JPH01259331A - External synchronization type optical oscillator - Google Patents

External synchronization type optical oscillator

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JPH01259331A
JPH01259331A JP63087363A JP8736388A JPH01259331A JP H01259331 A JPH01259331 A JP H01259331A JP 63087363 A JP63087363 A JP 63087363A JP 8736388 A JP8736388 A JP 8736388A JP H01259331 A JPH01259331 A JP H01259331A
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JP
Japan
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optical
light
signal
input
inverter
Prior art date
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Pending
Application number
JP63087363A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Sasayama
浩二 笹山
Takashi Habara
葉原 敬士
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an optical oscillator being excellent in high speed property and non-inductive property by inputting an optical signal which is brought to pulse code modulation, to an optical ring consisting of an optical inverter, an optical amplifier and an optical feedback circuit, and outputting synchronized oscillation light. CONSTITUTION:An optical ring is formed by an optical inverter 1, an optical amplifier 2, an optical coupler 3 and optical waveguides 7-10, and when a prescribed binary light quantity is inputted, inverted output light is obtained. Accordingly, since an output P8 is varied against an input P7, the input P7 is inverted after a propagation delay time of the optical ring, and by its repetition, an optical pulse train is generated. Also, a period of its self-exciting oscillation is determined by a propagation time of light in the optical ring. Accordingly, when an optical signal train which is brought to pulse code modulation is inputted, an optical clock signal which has synchronized with said signal train is outputted, by which an optical oscillator being excellent in a high speed property and a non-inductive property is obtained without using an electric clock reproducing circuit.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光通信・光情報処理の分野において、パルス
符号変調された光信号列に同期した光クロツク信号を再
生する外部同期型光発振器に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention is applied to an externally synchronized optical oscillator that reproduces an optical clock signal synchronized with a pulse code modulated optical signal train in the field of optical communication and optical information processing. It is related to.

(従来の技術) 近年、光フアイバ技術、光半導体技術等の進展により光
伝送システムが実用化さている。また、光ファイバによ
り伝送されてきた光信号を光のままで交換する光交換シ
ステムの研究開発が行われている。これらのシステムに
おいてパルス符号変調された光信号の波形再生を行うた
め、またはシステム同期を確立するため、パルス符号変
調された光信号からクロック成分を抽出するクロック再
生機能が必要である。
(Prior Art) In recent years, optical transmission systems have been put into practical use due to advances in optical fiber technology, optical semiconductor technology, and the like. Furthermore, research and development are being conducted on optical switching systems that exchange optical signals transmitted through optical fibers as they are. In order to perform waveform recovery of a pulse code modulated optical signal in these systems or to establish system synchronization, a clock recovery function is required to extract a clock component from the pulse code modulated optical signal.

従来、このような目的を実現するためには、光信号を光
−電気変換回路により一たん電気信号に変換したのち、
電気のクロック再生回路でクロックを再生していた。電
気のタック再生回路としては、信号の周波数近傍に共振
周波数を有するLC共振回、または表面弾性波フィルタ
を基本構造とするものなどがあげられる。しかしこれら
のクロック再生回路では、電気信号を介しているので、
光信号が本来持っている高速性、広帯域性、無誘導性な
どの長所が充分生かされていなかった。
Conventionally, in order to achieve such a purpose, an optical signal is first converted into an electrical signal by an optical-to-electrical conversion circuit, and then
The clock was regenerated using an electric clock regeneration circuit. Examples of the electric tack regeneration circuit include an LC resonance circuit having a resonance frequency near the signal frequency, or one having a basic structure of a surface acoustic wave filter. However, these clock recovery circuits use electrical signals, so
The inherent advantages of optical signals, such as high speed, wide bandwidth, and non-inductive properties, have not been fully utilized.

(発明が解決しようとする課題) 光信号が本来持っているこれらの長所を生かすためには
、光信号のままで光クロツク再生を行う回路の実現が望
まれる。この実現には、光共振回路などが必要であるが
、現在までに実用に供されるものはない。
(Problems to be Solved by the Invention) In order to take advantage of these inherent advantages of optical signals, it is desirable to realize a circuit that performs optical clock regeneration using optical signals as they are. To realize this, an optical resonant circuit or the like is required, but none has been put to practical use to date.

(課題を解決するだめの手段) 本発明では、奇数個の光インバータと光増幅器と光帰還
回路により光リング発振器を構成し、光リングにおける
自動発振動作を利用する。自励発振している光リングを
パルス符号変調さた光信号を外部から注入してトリガす
ることにより、パルス符号変調された信号の変調周波数
に同期した周波数の発振出力光を得る外部同期型光発振
器を実現する。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, an optical ring oscillator is configured by an odd number of optical inverters, optical amplifiers, and optical feedback circuits, and automatic oscillation in the optical ring is utilized. An externally synchronized optical system that obtains oscillation output light at a frequency synchronized with the modulation frequency of the pulse code modulated signal by externally injecting a pulse code modulated optical signal into a self-oscillating optical ring and triggering it. Realize an oscillator.

