JPH05323391A - 光信号処理装置 - Google Patents
光信号処理装置Info
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- JPH05323391A JPH05323391A JP4127757A JP12775792A JPH05323391A JP H05323391 A JPH05323391 A JP H05323391A JP 4127757 A JP4127757 A JP 4127757A JP 12775792 A JP12775792 A JP 12775792A JP H05323391 A JPH05323391 A JP H05323391A
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- optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 伝達関数に基づく信号処理を光信号で実現す
る。 【構成】 単位遅延素子として光路長Ｌの光導波路１３
−１〜１３−ｎを用い、遅延した信号の重み付け係数を
可変光結合器１５−１〜１５−ｎによる光導波路１３−
１〜１３−ｎへの分岐比および移相器１８−１〜１９−
ｎによる移相シフトにより設定し、それをリング状光導
波路１２で再度入力信号に結合して巡回的に利用する。 【効果】 所望の伝達関数を光信号で実現でき、また、
単位遅延時間を短くできるので高速処理が可能となる。
る。 【構成】 単位遅延素子として光路長Ｌの光導波路１３
−１〜１３−ｎを用い、遅延した信号の重み付け係数を
可変光結合器１５−１〜１５−ｎによる光導波路１３−
１〜１３−ｎへの分岐比および移相器１８−１〜１９−
ｎによる移相シフトにより設定し、それをリング状光導
波路１２で再度入力信号に結合して巡回的に利用する。 【効果】 所望の伝達関数を光信号で実現でき、また、
単位遅延時間を短くできるので高速処理が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光信号による信号処理に
関する。本発明は、特に光情報処理や光通信に利用する
に適する。
関する。本発明は、特に光情報処理や光通信に利用する
に適する。
【０００２】
【従来の技術】電気信号での信号処理については従来か
らよく知られており、その一例として、ＤＳＰ（Digita
l Signal Processor）の構成例を図８に示す。
らよく知られており、その一例として、ＤＳＰ（Digita
l Signal Processor）の構成例を図８に示す。
【０００３】入出力信号線４１の入力信号ｘ(t) は、単
位遅延素子４２−１ないし４２−ｎにより所定の遅延量
をもつ複数の信号に分配され、それぞれ乗算器４２−１
ないし４３−ｎにより所定の係数ａ1 ないしａn が掛け
られ、加算器４４で足し合わされ、結合器４５により再
度入力信号に結合される。この構成は出力信号ｙ(t)を
巡回させて利用しているため、巡回型構成と呼ばれてい
る。単位遅延素子４２−１ないし４２−ｎによる単位遅
延量をτとすると、信号の入出力関係は次の差分方程式
で表される。
位遅延素子４２−１ないし４２−ｎにより所定の遅延量
をもつ複数の信号に分配され、それぞれ乗算器４２−１
ないし４３−ｎにより所定の係数ａ1 ないしａn が掛け
られ、加算器４４で足し合わされ、結合器４５により再
度入力信号に結合される。この構成は出力信号ｙ(t)を
巡回させて利用しているため、巡回型構成と呼ばれてい
る。単位遅延素子４２−１ないし４２−ｎによる単位遅
延量をτとすると、信号の入出力関係は次の差分方程式
で表される。
【０００４】
【数１】 この式に、離散時間信号に対して適用されるＺ変換を施
すと、次のような式が得られる。
すと、次のような式が得られる。
【０００５】
【数２】 ここで、ｚ＝ｅｘｐ（ｊωτ）、ｊは虚数単位である。
したがって、入出力関係を示す伝達関数は、
したがって、入出力関係を示す伝達関数は、
【０００６】
【数３】 となる。所定の係数を設定すれば、所望の伝達関数を表
現することができる。
現することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したＤＳＰにおい
