JPH01126631A - Optical pll circuit - Google Patents

Optical pll circuit

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JPH01126631A
JPH01126631A JP62285968A JP28596887A JPH01126631A JP H01126631 A JPH01126631 A JP H01126631A JP 62285968 A JP62285968 A JP 62285968A JP 28596887 A JP28596887 A JP 28596887A JP H01126631 A JPH01126631 A JP H01126631A
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clock
optical
light pulse
light
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Atsushi Takada
篤 高田
Satoki Kawanishi
悟基 川西
Masatoshi Saruwatari
猿渡 正俊
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain an optical PLL circuit of an extra-high speed which is not subjected to the speed limitation of an electrical circuit by inputting received signal light pulses and a part of outputted clock light pulses to said circuit and outputting the intensity correlation signal of the signal light pulses and the clock light pulse train. CONSTITUTION:A correlation signal generating part 103 is inputted with 2 systems of the light pulses; the signal light pulses of the pulses to be synchronized inputted from the outside and a part of the clock light pulses outputted from a clock light pulse generating part 105 and outputs the electric signal of the sufficiently low speed corresponding to the correlation signal of the light intensities of these two systems. A control circuit 104 calculates the repeating frequency difference of the signal light and the clock light from the output waveforms of a correlation signal generating part 103 and outputs the control signal corresponding to the frequency difference. The clock light pulse generating part 105 controls the repeating frequency of the clock light pulses by the control signal outputted from the control circuit 104 in such a manner as to have the repeating frequency equal to the clock frequency of the signal light pulses. The high-speed optical PLL circuit which is not subjected to the limitation of the operating speed of the electric circuit, etc., is thereby obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野〕 本発明は超高速の光中継器や光端局装置、あるいはその
他の光信号処理回路において必要とされる同期用の光ク
ロツクパルスを抽出1発生させる光PLL回路に関する
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention extracts and generates optical clock pulses for synchronization required in ultra-high-speed optical repeaters, optical terminal equipment, or other optical signal processing circuits. This invention relates to an optical PLL circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ディジタル光フアイバ伝送において従来用いられている
PLL回路の基本的な構成を第2111に示す、第2図
において、201は信号光入力部、202は受光素子、
203は狭帯域フィルタ、204は位相比較器、205
は低減フィルタ、206は電圧制御発振器(VCO) 
、207は出力端子である。即ち、本PLL回路はすべ
て電気回路により構成され、信号光パルス列のクロック
周波数と等しい繰返し周波数のクロックを得る場合、信
号光入力部201より受信した信号光パルスを受光素子
202により電気信号に変換し、狭帯域フィルタ203
、位相比較回路204、低減フィルタ205、電圧制御
発振器206を経て、出力端子207に電気信号のクロ
ックを得る。従って。
The basic configuration of a PLL circuit conventionally used in digital optical fiber transmission is shown in Fig. 2111. In Fig. 2, 201 is a signal light input section, 202 is a light receiving element,
203 is a narrow band filter, 204 is a phase comparator, 205
is a reduction filter, 206 is a voltage controlled oscillator (VCO)
, 207 are output terminals. That is, this PLL circuit is entirely composed of electric circuits, and when obtaining a clock with a repetition frequency equal to the clock frequency of the signal light pulse train, the signal light pulse received from the signal light input section 201 is converted into an electric signal by the light receiving element 202. , narrowband filter 203
, a phase comparator circuit 204, a reduction filter 205, and a voltage controlled oscillator 206, an electrical signal clock is obtained at an output terminal 207. Therefore.

光クロックを必要とする場合には、出力端子207に発
光素子を接続して、電気クロックを光クロックに変換し
て使用することNなる。あるいは、出力端子207から
出力される電気クロックをそのま5用いて信号を電気的
に処理し、それを光信号に変換する必要がある場合は、
同様に発光素子により電気信号を光信号に変換すること
2なる。
If an optical clock is required, a light emitting element is connected to the output terminal 207 to convert the electrical clock into an optical clock. Alternatively, if it is necessary to electrically process the signal using the electric clock output from the output terminal 207 and convert it into an optical signal,
Similarly, the light emitting element converts an electrical signal into an optical signal.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

従来のPLL回路はすべて電気回路により構成されてい
るため、光中継器や光信号処理回路等においては、その
動作速度は1発光素子、受光素子、及びPLL回路中の
電気回路の動作速度により制限され、現状では高々10
 G b / s程度が上限である。したがって、電気
/光信号に変換する発光受光素子およびPLL回路中の
電気回路の速度制限を受けない超高速の光PLL回路が
求められていた。
Since all conventional PLL circuits are composed of electrical circuits, the operating speed of optical repeaters, optical signal processing circuits, etc. is limited by the operating speed of each light emitting element, light receiving element, and electrical circuit in the PLL circuit. Currently, at most 10
The upper limit is about Gb/s. Therefore, there has been a need for an ultra-high-speed optical PLL circuit that is not subject to speed limitations of the light-emitting light-receiving element that converts into electrical/optical signals and the electric circuit in the PLL circuit.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり。The present invention has been made in view of the above.