(作 用) 光インバータの出力信号を光増幅器を通して入力端子に
帰還することにより光リングを構成した場合、光増幅器
の増幅度が一定値より大きい場合には自動発振が起こる
。自励発振の周波数は光リング内の光の伝播時間により
定められる。
(Function) When an optical ring is constructed by feeding back the output signal of an optical inverter to an input terminal through an optical amplifier, automatic oscillation occurs if the amplification degree of the optical amplifier is greater than a certain value. The frequency of self-oscillation is determined by the propagation time of light within the optical ring.

また、光リングには外部からの入力光信号をリング内に
入力する手段と、光リング内の光信号を外部に出力する
手段を有する。ここで、自励発振周波数をパルス符号変
調された入力光信号の変調周波数近傍に設定しておくこ
とにより、自助発振の周波数は入力光信号の変調周波数
に同期引き込みが起こり、入力光信号の変調周波数に一
致した光クロツク信号が出力される。
Further, the optical ring has means for inputting an input optical signal from the outside into the ring, and means for outputting the optical signal within the optical ring to the outside. Here, by setting the self-sustained oscillation frequency near the modulation frequency of the pulse code modulated input optical signal, the frequency of self-sustained oscillation will be synchronized with the modulation frequency of the input optical signal, and the modulation of the input optical signal will occur. An optical clock signal matching the frequency is output.

(実施例) 第1図は本発明の一実施例の構成図であって、1は光イ
ンバータで1個の場合を示し、2は光増幅器、3は光結
合器、4は光分岐器、5は入力端子、6は出力端子、7
〜10は光導波炉である。光インバータ1は、入力光と
してあらかじめ定められた2値の光量があり、高い光レ
ベルを論理レベル“1°′、低い光レベルを論理レベル
の0゛°と表わすと、入力光が“0”のときは出力光が
“1パ、入力光が“1”のときは出力光が°0”となる
光論理回路である。
(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, in which 1 is an optical inverter, 2 is an optical amplifier, 3 is an optical coupler, 4 is an optical branching device, 5 is an input terminal, 6 is an output terminal, 7
-10 are optical waveguide furnaces. The optical inverter 1 has a predetermined binary amount of light as input light, and if a high light level is expressed as a logic level of "1°" and a low light level is expressed as a logic level of 0°, then the input light is "0". When the output light is "1", the output light is "1", and when the input light is "1", the output light is "0".

第2図は本発明における光リング発振器の自助発振を説
明するための図である。第1図における光インバータ1
の入力光P7と出力光P、の時間変化を示している。時
刻T、で光、インバータ1の入力P7が°“0”から“
1”になったとすると、光インバータlの伝播遅延時間
DI後の時刻T!で光インバータ1の出力P8は“l”
から0”になる。出力P、の変化によって、光導波路8
、光増幅器2、先導波路9、光分岐器4、先導波路10
、光結合器3、光導波路7の伝播遅延時間D2後の時刻
T3で光インバータ1の入力P1は“1′から“°0”
になる。時刻T3から光インバータ1の伝播遅延時間D
1後の時刻T4で光インバータ1の出力P8は“0”か
ら°“1″になる。時刻T4から光リングの伝播遅延時
間D!後の時刻T、で光インバータlの入力P、は“0
°“から“1”になる。この繰り返しによって光パルス
列は発生し続け、その自動発振の周期は時刻T1と時刻
T。
FIG. 2 is a diagram for explaining self-assisted oscillation of the optical ring oscillator in the present invention. Optical inverter 1 in Fig. 1
It shows temporal changes in input light P7 and output light P. At time T, input P7 of optical inverter 1 changes from °“0” to “
1", the output P8 of optical inverter 1 becomes "l" at time T! after the propagation delay time DI of optical inverter l.
to 0''.Due to the change in the output P, the optical waveguide 8
, optical amplifier 2, leading waveguide 9, optical splitter 4, leading waveguide 10
, the input P1 of the optical inverter 1 changes from "1' to "°0" at time T3 after the propagation delay time D2 of the optical coupler 3 and the optical waveguide 7.
become. Propagation delay time D of optical inverter 1 from time T3
At time T4 one day later, the output P8 of the optical inverter 1 changes from "0" to "1". Propagation delay time D of the optical ring from time T4! At a later time T, the input P of the optical inverter l becomes “0”.
The optical pulse train continues to be generated by repeating this process, and the period of automatic oscillation is between time T1 and time T.

