度傾いた状態に保たれている場合、偏波制御装置１１４は不要である。
【００３９】
偏波モード分散デバイス１１６は、入射光（実質的には、位相変調器１１２から出力される波長λ１の位相変調されたＣＷ光）を、互いに直交する２つの偏波成分に分割し、Δｔの時間差で出力する。図７の波形１３４は、例えば、偏波モード分散デバイス１１６から出力される波長λ１の常光線（又は異常光線）成分を示し、波形１３６は、偏波モード分散デバイス１１６から出力される波長λ１の異常光線（又は常光線）成分を示す。
【００４０】
偏波モード分散デバイス１１６の出力光は、波長λ１のみを通過し、波長λ０を遮断する光バンドパスフィルタ１１７及び偏波制御装置１１８を介して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２０に入射する。位相変調器１１２と偏波制御装置１１４の間で波長λ０の光クロックパルス成分を除去している場合、原理的には、光バンドパスフィルタ１１７は不要である。
【００４１】
偏波制御装置１１８は、光バンドパスフィルタ１１７から出力される偏波モード分散デバイス１１６の波長λ１の常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向が、偏光ビームスプリッタ１２０の偏波方向に対して４５度傾いた方向になるように、光バンドパスフィルタ１１７の出力光の偏波を制御する。光バンドパスフィルタ１１７から出力される偏波モード分散デバイス１１６の波長λ１の常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向が偏光ビームスプリッタ１２０の偏波方向に対して４５度傾いている状態が保証される場合、偏波制御装置１１８は不要である。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ１２０の偏波方向が、光バンドパスフィルタ１１７から出力される偏波モード分散デバイス１１６の波長λ１の常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向に対して４５度傾斜しているので、偏光ビームスプリッタ１２０は、常光線成分と異常光線成分の光位相の組み合わせに従い、図７に波形１３８，１４０で示す相補的な２倍周波数の２種類の光パルスを出力端子１２２，１２４に出力する。
【００４３】
図８、図９，図１０及び図１１は、偏光ビームスプリッタ１２０の偏波方向Ｓ，Ｐと、入射する常光線成分及び異常光線成分の偏波方向の関係を示す。図８乃至図１１を参照して、偏光ビームスプリッタ１２０の作用を説明する。
【００４４】
図７の波形１３４，１３６から分かるように、常光線成分と異常光線成分がΔｔだけ時間的にずれているので、常光線の位相と異常光線の位相の組み合わせとして、（０，０）、（π，０）、（０，π）及び（π，π）の４種類がある。図８は、（０，０）の場合を示す、図９は、（π，０）の場合を示す。図１０は、（０，π）の場合を示す。図１１は、（π，π）の場合を示す。
【００４５】
図７の波形１３４，１３６から、偏光ビームスプリッタ１２０への入射光の位相は、（０，０）、（π，０）、（π，π）及び（０，π）の順番で循環的に変化する。この結果、出力端子１２２から、光パルス幅がΔｔで、周波数２ｆ０の光クロックパルス（波形１３８）が出力され、出力端子１２４から、光パルス幅がＰ−Δｔで、周波数２ｆ０の光クロックパルス（波形１４０）が出力される。即ち、倍周波数で、相補的な波形の２種類の光クロックパルスを同時に得ることができる。一方の波形の光クロックパルスのみが必要な場合、対応する偏波方向を選択する偏光子を偏光ビームスプリッタ１２０の代わりに配置すれば良いことは明らかである。
【００４６】
パルス幅Δｔ，Ｐ−Δｔは、偏波モード分散デバイス１６により変更できる。すなわち、本実施例では、従来例に比べてはるかに自由に光パルス幅を設定できる。原理的には、デューティ比をほぼ０からほぼ１００％の範囲で自由に設定できる。更なる利点として、波長変換を使用するので、出力光パルスクロックの波長を柔軟に選択できる。
【００４７】
光バンドパスフィルタ１１７は、位相変調器１１２と偏波制御装置１１４の間、偏波制御装置１１４と偏波モード分散デバイス１１６の間、偏波制御装置１１８と偏光ビームスプリッタ１２０の間の何れに配置しても良い。
【００４８】
（第３実施例）
図６に示す実施例では、波長λ１のＣＷ光と波長λ０の光クロックパルスを同方向で位相変調器１１２に入力したが、両光を反対方向に伝搬するように位相変調器１１２に入力しても良い。図１２は、その変更例の概略構成ブロック図を示す。図６に示す構成要素と同じ作用の構成要素には同じ符号を付してある。
【００４９】
図１２に示す構成では、位相変調器１１２と偏波制御装置１１４の間にＷＤＭ光カップラ１３０を配置して、光クロックパルス発生装置１１０ａの出力光を後側から位相変調器１１２に入力している。これにより、波長λ１を選択的に透過する光バンドパスフィルタ１１７は不要になる。しかし、位相反射器１１２の端面における反射が存在し得るので、光バンドパスフィルタ１１７は、その反射光を除去するのに有用である。第２実施例と同様に、光バンドパスフィルタ１１７は、ＷＤＭ光カップラ１３０と偏波制御装置１１４の間、偏波制御装置１１４と偏波モード分散デバイス１１６の間、偏波制御装置１１８と偏光ビームスプリッタ１２０の間の何れに配置しても良い。
【００５０】