簡易な構成で数10 G b / s以上で高速動作し
て。
It has a simple configuration and operates at high speeds of several tens of Gb/s or more.

直接光クロックを発生することのできる光PLL回路を
提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an optical PLL circuit that can directly generate an optical clock.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の光PLL回路の基本構成は第1図に示す如くで
あり、信号光入力部101から受信した入力信号光パル
ス列と出力光端子106の出力クロック光パルス列の一
部を入力するクロック光入力部102のクロック光パル
ス列との2系列の光パルスを入力とし、該信号光パルス
列とクロック光パルス列の強度相関信号に相当する低速
の電気信号を出力する相関信号発生部103と、該相関
信号発生部103より出力された強度相関信号を入力と
し、制御信号を出力する制御回路104と、該制御信号
により強度相関信号が最大となるように繰返し周波数が
変化するクロック光パルス列を発生して、出力端子10
6に出力するクロック光パルス発生部105からなるこ
とを特徴とする。
The basic configuration of the optical PLL circuit of the present invention is as shown in FIG. a correlation signal generation section 103 that receives two series of optical pulses, including the clock light pulse train of the clock light pulse train of the section 102, and outputs a low-speed electrical signal corresponding to an intensity correlation signal of the signal light pulse train and the clock light pulse train; A control circuit 104 receives the intensity correlation signal outputted from the unit 103 and outputs a control signal, and generates and outputs a clock light pulse train whose repetition frequency changes so that the intensity correlation signal is maximized according to the control signal. terminal 10
It is characterized by comprising a clock light pulse generating section 105 outputting to the clock pulse generator 6.

〔作 用〕[For production]

相関信号発生部103では、外部より入力される被同期
パルスの信号光パルスと、クロック光パルス発生部10
5より出力された一部のクロック光パルスの2系列の光
パルスを入力し、この2系列の光強度の相関信号に対応
した十分低速の電気信号を出力する。該相関信号発生部
103において相関信号を出力するのに使用されるもの
としては、2個の受光素子を縦列に接続したもの、第二
次高調波(SHG)光を発生するSHG結晶または光カ
ー(Karr)媒質がある。制御回路104では、相関
信号発生部103の出力波形から信号光とクロック光の
繰返し周波数差を算出し、該周波数差に対応した制御信
号を出力する。クロック光パルス発生部105では、制
御回路104から出力された制御信号によって信号光パ
ルスのクロック周波数と等しい繰返し周波数を有するよ
うにクロック光パルスの繰返し周波数を調節する。該ク
ロック光パルス発生部105には、電圧制御発振器(V
CO)により駆動され、ゲインスイッチングにより光パ
ルスを発生する半導体レーザ、または精密モータにより
外部共振器長を変化できる可飽和光吸収体を含む受動モ
ード同期半導体レーザ等を用いることができる。
The correlation signal generation section 103 generates a signal light pulse of a synchronized pulse inputted from the outside and a clock light pulse generation section 10.
Two series of optical pulses of a part of the clock light pulses outputted from 5 are input, and a sufficiently low-speed electrical signal corresponding to a correlation signal of the light intensity of these two series is output. Items used to output the correlation signal in the correlation signal generation section 103 include two light receiving elements connected in series, an SHG crystal that generates second harmonic (SHG) light, or an optical card. (Karr) There is a medium. The control circuit 104 calculates the repetition frequency difference between the signal light and the clock light from the output waveform of the correlation signal generation section 103, and outputs a control signal corresponding to the frequency difference. The clock light pulse generator 105 adjusts the repetition frequency of the clock light pulse so that it has a repetition frequency equal to the clock frequency of the signal light pulse using the control signal output from the control circuit 104. The clock light pulse generator 105 includes a voltage controlled oscillator (V
It is possible to use a semiconductor laser driven by CO (CO) that generates optical pulses by gain switching, or a passive mode-locked semiconductor laser including a saturable optical absorber whose external cavity length can be changed by a precision motor.