ては、単位遅延素子としてシフトレジスタを用い、外部
から供給されるクロック周波数で動作している。そのた
め、処理できる信号の帯域はそのクロック周波数で制限
され、１００ＭＨｚを越える信号処理は実現できなかっ
た。
ては、単位遅延素子としてシフトレジスタを用い、外部
から供給されるクロック周波数で動作している。そのた
め、処理できる信号の帯域はそのクロック周波数で制限
され、１００ＭＨｚを越える信号処理は実現できなかっ
た。
【０００８】電気信号処理における処理帯域の上限を引
き上げるために光信号を用いることも考えられるが、そ
のような光信号処理装置は現在まで知られていない。
き上げるために光信号を用いることも考えられるが、そ
のような光信号処理装置は現在まで知られていない。
【０００９】本発明は、光信号で高速に信号を処理する
ことのできる光信号処理装置を提供することを目的とす
る。
ことのできる光信号処理装置を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点によ
ると、一端から光信号が入力され他端に光信号を出力す
る入出力光導波路と、この入出力光導波路に近接して設
けられた光路長ｍＬの第一のリング状光導波路と、入出
力光導波路に伝搬する光信号を可変の分岐比で第一のリ
ング状光導波路に分岐し、そのリング状光導波路を周回
した光信号を入出力光導波路の入力に合流させる第一の
光結合器と、第一のリング状光導波路に沿って複数設け
られた光路長Ｌの第二のリング状光導波路と、この第二
のリング状光導波路のそれぞれに対応して第一のリング
状光導波路に設けられ、第一のリング状光導波路に伝搬
する光信号を可変の分岐比で対応する第二のリング状光
導波路に分岐し、その第二のリング状光導波路を周回し
た光信号をその光導波路の入力に合流させる複数の第二
の光結合器とを備え、第一のリング状光導波路およびま
たは複数の第二のリング状光導波路のそれぞれには、合
流端で干渉により光信号の振幅が変化するように光路長
を調整する移相器が設けられたことを特徴とする光信号
処理装置が提供される。ただしｍは正の整数である。
ると、一端から光信号が入力され他端に光信号を出力す
る入出力光導波路と、この入出力光導波路に近接して設
けられた光路長ｍＬの第一のリング状光導波路と、入出
力光導波路に伝搬する光信号を可変の分岐比で第一のリ
ング状光導波路に分岐し、そのリング状光導波路を周回
した光信号を入出力光導波路の入力に合流させる第一の
光結合器と、第一のリング状光導波路に沿って複数設け
られた光路長Ｌの第二のリング状光導波路と、この第二
のリング状光導波路のそれぞれに対応して第一のリング
状光導波路に設けられ、第一のリング状光導波路に伝搬
する光信号を可変の分岐比で対応する第二のリング状光
導波路に分岐し、その第二のリング状光導波路を周回し
た光信号をその光導波路の入力に合流させる複数の第二
の光結合器とを備え、第一のリング状光導波路およびま
たは複数の第二のリング状光導波路のそれぞれには、合
流端で干渉により光信号の振幅が変化するように光路長
を調整する移相器が設けられたことを特徴とする光信号
処理装置が提供される。ただしｍは正の整数である。
【００１１】本発明の第二の観点によると、第二のリン
グ状光導波路の代わりにマッハ・ツェンダ干渉計を用い
た光信号処理装置が提供される。すなわち、一端から光
信号が入力され他端に光信号を出力する入出力光導波路
と、この入出力光導波路に近接して設けられた光路長ｍ
Ｌのリング状光導波路と、入出力光導波路に伝搬する光
信号を可変の分岐比で第一のリング状光導波路に分岐
し、そのリング状光導波路を周回した光信号を入出力光
導波路の入力に合流させる光結合器と、リング光導波路
上に設けられ、合流端で干渉により光信号の振幅が変化
するように光路長を調整する移相器と、リング状光導波
路に設けられた複数のマッハ・ツェンダ干渉計とを備
え、このマッハ・ツェンダ干渉計は、リング状光導波路
の一部を一方の光路とし、この一方の光路とは光路長差
がＬの遅延線導波路と、前記一方の光路からこの遅延線
導波路に可変の分岐比で光信号を分岐する可変分岐器
と、合流端で干渉により光信号の振幅が変化するように