位相変調器１１２内で波長λ１のＣＷ光と波長λ０の光クロックパルスを互いに逆方向に伝搬させると、位相変調器１１２で吸収されない波長λ０の光クロックパルスがＣＷ光源１１０ｂに入力し、ＣＷ光源１１０ｂの波長を乱す可能性がある。それを避けるには、図１２に示すように、ＣＷ光源１１０ｂと位相変調器１１２の間にＷＤＭ光カップラ１３２を配置し、位相変調器１１２からの波長λ０の成分を外部に放出するようにすればよい。
【００５１】
（その他）
偏波モード分散デバイス１６，１１６の時間差Δｔは、一般的には、偏波モード分散デバイス１６、１１６に入力する光クロックパルスのパルス幅Ｐ以内である必要はなく、光クロックパルスの１周期１／ｆ０以上であってもよい。偏波モード分散デバイス１６、１１６の出力において、ある光クロックパルスの常光線成分と、隣接する又は２つ以上離れた光クロックパルスの異常光線成分とが時間的に重なっても、以上に説明したのと同様の作用効果が得られるからである。その場合、Δｔからｎ×１／ｆ０を除去した値が、偏波モード分散デバイス１６，１１６の実質的な偏波モード分散量になる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、光パルス幅を柔軟に変更できる光クロック逓倍を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】 第１実施例のタイミングチャートである。
【図３】 偏光ビームスプリッタ２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第１の関係を示す図である。
【図４】 偏光ビームスプリッタ２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第２の関係を示す図である。
【図５】 偏光ビームスプリッタ２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第３の関係を示す図である。
【図６】 本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。
【図７】 第２実施例のタイミングチャートである。
【図８】 偏光ビームスプリッタ１２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第１の関係を示す図である。
【図９】 偏光ビームスプリッタ１２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第２の関係を示す図である。
【図１０】 偏光ビームスプリッタ１２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第３の関係を示す図である。
【図１１】 偏光ビームスプリッタ１２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第４の関係を示す図である。
【図１２】 本発明の第３実施例の概略構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０：光クロック発生装置
１２：位相変調器
１４：偏波制御装置
１６：偏波モード分散デバイス
１８：偏波制御装置
２０：偏光ビームスプリッタ
２２，２４：出力端子
１１０ａ：光クロック発生装置
１１０ｂ：ＣＷ光源
１１１：ＷＤＭ光カップラ
１１２：位相変調器
１１４：偏波制御装置
１１６：偏波モード分散デバイス
１１７：光バンドパスフィルタ
１１８：偏波制御装置
１２０：偏光ビームスプリッタ
１２２，１２４：出力端子
１３０，１３２：ＷＤＭ光カップラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光クロック逓倍装置及び方法に関し、より具体的には、入力光クロックの周波数を２倍にする光クロック逓倍装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光クロック逓倍装置としては、マッハツェンダ干渉系を使用する構成が知られている。即ち、その装置は、入力光クロックパルスを２分割し、一方を入力クロックの周波数の１／２に相当する遅延時間だけ遅延させて、他方を振幅調整して、両者を合波する構成からなる。
【０００３】
別の構成として、入力クロックの周波数の１／２に相当する群遅延差（ＤＧＤ）の複屈折媒体に対し、直線偏波の光クロックパルスを４５度の角度で入射して、時間的にずれた２つの偏波成分を生成し、両偏波成分から４５度の同じ偏波成分を取り出す構成が知られている。
【０００４】
しかし、これらの構成では、逓倍後の出力光パルスのパルス幅が、入力光クロックパルスのパルス幅と等しい。従って、何れの従来例も、出力光クロックとして希望する光パルス幅の半分の光パルス幅の光クロックを発生する短パルス光源を用意しなければならない。周波数が上がってくるほど、このような短パルス光源を用意することは困難である。
【０００５】
光パルス幅を短縮する手段として、電気吸収型光変調器（ＥＡ変調器）を縦続接続する構成が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
マッハツェンダ干渉系を使用する従来例は、マッハツェンダ型干渉計を使用するので、安定性に問題がある。即ち、合波後に同一偏波になるように、両アーム上を伝搬する光の偏波を制御する必要がある。また、両アーム間の相対的位相差が半波長以下の精度で安定している必要がある。これらは、製造上の困難さにもつながる。
