JP3979047B2 - 光パルス信号認識装置及び光分配器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いる光パルス信号について、その全部または一部（例えば、パケット信号におけるヘッダー信号）を認識し得る光パルス信号認識装置及び光分配器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットを初めとするネットワークシステムにおけるデータ通信のより一層の高速化が要求されており、１Ｔｂ／ｓ（テラビット／秒＝１０12ビット／秒）級の超高速光通信システムの必要性が高まっている。この１Ｔｂ／ｓ級の超高速光通信システムの伝送方式としては、波長多重法、時分割多重法、及びパケット信号を伝送する方法等が考えられている。
【０００３】
波長多重法は、１０〜４０Ｇｂｐｓ（ギガビット／秒＝１０9ビット／秒）の速度を持つ複数チャンネルの信号光の波長を少しずつ変えて多重化した上で光ファイバ伝送路に送出し、受光側で信号光を複数チャンネルに分配した上で読みとる方法である。この方法は、多重化前及び分配後の信号は、パケット信号になっている。
【０００４】
時分割多重法は、１０〜４０Ｇｂ／ｓの速度を持つ複数チャンネルの信号光を時間的にシリアルな信号光に多重化して光ファイバ伝送路に送出し、受信側で信号光を複数チャンネルに分配した上で読み取る方法である。この方法も、多重化前及び分配後の信号は、パケット信号になっている。また、この方法は、多重化前及び分配後の信号を電気的に制御できる利点を有するが、多重化及び分配の際にはチャンネル間のタイミング制御を行わなければならない。
【０００５】
それに対して、テラビット信号（テラビット級の信号をいう。）をパケットとして伝送する方法（パケット伝送方式）は、パケットごとに信号を処理できるので送受信のロジックを簡単化することができる。
【０００６】
パケット信号を受信・分配する場合、各パケット信号の伝送先を認識し、そのパケット信号を伝送先の伝送路に振り分けなければならない。そのため、各パケット信号は、伝送先のアドレス情報を含んだヘッダー部分（ヘッダー信号）と、送信したい情報であるパケット信号本体（ペイロード）とから構成される。
【０００７】
従来、ヘッダー信号を認識するためには、ヘッダー信号を一旦電気信号に変換した上で電気的に認識していた。
【０００８】
しかしながら、現状では電気的処理速度は１０Ｇｂｐｓあるいは４０Ｇｂｐｓ程度が上限であって、それより高速の１００Ｇｂｐｓあるいは１Ｔｂｐｓの信号を処理することはできない。仮に電気的に処理できるようになったとしても、多段階の演算が必要になるため、ヘッダー信号を電気的に認識するためのヘッダー認識装置の構成は複雑にならざるを得ず、認識速度が遅くなる。
【０００９】
この問題を解決するため、特願２０００−２４５７０２号には、パケット信号に含まれているヘッダー情報を光信号のままで処理して認識する技術が開示されている。この技術では、ヘッダー情報を光信号のままで処理して信号光パルスとアドレス信号とを１ビットずつ比較している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願２０００−２４５７０２号に記載された技術では、信号光パルスとアドレス信号とを１ビットずつ比較するので、多数の演算光回路を必要とするので構成が複雑であり、一括して処理と認識を行うことができない、という問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するために成されたものであり、１Ｔｂ／ｓ級のパケット信号の複数ビットをそのまま一括認識することが可能な光パルス信号認識装置及び光分配器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、非線形光学媒質を備え、該非線形光学媒質に制御光が照射されることにより、照射されたシリアル信号光と前記制御光の重複領域において前記シリアル信号光を透過又は反射すると共にパラレル信号光に変換する光スイッチ手段と、前記シリアル信号光と同期し、かつ前記シリアル信号光よりも長い所定周期の制御光を、前記シリアル信号光と所定角度を成して前記光スイッチ手段に照射する制御光照射手段と、前記パラレル信号光の各信号光に対応した透過部及び非透過部から成るマスクパターンを備えたマスク部材及び前記パラレル信号光の光強度を検出する光強度検出手段から成る、又は、前記マスクパターンの透過部に対応する位置にのみ配置された前記パラレル信号光の光強度を検出する光検出器から成る検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
光スイッチ手段は、高速応答性を有する非線形光学媒質を備えている。すなわち、この非線形光学媒質に制御光が照射されることにより、光の吸収率や屈折率等が変化する。光スイッチ手段には、シリアル信号光が信号光照射手段等により照射される。そして、照射されたシリアル信号光と制御光の重複領域においては、非線形光学効果により、シリアル信号光が透過又は反射されると共にパラレル信号光に変換される。
【００１４】
制御光照射手段は、シリアル信号光と同期し、かつシリアル信号光よりも長い所定周期の制御光を、シリアル信号光と所定角度を成して光スイッチ手段に照射する。これにより、制御光とシリアル信号光の重複領域がシリアル信号光の周期に同期して移動し、シリアル信号光から所定数の各信号光（パルス）が分離して取り出され、パラレル信号光が得られる。制御光の所定周期は、パラレル信号光の各信号光の数やシリアル信号光の周期等に基づいて定められる。
【００１５】
検出手段は、前記パラレル信号光の各信号光に対応した透過部及び非透過部から成るマスクパターンを備えたマスク部材及び前記パラレル信号光の光強度を検出する光強度検出手段から成る、又は、前記マスクパターンの透過部に対応する位置にのみ配置された前記パラレル信号光の光強度を検出する光検出器から成る。
【００１６】
検出手段がマスク部材及び光強度検出手段から成る場合、マスクパターンは、パラレル信号光の各信号光に対応した透過部及び非透過部の組み合わせからなる。すなわち、１つの透過部又は非透過部は１つの信号光を透過又は非透過させる。従って、透過部の数に応じた光強度を検出することによって、パラレル信号光のパターンがマスクパターン（所定パターン）と一致することを検出する、すなわちパラレル信号光のパターンを認識することができる。すなわち、透過部の数又は非透過部の数に応じた光強度を検出することは、パラレル信号光のパターンとマスクパターンとの排他的非論理和（ＸＮＯＲ）の演算をすることに相当する。その際、あいまいさを排除して一義的に認識するために、入力信号パターンを一定の規則に従って限定する。
【００１７】
なお、光強度検出手段の形状をマスクパターンと同様の形状、すなわち、マスクパターンの透過部に対応する位置のみの光強度を検出することができる形状とした構成として、検出手段をマスクパターンの透過部に対応する位置にのみ配置された前記パラレル信号光の光強度を検出する光検出器から成る構成として、マスク部材を省略するようにしてもよい。
【００１８】
このように、前記パラレル信号光の各信号光に対応した透過部及び非透過部から成るマスクパターンを備えたマスク部材及び前記パラレル信号光の光強度を検出する光強度検出手段から成る、又は、前記マスクパターンの透過部に対応する位置にのみ配置された前記パラレル信号光の光強度を検出する光検出器から成る検出手段により検出するため、簡単な構成で、かつ高速にパラレル信号光の各信号光を一括認識することができる。
【００１９】
また、請求項３に記載したように、前記マスク部材は、前記パラレル信号光の各信号光の配列方向と直交する方向に配列された複数の異なるマスクパターンを備え、かつ前記マスクパターンの数と同数の光強度検出手段が前記マスクパターンに対応した位置に各々配置された構成としてもよい。
【００２０】
また、請求項３に記載したように、前記透過部及び非透過部が同数となるように構成してもよい。
【００２１】
また、請求項４に記載したように、前記信号光を所定方向に直線偏光する第１偏光子と、前記制御光を前記所定方向に対して所定角度傾けた方向に直線偏光する第２偏光子と、前記パラレル信号光の前記所定方向と直交する方向の直線偏光成分を検出する検光子と、をさらに備え、前記光スイッチ手段は、前記第２偏光子により直線偏光された制御光が照射されることにより前記第１偏光子により直線偏光された信号光について、前記所定方向と直交する方向の直線偏光成分を生じさせる構成としてもよい。
【００２２】
また、請求項５に記載したように、前記光スイッチ手段は、光スイッチ薄膜としてもよい。
【００２３】
また、請求項６に記載したように、前記光スイッチ薄膜は、スクエアリリウム色素のＪ会合体からなる色素会合体薄膜としてもよい。
【００２４】
また、請求項７に記載したように、前記光スイッチ薄膜は、フタロシアニン色素からなるものとしてもよい。
【００２５】
また、請求項８に記載したように、前記光スイッチ手段は、底面に光反射部を有する反射型の光プリズムを含み、前記各シリアル信号光は、前記光反射部に所定角度を成して入射すると共に、前記制御光は、前記光反射部に略垂直に入射するように構成してもよい。
【００２６】
また、請求項９に記載したように、前記シリアル信号光を複数のシリアル信号光に分岐させ、かつ各シリアル信号光を所定時間ずつ遅延して前記光スイッチへ出力する光導波手段をさらに備えてもよい。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、前記請求項１〜９記載の光パルス信号認識装置と、前記シリアル信号光を前記光パルス信号認識装置による処理時間に応じて所定時間遅延して出力する遅延手段と、前記遅延手段から出力されたシリアル信号光を前記光パルス信号認識装置による認識結果に基づいて分配する切替スイッチと、を備えたことを特徴とする。
【００２８】
遅延手段は、シリアル信号光を光パルス信号認識装置による処理時間に応じて所定時間遅延して出力する。この遅延時間は、一括認識するパラレル信号光の各信号光の数やシリアル信号光の周期などに基づいて定められる。
【００２９】
切替スイッチは、光パルス信号認識装置による認識結果に基づいて遅延手段から出力されたシリアル信号光を分配する。
【００３０】
このように、請求項１〜９記載の光パルス信号認識装置を用いているため、高速にシリアル信号光を分配することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の光パルス信号認識装置１０を示す概略構成図である。光パルス信号認識装置１０は、図１に示すように、信号光を射出する光ファイバー１２と、光ファイバー１２から射出された信号光パルス列であるシリアル信号光を平行化するレンズ１４と、レンズ１４を透過した信号光の一部を所定のパターンに従って透過させるためのマスクパターンが形成されたマスク部材１６と、制御光が照射されることにより光透過率が変化する空間光スイッチとしての光スイッチ薄膜１８と、制御光発生手段（不図示）からの光を射出する光ファイバー２０及びレンズ２２等を含んで構成される制御光照射装置２３と、光スイッチ薄膜１８を透過した信号光を検出する光検出器２４と、から構成される。
【００３３】
レンズ１４は、光パルス信号であるテラビット級の光パルス列からなるパケット信号（シリアル信号）から、進行方向に垂直な面内で広がりがあり（進行方向に対して、面で進行する）、かつ、断面積が変動しない平行信号光２６を形成するものである。すなわち、光ファイバー１２等から射出された光パルス信号は、射出とともに拡大しレンズ１４に到達すると、平行信号光２６にされる。当該機能を有するものであれば、特にその構成は限定されるものではない。本実施形態においては、繰り返し周期１ｐｓ、パルス幅３００ｆｓの光パルス信号であるパケット信号のヘッダー信号を、レンズ１４によりビーム径１０ｍｍの平行信号光２６とした。
【００３４】
マスク部材１６には、詳細は後述するが、予め定めた所定のマスクパターンが形成されている。
【００３５】
光空間スイッチである光スイッチ薄膜１８は、制御光２５が入射中に光透過率が増加し、平行信号光２６を透過し得る機能を有する。
【００３６】
本発明に用いられる光スイッチ薄膜１８としては、例えば特開平１１−１５０３１号公報に示されているように１Ｔｂｉｔ／ｓ以上のシリアル信号を空間的に１次元又は２次元の多チャンネルのパラレル信号に変換するものを用いればよい。具体的には、特開平１１−２８２０３４号公報の段落番号０００９〜段落番号００１９間に開示されているスクエアリリウムＪ会合体からなる色素会合体薄膜が好ましいものとして挙げられる。また、特願平１１−１２５２５４号の段落番号００３９〜段落番号００７４間に開示されている色素会合体膜、並びに第１〜５の実施の形態の色素会合体Ａからなる光スイッチも、好ましいものとして挙げられる。
【００３７】
その他、高速光応答性を持つ光スイッチ薄膜の材料として、ＭＱＷ（多重量子井戸構造）化合物半導体、フタロシアニン類の色素、ポリジアセチレンやポリチオフェンなどのπ共役系高分子、スクエアリリウムなどの色素会合体、Ｃ60やＣ70などのフラーレン薄膜などを用いることができる。また、波長変換材料であるＢＢＯ（β−ＢａＢ2Ｏ4）などを用いることもできる。
【００３８】