従来のPLL回路とは、受光素子を用いて高速の光信号
を5担電気信号に変換することはせず。
A conventional PLL circuit does not use a light receiving element to convert a high-speed optical signal into a 5-carrier electrical signal.

高速の電気回路を必要としない構成とした点が異なり、
このため受光発光素子、電気回路等の動作速度の制限を
受けない10 G b / s以上にも及ぶ極めて高速
の光PLL動作が簡易な構成で可能になる。
The difference is that the structure does not require high-speed electrical circuits,
Therefore, an extremely high-speed optical PLL operation of 10 Gb/s or more is possible with a simple configuration, without being limited by the operating speed of light-receiving/emitting elements, electric circuits, etc.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例について図面により詳細に説明
する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第3図は本発明の第1の実施例を示す図であり、301
は信号光入力部、302はクロック光入力部、303は
相関信号発生部、304は電源端子、305は負荷抵抗
、306,307はフォトダイオード、308は制御回
路、309はクロック光パルス発生部、310はVCO
1311は増幅器、312はキャパシタ、313は直流
バイアス電流源、314は半導体レーザ、315は遅延
回路制御用モータ、316は可変光遅延回路、317は
出力光端子である。
FIG. 3 is a diagram showing the first embodiment of the present invention, 301
is a signal light input section, 302 is a clock light input section, 303 is a correlation signal generation section, 304 is a power supply terminal, 305 is a load resistor, 306 and 307 are photodiodes, 308 is a control circuit, 309 is a clock light pulse generation section, 310 is VCO
1311 is an amplifier, 312 is a capacitor, 313 is a DC bias current source, 314 is a semiconductor laser, 315 is a delay circuit control motor, 316 is a variable optical delay circuit, and 317 is an output optical terminal.

本回路の動作を第4図に示すタイムチャートによって説
明する。第4図Aは相関信号発生部3゜3にクロック光
入力部302から入力するクロック光パルスのタイムチ
ャートであり、可変光遅延回路316によって可変遅延
すなわち可変の位相差が与えられ、この遅延量はタイム
チャート左端から右端に行くに従って増加し、−1タイ
ムスロット程度の位相変化が生じせしめられる。B、D
The operation of this circuit will be explained with reference to the time chart shown in FIG. FIG. 4A is a time chart of clock light pulses input from the clock light input section 302 to the correlation signal generation section 3.3, a variable delay, that is, a variable phase difference is given by the variable optical delay circuit 316, and the amount of delay is increases from the left end to the right end of the time chart, resulting in a phase change of about -1 time slot. B, D
.

Fは信号光入力部301に入力する信号光パルスのタイ
ムチャートで、それぞれ繰返し周波数が、Bはクロック
光パルス周波数に等しい場合、Dはクロック光パルス周
波数より大きい場合、Fはクロック光パルス周波数より
小さい場合を表し、C2F、GはそれぞれAとB、Aと
り、AとFの相関出力を表している。
F is a time chart of signal light pulses input to the signal light input section 301, where the repetition frequency is equal to the clock light pulse frequency, D is greater than the clock light pulse frequency, and F is greater than the clock light pulse frequency. C2F and G represent the correlation outputs of A and B, and A and F, respectively.

クロック光入力部302の光パルスと信号光入力部30
1の信号光パルスを相関信号発生部303に入力するこ
とによって、2つの入力パルスの時間的な重なりに比例
した相関出力信号が得られる。即ち、両者のクロック周
波数が等しい場合の相関出力波形は、Cのように2つの
光パルスに位相差がないときに出力最大となる。信号光
パルスの周波数がクロック光パルス周波数より大である
場合には、Eのように相関出力を生じる位相差の範囲が
狭くなると同時にパルス間隔が狭まることによって、相
関出力のピークは位相差の少ない側すなわちタイムチャ
ートの左側に移動する0反対に信号光パルスの周波数の
方が小であるときには、相関出力が生じる位相差の範囲
が広くなると同時にパルス間隔が広がることによって、
ピークはタイムチャートの右側に移動する。この様子を
示したのが第51fiである。501は可変光遅延回路
316によって与えられる遅延量(位相差)の時間波形
を示したものであり、502は遅延量を横軸にとり、縦
軸に相関出力をとったグラフである。
Optical pulse of clock optical input section 302 and signal optical input section 30
By inputting one signal light pulse to the correlation signal generating section 303, a correlation output signal proportional to the temporal overlap of the two input pulses can be obtained. That is, the correlation output waveform when both clock frequencies are equal has the maximum output when there is no phase difference between the two optical pulses as shown in C. When the frequency of the signal light pulse is higher than the clock light pulse frequency, the range of the phase difference that produces the correlation output narrows as shown in E, and at the same time the pulse interval narrows, so that the peak of the correlation output has a small phase difference. On the other hand, when the frequency of the signal light pulse is smaller, the range of the phase difference that generates the correlation output becomes wider, and at the same time the pulse interval widens.
The peak moves to the right side of the time chart. The 51st fi shows this situation. 501 shows a time waveform of the delay amount (phase difference) provided by the variable optical delay circuit 316, and 502 is a graph in which the horizontal axis represents the delay amount and the vertical axis represents the correlation output.