遅延線導波路の光路長を調整する移相器と、遅延線導波
路の出力光を前記一方の光路に合流させる合流器とを含
むことを特徴とする光信号処理装置が提供される。
グ状光導波路の代わりにマッハ・ツェンダ干渉計を用い
た光信号処理装置が提供される。すなわち、一端から光
信号が入力され他端に光信号を出力する入出力光導波路
と、この入出力光導波路に近接して設けられた光路長ｍ
Ｌのリング状光導波路と、入出力光導波路に伝搬する光
信号を可変の分岐比で第一のリング状光導波路に分岐
し、そのリング状光導波路を周回した光信号を入出力光
導波路の入力に合流させる光結合器と、リング光導波路
上に設けられ、合流端で干渉により光信号の振幅が変化
するように光路長を調整する移相器と、リング状光導波
路に設けられた複数のマッハ・ツェンダ干渉計とを備
え、このマッハ・ツェンダ干渉計は、リング状光導波路
の一部を一方の光路とし、この一方の光路とは光路長差
がＬの遅延線導波路と、前記一方の光路からこの遅延線
導波路に可変の分岐比で光信号を分岐する可変分岐器
と、合流端で干渉により光信号の振幅が変化するように
遅延線導波路の光路長を調整する移相器と、遅延線導波
路の出力光を前記一方の光路に合流させる合流器とを含
むことを特徴とする光信号処理装置が提供される。
【００１２】本発明の第三の観点によると、一端から光
信号が入力され他端から光信号を出力する入出力光導波
路と、この入出力光導波路に近接して設けられた光路長
Ｌのリング状光導波路と、入出力光導波路に伝搬する光
信号を可変の分岐比でこのリング状光導波路に分岐し、
このリング状光導波路を周回した光信号を入出力光導波
路の入力に合流させる光結合器と、リング光導波路上に
設けられ、合流端で干渉により光信号の振幅が変化する
ように光路長を調整する移相器とを備え、この移相器に
は、光路上に移相器が設けられた光路長差Ｌの遅延線導
波路がその移相器に並列に複数段接続され、それぞれの
移相器と遅延線導波路との間の光分岐比を可変に設定す
る可変分岐器が設けられたことを特徴とする光信号処理
装置が提供される。
信号が入力され他端から光信号を出力する入出力光導波
路と、この入出力光導波路に近接して設けられた光路長
Ｌのリング状光導波路と、入出力光導波路に伝搬する光
信号を可変の分岐比でこのリング状光導波路に分岐し、
このリング状光導波路を周回した光信号を入出力光導波
路の入力に合流させる光結合器と、リング光導波路上に
設けられ、合流端で干渉により光信号の振幅が変化する
ように光路長を調整する移相器とを備え、この移相器に
は、光路上に移相器が設けられた光路長差Ｌの遅延線導
波路がその移相器に並列に複数段接続され、それぞれの
移相器と遅延線導波路との間の光分岐比を可変に設定す
る可変分岐器が設けられたことを特徴とする光信号処理
装置が提供される。
【００１３】いずれの観点の場合にも、各構成要素が同
一の誘電体または半導体基板上に形成されることが望ま
しい。入出力光導波路に結合されたリング状光導波路に
は、少なくともその一部に導波路型光増幅器が設けられ
ることが望ましい。
一の誘電体または半導体基板上に形成されることが望ま
しい。入出力光導波路に結合されたリング状光導波路に
は、少なくともその一部に導波路型光増幅器が設けられ
ることが望ましい。
【００１４】
【作用】単位遅延素子として光路長Ｌの光導波路を用
い、遅延した信号の重み付け係数（複素係数）をその光
導波路への分岐比および位相シフトにより設定する。こ
のとき、分岐比は重み付け係数の絶対値を表し、位相シ
フト量が重み付け係数の偏角を表す。すなわち、分岐比
と位相シフトとにより、遅延した光信号に対する重み付
け係数を任意に設定することができる。このような複素
係数が乗算された光信号を合流させ、さらに入力信号に
再帰させれば、光信号による処理を実現できる。
い、遅延した信号の重み付け係数（複素係数）をその光
導波路への分岐比および位相シフトにより設定する。こ
のとき、分岐比は重み付け係数の絶対値を表し、位相シ
フト量が重み付け係数の偏角を表す。すなわち、分岐比
と位相シフトとにより、遅延した光信号に対する重み付
け係数を任意に設定することができる。このような複素
係数が乗算された光信号を合流させ、さらに入力信号に
再帰させれば、光信号による処理を実現できる。