【０００７】
複屈折媒体を使用する従来例では、入力光クロックパルスを、その偏波が複屈折媒体に対し正しく４５度の角度になるように入射しなければならない。安定した動作のためには、複屈折媒体の前後で偏波制御装置が必要になる。
【０００８】
ＥＡ変調器を多段に縦続接続して光パルス幅を短縮する場合、ＥＡ変調器による減衰を補償するために、光増幅器が必要になる。光増幅器として一般に使用されるエルビウム添加光ファイバ増幅器では、位相が変動しやすく、光パルスに位相変動（ジッタ及びワンダ）が発生しやすい。従って、各段間の位相差を補正するために、ＥＡ変調器に印加する変調信号の位相を自動調整する回路機構が必要になり、構成が複雑化する。。
【０００９】
更には、ＥＡ変調器の多段接続では、光パルス幅の柔軟な調整は困難である。波長依存性が大きいという問題点もある。
【００１０】
本発明は、光パルス幅を広い範囲で設定可能な光クロック逓倍装置及び方法を提示することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光クロック逓倍装置は、入力光クロックパルスのパルス区間の位相をπだけシフトする位相変調器と、互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイスであって、当該位相変調器の出力光が当該偏波モード分散デバイスの当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、当該位相変調器の出力光を当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波モード分散デバイスと、特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイスであって、当該偏波モード分散デバイスの出力光の当該第１の偏波成分が当該偏光デバイスの当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射する偏光デバイスとを具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る光クロック逓倍方法は、入力光クロックパルスのパルス区間の位相をπだけシフトする位相シフトステップと、互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイスに当該位相変調器の出力光を当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、これにより、当該位相シフトステップにより位相をシフトされた当該入力光クロックパルスを当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波分離ステップと、特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイスに、当該偏波モード分散デバイスの出力光を、当該第１の偏波成分が当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向になるように入射することにより、当該偏波分離ステップで分離された当該第１及び第２の偏波成分から当該特定偏波成分を取り出すステップとを具備することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光クロック逓倍装置は、第１の波長のＣＷ光を発生するＣＷ光源と、当該第１の波長とは異なる第２の波長の入力光クロックパルスと、当該ＣＷ光源の出力光が入力し、当該入力光クロックパルスの光パルス区間と光パルス不在区間とでπの位相差を当該ＣＷ光に与える位相変調器と、互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイスであって、当該位相変調器から出力される当該第１の波長の光が当該偏波モード分散デバイスの当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、当該位相変調器から出力される当該第１の波長の光を当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波モード分散デバイスと、当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光から特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイスであって、当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光の当該第１の偏波成分が当該偏光デバイスの当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射する偏光デバイスとを具備することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る光クロック逓倍方法は、ＣＷ光源により第１の波長のＣＷ光を発生させるＣＷ光発生ステップと、当該第１の波長とは異なる第２の波長の入力光クロックパルスと、当該ＣＷ光源から出力されるＣＷ光を位相変調器に入力し、当該入力光クロックパルスの光パルス区間と光パルス不在区間とでπの位相差を当該ＣＷ光に与える