グラフ中、C,G、Eはそれぞれ第4!14に示した波
形に対応している0位相ずれがない場合の相関信号が極
大値をとる遅延量をτ1とすると、信号光パルスの周波
数がクロック周波数より低い場合、相関信号が極大値を
とる遅延量はτ、より大きいτ2に移動し1反対に信号
光パルスの周波数の方が高い場合には、τ、より小さい
τ3に移動する。
In the graph, C, G, and E respectively correspond to the waveforms shown in 4!14.0 If the delay amount at which the correlation signal takes the maximum value when there is no phase shift is τ1, then the frequency of the signal light pulse is When the frequency is lower than the clock frequency, the delay amount at which the correlation signal takes a maximum value moves to τ, which is larger than τ2, and on the other hand, when the frequency of the signal light pulse is higher, it moves to τ, which is smaller than τ3.

制御回路308は常時極大値をとる遅延量tを検出し、
その時間変化Δtを入力として。
The control circuit 308 detects the delay amount t that always takes the maximum value,
Input the time change Δt.

v=g・Δt を制御信号として出力する。但し1gは制御回路308
の利得である。
Output v=g·Δt as a control signal. However, 1g is the control circuit 308
is the gain.

制御回路308より出力された制御信号Vは、クロック
光パルス発生部309のVCO310に入力される。V
CO310では発振周波数fが制御信号Vに応じて次の
様に変化する。
The control signal V output from the control circuit 308 is input to the VCO 310 of the clock light pulse generator 309 . V
In the CO 310, the oscillation frequency f changes according to the control signal V as follows.

f=f、+V@f□ 但し、f8は単位制御電圧によって変化する周波数であ
る。VCO310の出力は必要に応じて増幅器311で
増幅され、直流バイアス電流源313によって直流電流
と重畳され、半導体レーザ314に印加される。半導体
レーザ314は、ゲインスイッチにより、繰返し周波数
f、幅数10psの光パルス列を発生させ、クロック光
パルスを出力する。
f=f, +V@f□ However, f8 is a frequency that changes depending on the unit control voltage. The output of the VCO 310 is amplified by an amplifier 311 as necessary, superimposed on a DC current by a DC bias current source 313, and applied to a semiconductor laser 314. The semiconductor laser 314 generates an optical pulse train with a repetition frequency f and a width of several tens of ps using a gain switch, and outputs a clock optical pulse.

第3図の構成では、高速の光信号を直接光パルスとの相
関信号に変換しているため、広帯域の電気回路を必要と
せず、数10GHz以上の速度でめ光PLL動作が期待
できる。
In the configuration shown in FIG. 3, a high-speed optical signal is directly converted into a correlation signal with optical pulses, so a wide-band electric circuit is not required, and optical PLL operation can be expected at speeds of several tens of GHz or more.

第6図は本発明の第2の実施例を示す図であり。FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

601は信号光入力部、602はクロック光入力部、6
03は相関信号発生部、604はレンズ、605はSH
G結晶、606は受光素子、607は制御回路、608
はクロック光パルス発生部、609は電圧制御発振m 
(VC:O) 、610は増幅器、611はキャパシタ
、612は直流バイアス電流源、613は半導体レーザ
、614は遅延回路制御用モータ、615は光遅延回路
、616は出力光端子である。
601 is a signal light input section, 602 is a clock light input section, 6
03 is a correlation signal generator, 604 is a lens, and 605 is a SH
G crystal, 606 is a light receiving element, 607 is a control circuit, 608
609 is a clock light pulse generator, and 609 is a voltage controlled oscillation m.
(VC:O), 610 is an amplifier, 611 is a capacitor, 612 is a DC bias current source, 613 is a semiconductor laser, 614 is a delay circuit control motor, 615 is an optical delay circuit, and 616 is an output optical terminal.