【００１５】この場合、単位遅延素子による遅延時間は
その光路長によって決定される。したがって、微細な光
回路で実現すれば遅延時間が短く、高速の処理が可能と
なる。このためには、すべての素子を同一の誘電体また
は半導体の基板上に形成することがよい。同一基板上に
形成すると、素子の配置精度や機械的な信頼性を高める
こともできる。
その光路長によって決定される。したがって、微細な光
回路で実現すれば遅延時間が短く、高速の処理が可能と
なる。このためには、すべての素子を同一の誘電体また
は半導体の基板上に形成することがよい。同一基板上に
形成すると、素子の配置精度や機械的な信頼性を高める
こともできる。
【００１６】入出力光導波路に結合されたリング状光導
波路に導波路型光増幅器を設けることにより、帰還され
る光信号の導波路伝搬損失による減衰を防止できる。
波路に導波路型光増幅器を設けることにより、帰還され
る光信号の導波路伝搬損失による減衰を防止できる。
【００１７】
【実施例】図１は本発明第一実施例の光信号処理装置の
構成を示す。
構成を示す。
【００１８】この装置は、一端から光信号が入力され他
端に光信号を出力する入出力光導波路１１を備え、この
入出力光導波路１１に近接して光路長ｍＬのリング状光
導波路１２が設けられる。ただしｍは正の整数である。
入出力光導波路１１とリング状光導波路１２とは可変光
結合器１４により光学的に結合され、入出力光導波路１
１に伝搬する光信号が可変の分岐比でリング状光導波路
１２に分岐され、そのリング状光導波路１２を周回した
光信号が入出力光導波路１１の入力に合流する。
端に光信号を出力する入出力光導波路１１を備え、この
入出力光導波路１１に近接して光路長ｍＬのリング状光
導波路１２が設けられる。ただしｍは正の整数である。
入出力光導波路１１とリング状光導波路１２とは可変光
結合器１４により光学的に結合され、入出力光導波路１
１に伝搬する光信号が可変の分岐比でリング状光導波路
１２に分岐され、そのリング状光導波路１２を周回した
光信号が入出力光導波路１１の入力に合流する。
【００１９】リング状光導波路１２上には可変光結合器
１５−１ないし１５−ｎが設けられ、それぞれに、光路
長Ｌのリング状光導波路１３−１〜１３−ｎが光学的に
結合される。ｎは正の整数である。可変光結合器１５−
ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、リング状光導波路１２に伝搬する
光信号を可変の分岐比でリング状光導波路１３−ｉに分
岐し、そのリング状光導波路１３−ｉを周回した光信号
をそのリング状光導波路１３−ｉの入力に合流させる。
１５−１ないし１５−ｎが設けられ、それぞれに、光路
長Ｌのリング状光導波路１３−１〜１３−ｎが光学的に
結合される。ｎは正の整数である。可変光結合器１５−
ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、リング状光導波路１２に伝搬する
光信号を可変の分岐比でリング状光導波路１３−ｉに分
岐し、そのリング状光導波路１３−ｉを周回した光信号
をそのリング状光導波路１３−ｉの入力に合流させる。
【００２０】リング状光導波路１２およびリング状光導
波１３−１〜１３−ｎの一以上、この実施例の場合には
すべてに、それぞれ、合流端で干渉により光信号の振幅
が変化するように光路長を光信号の波長オーダーで調整
する移相器１７、１８−１〜１８−ｎが設けられる。こ
こでは、移相器１７がリング状光導波１３−１の前段に
配置されている例を示す。
波１３−１〜１３−ｎの一以上、この実施例の場合には
すべてに、それぞれ、合流端で干渉により光信号の振幅
が変化するように光路長を光信号の波長オーダーで調整
する移相器１７、１８−１〜１８−ｎが設けられる。こ
こでは、移相器１７がリング状光導波１３−１の前段に
配置されている例を示す。
【００２１】リング状光導波路１３−１〜１３−ｎで処
理された光信号は、可変光結合器１４により再度入力信
号に結合され、巡回的に利用される。また、この実施例
では、帰還してくる光信号が導波路伝搬損失により減衰
しないように、リング状伝送路１２上に導波路型光増幅
器１９が挿入される。すべての構成要素は、同一の誘電
