JPH01233429A - 光タッピング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、通信、情報処理において、Ｓ／Ｎ比の劣化を
極力少なくして、信号をタッピングする装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、信号をタッピングする技術で実用化されているも
のとして、たとえば同軸ケーブルを用いた信号のタッピ
ングがある。コンピュータネットワークやローカルなデ
ータネットワークとして、第８図に示すようなＬ　Ａ　
Ｎ　（Ｌｏｃａｌ　ＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）が一つの
会社内、一つのビル内（インテリジェット・ビル）、あ
るいは一つの地域内で用いられている。

第８図において、１はホストであり、たとえばＣＡＴＶ
の送信者のようなサービス提供者であったり、またはコ
ンピュータネットワークのホストコンピュータなどであ
る。２は主ケーブルとしての同軸ケーブルなどの主線路
、３は各加入者の端末、４は端末用ケーブルなどの端末
用線路である。

例えば、イーサ・ネットワークは同軸ケーブル及びデー
タ構造に課せられる規格の一つである。

また、データに限らず、音声信号や画像信号の送受信も
ケーブルを介して行われる。このようなネットワークで
は、各加入者端末３は、主ネットワークである同軸ケー
ブル２にタッピングを行い、信号の抽出および送信を行
う。同軸ケーブル２のタッピングを行うためには、通称
ネットワークトランシーバなどと呼ばれるタッピング装
置を用いる。

第９図にかかるタッピング装置の構造の一例を示す。

第９図において、タッピング装置の本体６を主ケーブル
２の被覆材の回りに取り付け、ここで、端末用同軸ケー
ブル４の中心線に接続された針５を被覆材の上から差込
み、主同軸ケーブル２の中心線に接するように取り付け
る。これにより、主ケーブル２の電気信号エネルギーの
一部が端末用ケーブル４に分岐され、また、逆に端末用
ケーブル４からの信号が主ケーブル２に供給される。以
上のようにして、ネットワークトランシーバを介して信
号の授受が行われる。

従来のこのようなタッピング装置では、主ケーブル２の
信号エネルギーの一部を抽出するという点が木質的であ
る。この場合には、主ケーブル２の信号エネルギーが一
つのタッピング装置により弱められてしまうため、必然
的にＳ／Ｎ比の劣化を伴う。かくして、一定のＳ／Ｎ比
を保つために挿入できる端末数、即ち加入できる加入者
数が限定される。

その他の従来の受動的なタッピング方法のいずれにおい
ても、「エネルギーの部分的抽出」を原理としている。

例えば、マイクロ波導波管を用いた方向性結合器、第１
０図に示す先導波路を用いた光方向性結合器、または第
１１図に示す光ビームに対するビームスプリッタも同様
である。第１０図において、７は主先導波路、８は端末
用先導波路である。ｉｔ１図において、９はビームスプ
リッタ、１０は光デイテクタである。

［発明が解決しようとする課題］ これらの装置は、電磁波のエネルギーを分岐する時にシ
ョット雑音と呼ばれる雑音を信号に付加する。これは電
磁場のエネルギー量子、即ち光子がタッピングによって
無作為に抽出されるために発生する雑音である。従って
、抽出した信号にも通過させた信号にも雑音を付加する
。このような「エネルギーの部分的抽出」を用いたタッ
ピング装置が付加する雑音は以下のように評価できる。

