JP4807514B2 - 光クロック抽出装置及び方法 - Google Patents
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Description
図3は、自己フィードバックのループ構成によるMLLDを用いた光VCOを有し、光VCOの発振周波数における位相ノイズの低減を図った光クロック抽出装置を示している。図示される光クロック抽出装置は、光VCOとともに、光ミキサやループフィルタを備えており、光ミキサ、光VCO、ループフィルタによって、光PLLが構成されている。
実施例1に示した構成では、光VCOであるMLLDに対して自己注入によって行われる自己フィードバックの効果が大きくなりすぎると、自己フィードバックループ長に依存したサイドバンドスペクトルが生じる可能性がある。図6は、そのようなサイドバンドのRFスペクトルの一例を示しており、自己フィードバックのループ構成により生じてしまうサイドバンドを示している。サイドバンドは、MLLDの周波数に対応する波長と、自己フィードバックループ長で決まる周波数に対応する波長とが同じ波長であるがために、複合共振器ができてしまうことから生じる。サイドバンドを除去するためには、MLLD1から出力される光パルスの波長と、光導波路6を周回する光パルスの波長とを異ならせることが重要となる。
特定の波長の光パルスのみが強く共振しないように、MLLD1から出力される光パルスと光導波路6を周回する光パルスの波長とを異ならせる方法として、実施例2に示した方法のほかに、導波路6内に、波長変換部16を挿入する方法も考えられる。図8に示した光クロック抽出装置は図3に示したものと同様のものであるが、MLLD1の出射端面に近接して光フィルタ15が設けられるとともに、光導波路6内に波長変換部16が挿入されている点で異なっている。
本発明においては、光ミキサには、SOAのほかに、たとえば偏光分離型対称マッハツエンダー干渉計(以下、PD−SMZと呼ぶ)、対称マッハツエンダー干渉計(以下、SMZと呼ぶ)、非線形光ループミラー(NOLM)、テラヘルツ光非対称デマルチプレクサ(TOAD)、透過型相互位相変調(T−XPM)などの高速な光スイッチを使うことができる。これと同時に、PD−SMZ、SMZ、NOLM、TOAD、T−XPMといった光ゲートスイッチは、光3R再生や光DEMUXといった光信号処理を同時に行うことが可能である。
図11は、位相比較部(光ミキサ部)に電界吸収型変調器(EA変調器)103を用いた構成を示している。EA変調器103の代わりに、可飽和吸収変調器を用いることもできる。
上述した実施例1〜5では、MLLD1へ誤差信号をフィードバックするために、位相変調効果をもつ可飽和吸収領域へ誤差信号をフィードバックする手法を中心に説明してきた。位相同期ループを構築する方法としては、可飽和吸収領域へ誤差信号をフィードバックする以外の方法もある。例えば、(1)自己フィードバックのループ長を誤差信号に応じて変化させる、(2)自己フィードバックにおけるMLLDへの注入光強度を誤差信号に応じて変調する、(3)MLLDの利得領域2に印加する電流を誤差信号に応じて変調する、(4)MLLD内に新たに設けられた共振器長調整領域27(図12参照)に対する電圧印加によりPLL制御する、などの方法を用いることによって、多段構成のPLL制御によりMLLD1の発振周波数を変化させることができる。
可飽和吸収領域電圧制御<光強度制御<ループ長制御≦利得領域電流制御<共振器長調整領域電圧制御
であった。
Claims (17)
- 入射してくる信号光の基準周波数と同期した発振周波数を有する光パルスを得る光クロック抽出装置であって、
位相変調効果を持つ可飽和吸収領域と利得領域とを備え、前記可飽和吸収領域に印加する制御電圧に基づく位相変調効果により、光パルスを発生する発振周波数を変化させることができるモード同期半導体レーザと、
前記信号光の基準周波数と前記モード同期半導体レーザの出力光パルスの発振周波数の同期ずれを光学的に同期検波して位相誤差信号を得る手段と、