体または半導体基板上に形成される。
理された光信号は、可変光結合器１４により再度入力信
号に結合され、巡回的に利用される。また、この実施例
では、帰還してくる光信号が導波路伝搬損失により減衰
しないように、リング状伝送路１２上に導波路型光増幅
器１９が挿入される。すべての構成要素は、同一の誘電
体または半導体基板上に形成される。
【００２２】リング状光導波路１３−１〜１３−ｎによ
る単位遅延時間τは、その光路長がＬであることから、 τ＝ｎ0 Ｌ／ｃ と表される。ｎ0 は光導波路の屈折率、ｃは真空中の光
速度（ｃ／ｎ0 が光導波路中の光速度）である。また、
リング状光導波路１３−１〜１３−ｎでは、可変光結合
器１５−１〜１５−ｎにおける電界振幅の分岐比により
遅延光信号に対する複素係数ａ1 〜ａn の振幅が設定さ
れ、移相器１８−１ないし１８−ｎによりその偏角が設
定される。リング状光導波路１２では、遅延時間がｍτ
であり、可変光結合器１４により複素係数ｂm の振幅が
設定され、移相器１７によりその偏角が設定される。し
たがって、次式で示される伝達関数が実現される。
る単位遅延時間τは、その光路長がＬであることから、 τ＝ｎ0 Ｌ／ｃ と表される。ｎ0 は光導波路の屈折率、ｃは真空中の光
速度（ｃ／ｎ0 が光導波路中の光速度）である。また、
リング状光導波路１３−１〜１３−ｎでは、可変光結合
器１５−１〜１５−ｎにおける電界振幅の分岐比により
遅延光信号に対する複素係数ａ1 〜ａn の振幅が設定さ
れ、移相器１８−１ないし１８−ｎによりその偏角が設
定される。リング状光導波路１２では、遅延時間がｍτ
であり、可変光結合器１４により複素係数ｂm の振幅が
設定され、移相器１７によりその偏角が設定される。し
たがって、次式で示される伝達関数が実現される。
【００２３】
【数４】 図２は可変光結合器１４、１５−１〜１５−ｎの具体例
を示す。この例に示した可変光結合器は光スイッチを利
用したものであり、二つの入力２０１、２０２と二つの
出力２０５、２０６とが設けられた方向性結合器２００
を備え、この方向性結合器２００の二つの光導波路の結
合部分に電極２０３、２０４が設けられる。電極２０
３、２０４間に電源２０７から電圧を印加すると、電気
光学効果により方向性結合器２００内の二つの光導波路
の結合係数を変えることができる。
を示す。この例に示した可変光結合器は光スイッチを利
用したものであり、二つの入力２０１、２０２と二つの
出力２０５、２０６とが設けられた方向性結合器２００
を備え、この方向性結合器２００の二つの光導波路の結
合部分に電極２０３、２０４が設けられる。電極２０
３、２０４間に電源２０７から電圧を印加すると、電気
光学効果により方向性結合器２００内の二つの光導波路
の結合係数を変えることができる。
【００２４】図３は移相器１７、１８−１〜１８−ｎの
具体例を示す。この例に示した移相器は光移相変調器を
利用したものであり、光導波路３０１上に電極３０２が
設けられ、電源３０３から電極３０２に電圧を印加する
ことにより、電気光学効果により光導波路３０１の屈折
率が変化する。
具体例を示す。この例に示した移相器は光移相変調器を
利用したものであり、光導波路３０１上に電極３０２が
設けられ、電源３０３から電極３０２に電圧を印加する
ことにより、電気光学効果により光導波路３０１の屈折
率が変化する。
【００２５】図４は本発明第二実施例の光信号処理装置
の構成を示す。
の構成を示す。
【００２６】この実施例は、一端から光信号が入力され
他端に光信号を出力する入出力光導波路２１を備え、こ
の入出力光導波路２１に近接して光路長ｍＬのリング状
光導波路２２が設けられる。入出力光導波路２１とリン
グ状光導波路２２とは可変光結合器２４により光学的に
結合され、入出力光導波路２１に伝搬する光信号が可変
の分岐比でリング状光導波路２２に分岐され、そのリン
グ状光導波路２２を周回した光信号が入出力光導波路２
１の入力に合流する。リング光導波路２２にはまた、合
流端で干渉により光信号の振幅が変化するように光路長
を光信号の波長オーダーで調整する移相器２７が設けら
れる。
他端に光信号を出力する入出力光導波路２１を備え、こ
の入出力光導波路２１に近接して光路長ｍＬのリング状
光導波路２２が設けられる。入出力光導波路２１とリン