第１１図において、信号光の光子数をＮ、出射光の光子
数をｎ。Ｕ丁、出力光が光子数ｎである確立をＰ　０Ｉ
ＪＴ　（ｎ）、抽出した光子数をｎａ１抽出した光子数
がｎである確立をＰ　、　（ｎ）、抽出した光子数から
推定した信号光の光子数をｎｍ６８Ｍ、ビー・ムスブリ
ツタの反射率をηとすると、 Ｐ　ｏｕ’ｔ　（’）−、ｃ、ηＮ−’（１−ｎ　）’
　　　　　（１）ｐ　ａ　（ｎ）　”’Ｎｃｎ　（１−
η）’−’η”　　　　　（２）ｎ　ｍｅａｓ−ｎ　ｅ
／　ｎ　　　　　　　　　　　　　　　（３）で゛ある
。これらの式よりｎ□。及びｎ　ｏｕｔの平均及び分散
は簡単に求まり、 くｎ□□＞　＝　Ｎ　　　　　　　　　　（４）く（Δ
ｎ□。）２＞＝Ｎ（１−η）／η　（５）＜　ｎ　ｏｕ
ｔ　＞　＝　Ｎ　（Ｉ　　ｎ　）　　　　　　（６）く
（Δｎ　ｏｕｔ）　２＞　＝　Ｎａ（１−７７）　　（
７）と計算される。規格化した光子数不確定さ■を、Ｖ
＝（分数）／（平均値）２で定義すると（４）〜（７）
より、 （ｓ　／　Ｎ　）　、、、ｅａｓ−［７１／　Ｎ−η）
］Ｎ　　　（８）（Ｓ／Ｎ）。、−［（１−η）／η］
Ｎ（９）となる。

即ち、反射率ηを１に近づけると、（Ｓ／Ｎ）□□−■
かつ（Ｓ／Ｎ）。ｕｔ−ｏとなり、η−〇とすれば（Ｓ
／Ｎ）、ａ、、−０かッ（ｓ／Ｎ）ｏｕｔ→（１）とな
る０両者は （Ｓ　／　Ｎ）ａｓｓ−’　（Ｓ　／　Ｎ）ｏ、”　Ｎ
　２（１０）の関係で制限されている。このように、「
エネルギーの部分的抽出」を利用した従来のタッピング
法は必ずこの制限を受け、光子数不確定さを成る値に確
保するために挿入し得るタッピング端子の数に上限が生
ずる。例えば、平均光子数１００個で（Ｓ／Ｎ）ｍｅａ
ｓと（ｓ／Ｎ）、、ｔの双方に１００以上（２０ｄＢ以
上）の値を確保したいときには、このタッピング装置は
一段しか挿入できないことになる。

そこで、本発明の目的は、以上のような従来のタッピン
グ装置の欠点を改良し、Ｓ／Ｎ比の劣化を（ｌＯ）式よ
り少なくすることにより、多くのタッピング端子の挿入
を可能としたタッピング装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、強度が平
均Ｉｓの信号光の光強度変調信号を強度Ｉｐのプローブ
光により測定する光タッピング装置において、信号光お
よびプローブ光の一方に対してはほぼ１００％透過する
が他方をほぼ１００％反射する特性を持つ第１ミラーを
介して信号光とプローブ光とを混合してほぼ同一のビー
ムとなし、そのビームを、長さがＬ　（ｋｍ）　、損失
係数がα（ｍ−１）、三次の非線形光学定数がχの光カ
ー媒質において、 （πｅ　／　ｃεｏ）２　χ’ｌ５Ｉｐ／λ５　λ２　
〉α２／ｅｘｐ（−２αＬ）　　［−２αＬ−ｅｘｐ（
αＬ）＋Ｉ］　　　（１）を満足するような条件のもと
で、通過させ（ただしＣは真空中の光速度、Ｃはカー媒
質の誘電率、ε０は真空の誘電率）、再び第１ミラーと
同様な第２ミラーにより信号光とプローブ光を分離し、
その分離された信号光をそのまま出射光とし、その分離
されたプローブ光をホモダイン検波することによりプロ
ーブ光の位相を測定するように構成したことを特徴とす
る。

［作　用］ 本発明では、光カー効果を用いて光伝送路のタッピング
を行う。すなわち、光カー効果により、信号光強度また
は信号光子数の情報をプローブ光の位相にコピーし、プ
ローブ光位相を検知することにより信号光の情報をタッ
ピングするので、カー媒質の光損失によるＳ／Ｎ比の劣
化を上回る。

さらに加えて、本発明では、従来のタッピング装置のＳ
／Ｎ比を上回るようにカー媒質および光源の光強度を高
めた構成をとっているので、タッピングによるＳ／Ｎ比
の劣化の低減が可能となる。