位相変調ステップと、互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイスに、当該位相変調器から出力される当該の第１の波長の光を当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、これにより、当該位相変調器から出力される当該第１の波長の光を当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波分離ステップと、当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光から特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイスに、当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光を、当該第１の偏波成分が当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向になるように入射することにより、当該偏波分離ステップで分離された当該第１及び第２の偏波成分から当該特定偏波成分を取り出すステップとを具備することを特徴とする。
【００１５】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１６】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブロック図を示し、図２は、そのタイミングチャートを示す。
【００１７】
光クロック発生装置１０は、パルス幅Ｐ、周波数ｆ０の直線偏波の光クロックパルス３０（図２）を位相変調器１２に出力する。本実施例では、後述する偏波モード分散デバイス１６により光パルス幅を選択、調節できるので、光クロックパルス発生装置１０の出力する光クロックパルスのディーティ比は５０％程度で良い。
【００１８】
位相変調器１２は直流電圧ＶＤＣを印加されており、光クロックパルス発生装置１０から供給される光クロックパルスにより駆動されて、光クロックパルス自身の位相をπだけシフトする。換言すると、位相変調器１２が光クロックパルス発生装置１０から出力される光クロックパルスの光パルス区間の光位相をπだけシフトするように、光クロックパルス発生装置１０から出力される光クロックパルスのパワー及びバイアス電圧ＶＤＣが設定されている。図２の波形３２は、位相変調器１２の出力光の位相変化を示す。位相変調器１２は例えば、半導体光増幅器（ＳＯＡ）又は電気吸収型光変調器（ＥＡ変調器）からなる。
【００１９】
位相変調器１２の出力光は、偏波制御装置１４を介して偏波モード分散デバイス（複屈折媒体）１６に入射する。偏波モード分散デバイス１６による常光線と異常光線の間の時間差がΔｔであるとする。ここでは、理解しやすいように、Δｔは、Ｐより小さいものとする。後述するように、より一般的には、Δｔは、偏波モード分散デバイス１６に入力する光クロックパルスのパルス幅Ｐ以内である必要はなく、光クロックパルスの１周期１／ｆ０以上であってもよい。
【００２０】
偏波制御装置１４は、偏波モード分散デバイス１６の常光線（又は異常光線）の偏波方向に対して４５度傾いた偏波方向になるように、位相変調器１２の出力光の偏波を制御する。位相変調器１２の出力光の偏波が偏波モード分散デバイス１６の常光線（又は異常光線）の偏波方向に対して４５度傾いた状態に保たれている場合、偏波制御装置１４は不要である。
【００２１】
偏波モード分散デバイス１６は、入射光（実質的には位相変調器１２から出力される光クロックパルス）を、互いに直交する２つの偏波成分に分割し、Δｔの時間差で出力する。
【００２２】
図２の波形３４は、例えば、偏波モード分散デバイス１６から出力される常光線（又は異常光線）成分を示し、波形３６は、偏波モード分散デバイス１６から出力される異常光線（又は常光線）成分を示す。
【００２３】
偏波モード分散デバイス１６の出力光は、偏波制御装置１８を介して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０に入射する。偏波制御装置１８は、偏波モード分散デバイス１６から出力される常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向が、偏光ビームスプリッタ２０の偏波方向に対して４５度傾いた方向になるように、偏波モード分散デバイス１６の出力光の偏波を制御する。偏波モード分散デバイス１６から出力される常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向が偏光ビームスプリッタ２０の偏波方向に対して４５度傾いている状態が保証される場合、偏波制御装置１８は不要である。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ２０の偏波方向が、偏波モード分散デバイス１６から出力される常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向に対して４５度傾斜しているので、偏光ビームスプリッタ２０は、入力する常光線成分と異常光線成分の光位相と光強度の組み合わせに従い、図２に波形３８，４０で示す２種類の光パルスを出力端子２２，２４に出力する。
【００２５】
