JPH0514315A - 光分離装置 - Google Patents
光分離装置Info
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- JPH0514315A JPH0514315A JP3160667A JP16066791A JPH0514315A JP H0514315 A JPH0514315 A JP H0514315A JP 3160667 A JP3160667 A JP 3160667A JP 16066791 A JP16066791 A JP 16066791A JP H0514315 A JPH0514315 A JP H0514315A
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Abstract
光ゲ−トが使用でき、高周波数の電気発信器や増幅器を
必要としない光分離装置を実現する。 【構成】入力光信号を2分割して出力する1×2光カッ
プラと、1×2光カップラの2つの出力側に配置され、
互いの位相差がπに設定され1×2光スイッチの出力を
設定周波数でオンオフして出力する2つの光ゲ−トとか
らなる1入力2出力の光分離装置を1単位とし、2N−
1個(Nは整数)の1入力2出力の光分離装置をN段だ
けツリ−状に縦列接続して、1入力2n 出力の分離装置
を構成し、かつ、n段目(nはN以下の整数)の2n 個
の光ゲ−ト(12,13あるいは光16,17,18,
19)のオンオフ周波数をM/2n に設定することによ
り、時分割多重されたビットレ−トがMビット/秒の光
信号をビットレ−トM/2N ビット/秒の2N チャネル
の光信号列に分割して出力する。
Description
る光分離装置に係り、特に、時分割されたビットレ−ト
数10Gb/s 以上の超高速光信号をビットレ−トの低い
複数チャネルの光信号列に分離する光分離装置に関する
ものである。
において、伝送路容量を増加させるために電子回路的に
デ−タの時分割多重化が行われ、一本の光ファイバでは
1.8 Gb/s のデ−タの伝送が実現されている。現状の電
子回路の応答速度制限(10−20Gb/s )を打破し、
一層の高多重化を実現するための手段として、光学的に
デ−タの時分割多重/分離を行う方法が考えられてい
る。
列を外部変調器で変調してデ−タを乗せ、これを何チャ
ネルか光学的に足し合わせて(多重化して)高ビットレ
−トの光信号列を作りだして伝送し、伝送後、これを光
学的にもとのチャネル毎に分離するという方法である。
光短パルス列を光学的に多重化するのは、損失さえ問題
にしなければ、光スタ−カップラを用いれば容易に行う
ことができる。
光ゲ−トが必要になり、これを実現するために現在まで
以下に説明するように電気光学効果、あるいは光カ−
(Kerr)効果を利用して2×2光スイッチを用いる
方法が提案されている。
の図で、4チャネル多重された光信号を各チャネル毎に
分離する場合の構成例を示している。図2において、
1,2,3は2×2光スイッチで、2×2光スイッチ1
の2つの出力ポ−トの各々に2×2光スイッチ2,3の
一の入力ポ−トが接続されている。2×2光スイッチ
1,2,3としては、LiNbO3 結晶上に形成された
マッハ- ツェンダ(Mach-zehnder)型干渉計の光路長
を、電界を印加することで電気光学効果により変化させ
るもの、あるいは光ファイバで干渉計を形成し、光路長
を高強度の光パルスを伝播させることで、光カ−効果を
介して変化させるものなどが用いられる。
Tuckerらによる“16Gb/s fibretransmission experi
ment using optical time-division multiplexing”,E
lectronics Letters,vol.23,pp.1270-1271,1987に詳細
に述べられている。また、後者を用いた光分離装置につ
いては、高田らによる“Demultiplexing of 40- Gb/
s optical signal to 2.5 gb/s using a nonlinear fib
er loop mirror driven by amplified,again-switched