［実施例］ 以下に、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図に本発明の原理的構成を示す。

ここで、信号光とプローブ光は入射ミラー１１により合
波され、カー媒質１２を通過する。ミラー１１は、信号
光を１００％通過させると共に、プローブ光を１００％
反射させるような（或はその逆）特殊ミラーである。カ
ー媒質１２中で、光カー効果により信号光強度（信号光
子数）に比例した位相変化がプローブ光にもたらされる
。即ち、信号光強度の情報がプローブ光位相にコピーさ
れる。

カー媒質１２を通過後、出射ミラー１３により信号光と
プローブ光とは分離され、信号光はそのまま通過して、
出力光として取り出されて主線路２を伝搬する。ミラー
１３はミラー１１と同様なミラーである。プローブ光の
位相を位相検波器１４で測定することにより、信号光強
度の情報をタッピングすることができる。すなわち、こ
の位相検波器１４からタッピング出力を取り出す。

このような構成の本発明タッピング装置が、第９〜第１
１図に示した従来の装置のＳ／Ｎ比、即ち（１０）式よ
り小さいＳ／Ｎ比を有するための装置構成条件は、後述
の実施例で説明するとおり次のようになる。

信号光強度をｒ　ｓ　（ｗ　／　ｍ　２）、波長をλ、
（ｍ）、プローブ光強度をＩＰ（Ｗ／ｍ”）、波長をλ
、（ｍ）、カー媒質の長さをＬ　（ｍ）　、カー媒質の
損失係数がα（ｍ−’）　、カー媒質の三次の非線形光
学定数をχ（ＭＫＳｉ位）とするとき、 （πε／ｃＥＯ）２　χ２１ｓｌｐ／λ８　λ１　〉α
２／　ｅｘｐ（−２ａ　Ｌ）　［２ａ　Ｌ−ｅｘｐ（ａ
　Ｌ）＋Ｉ］　　　　　（１１）ただし、Ｃは真空中の
光速度、εｏは真空の誘電率、εは媒質の誘電率である
。この条件を満たすようにタッピング装置を構成すれば
、後述の通り従来のタッピング装置よりＳ／Ｎ比が上が
り、より多くのタッピング装置をネットワークに挿入す
ることができる。

以上の説明から分かるように、本発明ではエネルギーの
部分的抽出を用いずに、光カー効果により情報のコピー
を行う点が従来のタッピング装置とは異なる。特にカー
媒質の有する損失係数によるＳ／Ｎ比の劣化を補償し、
従来のタッピング装置より優れたＳ／Ｎ特性を有するよ
うに、カー媒質及び光源の光強度等を選ぶように構成す
る。

［実施例１］ 第２図は本発明の第一の実施例である。ここでは、カー
媒質１２として、単一モード石英光ファイバを用いる。

単一モード石英光ファイバは、光ビームの断面積が約５
０μｍ２までに小さくできるため、光強度を上げること
ができ、また、長さを数ｋｍまでとれるため、カー効果
を長尺にわたり利用でき、かつ波長１．５５ミクロンで
０．２ｄＢ／ｋｍという低損失値が得られる。

信号光を得るためには、波長１．５５ミクロンの半導体
レーザまたはＦセンターレーザ１５を用い、プローブ光
を得るためには、波長１．３２ミクロンのＹＡＧレーザ
または半導体レーザ１６を用いる。

ミラー１１および１３は多層蒸着膜ミラーで構成し、こ
れらミラーを波長１．５５ミクロンの光に対しては透過
率９９．５％以上、波長１．３２ミクロンの光に対して
は反射率９９．５％以上とする。

信号光はミラー１１．光ファイバー１２、ミラー１３を
通過し、光ファイバ１２の損失のみ受けて、出力光とし
て主線路２に向けて出射する。

プローブ光はビームスプリッタ１７で第１光路のプロー
ブビーム１８と第２光路の参照ビーム１９とに分けられ
る。

プローブビーム１８はミラー１１により信号光と同じ光
路に合成され、光ファイバ１２を通過した後、ミラー１
３で信号光から分離され、１７４波長板２０を通過後、
ビームスプリッタ２１で参照ビーム１９と合流する。

