JPH04119333A - 光遅延回路 - 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］ 本発明は、光通信装置として用いられる光遅延回路に関
し、特に、非同期転送モート（Ａ　Ｔ　ＭＡｓｙｎｃｈ
ｒｏｎｌｚｅｄ　　ＴｒａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ）網にお
いて、超高ビットレートの光パルス信号列からなる光セ
ルを、電子回路にて受光可能な低ピットレートの光信号
列に変換する光遅延回路に関する。

［従来の技術］ 現在の同期転送技術（ＳＴＭ）に基づく網の構成は、音
声を運ぶ電話網を初めとして、バケット交換によるデー
タ通信網、映像通信網、ファクシミリ網等が、中継系で
多重伝送路を共有する以外は、それぞれ別々の網で構成
されており、次のような問題か指摘されている。すなわ
ち、複雑で他種類のインターフェイス構造、回線の収容
設計の複雑化と伝送路使用効率の低下を招く階層的な多
重化構成である。非同期転送技術（ＡＴＭ）は、これら
の問題を解決し、伝送網構成の簡易化、網設備の共用化
、インターフェイス構造の簡略化を図ることをねらいと
している。ＡＴＭ網の特徴は、■サービスの種類の依存
しない統一化された情報転送フォーマット（セル）によ
る非階層的多重転送が可能であること、■情報転送ノー
ドにおいて、−旦セルを蓄積することにより、情報転送
速度を任意のレートから、他の任意のレートに変換でき
ること、■多重伝送路上でのチャネルの識別は、時間位
置情報ではなく、セルに付与されたヘッダによること等
である。

一方、光技術を伝送のみならず、交換等の信号処理の分
野に適応することは、伝送路との整合がよいこと、光の
持つ超高速性、並列性、無誘導性等の性質を利用できる
ことがら、近年関心を集めている。従来の同期転送モー
ド網のようなヒツト多重では、ビットレートが上がれば
上がるほど、より高速のスイッチングが要求されるため
、１０Ｇｂ／ｓ以上のビットレートの信号の交換を行う
のは容易ではない。これに対して、セル単位で多重を行
う非同期転送モード網では、セル長の逆数程度のスイッ
チング速度の空間スイッチが必要となるだけで、スイッ
チに対する要求は大幅に軽減され、光技術との整合性が
良い。

比較的低速の信号列から、超高速（ｌＯＧｂ／ｓ以上）
の光セルをつくる技術としては、低繰り返し周波数の極
短パルスを先カップラでｎ個にパラレルに分離し、各々
の光パラレルを変調した後、１ビツトの整数倍分だけ遅
延をつけて合波する方法や、低繰り返し周波数の極短パ
ルスを変調した後、これを交互に２つの光路長が１ビツ
ト分の整数倍だけ異なる光路に振り分けて合波すること
を繰り返す方法が提案されている。

一方、受信側では、１０Ｇｂ／ｓ以上の超高速の光セル
を直接受光器で受光することは非常に困難であるので、
これを元の低速の光信号列に変換してから受光すること
が必要となる。従来このような光複合器としては、Ｎ個
の光パルスからなる光セルをＮ分岐し、それぞれに先ク
ロックパルスを１ビツトずつずらして重畳し、これを光
電気変換してから、閾値処理をしてパラレルにレジスタ
に取り込む方法が提案されている。この従来例を、第３
図を用いて説明する。

第３図は、１つの光セル８か４つの光パルスから構成さ
れている場合を例に挙げて説明するものである。光セル
８と光クロック９は、ｌ×４の光カップラ１０．１１に
よりそれぞれ４つのチャネルに分岐される。光クロック
９は遅延線１２により１ビツトずつ遅延を与えられ、２
×１光カツプラ１３により光セル８と合波される。２Ｘ
１カツプラ１３の出力は、光クロック９の有無と、光セ
ル８の各ビットが１か０かに依存して、０．１１２の３
つのレベルを取る〜これＪＧ−キ雷檗に！：漁器１４に
より電気信号に変換して、ｌのレベルと２のレベルの中
間に閾値を設けて閾値処理をすることにより、光クロッ
ク９と重なってビットの１．０を識別する。以上の操作
により、高速のシリアルな信号列がパラレルな信号に変
換され、これらはレジスタ１５にパラレルに取り込まれ
、所望の低速のビットレート１６でシリアルに読み出さ
れ、低速のビットレートの信号列１７となる。以上述べ
た方法は、１９９０　１　ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　
　ＴｏｐｉｃａｌＭｅｅｔｉｎｇ　ｏｎ　Ｐ　ｈｏｔｏ
ｎｉｃ　Ｓ　ｗｉｔｃｈｉｎｇ　　のテクニカルダイジ
ェストの２２０頁に記載の　“Ｕ　ＩｔｒａｆａｓｔＰ
　ｈｏｔｏｎｉｃ　Ｐ　ａｃｋｅｔ　Ｓ　ｗｉｔｃｈｉ
ｎｇ　　ｗｉｔｈ　ＯｐｔｉｃａｌＯｕｔｐｕｔ　Ｂ　
ｕｆｆｅｒ”に詳細に記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述の方法では、光クロツクパルスと重なっ
ていない他のビットを影響が除かれていないので、注目
しているビットの１．０の違いによるアイの開きはわず
かしかなく、また、他のビットのパルスの有無に大きく
影響を受けるため、特にセル長が路くなった場合、識別
は非常に困難であるという欠点がある。さらに、セル内
のビット数分だけの遅延線、２Ｘｌ光カツプラ、光電気
変換器、閾値素子が必要となり、数ｌｏバイトのセル長
を想定すると、到底現実的な方法とな言えない。