の時間差である2 (DI +Di )となっている。The time difference is 2 (DI + Di).

これはリング状に縦列接続された光インバータ1、光増
幅器2、光結合器3、光分岐器4、光導波路7〜10を
光信号が一周するのに要する遅延時間の2倍に等しい。
This is equal to twice the delay time required for an optical signal to go around once through the optical inverter 1, optical amplifier 2, optical coupler 3, optical branching device 4, and optical waveguides 7 to 10 connected in series in a ring shape.

第3図は本発明における光インバータ1の一例を示す斜
視図である。第1図で示した光インバータ1は、ファブ
リベロー共振器の反射面13の方向に接合面から出力光
12 CP、、L)を発光している半導体レーザ11と
、該半導体レーザ11の活性領域にコヒーレント入力光
15 (Pi、)を入射する半導体レーザ14によって
構成される。入力光が入射されていない状態では、半導
体レーザ11はファブリペロ−共振器の共振による誘導
放出が最大である方向に出力光12を発光している。こ
の状態で、コヒーレントな入力光15が半導体レーザ1
1の活性領域に入射されると、入力光15の周波数が出
力光12の周波数と等しいかまたは非常に近い場合、二
つの光の結合によりクエンチング効果が起こり、出力光
12はパワーが減少し、ひいては発光が停止する。第3
図における半導体レーザの注入光による発振停止の現象
については、文献A、A、5heronov 。
FIG. 3 is a perspective view showing an example of the optical inverter 1 according to the present invention. The optical inverter 1 shown in FIG. 1 includes a semiconductor laser 11 that emits output light 12 (CP, L) from a junction surface in the direction of a reflective surface 13 of a Fabry-Bello resonator, and an active region of the semiconductor laser 11. It is composed of a semiconductor laser 14 into which coherent input light 15 (Pi,) is incident. When no input light is input, the semiconductor laser 11 emits output light 12 in the direction in which stimulated emission due to resonance of the Fabry-Perot resonator is maximum. In this state, the coherent input light 15 is transmitted to the semiconductor laser 1.
1, if the frequency of the input light 15 is equal to or very close to the frequency of the output light 12, a quenching effect will occur due to the coupling of the two lights, and the output light 12 will have a reduced power. , and eventually the light emission stops. Third
Regarding the phenomenon of oscillation stop due to injection light of a semiconductor laser in the figure, see References A, A, 5Heronov.

−QUBNCHING BFFECT IN 0PTI
CALLY C0IIPLED GaAsINJECT
ION LASER3”、 5oviet Physi
cs Se++1conductors第3巻3号19
69年9月314ページで詳しく述べられている。
-QUBNCHING BFFECT IN 0PTI
CALLY C0IIPLED GaAsINJECT
ION LASER3”, 5oviet Physi
cs Se++1 conductors Volume 3 No. 3 19
It is described in detail on September 1969, page 314.

第4図は前記光インバータの動作を説明するための第3
図におけるp inとP。utの関係を示す入出力特性
図である。第4図においてPlnがOのときPoが出力
され、P、、、にしきい値光量Pth以上の光量Phが
入力されるとP 611Lは0になる。しかだってp 
inが光量Phである状態を“1”、P、7が光量Oで
ある状態を“0”、Poutが光量P0である状態を1
 ” 、P outが光itoである状態を“0”に対
応させることによって、入出力が反転しているインバー
タを実現している。
FIG. 4 is a third diagram for explaining the operation of the optical inverter.
p in and P in the figure. FIG. 2 is an input/output characteristic diagram showing the relationship between ut. In FIG. 4, when Pln is O, Po is output, and when a light amount Ph greater than the threshold light amount Pth is input to P, . Shikatte p
"1" indicates the state where in is the light amount Ph, "0" indicates the state where P,7 is the light amount O, and "1" indicates the state where Pout is the light amount P0.
”, by making the state in which P out is optical ito correspond to “0”, an inverter with inverted input and output is realized.

第5図は本発明の外部同期型光発振器の動作を示す図で
ある。P、は第1図に示す入力端子5から光リング発振
器に入射されるパルス符号変調されたRZ光信号列であ
り、その変調周波数は光リング発振器の自助発振周波数
の近傍である。ここでは例としてビット列“′1”、 
′0”、 ′″1°゛。
FIG. 5 is a diagram showing the operation of the externally synchronized optical oscillator of the present invention. P is a pulse code modulated RZ optical signal train inputted to the optical ring oscillator from the input terminal 5 shown in FIG. 1, and its modulation frequency is near the self-support oscillation frequency of the optical ring oscillator. Here, as an example, the bit string “′1”,
'0'', '''1°゛.