参照ビーム１９は、第１光路と第２光路との光路長さを
合わせるために、ダミーファイバ２２を通り、ビームス
プリッタ２１において、ミラー１３およびｌ／４波長板
２０を通過してきたプローブビームと合流する。

ビームスプリッタ２１からの２つの出力光をバランスド
ミキサーディテクタによる位相検波器１４に導く。すな
わち、これら２つの出力光を光デイテクタ２３および２
４に導き、その各検出出力を差動増幅器２５に供給し、
この差動増幅器２５からタッピング出力を取り出す。

以上の構成によって、高効率で第１および第２光路の干
渉出力を得る。すなわち、プローブ光に対しては、全系
はマツハツエンダ−の干渉計になっており、第１光路と
第２光路の位相差がバランスドミキサーディテクタ１４
により電流値工として出力される。カー媒質では、信号
光の強度に比例してプローブビームに対する屈折率が変
化するので、信号光の強度（光子数）に比例した出力電
流Ｉが観測される。

以上により、信号光はカー媒質である光ファイバ１２の
損失のみを受けて通過し、カー効果により強度が測定さ
れる。このようにして、本発明実施例では、エネルギー
の部分的抽出を行うことなしに、信号光のタッピング装
置を構成することができる。

このタッピング装置の測定値と出力光に対するＳ／Ｎ比
が、従来のタッピング装置についての（ｌＯ）式より上
回るための装胃構成条件を以下のようにして定める。

カー媒質としての光ファイバ１２の全損失をηとすれば
、出射光に対するＳ／Ｎ比は（９）式と同じである。従
って、カー効果でタッピングした信号のＳ／Ｎ比を求め
、それが（８）式より大きくなる条件を求めることが必
要である。

第３図はＳ／Ｎ比計算のために用いたモデルである。損
失を持つカー媒質１２を、Ｍ個の損失仮１２八−１，１
２八−２，・・・、　１２Ａ−Ｍと無損失カー媒質１２
Ｂ−１゜１２８−２　、・・・、１２Ｂ−Ｍとが交互に
並んだもので置き換える。有限のＭに対しＳ／Ｎ比を計
算した後にＭ　−（１）とする。ただし、総損失ηとト
ータルなカ一定数は一定とする。また、ダミー光ファイ
バ２２の損失も同じくηとする。Ｓ／Ｎ比のＳ　（ｓｉ
ｇｎａｌ）はカー効果によるプローブ光の位相シフト量
である。

Ｎ（口ｏｉｓｅ）はプローブ光がもともと持っている位
相の雑音成分である。プローブ光として理想的なレーザ
の出力光であるコヒーレント状態の光を用いるものとし
て計算した結果、 Ｓ／Ｎ−Ｎ　（（πε／ｃεｏ）２（ＩＬ）２１ｓＩｐ
／λＳλｐ・［η／　ＩＬ　ｎ　（１−７７）］２＋η
２／［η（２−η） ＋２（１−η）ｉｎ（１−η）］）　　　　　　　　　
（１２）なる表式を得る。ただし、ビームスプリッタの
透過率を０．５とした。これは、プローブ光の強度を一
定としたときに最もＳ／Ｎ比を大きくする条件である。

また、バランスドミキサーディテクタに含まれる受光器
の量子効率ηＤは１００％とした。

これが（８）　Ｋより大きくなる条件として、（Ｉｔ　
６　／　Ｃ６０）２（Ｚ　Ｌ）’ｌ５ｌｐ／λ、λ２　
〉［ＩＬｎ（＋−η）］”／（１−η）［−２（ｌ−ｎ
）　　Ｉｌ、ｎ（１−η）−η］　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（１３）を得る。総損失ηは損
失係数αと媒質長りを用いて、 η−ｅｘｐ（−αＬ） で表わされるので、（１３）式は（１１）式に一致する
。