図３，図４及び図５は、偏光ビームスプリッタ２０の偏波方向Ｓ，Ｐと、入射光の常光線成分及び異常光線成分の偏波方向の関係を示す。図３、図４及び図５を参照して、偏光ビームスプリッタ２０の作用を説明する。
【００２６】
常光線成分の光パルスと異常光線成分の光パルスが重なる部分では、常光線に位相πの光パルスがあるが、異常光線には光パルスが無い第１の状態（図３）と、常光線及び異常光線共に、位相πの光パルスがある第２の状態（図５）と、常光線には光パルスが無いが、異常光線には位相πの光パルスが存在する第３の状態（図４）の３つの状態がある。図２から容易に理解できるように、第１の状態の期間はΔｔ、第２の状態の期間はＰ−Δｔ、第３の状態の期間はΔｔである。
【００２７】
第１の状態では、図３に示すように、偏光ビームスプリッタ２０は、常光線成分をＳ偏波と、これに直交するＰ偏波に分離し、それぞれを出力端子２２，２４に出力する。図２の波形３８は、出力端子２２から出力されるＳ偏波の光クロックパルス波形を示し、波形４０は、出力端子２４から出力されるＰ偏波の光クロックパルス波形を示す。第１の状態（期間Δｔ）では、出力端子２２，２４の両方で光パルスが存在する。
【００２８】
第２の状態では、常光線の成分と異常光線の両方で光パルスが存在し、その位相が共にπであるので、図５に示すように、偏光ビームスプリッタ２０は、常光線成分と異常光線を合成したＰ偏波のみからなる光パルスを出力する。従って、第２の状態（期間Ｐ−Δｔ）では、波形４０に示すように、出力端子２４から出力される光パルスの振幅が第１の状態の２倍になるが、出力端子２２では、波形３８に示すように光パルスが存在しない。
【００２９】
第３の状態では、第１の状態とは逆の位相関係になるものの、強度としては第１の状態と同じであり、図４に示すように、偏光ビームスプリッタ２０は、異常光線成分をＳ偏波と、これに直交するＰ偏波に分離し、それぞれを出力端子２２，２４に出力する。図２の波形３８は、出力端子２２から出力されるＳ偏波の光クロックパルス波形を示し、波形４０は、出力端子２４から出力されるＰ偏波の光クロックパルス波形を示す。第３の状態（期間Δｔ）では、出力端子２２，２４の両方で光パルスが存在する。
【００３０】
このようにして、偏光ビームスプリッタ２０のＳ偏波出力から、波形３８に示すように、パルス幅Δｔ、周波数２ｆ０の光クロックパルスが得られる。パルス幅Δｔは、偏波モード分散デバイス１６により変更できる。すなわち、本実施例では、従来例に比べてはるかに自由に光パルス幅を設定できる。原理的には、デューティ比をほぼ０からほぼ１００％の範囲で自由に設定できる。
【００３１】
出力波形から容易に理解できるように、偏光ビームスプリッタ２０を使用する実施例を説明したが、偏光ビームスプリッタ２０の代わりに、Ｓ偏波を抽出する偏光子を用いても良いことは明らかである。
【００３２】
（第２実施例）
次に、相補的な光パルス波形の倍周波数の光クロックパルスを得られる実施例を説明する。
【００３３】
図６は、第２実施例の概略構成ブロック図を示し、図７は、そのタイミングチャートを示す。
【００３４】
光クロック発生装置１１０ａは、波長λ０、パルス幅Ｐ、周波数ｆ０の直線偏波の光クロックパルス１３０（図７）を出力し、ＣＷ光源１１０ｂは、波長λ０とは異なる波長λ１の連続レーザ光（ＣＷ光）を出力する。ＷＤＭ光カップラ１１１は、光クロック発生装置１１０ａの出力光とＣＷ光源１１０ｂの出力光を合波して、位相変調器１１２に印加する。この実施例では、後述する偏波モード分散デバイス１１６により光パルス幅を選択、調節できるので、光クロックパルス発生装置１１０ａの出力する光クロックパルスのディーティ比は５０％程度で良い。
【００３５】
位相変調器１１２は、位相変調器１２と同様に直流電圧ＶＤＣを印加され、ＷＤＭ光カップラ１１１を介して、光クロック発生装置１１０ａの出力光クロックとＣＷ光源１１０ｂの出力ＣＷ光が入力する。位相変調器１１２は、光クロック発生装置１１０ａの出力光クロックの強度変動に応じて、ＣＷ光源１１０ｂの出力ＣＷ光の位相を変調する。光クロック発生装置１１０ａの出力光クロックの光パルスが存在しない期間（光パルス不在区間）と光パルスの存在する期間（光パルス区間）で、ＣＷ光の受ける位相変調の位相差がπになるように、バイアス電圧ＶＤＣを設定しておく。これにより、位相変調器１１２から出力される波長λ１の光は、図７の波形１３２に示すように、位相変調される。位相変調器１１２は、位相変調器１２と同様に、半導体光増幅器（ＳＯＡ）又は電気吸収型光変調器（ＥＡ変調器）からなる。
【００３６】
位相変調器１１２の出力光は、偏波制御装置１１４を介して偏波モード分散デバイス（複屈折媒体）１１６に入射する。位相変調器１１２の出力光の内、波長λ０の光クロックパルス成分は、以後、使用されないので、位相変調器１１２と偏波制御装置１１４の間にＷＤＭ光カップラを配置して、除去しても良い。
【００３７】
偏波モード分散デバイス１１６は、偏波モード分散デバイス１６と同様に、常光線と異常光線の間の時間差がΔｔであるとする。第１実施例と同様に、Δｔは、Ｐより小さいものとする。後述するように、より一般的には、Δｔは、偏波モード分散デバイス１６に入力する光クロックパルスのパルス幅Ｐ以内である必要はなく、光クロックパルスの１周期１／ｆ０以上であってもよい。
【００３８】
