JPH02306731A - 光識別再生回路 - 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」 この発明は、光通信や光信号処理において必要とされる
光波形の識別再生回路に関する。 「従来の技術」 第８図は従来の光識別再生回路の基本構成を示したもの
である。同図において、＋０１は識別再生の対象となる
信号光が入力される信号光入力ボート、１０２は所定周
期で強度の切替わるクロック光か入力されるクロック光
入力ポート、１０３は光合波器、１０４は双安定レーザ
、１０５は出力光ボートである。第９図は本回路の動作
原理を示す図である。同図におけるＡは双安定レーザ１
０４の特性を示す図である。同図に示すように双安定レ
ーザ１０４の入力光−出力光特性はヒステリシスを持っ
ている。従って、双安定レーザ１０４に同図に示すよう
な信号光Ｂおよびクロック光Ｃを光合波器１０３で合波
して入射すると、信号光Ｂとクロック光Ｃの両方が存在
するときのみ双安定レーザ１０４の出力光強度が増加し
、Ｄに示すような出力光が得られる。このように、本回
路によればクロック光に同期した光識別を行うことがで
きる。 「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来の光識別再生回路は第９図に示
したように出力光りとして、クロック光Ｃの強度と入力
信号光Ｂの強度の論理積に相当する強度のものが得られ
るので、出力光りのパルス幅は入力信号光Ｂのパルス幅
より狭くなり、光識別再生によって信号波形が変わって
しまうという問題があった。 この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、
光識別によって得られる識別再生光がりａツク光パルス
幅に依存して変化することがなく、かつ、クロック光に
同期して識別再生光パルスを出力することができる光識
別再生回路を提供することを目的としている。 「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するため、第１の発明は、入力信号光を
、クロック光に同期して識別し再生する光識別再生回路
であって、前記入力信号光あるいはフィードバック光の
一方を前記クロック光に従って選択し、該選択した信号
光に対応した信号光を出力する光スイッチと、館記光ス
イッチの出力光を検知して発光する光制御発光素子とを
具備し、前記光制御発光素子の出力光を前記入力信号光
に対する識別再生光として出力すると共に前記光スイッ
チにフィードバック光として帰還するようにしたことを
特徴としている。 また、第２の発明は、上記第１の発明において、前記光
スイッチは、前記信号光、フィードバック光およびクロ
ック光を伝送する光非線形媒質による伝送路、および該
伝送路の出力光の内、特定の偏波を選択する検光子から
なり、前記光制御発光素子は、入射光の有無によって空
間発光パタンが変化する発光素子を具備することを特徴
としている。 また、第３の発明は、上記第１の発明において、前記光
スイッチは入射光の偏光方向を回転させる偏光スイッチ
によって構成され、前記光制御発光素子は、入射光によ
って発光偏光方向が制御することが可能な発光素子によ
って構成されることを特徴としている。 「作用」 上記第１の発明及至第３の発明によれば、光制御発光素
子の出力光が識別再生光として出力されると共に光スイ
ッチにフィードバック光として帰還される。そして、ク
ロック光に同期して、光スイッチおよび光制御発光素子
からなる閉ループ回路における信号光の保持動作、およ
び該閉ループ回路への入力信号光の人力動作が切り換え
られ、光制御発光素子からは、該入力信号光に対応し、
かつ、クロック光に同期した識別再生光が出力される。 「実施例」 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

【実施例Ｉ】

第１図は本発明の第１の実施例による光識別再生回路の
構成を示すブロック図である。同図において、３０１は
識別再生の対象となる信号光が人力される信号光入力ポ
ート、３０２は所定周期で強度の変化するクロック光が
人力されるクロック光入力ボート、３０３は後述するフ
ィードバック光が入力されるフィードバック光入力ボー
トである。また、３０４は入力信号光あるいはフィード
バック光をクロック光の強度に対応して選択し、選択さ
れた信号光の強度に対応した信号光を出力する光力−ス
イッチである。さらに、３０５は位相整合半導体レーザ