光ファイバのビーム断面積を５０μＩ２、三次の非線形
光学定数を３．６　ｘ　１０−”ＭＫＳとして、（１１
）式を満たす信号光とプローブ光のＱＮＤ（量子非破壊
）測定に必要な光強度積ｐＳｐ、（ｗ２）を媒質長、す
なわちファイバ長Ｌ　（ｋｎ＋）の関数として表わした
ものを第４図に示す。

第４図より、媒質長が短くなるほど必要な光強度が無限
に大きくなることが分かる。また、各損失係数０．２，
０．３．・・・（ｄＢ／ｋｍ）　に対して許される最大
媒質長し、□（ｋｍ）及び必要な光強度を最小にする最
適媒質長が存在する。

たとえば、０．２ｄＢ／ｋｍの損失値に対しては最大媒
質長Ｌ□８は２７ｋｍ、最適長は８ｋｍである。このと
きの必要光強度は信号光及びプローブ光の双方に対して
４０ｍＷとなる。

この条件のとぎ、本実施例は従来のタッピング装置のＳ
／Ｎ比を凌駕する。これより大きなカー定数、光強度の
カー媒質を使用すればするほど、このタッピング装置を
従来のよりも多くの個所に挿入できる。カー媒質として
は、光ファイバーだけでなく、超格子構造のＧａＡｓ、
　Ｇｄ５Ｓｅ　、有機非線形材料のポリジアセチレン等
、カ一定数の極めて大きい物質を用いるなどにより、必
要光強度を下げることも可能である。

［実施例２］ 第９図は本発明の第２の実施例である。第１実施例と異
なる点は、第１実施例ではプローブ光の位相検波にマツ
ハツエンダ−干渉計を用いたのに対し、第２実施例では
リング型干渉計を用いたことにある。これにより干渉計
の安定化が第１実施例の場合より容易となる。

即ち、第１実施例では、プローブビーム１８と参照ビー
ム１９が完全に別売路のため、長尺のカー媒質１２の場
合には、基準位相差（干渉計の動作点）に雑音が生じ、
その制御のためにフィードバック制御が必要となる場合
がある。

これに対して、リング型干渉計では、プローブビームと
参照ビームが同一のため、このような雑音は生じない。

しかし、通常のリング型干渉計ではプローブビームと参
照ビームが完全に同一の光路をとるため、今度は基準位
相差、即ち動作点を任意に選択できない。

そこで、本実施例では、偏光ビームスプリッタを用いて
プローブビーム１８と参照ビーム１９の一部を別売路に
して動作点の安定化と制御を同時に可能とするように構
成する。これはマツハツエンダ−干渉計とリング型干渉
計の長所のみを組み合わせたものである。

第１実施例と同じく、信号光は波長１．５５ミクロンの
半導体レーザまたはＦセンターレーザ１５を用いて得る
。プローブ光は波長１．３２ミクロンのＹＡＧレーザま
たは半導体レーザ１６を用いて得る。１１および１２は
多層蒸着膜ミラーであり、波長１．５５ミクロンの光に
対しては透過率９９．５％以上、波長１．３２ミクロン
の光に対しては反射率９９．５％以上とする。３１はＸ
偏光を通過し、Ｘ偏光を反射する偏光ビームスプリッタ
である。３２は逆にｙ　１ｍ光を通過し、Ｘ偏光を反射
する偏光ビームスプリッタである。

信号光はミラー１１．光ファイバ１２、ミラー１３を通
過し、光ファイバ１２の損失のみを受けて出力光として
主線路２に向けて出射する。

プローブレーザ１６からのプローブ光はｙ　ｍ光（垂直
偏光）のレーザビームであって、ビームスプリッタ１７
により右回り光（プローブビーム１８）と左回り光（参
照ビーム１９）とに分けられる。