偏波制御装置１１４は、偏波モード分散デバイス１１６の常光線（又は異常光線）の偏波方向に対して４５度傾いた偏波方向になるように、位相変調器１１２から出力される波長λ１のＣＷ光の偏波を制御する。位相変調器１１２から出力される波長λ１のＣＷ光の偏波が偏波モード分散デバイス１１６の常光線（又は異常光線）の偏波方向に対して４５度傾いた状態に保たれている場合、偏波制御装置１１４は不要である。
【００３９】
偏波モード分散デバイス１１６は、入射光（実質的には、位相変調器１１２から出力される波長λ１の位相変調されたＣＷ光）を、互いに直交する２つの偏波成分に分割し、Δｔの時間差で出力する。図７の波形１３４は、例えば、偏波モード分散デバイス１１６から出力される波長λ１の常光線（又は異常光線）成分を示し、波形１３６は、偏波モード分散デバイス１１６から出力される波長λ１の異常光線（又は常光線）成分を示す。
【００４０】
偏波モード分散デバイス１１６の出力光は、波長λ１のみを通過し、波長λ０を遮断する光バンドパスフィルタ１１７及び偏波制御装置１１８を介して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１２０に入射する。位相変調器１１２と偏波制御装置１１４の間で波長λ０の光クロックパルス成分を除去している場合、原理的には、光バンドパスフィルタ１１７は不要である。
【００４１】
偏波制御装置１１８は、光バンドパスフィルタ１１７から出力される偏波モード分散デバイス１１６の波長λ１の常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向が、偏光ビームスプリッタ１２０の偏波方向に対して４５度傾いた方向になるように、光バンドパスフィルタ１１７の出力光の偏波を制御する。光バンドパスフィルタ１１７から出力される偏波モード分散デバイス１１６の波長λ１の常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向が偏光ビームスプリッタ１２０の偏波方向に対して４５度傾いている状態が保証される場合、偏波制御装置１１８は不要である。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ１２０の偏波方向が、光バンドパスフィルタ１１７から出力される偏波モード分散デバイス１１６の波長λ１の常光線（又は異常光線）の成分の偏波方向に対して４５度傾斜しているので、偏光ビームスプリッタ１２０は、常光線成分と異常光線成分の光位相の組み合わせに従い、図７に波形１３８，１４０で示す相補的な２倍周波数の２種類の光パルスを出力端子１２２，１２４に出力する。
【００４３】
図８、図９，図１０及び図１１は、偏光ビームスプリッタ１２０の偏波方向Ｓ，Ｐと、入射する常光線成分及び異常光線成分の偏波方向の関係を示す。図８乃至図１１を参照して、偏光ビームスプリッタ１２０の作用を説明する。
【００４４】
図７の波形１３４，１３６から分かるように、常光線成分と異常光線成分がΔｔだけ時間的にずれているので、常光線の位相と異常光線の位相の組み合わせとして、（０，０）、（π，０）、（０，π）及び（π，π）の４種類がある。図８は、（０，０）の場合を示す、図９は、（π，０）の場合を示す。図１０は、（０，π）の場合を示す。図１１は、（π，π）の場合を示す。
【００４５】
図７の波形１３４，１３６から、偏光ビームスプリッタ１２０への入射光の位相は、（０，０）、（π，０）、（π，π）及び（０，π）の順番で循環的に変化する。この結果、出力端子１２２から、光パルス幅がΔｔで、周波数２ｆ０の光クロックパルス（波形１３８）が出力され、出力端子１２４から、光パルス幅がＰ−Δｔで、周波数２ｆ０の光クロックパルス（波形１４０）が出力される。即ち、倍周波数で、相補的な波形の２種類の光クロックパルスを同時に得ることができる。一方の波形の光クロックパルスのみが必要な場合、対応する偏波方向を選択する偏光子を偏光ビームスプリッタ１２０の代わりに配置すれば良いことは明らかである。
【００４６】
パルス幅Δｔ，Ｐ−Δｔは、偏波モード分散デバイス１６により変更できる。すなわち、本実施例では、従来例に比べてはるかに自由に光パルス幅を設定できる。原理的には、デューティ比をほぼ０からほぼ１００％の範囲で自由に設定できる。更なる利点として、波長変換を使用するので、出力光パルスクロックの波長を柔軟に選択できる。
【００４７】
光バンドパスフィルタ１１７は、位相変調器１１２と偏波制御装置１１４の間、偏波制御装置１１４と偏波モード分散デバイス１１６の間、偏波制御装置１１８と偏光ビームスプリッタ１２０の間の何れに配置しても良い。
【００４８】
（第３実施例）
図６に示す実施例では、波長λ１のＣＷ光と波長λ０の光クロックパルスを同方向で位相変調器１１２に入力したが、両光を反対方向に伝搬するように位相変調器１１２に入力しても良い。図１２は、その変更例の概略構成ブロック図を示す。図６に示す構成要素と同じ作用の構成要素には同じ符号を付してある。
【００４９】
図１２に示す構成では、位相変調器１１２と偏波制御装置１１４の間にＷＤＭ光カップラ１３０を配置して、光クロックパルス発生装置１１０ａの出力光を後側から位相変調器１１２に入力している。これにより、波長λ１を選択的に透過する光バンドパスフィルタ１１７は不要になる。しかし、位相反射器１１２の端面における反射が存在し得るので、光バンドパスフィルタ１１７は、その反射光を除去するのに有用である。第２実施例と同様に、光バンドパスフィルタ１１７は、ＷＤＭ光カップラ１３０と偏波制御装置１１４の間、偏波制御装置１１４と偏波モード分散デバイス１１６の間、偏波制御装置１１８と偏光ビームスプリッタ１２０の間の何れに配置しても良い。