本実施例と第3図の実施例(実施例1)との違いは、第
6図では相関信号発生部603が第2高調波(SHG)
発生用光学結晶605によって構成されている点で、他
の回路は同一である。SHG結、vI605を用いた相
関信号発生部603においては、信号光パルスとクロッ
ク光パルスを、光路が重なるようにSHG結晶605に
入射させ。
The difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 3 (Embodiment 1) is that in FIG.
The other circuits are the same in that they are composed of a generating optical crystal 605. In the SHG connection, in the correlation signal generation unit 603 using the vI 605, the signal light pulse and the clock light pulse are made to enter the SHG crystal 605 so that their optical paths overlap.

信号光の光周波数とクロック光の光周波数の和の光周波
数を有する和周波光を有効に発生させる。
Sum frequency light having an optical frequency that is the sum of the optical frequency of signal light and the optical frequency of clock light is effectively generated.

このとき、和周波光の強度は信号光パルスの強度の相関
に比例している。この和周波光を受光素子606を用い
て電気信号に変換すれば、実施例1と同様のPLL回路
を構成できる。
At this time, the intensity of the sum frequency light is proportional to the correlation of the intensity of the signal light pulse. By converting this sum frequency light into an electrical signal using the light receiving element 606, a PLL circuit similar to that of the first embodiment can be constructed.

第7図は本発明の第3の実施例を示す例であり。FIG. 7 is an example showing a third embodiment of the present invention.

701は信号光入力部、702はクロック光入力部、7
03は相関信号発生部、704は光カーシャッタ、70
5は偏波ビームスプリッタまたは検光子、706は受光
素子、707は制御回路、708はクロック光パルス発
生部、709は電圧制御発振11.710は増幅器、7
11はキャパシタ。
701 is a signal light input section, 702 is a clock light input section, 7
03 is a correlation signal generator, 704 is an optical car shutter, 70
5 is a polarization beam splitter or analyzer, 706 is a light receiving element, 707 is a control circuit, 708 is a clock light pulse generator, 709 is a voltage controlled oscillation 11, 710 is an amplifier, 7
11 is a capacitor.

715は光遅延回路、716は出力光端子である。715 is an optical delay circuit, and 716 is an output optical terminal.

本実施例においては、相関信号発生部703に光カー媒
質を含む光シャッタが用いられている。
In this embodiment, an optical shutter including an optical Kerr medium is used in the correlation signal generating section 703.

光カー媒質は、媒質中米強度に比例して、媒質の屈折率
を変化させる物質であって、屈折率変化の偏波依存性(
複屈折性)により、入力光の偏波状態を変化させる。従
って、カー媒質の後段に偏波ビームスプリッタまたは検
光子705を配置することにより、入力光強度の変化に
応じて出力光強度を変化させることができる。信号光パ
ルスと比較してクロック光パルスの強度が十分大きい場
合、カー媒質の屈折率変化は主にクロック光パルスによ
って誘起されるため、信号光パルスの透過光強度は、信
号光パルス強度とクロック光パルス強度の相関信号に対
応している。この透過光強度を受光素子706によって
電気信号に変換し、制御回路707に入力すればよい、
それ以外の構成は実施例1と同様である。
An optical Kerr medium is a substance that changes the refractive index of the medium in proportion to the intensity of the medium, and the polarization dependence of the refractive index change (
Birefringence) changes the polarization state of input light. Therefore, by arranging the polarization beam splitter or analyzer 705 after the Kerr medium, the output light intensity can be changed in accordance with the change in the input light intensity. When the intensity of the clock light pulse is sufficiently large compared to the signal light pulse, the refractive index change of the Kerr medium is mainly induced by the clock light pulse, so the transmitted light intensity of the signal light pulse is equal to the signal light pulse intensity and the clock light pulse. It corresponds to a correlation signal of optical pulse intensity. This transmitted light intensity may be converted into an electrical signal by the light receiving element 706 and input to the control circuit 707.
The other configurations are the same as in the first embodiment.

第8図は本発明の第4の実施例を示したもので、801
は信号光入力部、802はクロック光入力部、803は
相関信号発生部、804は制御回路、805はクロック
光パルス発生部、806はモータ、807は外部ミラー
、808は可飽和吸収体、809は半導体レーザ(LD
)、810は遅延回路制御用モータ、811は光遅延回
路、812は出力光端子である。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention, in which 801
802 is a signal light input section, 802 is a clock light input section, 803 is a correlation signal generation section, 804 is a control circuit, 805 is a clock light pulse generation section, 806 is a motor, 807 is an external mirror, 808 is a saturable absorber, 809 is a semiconductor laser (LD
), 810 is a delay circuit control motor, 811 is an optical delay circuit, and 812 is an output optical terminal.