プローブビーム１８は偏光回転板３３によりＸ偏光（水
平偏光）となり、ミラー１１により信号光と同じ光路に
合成され、ついで光ファイバ１２を通過した後、偏光ビ
ームスプリッタ３２で信号光から分離され、さらに１７
４波長板３４を通過した後、ファイバカップラ３５で参
照ビームと合流する。ファイバカップラ３５は光ファイ
バによって構成したビームスプリッタである。

ここで、ビームスプリッタ１７からの参照ビーム１９は
、ミラー１３で信号光ビームと逆方向に合わせられ、フ
ァイバ１２と通過後、偏光ビームスプリッタ３１で信号
光より分離され、さらにミラー３６を経てファイバーカ
ップラ３５において、上述したｌ／４波長板３４からの
プローブビームと合流する。

ファイバカップラ３５からの出力光を光ディテクタ２３
．２４で受光し、両川力を差動増幅器２５に供給してタ
ッピング出力を得る。

以上のようにして、本実施例では、プローブビームと参
照ビームとが別売路となるので、そのうちの一方の光路
に位相板を挿入することにより、両ビーム者の干渉に際
して基準位相差（動作点）を自由に選択でき、したがっ
て、干渉計の最大感度点に設定可能となる。

以上のような機能は次のような構成でも実現可能である
。偏光ビームスプリッタ３１および３２を同一のＸ偏光
通過ミラーで構成し、光ファイバ１２を偏光保存ファイ
バとする。偏光保存ファイバとしては、たとえばＰＡＮ
ＤＡファイバ［文献：Ｙ。

５ａｓａｋｉ　　ｅｔ　　ａｌ、：ＩＥＥＥ　　Ｌｉｇ
ｈｔｗａｖｅ　　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　　ＬＴ−４（
１９８６）］等が利用できる。このファイバを９０度ね
じり、左端のＸ偏光を右端のＸ偏光に変換し、右端のＸ
偏光を左端のＸ偏光に変換する。これにより左端のｙ　
（ｍ光プローブビームは右端でｘｉｍ光となり、偏光ビ
ームスプリッタ３２にて主光路（信号光路）から取り出
される。参照ビームについても同様である。後述の実験
例（第６図）ではこの構成をとった。

ファイバーカップラ３５の出力をバランスドミキサーデ
ィテクタ１４に導き、ここで、右回りのプローブビーム
と左回りの参照ビームの干渉出力を電流値■として出力
する。

カー媒質１２では、信号光の強度変化に比例してプロー
ブビームに対する屈折率が変化するので、信号光の強度
（光子数）変化がプローブビームの位相変化にコピーさ
れる。一方、参照ビームはカー媒質１２中を信号光と逆
方向に伝搬するので、参照ビームの位相には信号光の強
度変化の平均値に比例した位相変化が起こる。従って、
両者の干渉出力としては、進行光強度の平均からの変化
分が検知される。したがって、本実施例は信号光のタッ
ピング装置となる。

リング型干渉計の長所は、干渉計が安定である点にある
。この場合の信号光の変調速度は、カー媒質を光が通過
する時間より速くなければならない。カー媒質全体を集
中定数素子と見なせるような遅い変化分は検知されない
。例えば、ＩＭＩＩｚの変調信号に相当する媒質長は３
０Ｑ１１＋であるから、それ以上の媒質長が必要となる
。カー媒質１２として光ファイバを用いるときには媒質
長３００は容易に達成できる。

本実施例を用いたタッピング装置において、レーザ１５
からの信号光を音響光学変調器（ＡＯＭ）３７で変調し
て得た変調信号光を光ファイバ１２に通して得た出力光
と、その変調信号光をプローブ光でタッピングして得ら
れたタッピング出力のシンクロスコープ上での観測結果
を第６図に示す。ここでは、光ファイバ１２として、長
さ１０？ｎの偏光保存ファイバであるＰＡＮＤＡファイ
バを用いた。