laser diode ”,Technical digest of OFC'91,YuN
3,1991に記載されている。
C3,C4)時分割多重されたビットレ−トMb/s の光信号M
SCは、2×2光スイッチ1にその一の入力ポ−トを介
して入力される。2×2光スイッチ1は、周波数M/2
(Hz)で入力光信号を交互に2つの出力ポ−トに出力
する。従って、2×2光スイッチ1の一方の出力ポ−ト
からはチャネルC1とチャネルC3の光信号列MSC
(1,3)が出力され、他方の出力ポ−トからはチャネ
ルC2とチャネルC4の光信号列MSC(2,4)がそ
れぞれ出力されて、それぞれ次段の2×2光スイッチ
2,3に入力される。
(Hz)で入力光信号を交互に2つの出力ポ−トに出力
する。従って、2×2光スイッチ2の一方の出力ポ−ト
からはチャネルC1の光信号SC1が出力され、他方の
出力ポ−トからはチャネルC3の光信号SC3が出力さ
れる。同様に、2×2光スイッチ3の一方の出力ポ−ト
からはチャネルC2の光信号SC2が出力され、他方の
出力ポ−トからはチャネルC4の光信号SC4が出力さ
れる。
学効果を利用した2×2光スイッチは、最高で伝送ビッ
トレ−トの2分の1の周波数で駆動する必要があるの
で、伝送ビットレ−トが増加するに従って、より高速応
答可能な光スイッチや、より高周波の電気発信器や増幅
器を用意しなければならない。
ッチは、非常にピ−クパワ−が大きく、高繰り返しの極
短光パルスを用意しなければならず、装置規模が増大
し、また、集積化が困難である。
のであり、その目的は、集積化に適し、超高速動作可能
にもかかわらず、比較的帯域の狭い光スイッチや光ゲ−
トが使用でき、高周波数の電気発信器や増幅器を必要と
しない光分離装置を提供することにある。
め、請求項1では、時分割多重されたビットレ−トがM
ビット/秒の光信号をビットレ−トM/2ビット/秒の
2チャネルの光信号列に分割して出力する光分離装置に
おいて、前記光信号を2分割して出力する1×2光カッ
プラと、該1×2光カップラの2つの出力側に配置さ
れ、1×2光カップラの出力をM/2の周波数でオンオ
フして出力する2つの光ゲ−トとを備え、前記2つの光
ゲ−トの位相差をπに設定した。
ットレ−トがMビット/秒の光信号をビットレ−トM/
2N ビット/秒の2N チャネルの光信号列に分割して出
力する光分離装置において、入力光信号を2分割して出
力する1×2光カップラと、該1×2光カップラの2つ
の出力側に配置され、互いの位相差がπに設定され1×
2光スイッチの出力を設定周波数でオンオフして出力す
る2つの光ゲ−トとからなる1入力2出力の光分離装置
を1単位とし、2N−1個(Nは整数)の1入力2出力
の光分離装置をN段だけツリ−状に縦列接続し、かつ、
n段目(nはN以下の整数)の2n 個の光ゲ−トのオン
オフ周波数を、M/2n に設定した。
項2記載の光分離装置の光信号入力側または光信号列出
力側または装置内分岐路途中に光増幅器を配置した。
項3記載の光分離装置におけるn段目のM/2n の周波
数でオンオフされる光ゲ−トを、M/2n+q (qは整
数)の周波数でオンオフされる2q 個の光ゲ−トを縦列
接続して構成した。
項3記載の光分離装置におけるn段目のM/2n の周波
数でオンオフされる光ゲ−トを、マッハ- ツェンダ型強
度変調器または方向性結合器型強度変調器により構成
し、かつ、動作点を変調器出力が零の電圧に設定し、M
/2n+1 の周波数で駆動するようにした。
項3記載の光分離装置におけるn段目のM/2n の周波
数でオンオフされる光ゲ−トを、マッハ- ツェンダ型強
度変調器または方向性結合器型強度変調器を2q 個縦列
接続して構成し、かつ、各々の動作点を変調器出力が零
の電圧に設定し、M/2n+q+1 の周波数で駆動するよう
にした。
項3記載の光分離装置におけるn段目のM/2n の周波
数でオンオフされる光ゲ−トを、マッハ- ツェンダ型強
度変調器または方向性結合器型強度変調器を2q 個縦列
接続して構成し、かつ、各々の動作点を変調器出力が零
の電圧に設定するとともに、変調振幅をほぼ21/2 に設
定し、M/2n+q+1 の周波数で駆動するようにした。
−トがMビット/秒の光信号は、1×2光カップラで2
分割され、各分割光信号はそれぞれ光ゲ−トに入力され