本実施形態において、光スイッチ薄膜１８としては、特願平１１−１２５２５４号の段落番号００５５に記載の色素会合体Ａ（スクエアリリウムＪ会合体薄膜）を用いた。当該色素会合体Ａは、非線形光学効果がある非線形光学媒質であり、エネルギー密度０．１Ｊ／ｍ2以上の光パルスが入射されると光透過率が増大する。
【００３９】
制御光照射装置２３は、平行信号光２６と同期し、かつ光パルス信号である前記パケット信号よりも周期の長い、進行方向に垂直な面内で広がりのある（具体的には、ビーム径１０ｍｍの平行光である）制御光２５を形成し、平行信号光２６と所定の角度を以って光スイッチ薄膜１８に照射する。本実施形態において、制御光２５のエネルギーは５０μＪ（エネルギー密度として、約０．６４Ｊ／ｍ2）とした。また、本実施形態において、平行信号光２６と制御光２５との為す角としては、１７°とした。なお、本発明において、詳細は後述するが、上記「所定角度」は、光パルス信号のうちパラレル信号光として切り出すべきビット数、光スイッチ薄膜１８の面積、所望とするチャンネル数、光パルス信号（または平行信号光２６）および制御光２５の繰り返し周期・波長、平行信号光２６および制御光２５のビーム径、等から決定される。
【００４０】
「平行信号光と同期」するとは、パケット信号光から変換された、制御すべき平行信号光２６と同時に光スイッチ薄膜１８に照射されるように、タイミングを合わせて制御光２５が照射されることを示す。制御光２５は、平行信号光２６よりも周期（繰り返し周期）が長くなるように設定される。例えば、パケット信号のうち一部の信号（例えばヘッダー信号）のみを一括して認識するような場合には、ヘッダー信号が光スイッチ薄膜１８に照射するときだけ制御光２５が照射されればよいため、パケット信号のパケット長をＡビット、平行信号光２６の繰返し周期をＢ（ｐｓ）とすると、制御光２５の繰返し周期Ｃは、Ｃ＝Ｂ×Ａ（ｐｓ）となる。また、パケット信号全てをＤビットづつに分割して認識する場合には、制御光２５はＤビット毎に照射されればよいため、制御光２５の繰返し周期Ｅは、Ｅ＝Ｂ×Ｄ（ｐｓ）となる。なお、制御光２５の波長は、使用する光スイッチ薄膜１８の種類により異なり、光スイッチ薄膜１８が光スイッチングされるものを適宜選択すればよい。
【００４１】
光検出器２４は、詳細は後述するが、マスク部材１６に形成されたマスクパターンの数と同じ数だけ設けられ、検出した光強度を光検出信号として出力する。
【００４２】
次に、本実施形態の光パルス信号認識装置を用いて光パルス信号を認識する方法について説明する。まず、従来のようにマスク部材１６が設けられていない場合の認識方法について説明する。
【００４３】
光ファイバー１２の端部からテラビット級の光パルス信号が射出されると、光パルス信号は拡大（拡散）する。当該拡大した光パルス信号、射出とともに拡大する。そしてレンズ１４に照射されると、その屈折率によりビーム径１０ｍｍの平行信号光２６に変換される。
【００４４】
平行信号光２６はそのまま進行し、光スイッチ薄膜１８に照射される。また、平行信号光２６と同期し、かつ光パルス信号である前記パケット信号よりも周期の長い、進行方向に垂直な面内で広がりのある制御光２５を、平行信号光２６と所定の角度を以って光スイッチ薄膜１８に照射する。平行信号光２６は選択的に光スイッチ薄膜１８を透過し、ビット数ｎ（ｎは正の整数）のパラレル信号光２７が形成される。
【００４５】
次に、一例として４ビットのパラレル信号光が形成される様子について図２を参照して説明する。
【００４６】
平行信号光２６は、光スイッチ薄膜１８に対して垂直に照射される。一方、同様に波面を広げた制御光２５は、光スイッチ薄膜１８に対して傾斜した方向から、平行信号光と所定角度θを成して照射される（図２（Ａ））。
【００４７】
光スイッチ薄膜１８に対して傾斜して入射する制御光２５の光路差のため、制御光２５が光スイッチ薄膜１８に照射される時刻は、光スイッチ薄膜１８の位置により異なる。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、制御光２５は最初にＰ点に当たり、経時とともに照射箇所が図２における上方へ移動し、図２（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、一定時間経過後にＱ点、Ｒ点、Ｓ点に次々と照射されることになる。
【００４８】
制御光２５がＰ点に照射されるのと同時に平行信号光２６の第１パルス２６−１が照射されると、Ｐ点のみが制御光２５の作用で光透過率が増加しているため、Ｐ点に当たった第１パルス２６−１のみが光スイッチ薄膜１８を透過し、その他の部分に当たった第１パルス２６−１は、透過率が低いため光スイッチ薄膜１８に吸収されてしまい透過しない。このようにして、第１パルス２６−１のうちＰ点に当たった部分のみが切り出される（図２（Ｂ））。
【００４９】
次に、制御光２５がＱ点に照射されるのと同時に平行信号光２６の第２パルス２６−２が照射され、上記第１パルス２６−１の場合と同様、第２パルス２６−２のうちＱ点に当たった部分のみが切り出される（図２（Ｃ））。次にＲ点においても同様に、第３パルス２６−３のうちＲ点に当たった部分のみが切り出され、パラレル信号光２７が形成される（図２（Ｄ））。さらに、Ｓ点においても同様に、第４パルス２６−４のうちＳ点に当たった部分のみが切り出され、パラレル信号光２７が形成される（図２（Ｅ））。
【００５０】
以上のようにして形成されたパラレル信号光２７の各ビットは、従来の場合は、対応するビットごとにそれぞれ独立して設けられた光論理演算素子により論理演算を行うことにより認識していた。
【００５１】
この場合、多数の演算光回路を必要とするので構成が複雑であり、一括して処理と認識を行うことができない。
【００５２】
そこで、本実施形態では、光スイッチ薄膜１８にマスク部材１６を設けることにより、数ビット分の信号光を一括認識するように構成している。
【００５３】
次に、マスク部材１６に形成されたマスクパターンについて説明する。なお、本実施形態では、伝送ビット２ビットで情報ビット１ビットを表す場合について説明する。すなわち、情報ビット１ビットで表現できる真（Ｔ：Ｔｒｕｅ）と偽（Ｆ：Ｆａｌｓｅ）の情報を、信号光の伝送ビット２ビットで表現する。
【００５４】
本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、信号光パルスが「１０」の場合をＴ（真）、信号光パルスが「０１」の場合をＦ（偽）とする。これは、２ビットで１ビットの情報を表すマンチェスター法と呼ばれる信号伝送方法と同様である。なお、以下では、Ｔ＝（１，０）やＦ＝（０，１）を表す２ビットの伝送ビットを、便宜上ビット対と呼ぶことにする。信号光の各ビットの値については、図３（Ａ）に示すように、信号光パルスがある時を１，ない時を０とする。
【００５５】
これに対応して、マスクパターンは、図３（Ｂ）に示すように、信号光を透過する透過部２８Ａ及び信号光を遮断する非透過部２８Ｂで構成されるマスク２８を任意に組み合わせたパターンとなる。すなわち、透過部２８Ａまたは非透過部２８Ｂは伝送ビット１ビット分に対応し、マスクパターンの各ビットの値は、光を透過する透過部２８Ａを１，光を透過しな非透過部２８Ｂを０とする。
【００５６】
これにより、Ｔを表すビット対Ｔ（「１０」）は、Ｔを表すマスクＴを透過するが、Ｆを表すビット対Ｆ（「０１」）はマスクＴを透過しない。また、ビット対Ｆは、Ｆを表すマスクＦを透過するが、ビット対Ｔは、マスクＦを透過しない。
【００５７】
以下に、ｍビット（ｍは正の整数）の情報を２ｍビットで表現する場合の組み合わせを示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
このように、ｍビットのビット対（以下、ｍビット対という）では、Ｎ＝２m種類のパターンが存在するため、これらのパターンを全て認識するには、これらと同じパターンのマスクパターンが全て必要となる。従って、マスク部材１６には、ビット数に応じてＮ種類のマスクパターンが形成されている。例えば２ビット対の場合には、図４（Ａ）に示すような４種類のマスクパターン１６Ａ〜１６ＤがＺ軸方向に沿って形成される。また、この場合、図４（Ｂ）に示すように、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｄの位置に対応して４個の光検出器２４Ａ〜２４ＤがＺ軸方向に沿って配置される。
【００６０】
本実施形態では、マスク周期、すなわち１つの透過部又は非透過部の幅（図４（Ｂ）においてｙ軸方向の長さ）を１ｍｍとし、長さ（図４（Ａ）においてＺ軸方向の長さ）を２ｍｍ弱としており、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｄ全体におけるＺ軸方向の長さが８ｍｍとなるように各マスクパターンを配置している。平行信号光２６のビーム径は１０ｍｍであるため、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｄの１ビット目（図４（Ａ）において一番左側のビット）全てに平行信号光が同時に照射され、その後順に２〜４ビット目（図４（Ａ）において一番右側のビット）まで照射される。平行信号光２６は、マスク部材１６の左側から右側へ向かって１ｍｍ／ｐｓの速度で順に照射される。
【００６１】
ところで、本実施形態では、所定角度を１７°としたが、この所定角度は、以下のようにして決定される。
【００６２】
図５に示すように、信号光と制御光との成す角度をθ、光速をｃ（ｍ／ｓ）、光スイッチ薄膜１８上における制御光の速度をｖ（ｍ／ｓ）とすると、速度ｖは次式で表される。
【００６３】
ｖ＝ｃ／ｓｉｎθ …（１）
また、信号光のパルス周期をＴ（ｐｓ）、マスク周期（マスク１ビット分の幅）をｄ（ｍｍ）とすると、マスク周期ｄは次式で表される。
【００６４】
ｄ＝Ｔ・ｖ＝Ｔ・ｃ／ｓｉｎθ …（２）
ここで、本実施形態では、Ｔ＝１（ｐｓ）、ｄ＝１（ｍｍ）であり、ｃ＝３×１０-8（ｍ／ｓ）であるから、ｓｉｎθは約０．３である必要があり、θは約１７°となる。
【００６５】
光検出器２４Ａ〜２４Ｄは、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｄとその大きさが略同一となっており、マスクパターン１６Ａを透過した信号光は、光検出器２４Ａによりその光強度（に対応する物理量）が検出され、同様にマスクパターン１６Ｂ〜１６Ｄを透過した信号光は、光検出器２４Ｂ〜２４Ｄによりそれぞれ光強度が検出される。
【００６６】
ここで、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｄは、マスクＴとマスクＦの組み合わせであり、「０」と「１」の数が同数となっている。従って、マスクの１つの透過部を透過する光の光強度をＩとすると、光検出器２４Ａ〜２４Ｄで検出される光強度は、０、Ｉ、２Ｉの３種類となる。また、ある２ビット対からなるパターンの信号光がマスクパターン１６Ａ〜１６Ｄに照射された場合、検出される光強度が０又は２Ｉとなる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１個、検出される光強度がＩとなる光検出器に対応するマスクパターンは２個になる。すなわち、検出される光強度が最小値又は最大値となる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１種類しかない。例えば、伝送ビットパターンが「１０１０」の場合、マスクパターン１６Ａを透過した信号光の光強度は、２Ｉとなり、マスクパターン１６Ｂ、１６Ｃを透過した信号光の光強度は、それぞれＩとなり、マスクパターン１６Ｄを透過した信号光の光強度は、０となる。
【００６７】
以下に、ｍ、光強度、及びマスクパターンの数との関係を示す。
【００６８】
【表２】
【００６９】
このように、検出される光強度が最小値又は最大値となる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１種類しかない。従って、光強度が最大値となる光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンとマスクパターンとが一致するか否かの論理演算、すなわち排他的非論理和（ＸＮＯＲ）の演算を行うことができ、光強度が最小値となる光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンとマスクパターンとが不一致であるか否かの論理演算、すなわち排他的論理和（ＸＯＲ）の演算を行うことができる。これにより、伝送ビットを複数ビット一括して認識することができ、パケット信号の一部、例えばヘッダー信号を一括認識したり、パケット信号を所定ビット数づつ一括認識することができる。
【００７０】
例えば、図４に示したように、ｍ＝２の場合には、光強度の閾値Ｔｈを例えば１．５Ｉに設定し、検出された光強度が１．５Ｉ以上の光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンを特定することができる。また、光強度の閾値Ｔｈを例えば０．５Ｉに設定した場合には、検出された光強度が０．５Ｉ以下の光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンを反転したパターンを特定することができる。
【００７１】
次に、上記の光パルス信号認識装置を用いた光分配器について説明する。図６には、光分配器３０の概略構成を示した。