アレイ、３０６は結合レンズ。 ３０７は単一モード光ファイバ、３０８は光分波器、３
０９は光出力ボートである。 第２図は第１図における光力−スイッチ３０４の構成を
示すブロック図である。同図において、４０１は信号光
１入カボート、４０２は信号光２人力ボート、４０３は
クロック光入力ボート、４０４および４０５は光合波］
４０６は偏波保存単一モード光ファイバ、４０７は光学
フィルタ、４０８は検光子、４０９は出力光ボートであ
る。また、第３図は光カースイッヂ３０４の動作を示す
タイムヂャートである。以下、第２図、第３図を用いて
先カースイッチ３０４の動作を説明する。 第２図において、信号光１人力ボート４０１における入
力光１は第１図における信号光入力ボート３０Ｉの入力
信号光に対応し、信号光２人力ボート４０２の人力光は
第１図におけるフィードバック光入力ボートに帰還され
るフィードバック光に対応する。ここで、入力光ｌの偏
波に対し直交する偏波の人力光２（フィードバック光）
が入力されるようになっている。また、クロック光入力
ボート４０３は第１図のクロック光入力ボート３０２に
対応し、クロック光が入力される。このクロック光は、
入力光！および入力光２（フィードバック光）の両方に
対し４５°の角度を存する偏波が用いられる。 入力光１および人力光２は光合波器４０４によって合波
され、さらにその出力光とクロック光とが光合波器４０
５によって合波され、図示していない結合レンズを通し
て偏波保存単一モート光ファイバ４０６に入力される。 ここで、偏波保存単一モード光ファイバ４０６の主軸方
向はクロック光の偏波の方向と一致しており、入力光１
および入力光２の両方に対しては４５°の角度をなずよ
うになっている。また、偏波保存単一モード光ファイバ
４０６は、光の伝送媒質として、いイつゆる光力−媒質
を用いている。 この光力−媒質の屈折率はファイバ内の光強度に比例し
て変化し、しかも、その屈折率の変化の割合は偏波の方
向によって異なる（複屈折率性）。 すなわち、この種の光力−媒質によれば、偏波の方向に
よって伝播遅延時間か変化し、さらに伝播する光の強度
によって伝播遅延時間の変化する光ファイバを構成する
ことができる。そして、単一モード先ファイバ４０６は
、このような光力−媒質を用いると共に、ファイバの長
さを適当に選ぶことにより、例えば、ファイバ内の光強
度が低い時、すなわち、クロック光のない時は、主軸に
対応した偏波の位相遅延が２ｎ＋π（ｎｔは整数）、主
軸に対応した偏波に垂直な偏波の位相遅延が２ｎ、π（
ｎｔは整数）となり、ファイバ内の光強度が高い時、す
なわち、クロック光のある時には、主軸に対応した偏波
の位相遅延が２ｍ、π（ｍ＋は整数）、主軸に対応した
偏波に垂直な偏波の位相遅延は（２ｍ２＋１）π（ｍｙ
は整数）となるようになっている。 そして、上記の例のように単一モード光ファイバ４０６
における各偏波の位相遅延がクロック光によって切り換
えられるとすると、入力光１および入力光２の各々の光
ファイバ４０６の主軸に対応した偏波成分はクロック光
の有無に関係なく入力位相と同相で出力され、前記主軸
に対応する偏波と直交する偏波成分はクロック光のない
時は同相で、クロック光のある時は逆相て出力される。 従って、単一モード光ファイバ４０６によれば、クロッ
ク光のない時は入力光ｌおよび２はそのままの偏波で出
力され、クロック光のある時は偏波の方向が９０°回転
されて出力される。 そして、偏波保存単一モード光ファイバ４０６の出力光
は、光学フィルタ４０７を介し、検光子４０８によって
特定方向の偏波が選択されて出力光ボート４０９に出力
される。そして、クロック光Ｃ第３図（ａ））の有無に
よって人力光！（第３図（ｂ））あるいは入力光２Ｃ第
３図（Ｃ））の偏波方向の回転が制御され、検光子４０
Ｂによって特定方向の偏波が選択されるので、結局、ク
ロック光の有無に従って入力光！あるいは入力光２（フ
ィードバック光）が選択されて出力される（第３図（ｄ
））。なお、光学フィルタ４０７は、クロック光が出力
側で悪影響を及ぼす恐れがある場合に介挿されるもので
あり、クロック光の波長を選択的に吸収するものである
（ただし、この場合、クロック光の波長か信号光の波長
と異なっていることが必要である）。 クロック光の悪影響を無視することができる場合は光学
フィルタ４０７は不要である。また、検光子４０８の代
わりに偏光ビームスプリッタを用いてもよい。 次に、第４図は位相整合半導体レーザアレイ３０５の動
作を説明する図である。なお、この位相整合半導体レー
ザアレイ３０５としては、例えば、市販のマルチストラ