本実施例においては、クロック光パルス発生部805に
電圧制御発振器(VCO)および半導体レーザ(L D
)を用いる代わりに、外部共振器付加LDの受動モード
同期法を用いている。受動モード同期法においては、外
部ミラー807および本ミラーに面した側の端面を無反
射コートしたLD809によって外部共振器が構成され
1本共振器間に入射光強度が増大するとき吸収係数の減
少する吸収体である可飽和吸収体808が挿入されてい
る。このときLD809には直流バイアス電流が印加さ
れ、光増幅媒質として作用している。
In this embodiment, the clock light pulse generator 805 includes a voltage controlled oscillator (VCO) and a semiconductor laser (LD
), instead, a passive mode-locking method of an external resonator-added LD is used. In the passive mode-locking method, an external resonator is configured by an external mirror 807 and an LD 809 whose end face facing the main mirror is coated with anti-reflection coating, and when the intensity of incident light between the resonators increases, the absorption coefficient decreases. A saturable absorber 808, which is an absorber, is inserted. At this time, a DC bias current is applied to the LD 809, and it acts as an optical amplification medium.

本可飽和吸収体808の作用によって、共振器を通る光
のうち強い光は吸収が少なく増幅され、弱い光は吸収が
大となるため、出力光はパルス状となり、パルス間隔は
LD809の端面と外部ミラーとの間を往復する時間に
等しくなる。従ってクロック光パルスの6繰返し周波数
は外部共振器の共振器長LOのみによって次の様に決定
される。
Due to the action of the saturable absorber 808, strong light among the light passing through the resonator is amplified with little absorption, and weak light is amplified with high absorption, so the output light becomes pulsed, and the pulse interval is equal to the end face of the LD 809. It is equal to the time it takes to go back and forth to the external mirror. Therefore, the 6 repetition frequency of the clock light pulse is determined only by the resonator length LO of the external resonator as follows.

f = c / 2 L o    (cは定数)従っ
て外部ミラーの後ろに精密可動モータ706を取りつけ
、Loを制御することによりクロック光周波数を制御す
ることができる。この場合、先に示した実施例のような
りCOは不要であり。
f = c / 2 Lo (c is a constant) Therefore, by installing a precision movable motor 706 behind the external mirror and controlling Lo, the clock light frequency can be controlled. In this case, unlike the embodiment shown above, CO is not required.

より簡便な構成でより高速の光パルスを発生させること
が可能である。例えばL = 5 m mとすれば。
It is possible to generate faster optical pulses with a simpler configuration. For example, if L = 5 mm.

繰返し周波数30 G Hzとなる。The repetition frequency is 30 GHz.

第9図は本発明の第5の実施例を示したもので。FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention.

901.903は信号光入力部、902,904はクロ
ック光入力部、905,906はハーフミラ−1907
,908は相関信号発生部、9o9゜910は低域フ゛
イルタ、911は差動増幅器、912はクロック光パル
ス発生部、913は出力光端子である。
901 and 903 are signal light input sections, 902 and 904 are clock light input sections, and 905 and 906 are half mirrors 1907
, 908 is a correlation signal generation section, 9o9.910 is a low-pass filter, 911 is a differential amplifier, 912 is a clock light pulse generation section, and 913 is an output optical terminal.

本実施例における相関信号発生部907,908および
クロック光発生部912はともに先の各実施例1〜4に
示した構成のどれを選んでも構わない。
For the correlation signal generating sections 907 and 908 and the clock light generating section 912 in this embodiment, any of the configurations shown in the first to fourth embodiments may be selected.

第9図の動作を示すタイムチャートを第10図に示す0
図中、Hはクロ、ツタ光パルス波形、Jは信号光入力部
903に入力する信号光パルス波形、Kは相関信号発生
部907の出力波形、Lは低域フィルタ909の出力波
形、Mは信号光入力部901に入力する信号光パルス波
形、Nは相関信号発生部908の出力波形、Pは低減フ
ィルタ910の出力波形、Qは差動増幅器911の出力
波形である。また■の領域はクロックと信号の位相変化
が無い場合、■の領域は信号パルスの位相が遅れ始めた
場合、■の領域は信号パルスの位相が進み始めた場合を
示している。
A time chart showing the operation of FIG. 9 is shown in FIG. 10.
In the figure, H is a black, ivy light pulse waveform, J is a signal light pulse waveform input to the signal light input section 903, K is an output waveform of the correlation signal generation section 907, L is an output waveform of the low-pass filter 909, and M is an output waveform of the low-pass filter 909. N is the output waveform of the correlation signal generator 908, P is the output waveform of the reduction filter 910, and Q is the output waveform of the differential amplifier 911. In addition, the area marked ■ indicates a case where there is no phase change between the clock and the signal, the area marked ■ indicates a case where the phase of the signal pulse begins to lag, and the area marked ■ indicates the case where the phase of the signal pulse begins to advance.