【００７２】
図６に示すように、光分配器３０は、上記で説明した光パルス信号認識装置１０、遅延メモリー３２、及び切替スイッチ３４で構成されている。
【００７３】
遅延メモリー３２は、基幹ネットワークから送信されたパケット信号を、光パルス信号認識装置１０の認識速度に応じて、所定時間遅延させて切替スイッチ３４へ出力する。例えば、図４（Ａ）に示すように、各マスクパターンのビット数が４ビットの場合には、光スイッチ薄膜１８によりパラレル信号光２７に変換され、これが光検出器２４で検出されて光検出信号が切替スイッチ３４へ出力されるのに約４ｐｓかかるため、遅延メモリー３２によるパケット信号の遅延時間は４ｐｓに設定される。すなわち、遅延メモリー３２による遅延時間は、光パルス信号認識装置１０により一括認識できる信号の認識時間と略一致するように設定される。
【００７４】
光パルス信号認識装置１０の光検出器２４Ａ〜２４Ｄにより検出された光強度は、各々光検出信号３５Ａ〜３５Ｄとして切替スイッチ３４へ入力される。
【００７５】
切替スイッチ３４は、例えば図７に示すように、各光検出器、すなわち各マスクパターンに対応したスイッチ（ＳＷ）３６Ａ〜３６Ｄを含んで構成されている。スイッチ３６Ａから３６Ｄは、例えば閾値Ｔｈが１．５Ｉに設定され、入力された光検出信号が１．５Ｉ以上の場合には、スイッチをオンして遅延メモリー３２から入力されたパケット信号を対応する自己のＬＡＮ又は基幹ネットワークへ送出し、１．５Ｉ未満の場合には、スイッチをオフする機能を有する。
【００７６】
図７の例では、パケット信号がマスクパターン１６Ａ〜１６Ｃの何れかと一致した場合には、自己のＬＡＮへパケット信号が取り込まれ、パケット信号がマスクパターン１６Ｄと一致した場合には、基幹ネットワークへパケット信号が送出される。なお、光パルス信号認識装置１０がパケット信号と一致するマスクパターンを特定するための信号を切替スイッチ３４へ送出し、切替スイッチ３４では、この信号に基づいてパケット信号を分配するように構成してもよい。
【００７７】
このように、本実施形態では、透過部及び非透過部の数が同数であるマスクパターンが複数形成されたマスク部材を設け、マスクパターンと同数の光検出器を設けたので、それぞれの光強度をそれぞれ検出するだけで容易に光スイッチ薄膜１８からのパラレル信号光のビットパターンを検出することができる。従って、図１６に示すようなマスク部材がない従来構成の光パルス信号認識装置１０４と比較して、簡単な構成で、かつ光信号のままで複数ビットを認識することができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、光スイッチ薄膜１８にマスク部材１６を重ね合わせた構成となっているが、これに限らず、マスク部材１６を光スイッチ薄膜１８から離間させ、光検出器２４との間に設けてもよい。また、平行化された制御光２５あるいは平行化された信号光２６の光路中に設けてもよい。また、図８に示すように、光検出器２４をマスクパターンと同一形状にする、すなわち、マスクパターンの透過部に対応する位置にのみ光検出器を配置するようにし、マスク部材１６を省略するようにしてもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、光パルス信号として、繰り返し周期１ｐｓのパルス列を用いており、このようにフェムト秒パルスの光パルス信号の認識をすることが勿論可能であるが、本発明においてはフェムト秒オーダーには限定されず、例えば、繰り返し周期１０ｐｓ以下の光パルス列からなる光パルス信号について認識をすることも当然可能である。
【００８０】
なお、本発明において空間光スイッチとしては、上記光スイッチ薄膜１８の如き、平行信号光を選択的に透過する透過型のものには限定されず、平行信号光を選択的に反射する反射型の光スイッチであっても構わない。反射型の光スイッチを空間光スイッチとして用いた場合、制御光を反射面に対して垂直に、かつ、平行信号光を制御光に対して所定の角度を以って当該空間光スイッチに照射させる。該空間光スイッチは、制御光が入射しないときには、平行信号光の反射率は０に近く、制御光が入射している間だけ平行信号光２６の反射率が増加する。
【００８１】
このような反射型の光スイッチは、反射体表面あるいは透明な基板の裏面等に、光スイッチ薄膜を形成した構成である。例えば、光スイッチ薄膜自体、本実施形態で用いている光スイッチ薄膜１８と同一のものを用い、反射体表面にこれを形成したものや、シリコン基板上に形成した低温成長Ｂｅドープ歪ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓのＭＱＷ（多重量子井戸）等を挙げることができる。
【００８２】
以上、光パルス信号認識装置及び光分配器について説明したが、上記実施形態は、あくまでも例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の構成を具備する限り、従来公知の如何なる構成をも転用および／または付加することができる。特に、上記実施形態における具体的な数値は、いずれも構成を説明するために便宜的に用いたものであり、本発明を具現化するに当たり、当業者は、所望とする作用・効果に応じて自由に設計することができる。例えば、認識に用いたパケット信号（光パルス信号）のヘッダー信号（光パルス信号の一部）のビット数は、任意のビット数に設定でき、その場合には、かかるビット数に応じたビット数のパラレル信号光を形成し、これに対応したマスクパターン、該マスクパターンに対応した光検出器を用意して、パラレル信号光のビットパターンを認識すればよい。
【００８３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、マスクパターンの他の形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施形態では、伝送ビット２ｍビットでＮ（＝2mＣm）個の情報を表す場合について説明する。そして、２ｍビットのうちで「１」のビット数をｍ個、「０」のビット数をｍ個としたマスクパターンを用いる。以下に、ビットパターンの例を示す。
【００８５】
【表３】
【００８６】
ビットパターンの組み合わせ数は、Ｎ＝2mＣmで表される。例えば、上記のように、２ｍ＝６（ｍ＝３）の場合には、Ｎ＝6Ｃ3＝２０通りのビットパターンが存在する。これらのパターンを全て認識するには、これらと同じパターンのマスクパターンが全て必要となる。従って、マスク部材１６には、一括認識するビット数ｍに応じてＮ種類のマスクパターンが形成されている。例えばｍ＝２の場合には、図９（Ａ）に示すような６種類のマスクパターン１６Ａ〜１６ＦがＺ軸方向に沿って形成される。また、この場合、図９（Ｂ）に示すように、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｆの位置に対応して６個の光検出器２４Ａ〜２４ＦがＺ軸方向に沿って配置される。
【００８７】
本実施形態では、マスク周期、すなわち１つの透過部又は非透過部の幅（図４（Ｂ）においてｙ軸方向の長さ）を１ｍｍとし、長さ（図９（Ａ）においてＺ軸方向の長さ）を２ｍｍ弱とし、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｆ全体におけるＺ軸方向の長さが１２ｍｍとなるように各マスクパターンを配置した。また、平行信号光２６のビーム径は１５ｍｍとした。これにより、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｆの１ビット目（図９（Ａ）において一番左側のビット）全てに平行信号光が同時に照射され、その後順に２〜４ビット目（図９（Ａ）において一番右側のビット）まで照射される。平行信号光２６は、マスク部材１６の左側から右側へ向かって１ｍｍ／ｐｓの速度で順に照射される。
【００８８】
光検出器２４Ａ〜２４Ｆは、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｆとその大きさが略同一となっており、マスクパターン１６Ａを透過した信号光は、光検出器２４Ａによりその光強度（に対応する物理量）が検出され、同様にマスクパターン１６Ｂ〜１６Ｆを透過した信号光は、光検出器２４Ｂ〜２４Ｆによりそれぞれ光強度が検出される。
【００８９】
ここで、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｆは、「０」に対応する非透過部と「１」に対応する透過部の数が同数となっている。従って、マスクの１つの透過部を透過する光の光強度をＩとすると、光検出器２４Ａ〜２４Ｆで検出される光強度は、０、Ｉ、２Ｉの３種類となる。また、「１」のビットが２個、「０」のビットが２個の４ビットのあるパターンの信号光がマスクパターン１６Ａ〜１６Ｆに照射された場合、検出される光強度が０又は２Ｉとなる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１個、検出される光強度がＩとなる光検出器に対応するマスクパターンは４個になる。すなわち、検出される光強度が最小値又は最大値となる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１種類しかない。例えば、伝送ビットパターンが「１１００」の場合、マスクパターン１６Ａを透過した信号光の光強度は、２Ｉとなり、マスクパターン１６Ｂ〜１６Ｅを透過した信号光の光強度は、それぞれＩとなり、マスクパターン１６Ｆを透過した信号光の光強度は、０となる。
【００９０】
以下に、ｍ、光強度、及びマスクパターンの数との関係を示す。
【００９１】
【表４】
【００９２】
このように、検出される光強度が最小値又は最大値となる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１種類しかない。従って、光強度が最大値となる光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンとマスクパターンとが一致するか否かの論理演算、すなわち排他的非論理和（ＸＮＯＲ）の演算を行うことができ、光強度が最小値となる光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンとマスクパターンとが不一致であるか否かの論理演算、すなわち排他的論理和（ＸＯＲ）の演算を行うことができる。これにより、伝送ビットを複数ビット一括して認識することができ、パケット信号の一部、例えばヘッダー信号を一括認識したり、パケット信号を所定ビット数づつ一括認識することができる。
【００９３】
なお、本実施形態では、マスクパターン及び伝送ビットパターンの「０」のビット数と「１」のビット数とを同数としていたが、これに限らず、ｎビットのうちで「１」のビット数をｍ個（１≦ｍ≦ｎ−１）、「０」のビット数をｎ−ｍ個としてもよい。この場合、Ｎ＝nＣm 通りのマスクパターンが存在する。
【００９４】
また、このときの光強度は、パラレル信号光の各ビットとマスクパターンの「１」のビットとが何個一致するかに応じて、ｍ・Ｉ又はそれ以下の値になる。特に、光強度が最大値ｍ・Ｉになるときは、パラレル信号光とマスクパターンとが一致する場合のみであるため、排他的非論理和の演算をしたのと同じになり、光強度が最大値ｍ・Ｉとなる光検出器に対応するマスクパターンを特定することで信号光のビットパターンを一義的に特定することができる。
【００９５】
一方、マスクパターンの「０」のビット数をｍ個（１≦ｍ≦ｎ−１）、「１」のビット数をｎ−ｍ個とすると、光強度は、パラレル信号光の各ビットとマスクパターンの「１」のビットとが何個一致するかに応じて、ある値となる。特に、光強度が最正小値０になるときは、パラレル信号光とマスクパターンとが全く一致しない場合のみであるため、排他的論理和の演算をしたのと同じになり、光強度が最小値０となる光検出器に対応するマスクパターンを特定することで信号光のビットパターンを反転したビットパターンを一義的に特定することができる。
【００９６】
なお、光分配器は、第１実施形態と同様に構成することができる。すなわち、例えば切替スイッチ３４のスイッチをマスクパターンの数と同じ数だけ設ければよい。
【００９７】
本実施形態によれば、伝送ビット１ビットで情報ビット１ビットを表現するため、第１実施形態と比較して実質的な伝送レートを向上させることができ、また、より多くのビットパターンを認識することができる。
【００９８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、光パルス信号認識装置の他の形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９９】
図１０には、本実施形態に係る光パルス信号認識装置１００の概略構成を示した。図１０に示すように、光パルス信号認識装置１００は、レンズ１４とマスク部材１６との間で、かつ平行信号光２６の光路上に偏光子４０が設けられている。また、レンズ２２とマスク部材１６との間で、かつ制御光２５の光路上に偏光子４２が設けられている。さらに、光スイッチ薄膜１８と光検出器２４との間で、かつパラレル信号光２７の光路上に検光子４４が設けられている。その他の構成は上記実施形態と同一であるため、説明を省略する。
【０１００】