光変調器３７における変調信号としてはＩ　ＭＨｚの方
形波を用いた。このタッピング出力によれば、変調信号
の情報が正しく取り出されていることがわかる。

本実施例のＳ／Ｎ比が従来のタッピン装置を上回る装置
構成条件は、第１実施例の場合と全く同様であり、（１
１）式で与えられる。

なお、以上の構成において、Ｘ偏光とＸ偏光とを入れ換
えてもよく、また直ａ！偏光の代わりに円偏光を用いて
もよい。一般には、直交する任意の二つの楕円偏光を用
いてもよい。

［実施例３］ ここでは、第１または第２実施例においてプローブ光と
してスクイズド光を用いる。第１実施例で説明した通り
、Ｓ／Ｎ比のＮ　（ｎｏｉｓｅ）はプローブ光の位相雑
音である。第１および第２実施例ではプローブ光として
コヒーレント状態のレーザ光を用いるために装置構成条
件（１１）式が必要であった。

他方、スクイズド光はコヒーレント状態より位相雑音が
少ない光であり、これをプローブ光に用いることにより
、タッピングにおけるＳ／Ｎ比を大幅に大きくでき、制
限条件（１１）式をはずすことができる。

スクイズド光の性質および発生法については、文献（Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　０ｐｔｉｃａｌ　５ｏｃ
ｉｅｔｙ　ｏｆ八へｅｒｉｃａ　１９８７年ｌＯ月スク
イズトステート特集号）に記述されている。現在ショッ
ト雑音より５ｄＢはど低雑音のスクイズド光が発生され
ているが、このスクイズド光をプローブ光に用いること
により、第１実施例で述べた必要光強度またはカ一定数
を約１７３に下げることができる。ざらに低雑音のスク
イズド光発生方式も開発されつつあるので、これを用い
ることにより、本発明タッピング装置のＳ／Ｎ比を大幅
に改善することができる。

［実施例４］ この実施例では、第１または第２実施例においてプロー
ブ光をビームスプリッタ１７で分岐してプローブビーム
１８と参照ビーム１９を作った代わりに、位相相関を有
する二つの光を別個に発生させてプローブビームと参照
ビームとする。

第７図に光パラメトリツク増幅または発振による相関光
の発生法を示す。

第７図において、光パラメトリツク発振の場合には、レ
ーザ光源からのポンプ光４１をχ１２′　媒質４２に入
射させ、ポンプ４３の他に発振光４４とアイドラ光４５
を得る。光パラメトリツク増幅の場合には、χ３２）　
媒質４２に対して、ポンプ４１と共に信号光４６を入射
させて、光４４として、増幅された信号光を得る。