本発明は、以上の問題に鑑みてなされたもので、非同期
転送モード網において、超高速の光セルを低速の光信号
列に変換する光遅延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］ 本発明は、高速の光パルス信号からなる光セルと、この
光セルに同期した制御光パルスの伝送路上に、この伝送
路に沿って順に、 前記光セルと制御光パルスとを合波する合波手段と、 入射光の光強度に依存して屈折率が変化する特性を持つ
第１の媒質と、 前記合波から光セルのみを分離する分離手段と、光周波
数に依存して群速度が変化するような分散特性を持つ第
２の媒質とを備えてなることを解決手段とした。

［作用　］ 入射光強度に比例して屈折率が変化する第１の媒質に、
光パルスを入射させた場合、例えばこの第１の媒質が光
強度が強いほど屈折率が減少するものであると仮定する
と、光パルスの前縁および後縁に比べて中央付近では屈
折率が減少しているので、中央付近の位相の変化は前縁
、後練のそれに比べて早くなる。光の瞬時周波数は、位
相の微分（変化率）で与えられるので、光パルスの周波
数はパルスの前締では低く、後縁では高くなる（正の周
波数チャーピング）。これを自己位相変調と呼ぶ。

いま、高速光セルを、これに同期しかつセル長よりも長
いパルス幅を持った制御光パルスとともに、入射光強度
に比例して屈折率が変化する第１の媒質に入射すると、
高速光セルは制御光パルスによって引き起こされた屈折
率変化の影響を受け（相互位相変Ｒ）、光セルの前縁の
光信号パルスの周波数は減少し、後縁の光信号パルスの
周波数は増加する。このようにして正の周波数チャーピ
ングを与えられた高速光セルを、光周波数が高いほど群
速度が遅くなるような分散特性を持つ第２の媒質（常分
散媒質）に入射すると、光セルの前縁はど早く進むため
、光セルの時間長は引き延ばされて長くなり、セル内の
光信号パルス間隔は長くなる。これは等価的にセル内の
ビットレートが低下することを意味する。周波数チャー
ピングと分散の量を調整することで、直接受光可能な低
速度のビットレートの光信号列に変換することができる
。

また、第１の媒質として、入射光強度に比例して屈折率
が増加する媒質を用いる場合は、第２の媒質として異常
分散特性を有する分散媒質を用いればよい。

［実施例］ 以下、本発明を、実施例を示して、図面に基づき、詳細
に説明する。

第１図に、本発明の光遅延回路の一実施例を示すもので
ある。図中符号１が高速光セル１であり、符号２が、高
速光セルｌに同期しかつセル長よりもパルス幅が長く、
波長の異なる制御光パルス２である。そして、これらの
高速光セルｌと制御光パルス２の伝送路上には、この伝
送路に沿って順に、これらの光セル１と制御光パルス２
とを入力して合波する合波手段（ダイクロイックミラー
３）と、合波された光を入力する第１の媒質（光ファイ
バ４）と、この光ファイバ４から出射された光から光セ
ル１のみを分離する分離手段（ダイクロイックミラー５
）と、このダイクロイックミラー５により分離された光
セル１を入力する第２の媒質（光ファイバ６）とが設け
られて、本実施例の光遅延回路が構成されている。

前記第１の媒質としては、入射光の光強度に依存して屈
折率が変化する特性を持つ光ファイバ４が用いられてお
り、また第２の媒質としては、光周波数に依存して群速
度が変化するような分散特性を持つ光ファイバ６が用い
られている。

次に、このようにしてなる光遅延回路の動作について説
明すると、まず、高速光セルｌと制御光パルス２とが一
ダイクロイｑクミー７−３に上Ｉ″１４！−波され、光
ファイバ４に入射される。高速光セルｌは、制御光パル
ス２によって引き起こされる光フアイバ４中の光Ｋ　ｅ
ｒｒ効果によって、相互位相変調を受け、正の周波数チ
ャーピングを受ける。