図１１には、偏光子４０、４２による信号光及び制御光の偏光の様子と検光子４４によるパラレル信号光の検光の様子をイメージ的に示した。なお、説明の簡単のため、図１１ではマスク部材１６を省略した。
【０１０１】
図１１に示すように、偏光子４０は、平行信号光２６から、直線偏光成分４６を抽出する。
【０１０２】
光スイッチ薄膜１８は、光カー効果を示す透過型の非線形光学媒質から成る。光スイッチ薄膜としては、スクエアリリウム色素、フタロシアニン類の色素、Ｃ60やＣ70などのフラーレン薄膜、これらの有機材料を構成要素の一部とする有機超格子膜などを用いることができる。特にフタロシアニンとスクエアリリウムの超格子膜やフタロシアニンと化合物半導体との超格子膜は、大きな非線形光学効果と早い応答特性を兼ね備えている。
【０１０３】
偏光子４２は、制御光２５から、Ｚ軸に対して所定角度（例えば４５°）傾けられた直線偏光成分４８を抽出する。
【０１０４】
検光子４４は、光スイッチ薄膜１８を透過したパラレル信号光２７のうち、前記直線偏光成分４６に対して偏光方向が異なる特定の偏光成分、例えば前記直線偏光成分に対して偏光方向が９０°異なる偏光成分だけを抽出する。
【０１０５】
平行信号光２６が、偏光子４０に照射されると、偏光子４０の偏光軸（縦軸：Ｚ軸）と同一方向（縦方向）の直線偏光成分のみが抽出され、直線偏光成分４６となり、そのままマスク部材１６及び光スイッチ薄膜１８に照射される。
【０１０６】
一方、制御光照射装置２３により、制御光２５が偏光子４２に照射されると、偏光子４２の偏光軸（縦軸から４５°傾いた軸）と同一方向の直線偏光成分のみが抽出され、直線偏光成分４８となり、そのままマスク部材１６及び光スイッチ薄膜１８に照射される。
【０１０７】
直線偏光成分４８は、直線偏光成分４６と同期してマスク部材１６及び光スイッチ薄膜１８の同一点に入射する。
【０１０８】
ここで、「直線偏光成分４６と同期」するとは、平行信号光２６から抽出された、制御すべき直線偏光成分４６の少なくとも一部と同時にマスク部材１６及び光スイッチ薄膜１８に照射されるように、タイミングを合わせて直線偏光成分４８が照射されることを示す。
【０１０９】
検光子４４としては、主として偏光子が用いられ、直線偏光成分４６に対して偏光方向が９０°異なる偏光成分だけを分離する場合には、偏光子４０に対して、偏光軸が直交するように配置される。以下では、偏光子４０及び検光子４４が、互いに偏光軸が直交するように配置された場合を例に挙げて、光スイッチの作用について説明する。
【０１１０】
直線偏光成分４６が光スイッチ薄膜１８に照射される際に直線偏光成分４８が入射しない時には、マスク部材１６を透過した直線偏光成分４６は、光スイッチ薄膜１８をそのまま透過し、さらに検光子４４に達すると、直線偏光成分４６（パラレル信号光２７）の偏光方向と検光子４４の偏光軸とが直交しているために、検光子４４を通過することができない。
【０１１１】
一方、直線偏光成分４６が光スイッチ薄膜１８に照射される際に直線偏光成分４８が入射した時には、光スイッチ薄膜１８中に光カー効果による屈折率異方性が誘起され、直線偏光成分４６の偏光面が回転することにより、横方向（Ｙ軸方向）の偏光成分が生じ、直線偏光成分４６は、楕円偏光成分に変換されたパラレル信号光２７となる。すると、楕円偏光成分に変換されたパラレル信号光２７のうち、検光子４４の偏光軸と略一致した成分のみが、検光子４４を通過することができる。
【０１１２】
このように、本実施形態の光スイッチは、制御光２５の有無によって、平行信号光２６の偏光状態を制御することができ、制御光２５が入射していない時の背景光を限りなく０にすることが可能であるため、Ｏｎ／Ｏｆｆ比を非常に大きくすることができる。また、光カー効果を利用することにより、信号光の波長を、光スイッチ薄膜の材料の吸収ピーク波長よりも長波長にすることができる。
【０１１３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態では、光パルス信号認識装置の他の形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１４】
図１２には、本実施形態に係る光パルス信号認識装置１０２の概略構成を示した。図１２に示すように、光パルス信号認識装置１０２は、光スイッチとしての光直角プリズム５０を備えている。光直角プリズム５０の底面側には、マスク部材１６が配置され、その下側から制御光２５が照射される。また、図１２では図示は省略したが、光直角プリズム５０の反射光が出射される光出射部５０Ｂの光出射側には、光検出器２４が配置されている。
【０１１５】
光直角プリズム５０の光入射部５０Ａの光入射側には、光ファイバー１２、光ファイバー１２により導かれた信号光を複数のチャンネルに分配する光導波路素子５２、及び光導波路素子５２の各チャンネルから出力された信号光を整形するマイクロレンズ５４が配置されている。光導波路素子５２の各チャンネルには、図１３に示すように、チャンネル間に所定の遅延時間が生じるように、光路長差が設けられている。
【０１１６】
光ファイバー１２により導かれた信号光は、光導波路素子５２により複数（４つ）のチャンネルに分配され、チャンネル毎に遅延時間τずつ遅延されて、各チャンネルから出射される。光導波路素子５２の各チャンネルからの出射光は、マイクロレンズ５４によりビーム整形され、光直角プリズム５０の光入射部５０Ａから順次入射される。
【０１１７】
なお、本実施形態では、信号光のビットレートを１００Ｇｂｐｓとした。また、光導波路素子５２は、各チャンネル間から出射される信号光について１０ｐｓの遅延が生じるように屈折率１の媒質中で３ｍｍに相当する光路長差が設けられている。光導波路素子５２から出射された各信号光は、マイクロレンズにより直径１ｍｍのビームに整形され、光入射部５０Ａが設けられた面に対して垂直方向に２ｍｍ間隔で入射する。なお、本実施形態では、光直角プリズム５０の底面に対する入射角を４４．８°とした。光直角プリズム５０の底面には、厚さ３０ｎｍの銀薄膜と厚さ５００ｎｍのスクエアリリウム色素薄膜とを積層したガラス基板のガラス側が張り付けてある。すなわち、光直角プリズム５０の底面には、銀薄膜及び色素薄膜により光反射部が形成されている。
【０１１８】
また、本実施形態では、信号光の繰り返し周期は１０ｐｓであり、光導波路素子５２の各チャンネル間の遅延時間を１０ｐｓに設定した。これにより、図１４に示すように、光導波路素子５２の第１チャンネルＣＨ１から出射された信号光の４番目のパルスと、第２チャンネルＣＨ２から出射された信号光の３番目のパルス、第３チャンネルＣＨ３から出射された信号光の２番目のパルス、第４チャンネルＣＨ４から出射された信号光の１番目のパルスは、同時に光直角プリズム５０に入射する。これらのパルスが光直角プリズム５０の底面にある光反射部に到達する時刻に同期して、制御光２５を光反射部の下側から入射させる。なお、本実施形態では、制御光のビーム形状は２ｍｍ×８ｍｍの楕円形になるように光学系で調整し、制御光２５のパルス幅は４ｐｓである。
【０１１９】
制御光２５と光直角プリズム５０との間には、例えば上記実施形態と同様の４ビットのマスクパターンが形成されたマスク部材１６が設けられている。マスクパターンは１種類でもよいし、複数種類を並べて配置してもよい。
【０１２０】
光反射部は、制御光が入射している間だけ、スクエアリリウム色素薄膜の屈折率が変化するために反射率が１％から２０％に増加する。これにより、信号光は光反射部で反射されて、光出射部５０Ｂから出射される。信号光の認識については、上記実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１２１】
なお、例えば光導波路素子５２の各チャンネル間の遅延時間を２５ｐｓに設定した場合には、４０Ｇｂｐｓのパケット信号を認識することができる。４０Ｇｂｐｓのパケット信号は、電気的に処理可能であるが、本実施形態のように、光信号のままで処理することにより簡単な構成でかつ高速処理することができる。
【０１２２】
また、本実施形態では、屈折率又は吸収率変化を利用した反射型の光スイッチを用いた場合について説明したが、第１、２実施形態と同様に吸収飽和を利用した光スイッチ、又は第３実施形態と同様に光カー効果を利用した光スイッチを光導波路素子５２と組み合わせて使うこともできる。
【０１２３】
例えば、図１５（Ａ）に示すように、光ファイバー１２と複数（４個）のレンズ１４との間に光導波路素子５２を設け、図１４に示したのと同様のタイミングで制御光２５を下方向から所定角度傾けて照射する。これにより、光検出器２４に４ビットずつ信号光が入射し、伝送ビット４ビットを一括して認識することができる。なお、図１５では、マスクパターン１６及び光検出器２４が１種類の場合であるが、光導波路素子５２から出射された平行信号光２６をＺ軸方向に拡大させ、複数のマスクパターン１６及び光検出器２４をＺ軸方向に並べて配置することにより、複数のパターンを認識することができる。
【０１２４】
このように、本実施形態では、光導波路素子５２を遅延回路として用いることにより、第１〜３実施形態の場合と比較して遅延を大きくとることが可能となり、処理の自由度を向上させることができる。また、スクエアリリウム色素薄膜材料の屈折率変化を利用しているため、信号光の波長を光反射部の材料の吸収ピーク波長よりも長波長にすることができる。
【０１２５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、簡単な構成で、高速な光信号の複数ビットを一括して認識することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係るパルス信号認識装置の概略構成図である。
【図２】 光スイッチ薄膜において、パラレル信号光が形成される様子を説明するための模式図である。
【図３】 （Ａ）は信号パルスの波形図、（Ｂ）はマスクの一例を示す図である。
【図４】 （Ａ）はマスク部材１６の平面図、（Ｂ）は、光検出器の配置を示す図である。
【図５】 信号光と制御光とが成す角度について説明するための図図である。
【図６】 光分配器の概略構成図である。
【図７】 切替スイッチの概略構成図である。
【図８】 光検出器の他の形態を示す図である。
【図９】 （Ａ）は第２実施形態に係るマスク部材１６の平面図、（Ｂ）は、第２実施形態に係る光検出器の配置を示す図である。
【図１０】 第３実施形態に係るパルス信号認識装置の概略構成図である。
【図１１】 偏光子による信号光及び制御光の偏光の様子と検光子による検光の様子をイメージ的に示したイメージ図である。
【図１２】 第４実施形態に係るパルス信号認識装置の概略構成図である。
【図１３】 光導波路素子に形成された導波路の構成を示す平面図である。
【図１４】 光導波路素子の各チャンネルから出力される信号光と制御光とのタイミングを示す図である。
【図１５】 （Ａ）は第４実施形態に係るパルス信号認識装置の他の例の概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【図１６】 従来例に係るパルス信号認識装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 光パルス信号認識装置
１２ 光ファイバー
１４ レンズ
１６Ａ〜１６Ｆ マスクパターン
１６ マスク部材
１８ 光スイッチ薄膜（光スイッチ手段）
２０ 光ファイバー
２２ レンズ
２３ 制御光照射装置（制御光照射手段）
２４ 光検出器（光強度検出手段）
２５ 制御光
２６ 平行信号光（シリアル信号光）
２７ パラレル信号光
２８ マスク
３０ 光分配器
３２ 遅延メモリー（遅延手段）
３４ 切替スイッチ
３６Ａ〜３６Ｄ スイッチ
４０ 偏光子（第１偏光子）
４２ 偏光子（第２偏光子）
４４ 検光子
４６、４８ 前記直線偏光成分
５０ 光直角プリズム（光プリズム）
５２ 光導波路素子（光導波手段）
５４ マイクロレンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いる光パルス信号について、その全部または一部（例えば、パケット信号におけるヘッダー信号）を認識し得る光パルス信号認識装置及び光分配器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネットを初めとするネットワークシステムにおけるデータ通信のより一層の高速化が要求されており、１Ｔｂ／ｓ（テラビット／秒＝１０12ビット／秒）級の超高速光通信システムの必要性が高まっている。この１Ｔｂ／ｓ級の超高速光通信システムの伝送方式としては、波長多重法、時分割多重法、及びパケット信号を伝送する方法等が考えられている。
【０００３】
波長多重法は、１０〜４０Ｇｂｐｓ（ギガビット／秒＝１０9ビット／秒）の速度を持つ複数チャンネルの信号光の波長を少しずつ変えて多重化した上で光ファイバ伝送路に送出し、受光側で信号光を複数チャンネルに分配した上で読みとる方法である。この方法は、多重化前及び分配後の信号は、パケット信号になっている。
【０００４】
時分割多重法は、１０〜４０Ｇｂ／ｓの速度を持つ複数チャンネルの信号光を時間的にシリアルな信号光に多重化して光ファイバ伝送路に送出し、受信側で信号光を複数チャンネルに分配した上で読み取る方法である。この方法も、多重化前及び分配後の信号は、パケット信号になっている。また、この方法は、多重化前及び分配後の信号を電気的に制御できる利点を有するが、多重化及び分配の際にはチャンネル間のタイミング制御を行わなければならない。