位相同期ループを形成するように、前記位相誤差信号を、前記可飽和吸収領域に負帰還させる手段と、
を有し、
前記モード同期半導体レーザからの光パルスが入射し、非線形効果により前記入射した光パルスのスペクトル帯域を広げる光ファイバと、前記光ファイバから出力される光パルスのスペクトル帯域の一部を切り取って前記モード同期半導体レーザとは異なる波長の光パルスを発生させるフィルタと、を有し、光パルスの時間幅を圧縮可能な波長変換器を備える、
前記モード同期半導体レーザの出力光パルスと前記信号光とを同期させる光クロック抽出装置。 - 入射してくる信号光の基準周波数と同期した発振周波数を有する光パルスを得る光クロック抽出装置であって、
位相変調効果を持つ可飽和吸収領域と利得領域とを備え、前記可飽和吸収領域に印加する制御電圧に基づく位相変調効果により、光パルスを発生する発振周波数を変化させることができるモード同期半導体レーザと、
前記信号光の基準周波数と前記モード同期半導体レーザの出力光パルスの発振周波数の同期ずれを光学的に同期検波して位相誤差信号を得る手段と、
位相同期ループを形成するように、前記位相誤差信号を、前記可飽和吸収領域に負帰還させる手段と、
を有し、
前記モード同期半導体レーザからの光パルスのスペクトル帯域の一部を切り取る光フィルタを有し、前記モード同期半導体レーザと異なる波長の光パルスを発生する波長変換器を備える、
前記モード同期半導体レーザの出力光パルスと前記信号光とを同期させる光クロック抽出装置。 - 入射してくる信号光の基準周波数と同期した発振周波数を有する光パルスを得る光クロック抽出装置であって、
位相変調効果を持つ可飽和吸収領域と利得領域とを備え、前記可飽和吸収領域に印加する制御電圧に基づく位相変調効果により、光パルスを発生する発振周波数を変化させることができるモード同期半導体レーザと、
前記モード同期半導体レーザからの一方の出力端面から出力する光パルスの少なくとも一部を、前記モード同期半導体レーザの他方の端面より直接光注入する光学的な自己フィードバックループと、
前記モード同期半導体レーザから出力される出力光パルスの発振周波数と前記信号光の基準周波数との同期ずれを光学的に同期検波して位相誤差信号を得る手段と、
位相同期ループを形成するように、前記位相誤差信号を、前記可飽和吸収領域に負帰還させる手段と、
を有し、
前記モード同期半導体レーザの出力光パルスと前記信号光とを同期させる光クロック抽出装置。 - 前記モード同期半導体レーザからの光パルスが入射し、非線形効果により前記入射した光パルスのスペクトル帯域を広げる光ファイバと、前記光ファイバから出力される光パルスのスペクトル帯域の一部を切り取って前記モード同期半導体レーザとは異なる波長の光パルスを発生させるフィルタと、を有し、光パルスの時間幅を圧縮可能な波長変換器を備える、請求項3に記載の光クロック抽出装置。
- 前記モード同期半導体レーザからの光パルスのスペクトル帯域の一部を切り取る光フィルタを有し、前記モード同期半導体レーザと異なる波長の光パルスを発生する波長変換器を備える、請求項3に記載の光クロック抽出装置。
- 相互に電極分離された可飽和吸収領域と利得領域とを備え、光パルスを発生する発振周波数を制御電圧によって変化させることができるモード同期半導体レーザと、
前記モード同期半導体レーザの繰り返し周波数に近い周波数を基準信号として入射信号光を同期させる際に、前記入射信号光と前記光パルスの位相誤差を光学的に検知し、同期ずれ信号を光学的に発生する光ミキサ部と、
前記同期ずれ信号を、電圧信号である位相誤差信号に変換する受光部と、
前記位相誤差信号を負帰還するためのループフィルタと、
前記ループフィルタを介して負帰還される前記位相誤差信号に基づき、前記入射信号光の繰り返し周波数及び位相に対する前記モード同期半導体レーザからの出力光パルスの繰り返し周波数及び位相の同期ずれが最小となるように、前記モード同期半導体レーザの電極に印加される電圧を制御する位相同期ループと、
を有し、