“1”の場合を表わしている。P6は第1図に示す出力
端子6から得られる光クロツク信号列であり、第5図に
示すように、入力信号列P、に対して周波数の同期した
出力信号列P6が得られる。
This shows the case of "1". P6 is an optical clock signal train obtained from the output terminal 6 shown in FIG. 1, and as shown in FIG. 5, an output signal train P6 whose frequency is synchronized with the input signal train P is obtained.

(発明の効果) 本発明により、パルス符号変調された光信号列に対して
、電気のクロック再生回路を用いることなく、それに同
期した光クロツク信号が得られる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, an optical clock signal synchronized with a pulse code modulated optical signal train can be obtained without using an electric clock recovery circuit.

これにより光の高速硅、広帯域性、無誘導性などの特性
を生かした外部同期型光発振器を実現できる。
This makes it possible to create an externally synchronized optical oscillator that takes advantage of the characteristics of light, such as its high speed, broadband properties, and non-inductive properties.

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

第1図は本発明の一実施例の構成図、 第2図は本発明における光リング発振器の自助発振を説
明するための図、 第3図は光インバータの一例を示す斜視図、第4図は光
インバータの入出力特性図、第5図は外部同期型光発振
器の動作を示す図である。 1・・・光インバータ   2・・・光増幅器3・・・
光結合器     4・・・光分岐器5・・・入力端子
     6・・・出力端子7〜10・・・光導波路 
  11.14・・・半導体レーザ12(P、ut)・
・・半導体レーザ11の出力光13・・・ファプリペロ
ー共振器の反射面15(Pi、1)・・・半導体レーザ
140入力光P、・・・入力端子より入射される光信号
列P、・・・出力端子より得られる光クロツク信号列P
7・・・光インバータの入力光 P、・・・光インバータの出力光 Po・・・光インバータの入力光がないときの出力レベ
ル Pth・・・光インバータの出力がなくなる入力光しき
い値 Ph・・・しきい値を越える任意の入力レベルT3.T
s・・・人力光P、の立上り時刻T2・・・出力光P、
の立下り時刻 T3・・・入力光P、の立下り時刻 T4・・・出力光P、の立ち上り時刻 D1・・・光インバータの伝播遅延時間D2・・・光リ
ングの伝播遅延時間 第3図 第4図1 □t ;w  ;O、’w−、。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining self-assisted oscillation of an optical ring oscillator in the present invention, FIG. 3 is a perspective view showing an example of an optical inverter, and FIG. 4 is an input/output characteristic diagram of an optical inverter, and FIG. 5 is a diagram showing the operation of an externally synchronized optical oscillator. 1... Optical inverter 2... Optical amplifier 3...
Optical coupler 4... Optical splitter 5... Input terminal 6... Output terminals 7 to 10... Optical waveguide
11.14...Semiconductor laser 12 (P, ut)・
... Output light 13 of the semiconductor laser 11 ... Reflection surface 15 (Pi, 1) of the Farpley-Perot resonator ... Input light P of the semiconductor laser 140 ... Optical signal train P incident from the input terminal, ...・Optical clock signal train P obtained from the output terminal
7...Input light P of the optical inverter...Output light Po of the optical inverter...Output level Pth when there is no input light to the optical inverter...Input light threshold Ph at which the output of the optical inverter stops . . . Any input level T3 that exceeds the threshold. T
s...Rise time T2 of human power light P...Output light P,
Falling time T3...Falling time T4 of input light P...Rising time D1 of output light P...Propagation delay time of optical inverter D2...Propagation delay time of optical ring Fig. 3 Fig. 4 1 □t;w;O,'w-.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、奇数個の光インバータと光増幅器と光帰還回路をリ
ング状に縦列接続して構成される光リング発振器と、該
光リング発振器に光信号を入力する光入力手段と、該光
リング発振器から光信号を出力する光出力手段とを有し
、該光入力信号の変調周波数に同期した発振周波数の光
信号を該出力手段により出力することを特徴とする外部
同期型光発振器。
1. An optical ring oscillator configured by connecting an odd number of optical inverters, optical amplifiers, and optical feedback circuits in series in a ring shape, an optical input means for inputting an optical signal to the optical ring oscillator, and an optical input means for inputting an optical signal to the optical ring oscillator. 1. An externally synchronized optical oscillator comprising: an optical output means for outputting an optical signal, the output means outputting an optical signal having an oscillation frequency synchronized with the modulation frequency of the optical input signal.
JP63087363A 1988-04-11 1988-04-11 External synchronization type optical oscillator Pending JPH01259331A (en)

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