ここで、高速光セルｌの光強度は、制御光パルス２の光
強度に比べて十分小さく、高速光セルｌ自身が引き起こ
す光Ｋ　ｅｒｒ効果は無視できるものとする。

光ファイバ４を出射した高速光セルｌと制御光パルス２
は、ダイクロイックミラー５に入射されてここで分離さ
れ、高速光セルｌのみが、大きな常分散を有する光ファ
イバ６に入射される。正のチャーピングを持つ高速光セ
ルｌは、大きな常分散を持つ光ファイバ６を伝搬するこ
とにより、光セルｌの前部はど早く進んで引き延ばされ
、ビットレートが減少する。その結果、光ファイバ６か
らは、低ビツトレートの光信号列７が出射されることと
なる。

この様子を第２図に示す。第２図（ａ）、（ｂ）は、そ
れぞれ高速光セル１１制御光パルス２の時間波形である
。横軸は時間であり、−個のパルスに注目してパルスの
右側かパルスの後縁、左側が前縁を表すものとする。第
２図（ｃ）は、制御光パルス２により引き起こされる周
波数チャーピングを表す。パルスのピーク付近では直線
的なチャーピングが得られることがわかる。第２図（ｄ
）は、常分散ファイバ６を伝搬し、光セルｌが時間的に
引き延ばされた結果得られた低ビツトレートの光信号列
７を表している。

また、請求項２に記載したように、前記光強度に依存し
て屈折率が変化する特性を持つ第１の媒質としては、前
記実施例で示したような光ファイバ４、あるいはその他
、Ｌ　ｉＮ　ｂ　Ｏｘ、半導体添加ガラス、有機非線形
材料等の光Ｋ　ｅｒｒ媒質からなる先導波路を用いるこ
とができる。光ファイバ４としては、光フアイバ４内で
引き起こされる光Ｋｅｒｒ効果によって生ずる相互位相
変調が、制御光パルス２と光セルｌがともに直線偏波で
しかも偏波の向きか等しい時に最も大きくなることを考
慮して、偏波保持機能を有する偏波保持光ファイバを用
いることが好適である。偏波保持光ファイバは、コアを
楕円にしてｘ、ｙ方向の光の伝搬速度を変えたり、円形
コアに応力を与えて両方向に屈折率差を持たせたり・す
ることにより、単一モード光ファイバの基本モードの偏
波面を保持したまま伝送することのできる光ファイバで
ある。

また、請求項３に記載したように、前記光強度により屈
折率が変化する特性を持つ第１の媒質として、半導体レ
ーザ等の利得媒質を用いることもできる。これは、光強
度に比例して屈折率が変化する現象として、上記の光Ｋ
　ｅｒｒ効果以外に、半導体レーザ等の利得媒質が利得
飽和領域において、入射光強度に依存して利得（したが
って屈折率）が変化する現象を用いることを意味してい
る。

またさらに、請求項４に記載したように、前記光周波数
に依存して群速度が変化するような分散特性を持つ第２
の媒質としては、前記実施例で示したような光ファイバ
６、あるいはその他、回折格子、プリズム、Ｇ　１ｒｅ
ｓ　−Ｔ　ｏｕｒｎｏｉｓ干渉計プリズムを用いること
もできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の光遅延回路は、非同期転
送モード網において、超高速の光セルを低速の光信号列
に変換することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光遅延回路の一実施例を示す図、第
２図は、この光遅延回路の動作を説明する図、第３図は
、従来の光遅延回路の構成を示す図である。 ｌ・・・・・・高速光セル、２・・・・・制御光パルス
、３・・・・・・ダイクロイックミラー（合波手段）、
４・・・・・・光ファイバ（第１の媒質）、５・・・・
・・ダイクロイックミラー（分離手段）、６・・・・・
・光ファイバ（第２の媒質）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）高速の光パルス信号からなる光セルと、この光セ
   ルに同期した制御光パルスの伝送路上に、この伝送路に
   沿って順に、 前記光セルと制御光パルスとを合波する合波手段と、 入射光の光強度に依存して屈折率が変化する特性を持つ
   第１の媒質と、 前記合波から光セルのみを分離する分離手段と、光周波
   数に依存して群速度が変化するような分散特性を持つ第
   ２の媒質とを備えてなることを特徴とする光遅延回路。
2. （２）前記光強度に依存して屈折率が変化する特性を持
   つ第１の媒質が、光ファイバ、ＬｉＮｂＯ＿３、半導体
   添加ガラス、有機非線形材料等の光Ｋｅｒｒ媒質である
   ことを特徴とする請求項１に記載の光遅延回路。
3. （３）前記光強度に比例して屈折率が変化する特性を持
   つ第１の媒質が、半導体レーザ等の利得媒質であること
   を特徴とする請求項１に記載の光遅延回路。
4. （４）前記分散特性を持つ第２の媒質が、光ファイバ、
   回折格子、プリズム、Ｇｉｒｅｓ−Ｔｏｕｒｎｏｉｓ干
   渉計であることを特徴とする請求項１、請求項２および
   請求項３に記載の光遅延回路。