【００５０】
位相変調器１１２内で波長λ１のＣＷ光と波長λ０の光クロックパルスを互いに逆方向に伝搬させると、位相変調器１１２で吸収されない波長λ０の光クロックパルスがＣＷ光源１１０ｂに入力し、ＣＷ光源１１０ｂの波長を乱す可能性がある。それを避けるには、図１２に示すように、ＣＷ光源１１０ｂと位相変調器１１２の間にＷＤＭ光カップラ１３２を配置し、位相変調器１１２からの波長λ０の成分を外部に放出するようにすればよい。
【００５１】
（その他）
偏波モード分散デバイス１６，１１６の時間差Δｔは、一般的には、偏波モード分散デバイス１６、１１６に入力する光クロックパルスのパルス幅Ｐ以内である必要はなく、光クロックパルスの１周期１／ｆ０以上であってもよい。偏波モード分散デバイス１６、１１６の出力において、ある光クロックパルスの常光線成分と、隣接する又は２つ以上離れた光クロックパルスの異常光線成分とが時間的に重なっても、以上に説明したのと同様の作用効果が得られるからである。その場合、Δｔからｎ×１／ｆ０を除去した値が、偏波モード分散デバイス１６，１１６の実質的な偏波モード分散量になる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、光パルス幅を柔軟に変更できる光クロック逓倍を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】 第１実施例のタイミングチャートである。
【図３】 偏光ビームスプリッタ２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第１の関係を示す図である。
【図４】 偏光ビームスプリッタ２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第２の関係を示す図である。
【図５】 偏光ビームスプリッタ２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第３の関係を示す図である。
【図６】 本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。
【図７】 第２実施例のタイミングチャートである。
【図８】 偏光ビームスプリッタ１２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第１の関係を示す図である。
【図９】 偏光ビームスプリッタ１２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第２の関係を示す図である。
【図１０】 偏光ビームスプリッタ１２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第３の関係を示す図である。
【図１１】 偏光ビームスプリッタ１２０における入力光の常光線及び異常光線と、出力光のＳ偏波及びＰ偏波との第４の関係を示す図である。
【図１２】 本発明の第３実施例の概略構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０：光クロック発生装置
１２：位相変調器
１４：偏波制御装置
１６：偏波モード分散デバイス
１８：偏波制御装置
２０：偏光ビームスプリッタ
２２，２４：出力端子
１１０ａ：光クロック発生装置
１１０ｂ：ＣＷ光源
１１１：ＷＤＭ光カップラ
１１２：位相変調器
１１４：偏波制御装置
１１６：偏波モード分散デバイス
１１７：光バンドパスフィルタ
１１８：偏波制御装置
１２０：偏光ビームスプリッタ
１２２，１２４：出力端子
１３０，１３２：ＷＤＭ光カップラ
Claims (13)
- 入力光クロックパルスのパルス区間の位相をπだけシフトする位相変調器（１２）と、
互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイスであって、当該位相変調器の出力光が当該偏波モード分散デバイスの当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、当該位相変調器の出力光を当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波モード分散デバイス（１６）と、
特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイス（２０）であって、当該偏波モード分散デバイスの出力光の当該第１の偏波成分が当該偏光デバイスの当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射する偏光デバイス
とを具備することを特徴とする光クロック逓倍装置。 - 更に、当該偏波モード分散デバイスの入力側及び出力側のそれぞれに、偏波制御装置（１４，１８）を具備する請求項１に記載の光クロック逓倍装置。
- 入力光クロックパルスのパルス区間の位相をπだけシフトする位相シフトステップ（１２）と、
互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイス（１６）に当該位相変調器の出力光を当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、これにより、当該位相シフトステップにより位相をシフトされた当該入力光クロックパルスを当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波分離ステップと、