第9図の実施例においては、光遅延回路の代わりに信号
光パルスとクロック光パルスをそれぞれハーフミラ−9
05,906で2系列に分岐し、それぞれの相関信号を
とることにより信号光パルスの位相ずれの進みと遅れを
判定するように構成されている。すなわち、相関信号発
生部907においては第10図Mのように信号光パルス
よりクロック光パルスを遅れて入射させ、反対に相関信
号発生部908においては第10wIJのように信号光
パルスよりクロック光パルスを進めて入射させている。
In the embodiment shown in FIG. 9, the signal light pulse and the clock light pulse are each sent to a half mirror 9 instead of the optical delay circuit.
It is configured to branch into two streams at 05 and 906, and determine the advance and lag of the phase shift of the signal light pulse by taking the respective correlation signals. That is, in the correlation signal generating section 907, the clock light pulse is input later than the signal light pulse as shown in FIG. is advanced and made incident.

そのため、信号光パルスに位相進みが生じた場合には、
第10図■の領域に示すように他方の相関信号発生部9
08の出力が増加し、−方の相関信号発生部907の出
力が減少する0反対に信号光パルスに位相遅れが生じた
場合には。
Therefore, if a phase lead occurs in the signal light pulse,
As shown in the area (■) in FIG. 10, the other correlation signal generator 9
On the contrary, when a phase delay occurs in the signal light pulse, the output of 08 increases and the output of the negative correlation signal generating section 907 decreases.