【０００５】
それに対して、テラビット信号（テラビット級の信号をいう。）をパケットとして伝送する方法（パケット伝送方式）は、パケットごとに信号を処理できるので送受信のロジックを簡単化することができる。
【０００６】
パケット信号を受信・分配する場合、各パケット信号の伝送先を認識し、そのパケット信号を伝送先の伝送路に振り分けなければならない。そのため、各パケット信号は、伝送先のアドレス情報を含んだヘッダー部分（ヘッダー信号）と、送信したい情報であるパケット信号本体（ペイロード）とから構成される。
【０００７】
従来、ヘッダー信号を認識するためには、ヘッダー信号を一旦電気信号に変換した上で電気的に認識していた。
【０００８】
しかしながら、現状では電気的処理速度は１０Ｇｂｐｓあるいは４０Ｇｂｐｓ程度が上限であって、それより高速の１００Ｇｂｐｓあるいは１Ｔｂｐｓの信号を処理することはできない。仮に電気的に処理できるようになったとしても、多段階の演算が必要になるため、ヘッダー信号を電気的に認識するためのヘッダー認識装置の構成は複雑にならざるを得ず、認識速度が遅くなる。
【０００９】
この問題を解決するため、特願２０００−２４５７０２号には、パケット信号に含まれているヘッダー情報を光信号のままで処理して認識する技術が開示されている。この技術では、ヘッダー情報を光信号のままで処理して信号光パルスとアドレス信号とを１ビットずつ比較している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願２０００−２４５７０２号に記載された技術では、信号光パルスとアドレス信号とを１ビットずつ比較するので、多数の演算光回路を必要とするので構成が複雑であり、一括して処理と認識を行うことができない、という問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するために成されたものであり、１Ｔｂ／ｓ級のパケット信号の複数ビットをそのまま一括認識することが可能な光パルス信号認識装置及び光分配器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、非線形光学媒質を備え、該非線形光学媒質に制御光が照射されることにより、照射されたシリアル信号光と前記制御光の重複領域において前記シリアル信号光を透過又は反射すると共にパラレル信号光に変換する光スイッチ手段と、前記シリアル信号光と同期し、かつ前記シリアル信号光よりも長い所定周期の制御光を、前記シリアル信号光と所定角度を成して前記光スイッチ手段に照射する制御光照射手段と、前記パラレル信号光の各信号光に対応した透過部及び非透過部から成るマスクパターンを備えたマスク部材及び前記パラレル信号光の光強度を検出する光強度検出手段から成る、又は、前記マスクパターンの透過部に対応する位置にのみ配置された前記パラレル信号光の光強度を検出する光検出器から成る検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
光スイッチ手段は、高速応答性を有する非線形光学媒質を備えている。すなわち、この非線形光学媒質に制御光が照射されることにより、光の吸収率や屈折率等が変化する。光スイッチ手段には、シリアル信号光が信号光照射手段等により照射される。そして、照射されたシリアル信号光と制御光の重複領域においては、非線形光学効果により、シリアル信号光が透過又は反射されると共にパラレル信号光に変換される。
【００１４】
制御光照射手段は、シリアル信号光と同期し、かつシリアル信号光よりも長い所定周期の制御光を、シリアル信号光と所定角度を成して光スイッチ手段に照射する。これにより、制御光とシリアル信号光の重複領域がシリアル信号光の周期に同期して移動し、シリアル信号光から所定数の各信号光（パルス）が分離して取り出され、パラレル信号光が得られる。制御光の所定周期は、パラレル信号光の各信号光の数やシリアル信号光の周期等に基づいて定められる。
【００１５】
検出手段は、前記パラレル信号光の各信号光に対応した透過部及び非透過部から成るマスクパターンを備えたマスク部材及び前記パラレル信号光の光強度を検出する光強度検出手段から成る、又は、前記マスクパターンの透過部に対応する位置にのみ配置された前記パラレル信号光の光強度を検出する光検出器から成る。
【００１６】
検出手段がマスク部材及び光強度検出手段から成る場合、マスクパターンは、パラレル信号光の各信号光に対応した透過部及び非透過部の組み合わせからなる。すなわち、１つの透過部又は非透過部は１つの信号光を透過又は非透過させる。従って、透過部の数に応じた光強度を検出することによって、パラレル信号光のパターンがマスクパターン（所定パターン）と一致することを検出する、すなわちパラレル信号光のパターンを認識することができる。すなわち、透過部の数又は非透過部の数に応じた光強度を検出することは、パラレル信号光のパターンとマスクパターンとの排他的非論理和（ＸＮＯＲ）の演算をすることに相当する。その際、あいまいさを排除して一義的に認識するために、入力信号パターンを一定の規則に従って限定する。
【００１７】
なお、光強度検出手段の形状をマスクパターンと同様の形状、すなわち、マスクパターンの透過部に対応する位置のみの光強度を検出することができる形状とした構成として、検出手段をマスクパターンの透過部に対応する位置にのみ配置された前記パラレル信号光の光強度を検出する光検出器から成る構成として、マスク部材を省略するようにしてもよい。
【００１８】
このように、前記パラレル信号光の各信号光に対応した透過部及び非透過部から成るマスクパターンを備えたマスク部材及び前記パラレル信号光の光強度を検出する光強度検出手段から成る、又は、前記マスクパターンの透過部に対応する位置にのみ配置された前記パラレル信号光の光強度を検出する光検出器から成る検出手段により検出するため、簡単な構成で、かつ高速にパラレル信号光の各信号光を一括認識することができる。
【００１９】
また、請求項３に記載したように、前記マスク部材は、前記パラレル信号光の各信号光の配列方向と直交する方向に配列された複数の異なるマスクパターンを備え、かつ前記マスクパターンの数と同数の光強度検出手段が前記マスクパターンに対応した位置に各々配置された構成としてもよい。
【００２０】
また、請求項３に記載したように、前記透過部及び非透過部が同数となるように構成してもよい。
【００２１】
また、請求項４に記載したように、前記信号光を所定方向に直線偏光する第１偏光子と、前記制御光を前記所定方向に対して所定角度傾けた方向に直線偏光する第２偏光子と、前記パラレル信号光の前記所定方向と直交する方向の直線偏光成分を検出する検光子と、をさらに備え、前記光スイッチ手段は、前記第２偏光子により直線偏光された制御光が照射されることにより前記第１偏光子により直線偏光された信号光について、前記所定方向と直交する方向の直線偏光成分を生じさせる構成としてもよい。
【００２２】
また、請求項５に記載したように、前記光スイッチ手段は、光スイッチ薄膜としてもよい。
【００２３】
また、請求項６に記載したように、前記光スイッチ薄膜は、スクエアリリウム色素のＪ会合体からなる色素会合体薄膜としてもよい。
【００２４】
また、請求項７に記載したように、前記光スイッチ薄膜は、フタロシアニン色素からなるものとしてもよい。
【００２５】
また、請求項８に記載したように、前記光スイッチ手段は、底面に光反射部を有する反射型の光プリズムを含み、前記各シリアル信号光は、前記光反射部に所定角度を成して入射すると共に、前記制御光は、前記光反射部に略垂直に入射するように構成してもよい。
【００２６】
また、請求項９に記載したように、前記シリアル信号光を複数のシリアル信号光に分岐させ、かつ各シリアル信号光を所定時間ずつ遅延して前記光スイッチへ出力する光導波手段をさらに備えてもよい。
【００２７】
請求項１０記載の発明は、前記請求項１〜９記載の光パルス信号認識装置と、前記シリアル信号光を前記光パルス信号認識装置による処理時間に応じて所定時間遅延して出力する遅延手段と、前記遅延手段から出力されたシリアル信号光を前記光パルス信号認識装置による認識結果に基づいて分配する切替スイッチと、を備えたことを特徴とする。
【００２８】
遅延手段は、シリアル信号光を光パルス信号認識装置による処理時間に応じて所定時間遅延して出力する。この遅延時間は、一括認識するパラレル信号光の各信号光の数やシリアル信号光の周期などに基づいて定められる。
【００２９】
切替スイッチは、光パルス信号認識装置による認識結果に基づいて遅延手段から出力されたシリアル信号光を分配する。
【００３０】
このように、請求項１〜９記載の光パルス信号認識装置を用いているため、高速にシリアル信号光を分配することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の光パルス信号認識装置１０を示す概略構成図である。光パルス信号認識装置１０は、図１に示すように、信号光を射出する光ファイバー１２と、光ファイバー１２から射出された信号光パルス列であるシリアル信号光を平行化するレンズ１４と、レンズ１４を透過した信号光の一部を所定のパターンに従って透過させるためのマスクパターンが形成されたマスク部材１６と、制御光が照射されることにより光透過率が変化する空間光スイッチとしての光スイッチ薄膜１８と、制御光発生手段（不図示）からの光を射出する光ファイバー２０及びレンズ２２等を含んで構成される制御光照射装置２３と、光スイッチ薄膜１８を透過した信号光を検出する光検出器２４と、から構成される。
【００３３】
レンズ１４は、光パルス信号であるテラビット級の光パルス列からなるパケット信号（シリアル信号）から、進行方向に垂直な面内で広がりがあり（進行方向に対して、面で進行する）、かつ、断面積が変動しない平行信号光２６を形成するものである。すなわち、光ファイバー１２等から射出された光パルス信号は、射出とともに拡大しレンズ１４に到達すると、平行信号光２６にされる。当該機能を有するものであれば、特にその構成は限定されるものではない。本実施形態においては、繰り返し周期１ｐｓ、パルス幅３００ｆｓの光パルス信号であるパケット信号のヘッダー信号を、レンズ１４によりビーム径１０ｍｍの平行信号光２６とした。
【００３４】
マスク部材１６には、詳細は後述するが、予め定めた所定のマスクパターンが形成されている。
【００３５】
光空間スイッチである光スイッチ薄膜１８は、制御光２５が入射中に光透過率が増加し、平行信号光２６を透過し得る機能を有する。
【００３６】
本発明に用いられる光スイッチ薄膜１８としては、例えば特開平１１−１５０３１号公報に示されているように１Ｔｂｉｔ／ｓ以上のシリアル信号を空間的に１次元又は２次元の多チャンネルのパラレル信号に変換するものを用いればよい。具体的には、特開平１１−２８２０３４号公報の段落番号０００９〜段落番号００１９間に開示されているスクエアリリウムＪ会合体からなる色素会合体薄膜が好ましいものとして挙げられる。また、特願平１１−１２５２５４号の段落番号００３９〜段落番号００７４間に開示されている色素会合体膜、並びに第１〜５の実施の形態の色素会合体Ａからなる光スイッチも、好ましいものとして挙げられる。
【００３７】
その他、高速光応答性を持つ光スイッチ薄膜の材料として、ＭＱＷ（多重量子井戸構造）化合物半導体、フタロシアニン類の色素、ポリジアセチレンやポリチオフェンなどのπ共役系高分子、スクエアリリウムなどの色素会合体、Ｃ60やＣ70などのフラーレン薄膜などを用いることができる。また、波長変換材料であるＢＢＯ（β−ＢａＢ2Ｏ4）などを用いることもできる。
【００３８】
本実施形態において、光スイッチ薄膜１８としては、特願平１１−１２５２５４号の段落番号００５５に記載の色素会合体Ａ（スクエアリリウムＪ会合体薄膜）を用いた。当該色素会合体Ａは、非線形光学効果がある非線形光学媒質であり、エネルギー密度０．１Ｊ／ｍ2以上の光パルスが入射されると光透過率が増大する。
【００３９】
制御光照射装置２３は、平行信号光２６と同期し、かつ光パルス信号である前記パケット信号よりも周期の長い、進行方向に垂直な面内で広がりのある（具体的には、ビーム径１０ｍｍの平行光である）制御光２５を形成し、平行信号光２６と所定の角度を以って光スイッチ薄膜１８に照射する。本実施形態において、制御光２５のエネルギーは５０μＪ（エネルギー密度として、約０．６４Ｊ／ｍ2）とした。また、本実施形態において、平行信号光２６と制御光２５との為す角としては、１７°とした。なお、本発明において、詳細は後述するが、上記「所定角度」は、光パルス信号のうちパラレル信号光として切り出すべきビット数、光スイッチ薄膜１８の面積、所望とするチャンネル数、光パルス信号（または平行信号光２６）および制御光２５の繰り返し周期・波長、平行信号光２６および制御光２５のビーム径、等から決定される。
【００４０】
「平行信号光と同期」するとは、パケット信号光から変換された、制御すべき平行信号光２６と同時に光スイッチ薄膜１８に照射されるように、タイミングを合わせて制御光２５が照射されることを示す。制御光２５は、平行信号光２６よりも周期（繰り返し周期）が長くなるように設定される。例えば、パケット信号のうち一部の信号（例えばヘッダー信号）のみを一括して認識するような場合には、ヘッダー信号が光スイッチ薄膜１８に照射するときだけ制御光２５が照射されればよいため、パケット信号のパケット長をＡビット、平行信号光２６の繰返し周期をＢ（ｐｓ）とすると、制御光２５の繰返し周期Ｃは、Ｃ＝Ｂ×Ａ（ｐｓ）となる。また、パケット信号全てをＤビットづつに分割して認識する場合には、制御光２５はＤビット毎に照射されればよいため、制御光２５の繰返し周期Ｅは、Ｅ＝Ｂ×Ｄ（ｐｓ）となる。なお、制御光２５の波長は、使用する光スイッチ薄膜１８の種類により異なり、光スイッチ薄膜１８が光スイッチングされるものを適宜選択すればよい。