特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイス（２０）に、当該偏波モード分散デバイスの出力光を、当該第１の偏波成分が当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向になるように入射することにより、当該偏波分離ステップで分離された当該第１及び第２の偏波成分から当該特定偏波成分を取り出すステップ
とを具備することを特徴とする光クロック逓倍方法。 - 更に、当該偏波分離ステップの前後のそれぞれに、偏波を制御するステップを具備する請求項３に記載の光クロック逓倍方法。
- 第１の波長（λ１）のＣＷ光を発生するＣＷ光源（１１０ｂ）と、
当該第１の波長とは異なる第２の波長（λ０）の入力光クロックパルスと、当該ＣＷ光源の出力光が入力し、当該入力光クロックパルスの光パルス区間と光パルス不在区間とでπの位相差を当該ＣＷ光に与える位相変調器（１２０）と、
互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイスであって、当該位相変調器から出力される当該第１の波長の光が当該偏波モード分散デバイスの当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、当該位相変調器から出力される当該第１の波長の光を当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波モード分散デバイス（１１６）と、
当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光から特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイス（１２０）であって、当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光の当該第１の偏波成分が当該偏光デバイスの当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射する偏光デバイス
とを具備することを特徴とする光クロック逓倍装置。 - 更に、当該位相変調器（１１２）と当該偏光デバイス（１２０）の間に配置され、当該第１の波長(λ１)を透過し、当該第２の波長を除外する光フィルタ（１１７）を具備する請求項５に記載の光クロック逓倍装置。
- 更に、当該偏波モード分散デバイス（１２０）の入力側及び出力側のそれぞれに、偏波制御装置（１１４，１１８）を具備する請求項５に記載の光クロック逓倍装置。
- 更に、当該入力光クロックパルスに当該ＣＷ光源の出力光を合波して当該位相変調器（１１２）に印加する光カップラ（１１１）を具備する請求項５に記載の光クロック逓倍装置。
- 更に、当該位相変調器（１１２）の、当該第１の波長のＣＷ光の出力側に置かれる光カップラであって、当該位相変調器（１１２）から出力される当該第１の波長のＣＷ光を当該偏波モード分散デバイスに供給し、当該入力光クロックパルスを当該位相変調器（１１２）に供給する光カップラ（１３０）を具備する請求項５に記載の光クロック逓倍装置。
- ＣＷ光源（１１０ｂ）により第１の波長（λ１）のＣＷ光を発生させるＣＷ光発生ステップと、
当該第１の波長とは異なる第２の波長（λ０）の入力光クロックパルスと、当該ＣＷ光源から出力されるＣＷ光を位相変調器（１２０）に入力し、当該入力光クロックパルスの光パルス区間と光パルス不在区間とでπの位相差を当該ＣＷ光に与える位相変調ステップと、
互いに直交する第１及び第２の偏波間で所定時間差を有する偏波モード分散デバイス（１１６）に、当該位相変調器から出力される当該の第１の波長の光を当該第１及び第２の偏波の何れか一方に対して実質的に４５度傾いた偏波方向で入射し、これにより、当該位相変調器から出力される当該第１の波長の光を当該第１の偏波成分と当該第２の偏波成分に分離する偏波分離ステップと、
当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光から特定偏波方向成分を取り出す偏光デバイス（１２０）に、当該偏波モード分散デバイスから出力される当該第１の波長の光を、当該第１の偏波成分が当該特定偏波方向に対して実質的に４５度傾いた偏波方向になるように入射することにより、当該偏波分離ステップで分離された当該第１及び第２の偏波成分から当該特定偏波成分を取り出すステップ
とを具備することを特徴とする光クロック逓倍方法。 - 更に、当該偏波分離ステップの前後のそれぞれに、偏波を制御するステップを具備する請求項１０に記載の光クロック逓倍方法。
- 更に、当該入力光クロックパルスに当該ＣＷ光源の出力光を合波して当該位相変調器（１１２）に印加するステップを具備する請求項１０に記載の光クロック逓倍方法。
- 更に、当該位相変調器（１１２）の、当該第１の波長のＣＷ光の出力側に置かれる光カップラ（１３０）により、当該位相変調器（１１２）から出力される当該第１の波長のＣＷ光を当該偏波モード分散デバイスに供給し、当該入力光クロックパルスを当該位相変調器（１１２）に供給するステップを具備する請求項１０に記載の光クロック逓倍方法。
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