る。光ゲ−トへの入力光信号は、周波数M/2でオンオ
フされる。このとき、2つの光ゲ−トは互いにπの位相
差を持って動作するので、一方の光ゲ−トからは、1チ
ャネル置きに光信号が出力され、他方からは残りの光信
号が同様に1チャネル置きに出力される。以上の動作に
より、時分割多重された光信号は、ビットレ−トが1/
2の2チャネルの光信号列に変換される。
の1×2光スイッチにより2分割され、n段目の光ゲ−
トにおいてM/2N の周波数でオンオフされる。これに
より、ビットレ−トを1/2,1/4,…1/2N と順
々に落して行くことができる。
ラや光ゲ−トの損失が、光増幅器により補償される。
された光ゲ−トは、互いに逆相でオンオフされ、全体で
は単体のオンオフの繰り返し周波数の2倍でオンオフさ
れる。従って、2q 個の光ゲ−トが縦列接続されること
により、繰り返し周波数が2q 倍になる。
n の周波数でオンオフされるマッハ- ツェンダ型強度変
調器または方向性結合器型強度変調器からなる光ゲ−ト
は、動作点が変調器出力が零の電圧に設定されて、M/
2n+1 の周波数で駆動される。
n の周波数でオンオフされるマッハ- ツェンダ型強度変
調器または方向性結合器型強度変調器からなる光ゲ−ト
は、それぞれ動作点が変調器出力が零の電圧に設定され
て、M/2n+q+1 の周波数で駆動される。
n の周波数でオンオフされるマッハ- ツェンダ型強度変
調器または方向性結合器型強度変調器からなる光ゲ−ト
は、それぞれ動作点が変調器出力が零の電圧に設定され
るとともに、変調振幅がほぼ21/2 に設定されて、M/
2n+q+1 の周波数で駆動される。
施例を示す構成図で、4チャネル多重された光信号を各
チャネル毎に分離する場合の構成例を示している。図
中、11は光増幅器、11,14,15は1×2光スイ
ッチ、12,13,16,17,18,19は光オンオ
フゲ−ト(以下、単に光ゲ−トという)である。
プあるいは希土類元素添加ファイバアンプにより構成さ
れ、伝送路からの4チャネル時分割多重された光信号M
SCを所定の利得をもって増幅する。
増幅器10の出力と接続され、2つの出力ポ−トはそれ
ぞれ光ゲ−ト12,13の入力側にそれぞれ接続されて
おり、入力光信号をほぼ1対1に2分割する。
ゲ−ト12の出力側と接続され、2つの出力ポ−トはそ
れぞれ光ゲ−ト16,17の入力側にそれぞれ接続され
ており、入力光信号をほぼ1対1に2分割する。
−トが光ゲ−ト13の出力側と接続され、2つの出力ポ
−トはそれぞれ光ゲ−ト18,19の入力側にそれぞれ
接続されており、入力光信号をほぼ1対1に2分割す
る。
ばマッハ- ツェンダ型干渉計を用いた光強度変調器、マ
ッハ- ツェンダ型干渉計を用いた2×2光スイッチ、方
向性結合器を用いた光強度変調器、方向性結合器を用い
た2×2光スイッチ、半導体中の吸収を用いた光強度変
調器等、各種の光強度変調器あるいは光スイッチにより
構成される。これらの光ゲ−トのうち、光ゲ−ト12,
13は周波数M/2で入力光信号をオンオフし、しかも
2つの光ゲ−トは互いにπの位相差を持って動作する。
また、光ゲ−ト16〜19は周波数M/4Hzで入力光
信号をオンオフする。
れたビットレ−トMb/s の光信号MSCは、光増幅器1
0で所定の増幅作用を受けた後、1×2光カップラ11
に入力される。光信号MSCは、1×2光スイッチ11
でほぼ1対1に2分割され、2つの出力ポ−トに出力さ
れ、これらはそれぞれ光ゲ−ト12,13に入力され
る。光ゲ−ト12,13では、周波数M/2で入力信号
がオンオフされ、しかも2つの光ゲ−ト12,13は互
いにπの位相差を持って動作するので、一方の光ゲ−ト
12からは1チャネル置きに光信号が出力され、他方の
光ゲ−ト13からは残りの光信号が同様に1チャネル置
きに出力される。
信号MSCは、ビットレ−トが1/2の2チャネルの光
信号列MSC(1,3)とMSC(2,4)とに変換さ
れる。2チャネルの光信号列MSC(1,3)およびM
SC(2,4)は、次に1×2光スイッチ14,15に
それぞれ入力され、1対1に2分割される。1×2光ス
イッチ14の2つの出力ポ−トから出力された光信号M
SC(1,3)は、光ゲ−ト16,17にそれぞれ入力
される。同様に、1×2光スイッチ15の2つの出力ポ
−トから出力された光信号MSC(2,4)は、光ゲ−