イプレーザを用いることができる。本レーザアレイ３０
５は注入光がないときは第４図（ａ　）のような空間発
光バタン（ファーフィールドバタン）で発光するため単
一モード光ファイバ３０７には結合しない。これに対し
、注入光が入射する場合は、発光パタンが第４図（ｂ　
）のように変化するので、レーザアレイ３０５の出力光
はレンズ３０６を介して単一モード光ファイバ３０７に
結合し、単一モード光ファイバ３０７から出力光が出力
される。そして、この出力光は、光分波器３０８によっ
て分波され、一方の分波は識別再生光として光出力ボー
ト３０９に出力され、他方の分波はフィードバック光と
して光力−スイッチ３０４に帰還される。ここで、フィ
ードバック光として、前述した入力ポート３０１の入力
信号光と直交する偏波が得られるように、単一モード光
ファイバ３０７および光分波器３０８が配置構成される
。 第５図は以上説明した本光識別再生回路の動作を示すタ
イムチャートである。同図において、（ａ）はデータ入
力光信号を表し、（ｂ　）はクロック光信号、　（ｃ　
）はフィードバック光信号（ｄ　）は出力光信号を表し
ている。 第５図の　（ｂ　）に示すクロック光がオンになったと
き　（第５図斜線部分）は（ａ　）に示す人力ボート３
０１から入射した信号光に対応した強度の信号光がレー
ザアレイ３０５に入射し、クロック光がオフになった時
にはフィードバック光に対応した強度の信号光がレーザ
アレイ３０５に入射される。 従って、第５図の区間Ｐ−Ｑのように信号光。 クロック光ともにオフとなっている場合、レーザアレイ
３０５に入射する光はフィードバック光（この場合、オ
ン状態）に切り替わるため、タイムチャートに示すよう
に出力光はオン状態を維持するこ七になる。 次に第５図のＱ点において、クロック光がオンとなると
、レーザアレイ３０５に入力される光はフィードバック
光から信号光に切り替わって出力光はオフとなる。以下
同様の動作によって第５図のタイムチャートに示すよう
な光クロックの立ち上がりに同期した識別動作が得られ
る。また、このような光クロックに同期したスイッチン
グを行うことによって、入力信号光の立ち上がり、立ち
下がり波形の改善、いわゆる波形整形も行うことができ
る。 なお、上記実施例では、クロック光の立ち上がりに同期
して信号光の識別再生を行う場合を説明したが、信号光
とクロック光の偏波を本実施例の場合から９０°回転す
れば光クロックの立ち下がりに同期した識別再生動作が
得られる。

【実施例２】 第６図は本発明の第２の実施例を示す図であって、８０
１は信号光入力ポート、８０２はクロック光入力ボート
、８０３，８０４は光合波器である。 ８０５は光力−スイッチであり、例えば第２図において
偏波保存単一モード光ファイバ等によって構成され、伝
送する光の強度によって偏光の方向が切替わるようにな
っている。また、８０６は半導体レーザ、８０７，８１
０はＴＭモードのみを透過する検光子、８０８は光分波
ｉ！Ｓ＃８０９は出力光ポー）、８１１はクロック光除
去用光学フィルタである。 第７図は本回路の動作を示すタイムチャートであり、（
ｅ　）は入力信号光、（ｆ）はクロック光、（ｇ）は出
力光およびフィードバック光を示している。 以下、このタイムチャートを参照し、本実施例の動作を
説明する。 半導体レーザ８０６は外部からの人力光がない時にはＴ
Ｅモードで発振する。また、検光子８０７はＴＭモード
のみを透過するように設定されており、従って、外部か
らの信号人力光がない場合は出力光はオフのままである
（例えば、第７図の区間ｕ−ｖ）。 第７図のＵ区間からＶ区間に移行すると、クロック光が
オンとなる。しかし、信号光およびフィードバック光か
共にオフであり、半導体レーザ８０６への入射光はない
。 次にＷ区間に移行すると、信号光がオンとなる。 しかし、この時、クロック光がオフであるため、信号光
はＴＥモードのまま進行し、これが検光子８１０にさえ
ぎられるので、半導体レーザ８０６への入射光はなく、
半導体レーザ８０６の発振はＴ　Ｅモードのままである
。なお、検光子８１０が無い場合を考えると、信号光は
ＴＥモードで半導体レーザ８０６に入射するが、この場
合においてし半導体レーザ８０６からの出射光はＴＥモ
ードであるため、検光子８０７を透過することができな
い。 第７図のＸ区間に移行すると、クロック光がオンする。 この時、クロック光は光力−スイッチ８０５を駆動する
のに十分な光強度を有しており、この結果、光力−スイ
ッチ８０５が作動して入力信号光の偏波か回転され、信
号光にＴＭモード成分が生じて検光子８１０を透過し半