【００４１】
光検出器２４は、詳細は後述するが、マスク部材１６に形成されたマスクパターンの数と同じ数だけ設けられ、検出した光強度を光検出信号として出力する。
【００４２】
次に、本実施形態の光パルス信号認識装置を用いて光パルス信号を認識する方法について説明する。まず、従来のようにマスク部材１６が設けられていない場合の認識方法について説明する。
【００４３】
光ファイバー１２の端部からテラビット級の光パルス信号が射出されると、光パルス信号は拡大（拡散）する。当該拡大した光パルス信号、射出とともに拡大する。そしてレンズ１４に照射されると、その屈折率によりビーム径１０ｍｍの平行信号光２６に変換される。
【００４４】
平行信号光２６はそのまま進行し、光スイッチ薄膜１８に照射される。また、平行信号光２６と同期し、かつ光パルス信号である前記パケット信号よりも周期の長い、進行方向に垂直な面内で広がりのある制御光２５を、平行信号光２６と所定の角度を以って光スイッチ薄膜１８に照射する。平行信号光２６は選択的に光スイッチ薄膜１８を透過し、ビット数ｎ（ｎは正の整数）のパラレル信号光２７が形成される。
【００４５】
次に、一例として４ビットのパラレル信号光が形成される様子について図２を参照して説明する。
【００４６】
平行信号光２６は、光スイッチ薄膜１８に対して垂直に照射される。一方、同様に波面を広げた制御光２５は、光スイッチ薄膜１８に対して傾斜した方向から、平行信号光と所定角度θを成して照射される（図２（Ａ））。
【００４７】
光スイッチ薄膜１８に対して傾斜して入射する制御光２５の光路差のため、制御光２５が光スイッチ薄膜１８に照射される時刻は、光スイッチ薄膜１８の位置により異なる。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、制御光２５は最初にＰ点に当たり、経時とともに照射箇所が図２における上方へ移動し、図２（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、一定時間経過後にＱ点、Ｒ点、Ｓ点に次々と照射されることになる。
【００４８】
制御光２５がＰ点に照射されるのと同時に平行信号光２６の第１パルス２６−１が照射されると、Ｐ点のみが制御光２５の作用で光透過率が増加しているため、Ｐ点に当たった第１パルス２６−１のみが光スイッチ薄膜１８を透過し、その他の部分に当たった第１パルス２６−１は、透過率が低いため光スイッチ薄膜１８に吸収されてしまい透過しない。このようにして、第１パルス２６−１のうちＰ点に当たった部分のみが切り出される（図２（Ｂ））。
【００４９】
次に、制御光２５がＱ点に照射されるのと同時に平行信号光２６の第２パルス２６−２が照射され、上記第１パルス２６−１の場合と同様、第２パルス２６−２のうちＱ点に当たった部分のみが切り出される（図２（Ｃ））。次にＲ点においても同様に、第３パルス２６−３のうちＲ点に当たった部分のみが切り出され、パラレル信号光２７が形成される（図２（Ｄ））。さらに、Ｓ点においても同様に、第４パルス２６−４のうちＳ点に当たった部分のみが切り出され、パラレル信号光２７が形成される（図２（Ｅ））。
【００５０】
以上のようにして形成されたパラレル信号光２７の各ビットは、従来の場合は、対応するビットごとにそれぞれ独立して設けられた光論理演算素子により論理演算を行うことにより認識していた。
【００５１】
この場合、多数の演算光回路を必要とするので構成が複雑であり、一括して処理と認識を行うことができない。
【００５２】
そこで、本実施形態では、光スイッチ薄膜１８にマスク部材１６を設けることにより、数ビット分の信号光を一括認識するように構成している。
【００５３】
次に、マスク部材１６に形成されたマスクパターンについて説明する。なお、本実施形態では、伝送ビット２ビットで情報ビット１ビットを表す場合について説明する。すなわち、情報ビット１ビットで表現できる真（Ｔ：Ｔｒｕｅ）と偽（Ｆ：Ｆａｌｓｅ）の情報を、信号光の伝送ビット２ビットで表現する。
【００５４】
本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、信号光パルスが「１０」の場合をＴ（真）、信号光パルスが「０１」の場合をＦ（偽）とする。これは、２ビットで１ビットの情報を表すマンチェスター法と呼ばれる信号伝送方法と同様である。なお、以下では、Ｔ＝（１，０）やＦ＝（０，１）を表す２ビットの伝送ビットを、便宜上ビット対と呼ぶことにする。信号光の各ビットの値については、図３（Ａ）に示すように、信号光パルスがある時を１，ない時を０とする。
【００５５】
これに対応して、マスクパターンは、図３（Ｂ）に示すように、信号光を透過する透過部２８Ａ及び信号光を遮断する非透過部２８Ｂで構成されるマスク２８を任意に組み合わせたパターンとなる。すなわち、透過部２８Ａまたは非透過部２８Ｂは伝送ビット１ビット分に対応し、マスクパターンの各ビットの値は、光を透過する透過部２８Ａを１，光を透過しな非透過部２８Ｂを０とする。
【００５６】
これにより、Ｔを表すビット対Ｔ（「１０」）は、Ｔを表すマスクＴを透過するが、Ｆを表すビット対Ｆ（「０１」）はマスクＴを透過しない。また、ビット対Ｆは、Ｆを表すマスクＦを透過するが、ビット対Ｔは、マスクＦを透過しない。
【００５７】
以下に、ｍビット（ｍは正の整数）の情報を２ｍビットで表現する場合の組み合わせを示す。
【００５８】
【表１】
このように、ｍビットのビット対（以下、ｍビット対という）では、Ｎ＝２m種類のパターンが存在するため、これらのパターンを全て認識するには、これらと同じパターンのマスクパターンが全て必要となる。従って、マスク部材１６には、ビット数に応じてＮ種類のマスクパターンが形成されている。例えば２ビット対の場合には、図４（Ａ）に示すような４種類のマスクパターン１６Ａ〜１６ＤがＺ軸方向に沿って形成される。また、この場合、図４（Ｂ）に示すように、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｄの位置に対応して４個の光検出器２４Ａ〜２４ＤがＺ軸方向に沿って配置される。
【００６０】
本実施形態では、マスク周期、すなわち１つの透過部又は非透過部の幅（図４（Ｂ）においてｙ軸方向の長さ）を１ｍｍとし、長さ（図４（Ａ）においてＺ軸方向の長さ）を２ｍｍ弱としており、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｄ全体におけるＺ軸方向の長さが８ｍｍとなるように各マスクパターンを配置している。平行信号光２６のビーム径は１０ｍｍであるため、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｄの１ビット目（図４（Ａ）において一番左側のビット）全てに平行信号光が同時に照射され、その後順に２〜４ビット目（図４（Ａ）において一番右側のビット）まで照射される。平行信号光２６は、マスク部材１６の左側から右側へ向かって１ｍｍ／ｐｓの速度で順に照射される。
【００６１】
ところで、本実施形態では、所定角度を１７°としたが、この所定角度は、以下のようにして決定される。
【００６２】
図５に示すように、信号光と制御光との成す角度をθ、光速をｃ（ｍ／ｓ）、光スイッチ薄膜１８上における制御光の速度をｖ（ｍ／ｓ）とすると、速度ｖは次式で表される。
【００６３】
ｖ＝ｃ／ｓｉｎθ …（１）
また、信号光のパルス周期をＴ（ｐｓ）、マスク周期（マスク１ビット分の幅）をｄ（ｍｍ）とすると、マスク周期ｄは次式で表される。
【００６４】
ｄ＝Ｔ・ｖ＝Ｔ・ｃ／ｓｉｎθ …（２）
ここで、本実施形態では、Ｔ＝１（ｐｓ）、ｄ＝１（ｍｍ）であり、ｃ＝３×１０-8（ｍ／ｓ）であるから、ｓｉｎθは約０．３である必要があり、θは約１７°となる。
【００６５】
光検出器２４Ａ〜２４Ｄは、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｄとその大きさが略同一となっており、マスクパターン１６Ａを透過した信号光は、光検出器２４Ａによりその光強度（に対応する物理量）が検出され、同様にマスクパターン１６Ｂ〜１６Ｄを透過した信号光は、光検出器２４Ｂ〜２４Ｄによりそれぞれ光強度が検出される。
【００６６】
ここで、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｄは、マスクＴとマスクＦの組み合わせであり、「０」と「１」の数が同数となっている。従って、マスクの１つの透過部を透過する光の光強度をＩとすると、光検出器２４Ａ〜２４Ｄで検出される光強度は、０、Ｉ、２Ｉの３種類となる。また、ある２ビット対からなるパターンの信号光がマスクパターン１６Ａ〜１６Ｄに照射された場合、検出される光強度が０又は２Ｉとなる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１個、検出される光強度がＩとなる光検出器に対応するマスクパターンは２個になる。すなわち、検出される光強度が最小値又は最大値となる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１種類しかない。例えば、伝送ビットパターンが「１０１０」の場合、マスクパターン１６Ａを透過した信号光の光強度は、２Ｉとなり、マスクパターン１６Ｂ、１６Ｃを透過した信号光の光強度は、それぞれＩとなり、マスクパターン１６Ｄを透過した信号光の光強度は、０となる。
【００６７】
以下に、ｍ、光強度、及びマスクパターンの数との関係を示す。
【００６８】
【表２】
このように、検出される光強度が最小値又は最大値となる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１種類しかない。従って、光強度が最大値となる光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンとマスクパターンとが一致するか否かの論理演算、すなわち排他的非論理和（ＸＮＯＲ）の演算を行うことができ、光強度が最小値となる光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンとマスクパターンとが不一致であるか否かの論理演算、すなわち排他的論理和（ＸＯＲ）の演算を行うことができる。これにより、伝送ビットを複数ビット一括して認識することができ、パケット信号の一部、例えばヘッダー信号を一括認識したり、パケット信号を所定ビット数づつ一括認識することができる。
【００７０】
例えば、図４に示したように、ｍ＝２の場合には、光強度の閾値Ｔｈを例えば１．５Ｉに設定し、検出された光強度が１．５Ｉ以上の光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンを特定することができる。また、光強度の閾値Ｔｈを例えば０．５Ｉに設定した場合には、検出された光強度が０．５Ｉ以下の光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンを反転したパターンを特定することができる。
【００７１】
次に、上記の光パルス信号認識装置を用いた光分配器について説明する。図６には、光分配器３０の概略構成を示した。
【００７２】
図６に示すように、光分配器３０は、上記で説明した光パルス信号認識装置１０、遅延メモリー３２、及び切替スイッチ３４で構成されている。
【００７３】
遅延メモリー３２は、基幹ネットワークから送信されたパケット信号を、光パルス信号認識装置１０の認識速度に応じて、所定時間遅延させて切替スイッチ３４へ出力する。例えば、図４（Ａ）に示すように、各マスクパターンのビット数が４ビットの場合には、光スイッチ薄膜１８によりパラレル信号光２７に変換され、これが光検出器２４で検出されて光検出信号が切替スイッチ３４へ出力されるのに約４ｐｓかかるため、遅延メモリー３２によるパケット信号の遅延時間は４ｐｓに設定される。すなわち、遅延メモリー３２による遅延時間は、光パルス信号認識装置１０により一括認識できる信号の認識時間と略一致するように設定される。
【００７４】
光パルス信号認識装置１０の光検出器２４Ａ〜２４Ｄにより検出された光強度は、各々光検出信号３５Ａ〜３５Ｄとして切替スイッチ３４へ入力される。
【００７５】
切替スイッチ３４は、例えば図７に示すように、各光検出器、すなわち各マスクパターンに対応したスイッチ（ＳＷ）３６Ａ〜３６Ｄを含んで構成されている。スイッチ３６Ａから３６Ｄは、例えば閾値Ｔｈが１．５Ｉに設定され、入力された光検出信号が１．５Ｉ以上の場合には、スイッチをオンして遅延メモリー３２から入力されたパケット信号を対応する自己のＬＡＮ又は基幹ネットワークへ送出し、１．５Ｉ未満の場合には、スイッチをオフする機能を有する。
【００７６】