ト18,19にそれぞれ入力される。
光ゲ−ト16,17では、周波数M/4で入力信号がオ
ンオフされ、しかも2つの光ゲ−ト16、17はπの位
相差を持って動作するので、ビットレ−トが1/4に落
ち、一方の光ゲ−ト16からはチャネルC1の光信号S
C1が出力され、他方の光ゲ−ト17からはチャネルC
3の光信号SC3が出力される。
た2つの光ゲ−ト18,19では、周波数M/4で入力
信号がオンオフされ、しかも2つの光ゲ−ト18、19
はπの位相差を持って動作するので、ビットレ−トが1
/4に落ち、一方の光ゲ−ト18からはチャネルC2の
光信号SC2が出力され、他方の光ゲ−ト19からはチ
ャネルC4の光信号SC4が出力される。
れば、1つの1×2光スイッチとその2つの出力側に配
置された光ゲ−トから1入力2出力の光分離装置を1単
位とし、3個(2N−1個(Nは整数))の1入力2出
力の単位光分離装置を2段だけ、いわゆるツリ−状に縦
列接続することで1入力4出力の光分離装置を構成し、
1段目の光ゲ−ト12,13を周波数M/2でオンオフ
するとともに、2段目の光ゲ−ト16〜19を周波数M
/4でオンオフするようにしたので、4チャネル時分割
多重された光信号MSCのMビット/秒のビットレ−ト
を1/4に落として行くことができ、その結果、各々の
チャネルに分割された4チャネルの光信号SC1,SC
2,SC3,SC4を得ることができる。
割損、あるいは光ゲ−トの過剰挿入損失は光増幅器10
により補償することができる。
分割多重された信号を4チャネルに分離する場合につい
て説明したが、2N チャネル多重された信号を分離する
ためには、同様の光カップラと光ゲ−トをN段ツリ−状
に接続し、n段目の光ゲ−トをM/2N の周波数でオン
オフしてやれば、ビットレ−トを1/2,1/4,…1
/2N と順々に落して行くことができる。
実施例を示す構成図で、図4の(a),(b) は図3中で用
いられる光ゲ−ト(強度変調器)の動作を説明するため
の図である。
る点は、初段の1×2に光スイッチ11の出力側に配置
する光ゲ−トとして、M/2の周波数でオンオフする光
ゲ−ト1個の代わりに、M/4の周波数でオンオフする
光ゲ−トを2個縦列に接続し、しかも両者の位相をπだ
けずらし、さらに縦列接続したマッハツェンダ型干渉計
あるいは方向性結合器を利用した光強度変調器からなる
光ゲ−ト12a,12b,13a,13bの動作点を、
図4の(a) のA点で示すように、変調器出力が1/2の
電圧に設定したことにある。なお、図4の(a)中の曲線
100は、マッハツェンダ型干渉計あるいは方向性結合
器を利用した光強度変調器または2×2光スイッチの印
加電圧に対する光出力特性を、曲線101は印加電圧の
時間波形をそれぞれ示している。
光ゲ−ト12a,12b,12c,12dはM/4の周
波数でオンオフするにもかかわらず、全体としてM/2
の周波数でオンオフさせることができ、帯域の狭い変調
器でも2個縦列接続することで、その変調帯域を2倍に
増加させることができる。
ている。図中、曲線102、103は第1番目、第2番
目の光ゲ−ト(変調器)単体の変調波形をそれぞれ示
し、曲線104はこれらを縦列接続した場合の変調波形
を示している。
度変調器)を2個縦列接続して変調帯域を2倍だけ増加
させる場合について説明したが、2q 個数の光ゲ−トを
縦列接続すれば2q 倍の変調帯域を得ることができる。
従って、n段目のM/2n の周波数でオンオフされる光
ゲ−トは、M/2n+q (q は整数)の周波数でオンオフ
される2q 個数の光ゲ−トを縦列接続することで実現す
ることができる。このような構成により、強度変調器
や、発振器、増幅器の帯域に対する要求を大幅に緩和で
きる。
実施例を示す構成図で、図6の(a),(b) は図5中で用
いられる光ゲ−ト(強度変調器)の動作を説明するため
の図である。
る点は、各光ゲ−ト12a,12b,13a,13b,
16〜19をM/4の周波数でオンオフする代わりに周
波数M/8でオンオフし、縦列接続したマッハツェンダ
型干渉計あるいは方向性結合器を利用した光強度変調器
からなる光ゲ−ト12a,12b,13a,13bの動
作点を、変調器出力が零の電圧に設定したことにある。
ンダ型干渉計あるいは方向性結合器を利用した光強度変