グ状光導波路２２とは可変光結合器２４により光学的に
結合され、入出力光導波路２１に伝搬する光信号が可変
の分岐比でリング状光導波路２２に分岐され、そのリン
グ状光導波路２２を周回した光信号が入出力光導波路２
１の入力に合流する。リング光導波路２２にはまた、合
流端で干渉により光信号の振幅が変化するように光路長
を光信号の波長オーダーで調整する移相器２７が設けら
れる。
【００２７】ここで、本実施例が第一実施例と異なるの
は、リング状光導波路２２上に複数のマッハ・ツェンダ
干渉計を備えたことにある。ｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）のマ
ッハ・ツェンダ干渉計は、リング状光導波路２２の一部
を一方の光路とし、この一方の光路と光路長差がＬの遅
延線導波路２３−ｉと、前記一方の光路からこの遅延線
導波路２３−ｉに可変の分岐比で光信号を分岐する可変
分岐器２５−ｉと、合流端で干渉により光信号の振幅が
変化するように遅延線導波路２３−ｉの光路長を調整す
る移相器２８−ｉと、遅延線導波路２３−ｉの出力光を
前記一方の光路に合流させる可変合流器２６−ｉとを含
む。
は、リング状光導波路２２上に複数のマッハ・ツェンダ
干渉計を備えたことにある。ｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）のマ
ッハ・ツェンダ干渉計は、リング状光導波路２２の一部
を一方の光路とし、この一方の光路と光路長差がＬの遅
延線導波路２３−ｉと、前記一方の光路からこの遅延線
導波路２３−ｉに可変の分岐比で光信号を分岐する可変
分岐器２５−ｉと、合流端で干渉により光信号の振幅が
変化するように遅延線導波路２３−ｉの光路長を調整す
る移相器２８−ｉと、遅延線導波路２３−ｉの出力光を
前記一方の光路に合流させる可変合流器２６−ｉとを含
む。
【００２８】可変分岐器２５−ｉは、任意に設定された
分岐比の電界振幅をもつ光信号を遅延線導波路２３−ｉ
に分岐し、その信号が移相器２８−ｉにより任意の位相
シフトを施され、可変合流器２６−ｉにより可変分岐器
２５−ｉによる分岐と同じ比率で原理的に無損失に合流
される。
分岐比の電界振幅をもつ光信号を遅延線導波路２３−ｉ
に分岐し、その信号が移相器２８−ｉにより任意の位相
シフトを施され、可変合流器２６−ｉにより可変分岐器
２５−ｉによる分岐と同じ比率で原理的に無損失に合流
される。
【００２９】マッハ・ツェンダ干渉計で順次処理された
光信号は、可変光結合器２４により再度入力信号に結合
され、巡回的に利用される。また、この実施例では、帰
還してくる光信号が導波路伝搬損失により減衰しないよ
うに、リング状光導波路２２上に導波路型光増幅器２９
が挿入される。すべての構成要素は、同一の誘電体また
は半導体基板上に形成される。
光信号は、可変光結合器２４により再度入力信号に結合
され、巡回的に利用される。また、この実施例では、帰
還してくる光信号が導波路伝搬損失により減衰しないよ
うに、リング状光導波路２２上に導波路型光増幅器２９
が挿入される。すべての構成要素は、同一の誘電体また
は半導体基板上に形成される。
【００３０】１個のマッハ・ツェンダ干渉計における導
波路の光路長差はＬであり、単位遅延時間τは、第一実
施例と同様に、 τ＝ｎ0 Ｌ／ｃ と表される。したがって、可変光結合器２４、可変分岐
器２５−１〜２５−ｎおよび可変合流器２６−１〜２６
−ｎによりそれぞれ複素係数ｂm 、ａ1 〜ａn の振幅が
設定され、移相器２７、２８−１〜２８−ｎによりその
偏角が設定される。したがって、次式で示される伝達関
数が実現される。
波路の光路長差はＬであり、単位遅延時間τは、第一実
施例と同様に、 τ＝ｎ0 Ｌ／ｃ と表される。したがって、可変光結合器２４、可変分岐
器２５−１〜２５−ｎおよび可変合流器２６−１〜２６
−ｎによりそれぞれ複素係数ｂm 、ａ1 〜ａn の振幅が
設定され、移相器２７、２８−１〜２８−ｎによりその
偏角が設定される。したがって、次式で示される伝達関
数が実現される。
【００３１】
【数５】 図５は可変分岐器２５−１〜２５ｎの具体例を示し、図
６は可変合流器２６−１〜２６−ｎの具体例を示す。こ
れらの例は、入力または出力が一つであることを除い