縮退型光パラメトリック増幅の場合は、発生する二つの
光４４および４５の振動数が同一となるので、ホモダイ
ン検波に適する。非縮退パラメトリック増幅の場合は、
これら二つの光４４および４５が異なる振動数となるの
で、ヘテロダイン検波に用いる。発生した二つの光４４
および４５はそれぞれ単独では通常のコヒーレント状、
態の光と同じかそれ以上の位相雑音を有しているが、両
者の位相の間に強い相関があるため、両者の位相差には
雑音が無い。従って、片方をプローブビーム、もう片方
を参照ビームとすることにより、プローブビームの位相
変化を無雑音で検知でき、高いＳ／Ｎ比でのタッピング
が可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、信号の情報のタ
ッピングを行うに際し、従来のように信号エネルギーの
一部を抽出するのではなく、光カー効果を用いて信号光
強度の情報をプローブ光の位相にコピーし、プローブ光
位相を検知することにより信号光の情報をタッピングす
るので、カー媒質の光損失によるＳ／Ｎ比の劣化を上回
る。さらに加えて、木発明では、従来のタッピング装置
のＳ／Ｎ比を上回るようにカー媒質および光源の光強度
を高めた構成をとっているので、タッピングによるＳ／
Ｎ比の劣化の低減が可能となる。本発明を用いることに
より、ＬＡＮ等のネットワーク内に挿入できる端末数を
飛躍的に増大できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理的構成の説明図、第２図は木発明
の第１実施例を示す構成図、第３図は本発明の装置構成
条件の計算に用いたモデルの説明図、 第４図は本発明の装置構成条件におけるＬ−ＰｓＰＰ特
性図、 第５図は本発明の第２実施例の構成図、第６図は本発明
によるａ測結果を示す信号波形図、 第７図は光パラメトリツク増幅または発振による相関光
の発生の説明図、 第８図は従来のタッピング装置が使用されている一例と
してのＬ　Ａ　Ｎ　（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔ＋
ｖｏｒｋ）の概念図、 第９図は従来のエネルギー抽出型タッピング装置の一例
としてのネットワークトランシーバの一例の構成図、 第１０図は先導波路を用いた従来のエネルギー抽出型タ
ッピング装置の他の例である方向性結合器を示す構成図
、 第１１図は同じくビームスプリッタを用いた従来のエネ
ルギー抽出型タッピング装置の他の例を示す構成図であ
る。 １・・・ネットワークのホスト、 ２・・・主線路、 ３・・・加入者の端末、 ４・・・端末用線路、 ５・・・針、 ６・・・ネットワークトランシーバ本体、７・・・主先
導波路、 ８・・・端末用先導波路、 ９・・・ビームスプリッタ、 ｌＯ・・・光デイテクタ、 １１・・・入射ミラー、 １２・・・カー媒質、 １２八−１，１２Ａ−２，・・・、１２八−Ｍ・・・損
失板、１２Ｂ−１，１２８−２、・・・、　１２８−Ｍ
・・・無損失カー媒質、１３・・・出射ミラー、 １４・・・位相検波器、 １５・・・信号光レーザ、 １６・・・プローブ光レーザ、 １７．２１・・・ビームスプリッタ、 １８・・・プローブビーム、 １９・・・参照ビーム、 ２０・・・１７４波長板、 ２２・・・ダミーファイバ、 ２３．２４・・・光デイテクタ、 ２５・・・差動増幅器、 ３１．３２・・・偏光ビームスプリッタ、３３・・・偏
光回転板、 ３４・・弓／４波長板、 ３５・・・ファイバカップラ、 ３６・・・ミラー、 ３７・・・音響光学変調器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）強度が平均Ｉ＿ｓの信号光の光強度変調信号を強度
   Ｉ＿ｐのプローブ光により測定する光タッピング装置に
   おいて、 前記信号光および前記プローブ光の一方に対してはほぼ
   １００％透過するが他方をほぼ１００％反射する特性を
   持つ第１ミラーを介して前記信号光と前記プローブ光と
   を混合してほぼ同一のビームとなし、そのビームを、長
   さがＬ（ｋｍ）、損失係数がα（ｍ＾−＾１）、三次の
   非線形光学定数がχの光カー媒質において、 （πε／ｃε＿ｏ）＾２χ＾２Ｉ＿ｓＩ＿ｐ／λ＿ｓλ
   ＿ｐ＞α＾２／ｅｘｐ（−２αＬ）［−２αＬ−ｅｘｐ
   （αＬ）＋Ｉ］（１）を満足するような条件のもとで、
   通過させ（ただしｃは真空中の光速度、εはカー媒質の
   誘電率、ε＿ｏは真空の誘電率）、再び前記第１ミラー
   と同様な第２ミラーにより信号光とプローブ光を分離し
   、その分離された信号光をそのまま出射光とし、その分
   離されたプローブ光をホモダイン検波することによりプ
   ローブ光の位相を測定するように構成したことを特徴と
   する光タッピング装置。 ２）請求項１において、前記プローブ光としてスクイズ
   ド光を用い、（１）式の条件をはずした装置構成となし
   たことを特徴とする光タッピング装置。 ３）請求項１において、前記プローブ光の位相を測定す
   るにあたり、前記プローブ光の参照光との干渉によるホ
   モダイン又はヘテロダイン検波を用い、前記プローブ光
   と前記参照光との間に位相相関を有する光を用い、（１
   ）式の条件をはずした構成となしたことを特徴とする光
   タッピング装置。