調器または2×2光スイッチの印加電圧に対する光出力
特性を、曲線111は印加電圧の時間波形をそれぞれ示
している。
加電圧の1周期内に光出力は2周期分変化する。従っ
て、第1の実施例の構成で用いたM/2の周波数でオン
オフする光ゲ−ト1個のかわりに、M/8の周波数の正
弦波電圧を印加された光強度変調器を2個縦列に接続
し、しかも両者の位相をπだけずらすことにより、単体
の光ゲ−トはM/8の周波数でオンオフするにもかかわ
らず、全体としてM/2の周波数でオンオフさせること
ができ、その変調帯域を4倍に増加させることができ
る。
ている。図中、曲線112、113は第1番目、第2番
目の光ゲ−ト(変調器)単体の変調波形をそれぞれ示
し、曲線114はこれらを縦列接続した場合の変調波形
を示している。
113は第1、第2の変調器単体の変調波形をそれぞれ
示し、曲線114はこれらを縦列接続した場合の変調波
形を示している。
間をtとすると、次式で表されるので、 I=1/4{1-cos(mπsin 2πt)} {1-cos(mπsin(2πt+π/2)} mが21/2 πのとき、光出力Iは1、すなわち全入力が
損失なく出力される。従って、位相差振幅mが21/2 π
となるような印加電圧で駆動すれば、強度変調器(光ゲ
−ト)を2個縦列に接続しても、損失なく、駆動周波数
の4倍の周波数で入力光信号をオンオフできる。
度変調器)を2個縦列接続して変調帯域を4倍だけ増加
させる場合について説明したが、2q 個の光ゲ−トを図
6の(a) のA点に動作点を設定し、縦列接続すれば2
q+1 倍の変調帯域を得ることができる。従って、n段目
のM/2n の周波数でオンオフされる光ゲ−トは、M2
n+q+1 (q は整数)の周波数で駆動され、動作点を上述
のように設定した2q 個の光ゲ−トを縦列接続すること
で実現することができる。
ば、集積化に適し、超高速動作可能にもかかわらず、比
較的帯域の狭い光スイッチや光ゲ−トが使用でき、高周
波数の電気発振器や増幅器を必要としない光分離装置を
提供することができる。
1/2,1/4,…1/2N と順々に落して行くことが
できる。
ラや光ゲ−トの損失を、光増幅器により補償することが
できる。
トを縦列接続することにより、繰り返し周波数を2q 倍
にすることができる。このように比較的帯域の狭い光ゲ
−トを用いても、多段に縦列接続することで、2q 倍の
変調帯域を得ることができる。従って、このような光ゲ
−トを光分離装置に用いれば、分離できるビットレ−ト
を格段に増加できる。
項4の場合に比べて2倍に拡大することができる。
帯域を得ることができる。
く出力することができる。
構成図
構成図
器)の動作説明図
構成図
器)の動作説明図
C3,SC4…分離された光信号、10…光増幅器、1
1,14,15…1×2カップラ、12,12a,12
b,13,13a,13b,16,17,18,19…
光オンオフゲ−ト。
Claims (7)
- 【請求項1】 時分割多重されたビットレ−トがMビッ
ト/秒の光信号をビットレ−トM/2ビット/秒の2チ
ャネルの光信号列に分割して出力する光分離装置におい
て、 前記光信号を2分割して出力する1×2光カップラと、 該1×2光カップラの2つの出力側に配置され、1×2
光カップラの出力をM/2の周波数でオンオフして出力
する2つの光ゲ−トとを備え、 前記2つの光ゲ−トの位相差をπに設定したことを特徴
とする光分離装置。 - 【請求項2】 時分割多重されたビットレ−トがMビッ
ト/秒の光信号をビットレ−トM/2N ビット/秒の2
N チャネルの光信号列に分割して出力する光分離装置に
おいて、 入力光信号を2分割して出力する1×2光カップラと、
該1×2光カップラの2つの出力側に配置され、互いの
位相差がπに設定され1×2光スイッチの出力を設定周
波数でオンオフして出力する2つの光ゲ−トとからなる
1入力2出力の光分離装置を1単位とし、2N−1個
(Nは整数)の1入力2出力の光分離装置をN段だけツ
リ−状に縦列接続し、 かつ、n段目(nはN以下の整数)の2n 個の光ゲ−ト
のオンオフ周波数を、M/2n に設定したことを特徴と
する光分離装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の光分離装