前記モード同期半導体レーザからの光パルスが入射し、非線形効果により前記入射した光パルスのスペクトル帯域を広げる光ファイバと、前記光ファイバから出力される光パルスのスペクトル帯域の一部を切り取って前記モード同期半導体レーザとは異なる波長の光パルスを発生させるフィルタと、を有し、光パルスの時間幅を圧縮可能な波長変換器を備える、光クロック抽出装置。 - 相互に電極分離された可飽和吸収領域と利得領域とを備え、光パルスを発生する発振周波数を制御電圧によって変化させることができるモード同期半導体レーザと、
前記モード同期半導体レーザの繰り返し周波数に近い周波数を基準信号として入射信号光を同期させる際に、前記入射信号光と前記光パルスの位相誤差を光学的に検知し、同期ずれ信号を光学的に発生する光ミキサ部と、
前記同期ずれ信号を、電圧信号である位相誤差信号に変換する受光部と、
前記位相誤差信号を負帰還するためのループフィルタと、
前記ループフィルタを介して負帰還される前記位相誤差信号に基づき、前記入射信号光の繰り返し周波数及び位相に対する前記モード同期半導体レーザからの出力光パルスの繰り返し周波数及び位相の同期ずれが最小となるように、前記モード同期半導体レーザの電極に印加される電圧を制御する位相同期ループと、
を有し、
前記モード同期半導体レーザからの光パルスのスペクトル帯域の一部を切り取る光フィルタを有し、前記モード同期半導体レーザと異なる波長の光パルスを発生する波長変換器を備える、光クロック抽出装置。 - 相互に電極分離された可飽和吸収領域と利得領域とを備え、光パルスを発生する発振周波数を制御電圧によって変化させることができ、第1の波長の光パルスを発振する第1のモード同期半導体レーザと、
相互に電極分離された可飽和吸収領域と利得領域とを備え、前記第1のモード同期半導体レーザとは異なる第2の波長の光パルスを発振する第2のモード同期半導体レーザと、
前記第1のモード同期半導体レーザの一方の出力端面から出力する光パルスの少なくとも一部を前記第2のモード同期半導体レーザの一方の端面より直接光注入し、かつ、前記第2のモード同期半導体レーザの他方の端面より出力される光パルスを、前記第1のモード同期半導体レーザの他方の端面より直接光注入する光学的な自己フィードバックループと、
前記自己フィードバックループ内に設けられた光遅延器と、
前記第1のモード同期半導体レーザの繰り返し周波数に近い周波数を基準信号として入射信号光を同期させる際に、信号光と光パルスの位相誤差を光学的に検知し、同期ずれ信号を光学的に発生する光ミキサ部と、
前記同期ずれ信号を電圧信号である位相誤差信号に変換する受光部と、
前記位相誤差信号を負帰還するためのループフィルタと、
前記ループフィルタを介して負帰還される前記位相誤差信号に基づき、前記入射信号光の繰り返し周波数及び位相に対する前記第1のモード同期半導体レーザからの出力光パルスの繰り返し周波数及び位相の同期ずれが最小となるように、前記第1のモード同期半導体レーザの電極に印加される電圧を制御する位相同期ループと、
を有する光クロック抽出装置。 - 相互に電極分離された可飽和吸収領域と利得領域とを備え、光パルスを発生する発振周波数を制御電圧によって変化させることができ、第1の波長の光パルスを発振するモード同期半導体レーザと、
前記第1の波長とは異なる第2の波長の連続光を発振する光源と、
前記第1の波長の光パルスを、前記第2の波長の連続光に転写して第2の波長のパルス光に変換する波長変換器と、
前記波長変換器で変換された第2の波長のパルス光を、前記第1のモード同期半導体レーザの他方の端面より直接光注入する光学的な自己フィードバックループと、
前記自己フィードバックループ内に設けられた光遅延器と、
前記モード同期半導体レーザの繰り返し周波数に近い周波数を基準信号として入射信号光を同期させる際に、前記入射信号光と第1の波長の光パルスの位相誤差を光学的に検知し、同期ずれ信号を光学的に発生する光ミキサ部と、
前記同期ずれ信号を電圧信号である位相誤差信号に変換する受光部と、
前記位相誤差信号を負帰還するためのループフィルタと、