図７の例では、パケット信号がマスクパターン１６Ａ〜１６Ｃの何れかと一致した場合には、自己のＬＡＮへパケット信号が取り込まれ、パケット信号がマスクパターン１６Ｄと一致した場合には、基幹ネットワークへパケット信号が送出される。なお、光パルス信号認識装置１０がパケット信号と一致するマスクパターンを特定するための信号を切替スイッチ３４へ送出し、切替スイッチ３４では、この信号に基づいてパケット信号を分配するように構成してもよい。
【００７７】
このように、本実施形態では、透過部及び非透過部の数が同数であるマスクパターンが複数形成されたマスク部材を設け、マスクパターンと同数の光検出器を設けたので、それぞれの光強度をそれぞれ検出するだけで容易に光スイッチ薄膜１８からのパラレル信号光のビットパターンを検出することができる。従って、図１６に示すようなマスク部材がない従来構成の光パルス信号認識装置１０４と比較して、簡単な構成で、かつ光信号のままで複数ビットを認識することができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、光スイッチ薄膜１８にマスク部材１６を重ね合わせた構成となっているが、これに限らず、マスク部材１６を光スイッチ薄膜１８から離間させ、光検出器２４との間に設けてもよい。また、平行化された制御光２５あるいは平行化された信号光２６の光路中に設けてもよい。また、図８に示すように、光検出器２４をマスクパターンと同一形状にする、すなわち、マスクパターンの透過部に対応する位置にのみ光検出器を配置するようにし、マスク部材１６を省略するようにしてもよい。
【００７９】
また、本実施形態では、光パルス信号として、繰り返し周期１ｐｓのパルス列を用いており、このようにフェムト秒パルスの光パルス信号の認識をすることが勿論可能であるが、本発明においてはフェムト秒オーダーには限定されず、例えば、繰り返し周期１０ｐｓ以下の光パルス列からなる光パルス信号について認識をすることも当然可能である。
【００８０】
なお、本発明において空間光スイッチとしては、上記光スイッチ薄膜１８の如き、平行信号光を選択的に透過する透過型のものには限定されず、平行信号光を選択的に反射する反射型の光スイッチであっても構わない。反射型の光スイッチを空間光スイッチとして用いた場合、制御光を反射面に対して垂直に、かつ、平行信号光を制御光に対して所定の角度を以って当該空間光スイッチに照射させる。該空間光スイッチは、制御光が入射しないときには、平行信号光の反射率は０に近く、制御光が入射している間だけ平行信号光２６の反射率が増加する。
【００８１】
このような反射型の光スイッチは、反射体表面あるいは透明な基板の裏面等に、光スイッチ薄膜を形成した構成である。例えば、光スイッチ薄膜自体、本実施形態で用いている光スイッチ薄膜１８と同一のものを用い、反射体表面にこれを形成したものや、シリコン基板上に形成した低温成長Ｂｅドープ歪ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓのＭＱＷ（多重量子井戸）等を挙げることができる。
【００８２】
以上、光パルス信号認識装置及び光分配器について説明したが、上記実施形態は、あくまでも例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の構成を具備する限り、従来公知の如何なる構成をも転用および／または付加することができる。特に、上記実施形態における具体的な数値は、いずれも構成を説明するために便宜的に用いたものであり、本発明を具現化するに当たり、当業者は、所望とする作用・効果に応じて自由に設計することができる。例えば、認識に用いたパケット信号（光パルス信号）のヘッダー信号（光パルス信号の一部）のビット数は、任意のビット数に設定でき、その場合には、かかるビット数に応じたビット数のパラレル信号光を形成し、これに対応したマスクパターン、該マスクパターンに対応した光検出器を用意して、パラレル信号光のビットパターンを認識すればよい。
【００８３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、マスクパターンの他の形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８４】
本実施形態では、伝送ビット２ｍビットでＮ（＝2mＣm）個の情報を表す場合について説明する。そして、２ｍビットのうちで「１」のビット数をｍ個、「０」のビット数をｍ個としたマスクパターンを用いる。以下に、ビットパターンの例を示す。
【００８５】
【表３】
ビットパターンの組み合わせ数は、Ｎ＝2mＣmで表される。例えば、上記のように、２ｍ＝６（ｍ＝３）の場合には、Ｎ＝6Ｃ3＝２０通りのビットパターンが存在する。これらのパターンを全て認識するには、これらと同じパターンのマスクパターンが全て必要となる。従って、マスク部材１６には、一括認識するビット数ｍに応じてＮ種類のマスクパターンが形成されている。例えばｍ＝２の場合には、図９（Ａ）に示すような６種類のマスクパターン１６Ａ〜１６ＦがＺ軸方向に沿って形成される。また、この場合、図９（Ｂ）に示すように、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｆの位置に対応して６個の光検出器２４Ａ〜２４ＦがＺ軸方向に沿って配置される。
【００８７】
本実施形態では、マスク周期、すなわち１つの透過部又は非透過部の幅（図４（Ｂ）においてｙ軸方向の長さ）を１ｍｍとし、長さ（図９（Ａ）においてＺ軸方向の長さ）を２ｍｍ弱とし、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｆ全体におけるＺ軸方向の長さが１２ｍｍとなるように各マスクパターンを配置した。また、平行信号光２６のビーム径は１５ｍｍとした。これにより、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｆの１ビット目（図９（Ａ）において一番左側のビット）全てに平行信号光が同時に照射され、その後順に２〜４ビット目（図９（Ａ）において一番右側のビット）まで照射される。平行信号光２６は、マスク部材１６の左側から右側へ向かって１ｍｍ／ｐｓの速度で順に照射される。
【００８８】
光検出器２４Ａ〜２４Ｆは、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｆとその大きさが略同一となっており、マスクパターン１６Ａを透過した信号光は、光検出器２４Ａによりその光強度（に対応する物理量）が検出され、同様にマスクパターン１６Ｂ〜１６Ｆを透過した信号光は、光検出器２４Ｂ〜２４Ｆによりそれぞれ光強度が検出される。
【００８９】
ここで、マスクパターン１６Ａ〜１６Ｆは、「０」に対応する非透過部と「１」に対応する透過部の数が同数となっている。従って、マスクの１つの透過部を透過する光の光強度をＩとすると、光検出器２４Ａ〜２４Ｆで検出される光強度は、０、Ｉ、２Ｉの３種類となる。また、「１」のビットが２個、「０」のビットが２個の４ビットのあるパターンの信号光がマスクパターン１６Ａ〜１６Ｆに照射された場合、検出される光強度が０又は２Ｉとなる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１個、検出される光強度がＩとなる光検出器に対応するマスクパターンは４個になる。すなわち、検出される光強度が最小値又は最大値となる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１種類しかない。例えば、伝送ビットパターンが「１１００」の場合、マスクパターン１６Ａを透過した信号光の光強度は、２Ｉとなり、マスクパターン１６Ｂ〜１６Ｅを透過した信号光の光強度は、それぞれＩとなり、マスクパターン１６Ｆを透過した信号光の光強度は、０となる。
【００９０】
以下に、ｍ、光強度、及びマスクパターンの数との関係を示す。
【００９１】
【表４】
このように、検出される光強度が最小値又は最大値となる光検出器に対応するマスクパターンはそれぞれ１種類しかない。従って、光強度が最大値となる光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンとマスクパターンとが一致するか否かの論理演算、すなわち排他的非論理和（ＸＮＯＲ）の演算を行うことができ、光強度が最小値となる光検出器に対応するマスクパターンを特定することにより、伝送ビットパターンとマスクパターンとが不一致であるか否かの論理演算、すなわち排他的論理和（ＸＯＲ）の演算を行うことができる。これにより、伝送ビットを複数ビット一括して認識することができ、パケット信号の一部、例えばヘッダー信号を一括認識したり、パケット信号を所定ビット数づつ一括認識することができる。
【００９３】
なお、本実施形態では、マスクパターン及び伝送ビットパターンの「０」のビット数と「１」のビット数とを同数としていたが、これに限らず、ｎビットのうちで「１」のビット数をｍ個（１≦ｍ≦ｎ−１）、「０」のビット数をｎ−ｍ個としてもよい。この場合、Ｎ＝nＣm 通りのマスクパターンが存在する。
【００９４】
また、このときの光強度は、パラレル信号光の各ビットとマスクパターンの「１」のビットとが何個一致するかに応じて、ｍ・Ｉ又はそれ以下の値になる。特に、光強度が最大値ｍ・Ｉになるときは、パラレル信号光とマスクパターンとが一致する場合のみであるため、排他的非論理和の演算をしたのと同じになり、光強度が最大値ｍ・Ｉとなる光検出器に対応するマスクパターンを特定することで信号光のビットパターンを一義的に特定することができる。
【００９５】
一方、マスクパターンの「０」のビット数をｍ個（１≦ｍ≦ｎ−１）、「１」のビット数をｎ−ｍ個とすると、光強度は、パラレル信号光の各ビットとマスクパターンの「１」のビットとが何個一致するかに応じて、ある値となる。特に、光強度が最正小値０になるときは、パラレル信号光とマスクパターンとが全く一致しない場合のみであるため、排他的論理和の演算をしたのと同じになり、光強度が最小値０となる光検出器に対応するマスクパターンを特定することで信号光のビットパターンを反転したビットパターンを一義的に特定することができる。
【００９６】
なお、光分配器は、第１実施形態と同様に構成することができる。すなわち、例えば切替スイッチ３４のスイッチをマスクパターンの数と同じ数だけ設ければよい。
【００９７】
本実施形態によれば、伝送ビット１ビットで情報ビット１ビットを表現するため、第１実施形態と比較して実質的な伝送レートを向上させることができ、また、より多くのビットパターンを認識することができる。
【００９８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、光パルス信号認識装置の他の形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９９】
図１０には、本実施形態に係る光パルス信号認識装置１００の概略構成を示した。図１０に示すように、光パルス信号認識装置１００は、レンズ１４とマスク部材１６との間で、かつ平行信号光２６の光路上に偏光子４０が設けられている。また、レンズ２２とマスク部材１６との間で、かつ制御光２５の光路上に偏光子４２が設けられている。さらに、光スイッチ薄膜１８と光検出器２４との間で、かつパラレル信号光２７の光路上に検光子４４が設けられている。その他の構成は上記実施形態と同一であるため、説明を省略する。
【０１００】
図１１には、偏光子４０、４２による信号光及び制御光の偏光の様子と検光子４４によるパラレル信号光の検光の様子をイメージ的に示した。なお、説明の簡単のため、図１１ではマスク部材１６を省略した。
【０１０１】
図１１に示すように、偏光子４０は、平行信号光２６から、直線偏光成分４６を抽出する。
【０１０２】
光スイッチ薄膜１８は、光カー効果を示す透過型の非線形光学媒質から成る。光スイッチ薄膜としては、スクエアリリウム色素、フタロシアニン類の色素、Ｃ60やＣ70などのフラーレン薄膜、これらの有機材料を構成要素の一部とする有機超格子膜などを用いることができる。特にフタロシアニンとスクエアリリウムの超格子膜やフタロシアニンと化合物半導体との超格子膜は、大きな非線形光学効果と早い応答特性を兼ね備えている。
【０１０３】
偏光子４２は、制御光２５から、Ｚ軸に対して所定角度（例えば４５°）傾けられた直線偏光成分４８を抽出する。
【０１０４】
検光子４４は、光スイッチ薄膜１８を透過したパラレル信号光２７のうち、前記直線偏光成分４６に対して偏光方向が異なる特定の偏光成分、例えば前記直線偏光成分に対して偏光方向が９０°異なる偏光成分だけを抽出する。
【０１０５】
平行信号光２６が、偏光子４０に照射されると、偏光子４０の偏光軸（縦軸：Ｚ軸）と同一方向（縦方向）の直線偏光成分のみが抽出され、直線偏光成分４６となり、そのままマスク部材１６及び光スイッチ薄膜１８に照射される。
【０１０６】
一方、制御光照射装置２３により、制御光２５が偏光子４２に照射されると、偏光子４２の偏光軸（縦軸から４５°傾いた軸）と同一方向の直線偏光成分のみが抽出され、直線偏光成分４８となり、そのままマスク部材１６及び光スイッチ薄膜１８に照射される。
【０１０７】
直線偏光成分４８は、直線偏光成分４６と同期してマスク部材１６及び光スイッチ薄膜１８の同一点に入射する。
【０１０８】
ここで、「直線偏光成分４６と同期」するとは、平行信号光２６から抽出された、制御すべき直線偏光成分４６の少なくとも一部と同時にマスク部材１６及び光スイッチ薄膜１８に照射されるように、タイミングを合わせて直線偏光成分４８が照射されることを示す。