第10図■の領域に示すように他方の相関信号発生部9
08の出力が減少し、一方の相関信号発生部907の出
力が増加する。一方の相関信号発生部907の出力の平
均S2と他方の相関信号発生部908の出力の平均S2
の差 v=g・ (S、−5Z) を制御信号にしてクロック光発生部912に入力すれば
、信号光パルスの繰返し周波数の変化に追随したクロッ
ク光パルス列を発生させることが可能であり、それ以降
の動作は先の実施例と同様にすればよい。
As shown in the area (■) in FIG. 10, the other correlation signal generator 9
08 decreases, and the output of one correlation signal generator 907 increases. Average S2 of the output of one correlation signal generation section 907 and average S2 of the output of the other correlation signal generation section 908
By inputting the difference v=g·(S, -5Z) as a control signal to the clock light generation section 912, it is possible to generate a clock light pulse train that follows the change in the repetition frequency of the signal light pulse. The subsequent operations may be performed in the same manner as in the previous embodiment.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように1本発明によれば、受光素子を用い
て高速の光信号を電気信号に変換する必要がない、した
がって従来不可能であった受光素子や電気回路の動作速
度を上回る高速光信号のPLL動作をより簡便な構成で
可能となる。この光PLL光回路は高速光サンプリング
、高速光ゲート、高速光クロック発生等を代表例とする
光信号処理や金光型光中継器等、高速光伝送等への応用
ができる。
As explained above, according to the present invention, there is no need to convert a high-speed optical signal into an electrical signal using a light-receiving element. PLL operation of signals becomes possible with a simpler configuration. This optical PLL circuit can be applied to optical signal processing, typified by high-speed optical sampling, high-speed optical gates, high-speed optical clock generation, etc., high-speed optical transmission, etc., such as gold-optical repeaters, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の基本構成を示す図、第2図は従来のP
LL回路を示す図、第3図は本発明の第1の実施例を示
すブロック図、第4図及び第5図は第3図の実施例の動
作を説明するためのタイムチャート、第6114は本発
明の第2の実施例を示すブロック図、第7図は本発明の
第3の実施例を示すブロック図、第8図は本発明の第4
の実施例を示すブロック図、第9図は本発明の第5の実
施例を示すブロック図、第Loll!iは第9図の実施
例の動作を説明するためのタイムチャートである。 101・・・信号光入力部、 102・・・クロック光入力部、 103・・・相関信号発生部、 104・・・制御回路
、105・・・クロック光パルス発生部、106・・・
出力光端子。
Fig. 1 shows the basic configuration of the present invention, and Fig. 2 shows the conventional P
3 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention, FIGS. 4 and 5 are time charts for explaining the operation of the embodiment of FIG. 3, and 6114 is a diagram showing the LL circuit. FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of the invention, FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of the invention, and FIG. 8 is a block diagram showing a fourth embodiment of the invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a block diagram showing a fifth embodiment of the invention. i is a time chart for explaining the operation of the embodiment shown in FIG. 101... Signal light input section, 102... Clock light input section, 103... Correlation signal generation section, 104... Control circuit, 105... Clock light pulse generation section, 106...
Output optical terminal.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)信号光パルスを受信し、該信号光パルスのクロッ
ク周波数に等しい繰返し周波数を有するクロック光パル
スを発生せしめる光PLL回路であって、受信した信号
光パルスと出力されるクロック光パルスの一部とを入力
して、信号光パルスとクロック光パルス列の強度相関信
号を出力する相関信号発生部と、前記相関信号発生部よ
り発生された強度相関信号を入力とし、該強度相関信号
に応じた制御信号を送出する制御部と、前記制御信号に
基いて繰返し周波数を可変とし、信号光パルスの位相と
合致する位相のクロック光パルスを発生するクロック光
パルス発生部とを有することを特徴とする光PLL回路
(1) An optical PLL circuit that receives a signal light pulse and generates a clock light pulse having a repetition frequency equal to the clock frequency of the signal light pulse, wherein the received signal light pulse and the output clock light pulse are synchronized. a correlation signal generation section which receives the signal light pulse and the clock light pulse train as input and outputs an intensity correlation signal of the signal light pulse and the clock light pulse train; It is characterized by comprising a control section that sends out a control signal, and a clock light pulse generation section that makes the repetition frequency variable based on the control signal and generates a clock light pulse having a phase that matches the phase of the signal light pulse. Optical PLL circuit.
(2)前記相関信号発生部は、それぞれ信号光パルスと
クロック光パルスの2系列の光を受光し、その出力電気
信号が前記2系列の光パルスの強度相関信号となるよう
に、直列に接続された2個の受光素子を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の光PLL回路。
(2) The correlation signal generating section receives two series of light pulses, a signal light pulse and a clock light pulse, and is connected in series so that the output electric signal becomes an intensity correlation signal of the two series of light pulses. 2. The optical PLL circuit according to claim 1, wherein the optical PLL circuit includes two light receiving elements.
(3)前記相関信号発生部は、信号光パルスの光周波数
とクロック光パルスの光周波数の和周波の光を発生する
SHG結晶を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の光PLL回路。
(3) The correlation signal generating section includes an SHG crystal that generates light having a sum frequency of an optical frequency of a signal optical pulse and an optical frequency of a clock optical pulse.
Optical PLL circuit described in section.
(4)前記相関信号発生部は、クロック光パルスの強度
、または信号光パルスの強度、または前記信号光パルス
とクロック光パルスの2系列の光パルスの和の強度に応
じて、屈折率が変化する光カー媒質を含み、前記2系列
の光パルス強度の相関信号に相当した信号を出力するよ
うに構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の光PLL回路。
(4) The correlation signal generating section has a refractive index that changes depending on the intensity of the clock light pulse, the intensity of the signal light pulse, or the intensity of the sum of two series of light pulses, the signal light pulse and the clock light pulse. 2. The optical PLL circuit according to claim 1, wherein the optical PLL circuit includes an optical Kerr medium that outputs a signal corresponding to a correlation signal of the two series of optical pulse intensities.
(5)前記クロック光パルス発生部はゲインスイッチ法
により駆動され、短光パルスを発生する半導体レーザと
、該半導体レーザの駆動信号源であり、相関信号発生部
より出力された相関信号を入力とし、相関信号に応じて
発振周波数が変化する電圧制御発振器とを含むことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の光PLL回路。
(5) The clock light pulse generator is driven by a gain switch method and includes a semiconductor laser that generates short optical pulses and a drive signal source for the semiconductor laser, and receives the correlation signal output from the correlation signal generator as input. , and a voltage controlled oscillator whose oscillation frequency changes according to the correlation signal.
(6)前記クロック光パルス発生部は半導体レーザ光増
幅媒質と可飽和光吸収媒質をその中に含む光共振器を含
み、相関信号発生部より出力された相関信号に応じて、
光共振器の共振器長を制御してクロック周波数を可変に
できる機構をそなえていることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の光PLL回路。
(6) The clock light pulse generation section includes an optical resonator that includes a semiconductor laser light amplification medium and a saturable light absorption medium, and according to the correlation signal output from the correlation signal generation section,
2. The optical PLL circuit according to claim 1, further comprising a mechanism that can vary the clock frequency by controlling the resonator length of the optical resonator.
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