前記ループフィルタを介して負帰還される前記位相誤差信号に基づき、前記入射信号光の繰り返し周波数及び位相に対する前記モード同期半導体レーザからの出力光パルスの繰り返し周波数及び位相の同期ずれが最小となるように、前記モード同期半導体レーザの電極に印加される電圧を制御する位相同期ループと、
を有する光クロック抽出装置。 - 前記光ミキサ部は光信号処理機能を有する、請求項8または9に記載の光クロック抽出方法。
- 前記光信号処理機能は、光3R再生機能である、請求項10に記載の光クロック抽出方法。
- 位相変調効果を持つ可飽和吸収領域と利得領域とを備え、前記可飽和吸収領域に印加する制御電圧に基づく位相変調効果により、光パルスを発生する発振周波数を変化させることができるモード同期半導体レーザと、
光信号処理に用いられ、光信号を吸収して光電流を発生することが可能な光吸収型変調器と、
前記モード同期半導体レーザからの一方の出力端面から出力する光パルスの少なくとも一部を、前記モード同期半導体レーザの他方の端面より直接光注入する光学的な自己フィードバックループと、
前記モード同期半導体レーザから出力される出力光パルスの発振周波数を、入射してくる信号光の基準周波数と同期させる際に、前記光吸収型変調器に前記出力光パルスと前記信号光とを入射させ、光学的に同期ずれを光電流として検波して位相誤差信号を得る手段と、
位相同期ループを形成するように、前記位相誤差信号を、前記可飽和吸収領域に負帰還して、前記出力光パルスと前記信号光とを同期させる手段と、
を有する、光クロック抽出装置。 - 前記光吸収型変調器は、光3R再生機能を有する、請求項12に記載の光クロック抽出方法。
- 相互に電極分離された可飽和吸収領域、利得領域及び共振器調整領域を備え、前記各領域の電極に印加する電圧もしくは電流を制御することにより、光パルスを発生する発振周波数を変化させることができるモード同期半導体レーザと、
前記モード同期半導体レーザからの一方の出力端面から出力する光パルスの少なくとも一部を、前記モード同期半導体レーザの他方の端面より直接光注入する光学的な自己フィードバックループと、
前記自己フィードバックループ内に設けられたパルス遅延器と、
前記自己フィードバックループ内に設けられた光増幅器と、
前記自己フィードバックループ内に設けられた光減衰器と、
前記モード同期半導体レーザから出力される出力光パルスの発振周波数を、入射してくる信号光の基準周波数と同期させる際に、
前記モード同期半導体レーザから出力される出力光パルスの発振周波数と入射する信号光の基準周波数との同期ずれを光学的に同期検波して位相誤差信号を得る手段と、
位相同期ループ制御が行われるように、前記位相誤差信号を、前記利得領域、前記共振器調整領域、前記パルス遅延器、前記光増幅器及び前記光減衰器の少なくとも1つに負帰還させて前記出力光パルスと前記信号光の同期させる手段と、
を有する光クロック抽出装置。 - 複数の位相同期ループを有する、請求項14に記載の光クロック抽出装置。
- 位相変調効果を持つ可飽和吸収領域と利得領域とを備え、前記可飽和吸収領域に印加する制御電圧による位相変調効果によって、光パルスを発生する発振周波数を変化させることができるモード同期半導体レーザからの出力光パルスの発振周波数を、入射してくる信号光の基準周波数と同期させる光クロック抽出方法であって、
前記モード同期半導体レーザの一方の出力端面から出力する光パルスの少なくとも一部を、前記モード同期半導体レーザの他方の端面より直接光注入する段階と、
前記モード同期半導体レーザからの前記出力光パルスの発振周波数を前記信号光の基準周波数と同期させる際に、前記信号光の基準周波数と前記出力光パルスの発振周波数の同期ずれを光学的に同期検波して位相誤差信号を得る段階と、
前記位相誤差信号を、前記可飽和吸収領域に負帰還して位相同期ループを形成し、前記出力光パルスと前記信号光とを同期させる段階と、
を有する光クロック抽出方法。 - 前記同期ずれを光学的に同期検波する際に、同時に、光信号処理を実行する、請求項16に記載の光クロック抽出方法。
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