【０１０９】
検光子４４としては、主として偏光子が用いられ、直線偏光成分４６に対して偏光方向が９０°異なる偏光成分だけを分離する場合には、偏光子４０に対して、偏光軸が直交するように配置される。以下では、偏光子４０及び検光子４４が、互いに偏光軸が直交するように配置された場合を例に挙げて、光スイッチの作用について説明する。
【０１１０】
直線偏光成分４６が光スイッチ薄膜１８に照射される際に直線偏光成分４８が入射しない時には、マスク部材１６を透過した直線偏光成分４６は、光スイッチ薄膜１８をそのまま透過し、さらに検光子４４に達すると、直線偏光成分４６（パラレル信号光２７）の偏光方向と検光子４４の偏光軸とが直交しているために、検光子４４を通過することができない。
【０１１１】
一方、直線偏光成分４６が光スイッチ薄膜１８に照射される際に直線偏光成分４８が入射した時には、光スイッチ薄膜１８中に光カー効果による屈折率異方性が誘起され、直線偏光成分４６の偏光面が回転することにより、横方向（Ｙ軸方向）の偏光成分が生じ、直線偏光成分４６は、楕円偏光成分に変換されたパラレル信号光２７となる。すると、楕円偏光成分に変換されたパラレル信号光２７のうち、検光子４４の偏光軸と略一致した成分のみが、検光子４４を通過することができる。
【０１１２】
このように、本実施形態の光スイッチは、制御光２５の有無によって、平行信号光２６の偏光状態を制御することができ、制御光２５が入射していない時の背景光を限りなく０にすることが可能であるため、Ｏｎ／Ｏｆｆ比を非常に大きくすることができる。また、光カー効果を利用することにより、信号光の波長を、光スイッチ薄膜の材料の吸収ピーク波長よりも長波長にすることができる。
【０１１３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態では、光パルス信号認識装置の他の形態について説明する。なお、上記実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１１４】
図１２には、本実施形態に係る光パルス信号認識装置１０２の概略構成を示した。図１２に示すように、光パルス信号認識装置１０２は、光スイッチとしての光直角プリズム５０を備えている。光直角プリズム５０の底面側には、マスク部材１６が配置され、その下側から制御光２５が照射される。また、図１２では図示は省略したが、光直角プリズム５０の反射光が出射される光出射部５０Ｂの光出射側には、光検出器２４が配置されている。
【０１１５】
光直角プリズム５０の光入射部５０Ａの光入射側には、光ファイバー１２、光ファイバー１２により導かれた信号光を複数のチャンネルに分配する光導波路素子５２、及び光導波路素子５２の各チャンネルから出力された信号光を整形するマイクロレンズ５４が配置されている。光導波路素子５２の各チャンネルには、図１３に示すように、チャンネル間に所定の遅延時間が生じるように、光路長差が設けられている。
【０１１６】
光ファイバー１２により導かれた信号光は、光導波路素子５２により複数（４つ）のチャンネルに分配され、チャンネル毎に遅延時間τずつ遅延されて、各チャンネルから出射される。光導波路素子５２の各チャンネルからの出射光は、マイクロレンズ５４によりビーム整形され、光直角プリズム５０の光入射部５０Ａから順次入射される。
【０１１７】
なお、本実施形態では、信号光のビットレートを１００Ｇｂｐｓとした。また、光導波路素子５２は、各チャンネル間から出射される信号光について１０ｐｓの遅延が生じるように屈折率１の媒質中で３ｍｍに相当する光路長差が設けられている。光導波路素子５２から出射された各信号光は、マイクロレンズにより直径１ｍｍのビームに整形され、光入射部５０Ａが設けられた面に対して垂直方向に２ｍｍ間隔で入射する。なお、本実施形態では、光直角プリズム５０の底面に対する入射角を４４．８°とした。光直角プリズム５０の底面には、厚さ３０ｎｍの銀薄膜と厚さ５００ｎｍのスクエアリリウム色素薄膜とを積層したガラス基板のガラス側が張り付けてある。すなわち、光直角プリズム５０の底面には、銀薄膜及び色素薄膜により光反射部が形成されている。
【０１１８】
また、本実施形態では、信号光の繰り返し周期は１０ｐｓであり、光導波路素子５２の各チャンネル間の遅延時間を１０ｐｓに設定した。これにより、図１４に示すように、光導波路素子５２の第１チャンネルＣＨ１から出射された信号光の４番目のパルスと、第２チャンネルＣＨ２から出射された信号光の３番目のパルス、第３チャンネルＣＨ３から出射された信号光の２番目のパルス、第４チャンネルＣＨ４から出射された信号光の１番目のパルスは、同時に光直角プリズム５０に入射する。これらのパルスが光直角プリズム５０の底面にある光反射部に到達する時刻に同期して、制御光２５を光反射部の下側から入射させる。なお、本実施形態では、制御光のビーム形状は２ｍｍ×８ｍｍの楕円形になるように光学系で調整し、制御光２５のパルス幅は４ｐｓである。
【０１１９】
制御光２５と光直角プリズム５０との間には、例えば上記実施形態と同様の４ビットのマスクパターンが形成されたマスク部材１６が設けられている。マスクパターンは１種類でもよいし、複数種類を並べて配置してもよい。
【０１２０】
光反射部は、制御光が入射している間だけ、スクエアリリウム色素薄膜の屈折率が変化するために反射率が１％から２０％に増加する。これにより、信号光は光反射部で反射されて、光出射部５０Ｂから出射される。信号光の認識については、上記実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１２１】
なお、例えば光導波路素子５２の各チャンネル間の遅延時間を２５ｐｓに設定した場合には、４０Ｇｂｐｓのパケット信号を認識することができる。４０Ｇｂｐｓのパケット信号は、電気的に処理可能であるが、本実施形態のように、光信号のままで処理することにより簡単な構成でかつ高速処理することができる。
【０１２２】
また、本実施形態では、屈折率又は吸収率変化を利用した反射型の光スイッチを用いた場合について説明したが、第１、２実施形態と同様に吸収飽和を利用した光スイッチ、又は第３実施形態と同様に光カー効果を利用した光スイッチを光導波路素子５２と組み合わせて使うこともできる。
【０１２３】
例えば、図１５（Ａ）に示すように、光ファイバー１２と複数（４個）のレンズ１４との間に光導波路素子５２を設け、図１４に示したのと同様のタイミングで制御光２５を下方向から所定角度傾けて照射する。これにより、光検出器２４に４ビットずつ信号光が入射し、伝送ビット４ビットを一括して認識することができる。なお、図１５では、マスクパターン１６及び光検出器２４が１種類の場合であるが、光導波路素子５２から出射された平行信号光２６をＺ軸方向に拡大させ、複数のマスクパターン１６及び光検出器２４をＺ軸方向に並べて配置することにより、複数のパターンを認識することができる。
【０１２４】
このように、本実施形態では、光導波路素子５２を遅延回路として用いることにより、第１〜３実施形態の場合と比較して遅延を大きくとることが可能となり、処理の自由度を向上させることができる。また、スクエアリリウム色素薄膜材料の屈折率変化を利用しているため、信号光の波長を光反射部の材料の吸収ピーク波長よりも長波長にすることができる。
【０１２５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、簡単な構成で、高速な光信号の複数ビットを一括して認識することができる、という効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係るパルス信号認識装置の概略構成図である。
【図２】 光スイッチ薄膜において、パラレル信号光が形成される様子を説明するための模式図である。
【図３】 （Ａ）は信号パルスの波形図、（Ｂ）はマスクの一例を示す図である。
【図４】 （Ａ）はマスク部材１６の平面図、（Ｂ）は、光検出器の配置を示す図である。
【図５】 信号光と制御光とが成す角度について説明するための図図である。
【図６】 光分配器の概略構成図である。
【図７】 切替スイッチの概略構成図である。
【図８】 光検出器の他の形態を示す図である。
【図９】 （Ａ）は第２実施形態に係るマスク部材１６の平面図、（Ｂ）は、第２実施形態に係る光検出器の配置を示す図である。
【図１０】 第３実施形態に係るパルス信号認識装置の概略構成図である。
【図１１】 偏光子による信号光及び制御光の偏光の様子と検光子による検光の様子をイメージ的に示したイメージ図である。
【図１２】 第４実施形態に係るパルス信号認識装置の概略構成図である。
【図１３】 光導波路素子に形成された導波路の構成を示す平面図である。
【図１４】 光導波路素子の各チャンネルから出力される信号光と制御光とのタイミングを示す図である。
【図１５】 （Ａ）は第４実施形態に係るパルス信号認識装置の他の例の概略平面図、（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。
【図１６】 従来例に係るパルス信号認識装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 光パルス信号認識装置
１２ 光ファイバー
１４ レンズ
１６Ａ〜１６Ｆ マスクパターン
１６ マスク部材
１８ 光スイッチ薄膜（光スイッチ手段）
２０ 光ファイバー
２２ レンズ
２３ 制御光照射装置（制御光照射手段）
２４ 光検出器（光強度検出手段）
２５ 制御光
２６ 平行信号光（シリアル信号光）
２７ パラレル信号光
２８ マスク
３０ 光分配器
３２ 遅延メモリー（遅延手段）
３４ 切替スイッチ
３６Ａ〜３６Ｄ スイッチ
４０ 偏光子（第１偏光子）
４２ 偏光子（第２偏光子）
４４ 検光子
４６、４８ 前記直線偏光成分
５０ 光直角プリズム（光プリズム）
５２ 光導波路素子（光導波手段）
５４ マイクロレンズ
Claims (10)
- 非線形光学媒質を備え、該非線形光学媒質に制御光が照射されることにより、照射されたシリアル信号光と前記制御光の重複領域において前記シリアル信号光を透過又は反射すると共にパラレル信号光に変換する光スイッチ手段と、
前記シリアル信号光と同期し、かつ前記シリアル信号光よりも長い所定周期の制御光を、前記シリアル信号光と所定角度を成して前記光スイッチ手段に照射する制御光照射手段と、
前記パラレル信号光の各信号光に対応した透過部及び非透過部から成るマスクパターンを備えたマスク部材及び前記パラレル信号光の光強度を検出する光強度検出手段から成る、又は、前記マスクパターンの透過部に対応する位置にのみ配置された前記パラレル信号光の光強度を検出する光検出器から成る検出手段と、
を備えた光パルス信号認識装置。 - 前記マスク部材は、前記パラレル信号光の各信号光の配列方向と直交する方向に配列された複数の異なるマスクパターンを備え、かつ前記マスクパターンの数と同数の光強度検出手段が前記マスクパターンに対応した位置に各々配置されたことを特徴とする請求項１記載の光パルス信号認識装置。
- 前記透過部及び非透過部が同数であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光パルス信号認識装置。
- 前記信号光を所定方向に直線偏光する第１偏光子と、
前記制御光を前記所定方向に対して所定角度傾けた方向に直線偏光する第２偏光子と、
前記パラレル信号光の前記所定方向と直交する方向の直線偏光成分を検出する検光子と、
をさらに備え、
前記光スイッチ手段は、前記第２偏光子により直線偏光された制御光が照射されることにより、前記第１偏光子により直線偏光された信号光について前記所定方向と直交する方向の直線偏光成分を生じさせることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光パルス信号認識装置。 - 前記光スイッチ手段が、光スイッチ薄膜であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光パルス信号認識装置。
- 前記光スイッチ薄膜が、スクエアリリウム色素のＪ会合体からなる色素会合体薄膜であることを特徴とする請求項５記載の光パルス信号認識装置。
- 前記光スイッチ薄膜が、フタロシアニン色素からなることを特徴とする請求項５記載の光パルス信号認識装置。
- 前記光スイッチ手段は、底面に光反射部を有する反射型の光プリズムを含み、
前記シリアル信号光は、前記光反射部に所定角度を成して入射すると共に、前記制御光は、前記光反射部に略垂直に入射することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光パルス信号認識装置。 - 前記シリアル信号光を複数のシリアル信号光に分岐させ、かつ各シリアル信号光を所定時間ずつ遅延して前記光スイッチへ出力する光導波手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の光パルス信号認識装置。
- 前記請求項１〜９記載の光パルス信号認識装置と、
前記シリアル信号光を前記光パルス信号認識装置による処理時間に応じて所定時間遅延して出力する遅延手段と、
前記遅延手段から出力されたシリアル信号光を前記光パルス信号認識装置による認識結果に基づいて分配する切替スイッチと、
を備えた光分配器。
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