導体レーザ８０６に入射する。なお、光カースイッチ８
０５によって入射光の偏波が９０°回転する場合には検
光子８１０は不要である。 そして、ＴＥモードで発振している半導体レーザ８０６
にＴＭモードの光が入射されることにより、入射ＴＭモ
ート先の強度がある程度あった時には、レーザの出射光
の偏光が入射光の偏波と同じＴＭモードにスイッチする
。この現象は例えば昭和６３年電子情報通信学会秋季全
国大会Ｎｏ。 Ｂ−４２１などに報告されている。従って、Ｗ区間から
Ｘ区間に移行し、クロック光パルスが立ち上がると同時
に半導体レーザ８０６の発光モートはＴＭモードにスイ
ッチして検光子８０７を透過して第７図（ｇ　）に示す
ように出力光を生ずる。 そして、出力光の一部がフィードバックして光合波器８
０４、光力−スイッチ８０５を介し、半導体レーザ８０
６に入力される。 そして、第７図のＸ区間に移行し、クロック光が消えて
もフィードバック光によって、ＴＭモードの光が半導体
レーザ８０６に入射するため、レーザの発振モードは依
然としてＴＭであり、出力光はオン状態を維持する。 第７図のＺ区間に移行すると、クロック光が立ち上がり
、カースイッチ８０５によってフィードバック光の偏光
は９０°回転してＴＥとなり、検光子８１０によって遮
断される。また、区間２では（ｅ　）に示すように信号
光がオフであるため、結局、半導体レーザ８０６への入
射光はオフする。 この結果、半導体レーザ８０６の発光モードはＴＥモー
ドに戻り、出力は（ｇ　）に示すようにオフとなる。 以上の説明により、本回路によれば、光クロックの立ち
上がりに同期して信号光の識別再生を行うことが可能で
あることが理解されよう。なお、この場合０信号光、フ
ィードバック光の偏波を９０°回転することによってク
ロック光の立ち下がりに同期した動作が可能である。 「発明の効果−１ 以上説明したように、本発明によれば、信号光パルスの
パルス幅を変えることなくクロック光パルスの立ち上が
りまたは立ち下がりに同期した光識別・再生を行うこと
が可能であるという効果か得られる。特に、本発明を多
中継伝送系の識別再生回路に用いれば大きなメリットが
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による光識別再生回路の
構成を示すブロック図、第２図は同実施例における光力
−スイッチ３０４の構成を示すブロック図、第３図は光
力−スイッチ３０４の動作を示すタイムチャート、第４
図は位相整合半導体レーザアレイ３０５の動作を説明す
る図、第５図は本発明の第１の実施例による光識別再生
回路の動作を示すタイムチャート、第６図は本発明の第
２の実施例による光識別再生回路の構成を示すブロック
図、第７図は同実施例の動作を示すタイムチャート、第
８図は従来の光識別回路の基本構成を示すブロック図、
第９図は第８図の回路の動作を示すタイムチャートであ
る。 ３０４，８０５・・・・・・光力−スイッチ、３ｏ５・
・・・・・位相整合半導体レーザアレイ、３０６・・・
・・・結合レンズ、３０７・・・・・・単一モード光フ
ァイバ、８０６・・・・・・半導体レーザ、８０７・・
・・・・検光子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号光を、クロック光に同期して識別し再生
   する光識別再生回路であって、 前記入力信号光あるいはフィードバック光の一方を前記
   クロック光に従って選択し、該選択した信号光に対応し
   た信号光を出力する光スイッチと、前記光スイッチの出
   力光を検知して発光する光制御発光素子と を具備し、前記光制御発光素子の出力光を前記入力信号
   光に対する識別再生光として出力すると共に前記光スイ
   ッチにフィードバック光として帰還するようにしたこと
   を特徴とする光識別再生回路。
2. （２）前記光スイッチは、前記信号光、フィードバック
   光およびクロック光を伝送する光非線形媒質による伝送
   路、および該伝送路の出力光の内、特定の偏波を選択す
   る検光子からなり、前記光制御発光素子は、入射光の有
   無によって空間発光パタンが変化する発光素子を具備す
   ることを特徴とする請求項第１記載の光識別再生回路。
3. （３）前記光スイッチは入射光の偏光方向を回転させる
   偏光スイッチによって構成され、前記光制御発光素子は
   、入射光によって発光偏光方向が制御することが可能な
   発光素子によって構成されることを特徴とする請求項第
   １記載の光識別再生回路。