置の光信号入力側または光信号列出力側または装置内分
岐路途中に光増幅器を配置したことを特徴とする光分離
装置。 - 【請求項4】 前記n段目のM/2n の周波数でオンオ
フされる光ゲ−トを、M/2n+q (qは整数)の周波数
でオンオフされる2q 個の光ゲ−トを縦列接続して構成
した請求項2または請求項3記載の光分離装置。 - 【請求項5】 前記n段目のM/2n の周波数でオンオ
フされる光ゲ−トを、マッハ- ツェンダ型強度変調器ま
たは方向性結合器型強度変調器により構成し、かつ、動
作点を変調器出力が零の電圧に設定し、M/2n+1 の周
波数で駆動する請求項2または請求項3記載の光分離装
置。 - 【請求項6】 前記n段目のM/2n の周波数でオンオ
フされる光ゲ−トを、マッハ- ツェンダ型強度変調器ま
たは方向性結合器型強度変調器を2q 個縦列接続して構
成し、かつ、各々の動作点を変調器出力が零の電圧に設
定し、M/2n+ q+1 の周波数で駆動する請求項2または
請求項3記載の光分離装置。 - 【請求項7】 前記n段目のM/2n の周波数でオンオ
フされる光ゲ−トを、マッハ- ツェンダ型強度変調器ま
たは方向性結合器型強度変調器を2q 個縦列接続して構
成し、かつ、各々の動作点を変調器出力が零の電圧に設
定するとともに、変調振幅をほぼ21/2 に設定し、M/
2n+q+1 の周波数で駆動する請求項2または請求項3記
載の光分離装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16066791A JP3180962B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 光分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP16066791A JP3180962B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 光分離装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0514315A true JPH0514315A (ja) | 1993-01-22 |
JP3180962B2 JP3180962B2 (ja) | 2001-07-03 |
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ID=15719887
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JP16066791A Expired - Lifetime JP3180962B2 (ja) | 1991-07-01 | 1991-07-01 | 光分離装置 |
Country Status (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN1295892C (zh) * | 2002-04-04 | 2007-01-17 | 西门子公司 | 把光信号划分成多个具有更低比特率的电数据信号的方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4392089B2 (ja) | 1999-05-27 | 2009-12-24 | 株式会社デンソー | ニューロン、当該ニューロンを用いて構成された階層型ニューラルネットワーク及び当該ニューロン内部での乗算処理に用いられる乗算回路 |
-
1991
- 1991-07-01 JP JP16066791A patent/JP3180962B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1295892C (zh) * | 2002-04-04 | 2007-01-17 | 西门子公司 | 把光信号划分成多个具有更低比特率的电数据信号的方法 |
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JP3180962B2 (ja) | 2001-07-03 |
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