て、図２に示した可変光結合器と同等の光スイッチを利
用している。
６は可変合流器２６−１〜２６−ｎの具体例を示す。こ
れらの例は、入力または出力が一つであることを除い
て、図２に示した可変光結合器と同等の光スイッチを利
用している。
【００３２】すなわち、図５に示した可変分岐器は、一
つの入力５０１と二つの出力５０５、５０６とが設けら
れた方向性結合器５００を備え、この方向性結合器５０
０の二つの光導波路の結合部分に電極５０３、５０４が
設けられ、電極５０３、５０４間に電源５０７から電圧
を印加することにより、電気光学効果により方向性結合
器５００内の二つの光導波路の結合係数を変えることが
できる。
つの入力５０１と二つの出力５０５、５０６とが設けら
れた方向性結合器５００を備え、この方向性結合器５０
０の二つの光導波路の結合部分に電極５０３、５０４が
設けられ、電極５０３、５０４間に電源５０７から電圧
を印加することにより、電気光学効果により方向性結合
器５００内の二つの光導波路の結合係数を変えることが
できる。
【００３３】図６に示した可変合流器は、対応する可変
分岐器と同じ比率で原理的に無損失に合流させるため、
二つの入力６０１、６０２と一つの出力６０３とが設け
られた方向性結合器６００を備え、この方向性結合器６
００の二つの光導波路の結合部分に電極６０５、６０６
が設けられ、電極６０５、６０６間に電源６０７から電
圧を印加することにより、電気光学効果により方向性結
合器６００内の二つの光導波路の結合係数を変えること
ができる。
分岐器と同じ比率で原理的に無損失に合流させるため、
二つの入力６０１、６０２と一つの出力６０３とが設け
られた方向性結合器６００を備え、この方向性結合器６
００の二つの光導波路の結合部分に電極６０５、６０６
が設けられ、電極６０５、６０６間に電源６０７から電
圧を印加することにより、電気光学効果により方向性結
合器６００内の二つの光導波路の結合係数を変えること
ができる。
【００３４】可変光結合器２４、移相器２７、２８−１
〜２８−ｎとしては、第一実施例と同様に、図２、図３
に示したものを用いることができる。
〜２８−ｎとしては、第一実施例と同様に、図２、図３
に示したものを用いることができる。
【００３５】図７は本発明第三実施例の光信号処理装置
の構成を示す。
の構成を示す。
【００３６】この実施例は、一端から光信号が入力され
他端に光信号を出力する入出力光導波路３１を備え、こ
の入出力光導波路３１に近接して光路長Ｌのリング状光
導波路３２が設けられる。入出力光導波路３１とリング
状光導波路３２とは可変光結合器３４により光学的に結
合され、入出力光導波路３１に伝搬する光信号が可変の
分岐比でリング状光導波路３２に分岐され、そのリング
状光導波路３２を周回した光信号が入出力光導波路３１
の入力に合流する。リング状光導波路３２にはまた、合
流端で干渉により光信号の振幅が変化するように光路長
を光信号の波長オーダーで調整する移相器３７が設けら
れる。
他端に光信号を出力する入出力光導波路３１を備え、こ
の入出力光導波路３１に近接して光路長Ｌのリング状光
導波路３２が設けられる。入出力光導波路３１とリング
状光導波路３２とは可変光結合器３４により光学的に結
合され、入出力光導波路３１に伝搬する光信号が可変の
分岐比でリング状光導波路３２に分岐され、そのリング
状光導波路３２を周回した光信号が入出力光導波路３１
の入力に合流する。リング状光導波路３２にはまた、合
流端で干渉により光信号の振幅が変化するように光路長
を光信号の波長オーダーで調整する移相器３７が設けら
れる。
【００３７】ここで本実施例が第一実施例または第二実
施例と異なるのは、リング状光導波路３２の光路長がＬ
であり、移相器３７には、光路上に移相器３８−１〜３
８−ｎが設けられた光路長差Ｌの遅延線導波路３３−１
〜３３−ｎがその移相器に並列に複数段接続され、移相
器３８−１〜３８−ｎのそれぞれとその対応する遅延線
導波路３３−１〜３３−ｎとの間の光分岐比を可変に設
定する可変分岐器３５−１〜３５−ｎおよび可変合流器
３６−１〜３６−ｎが設けられたことにある。
施例と異なるのは、リング状光導波路３２の光路長がＬ
であり、移相器３７には、光路上に移相器３８−１〜３
８−ｎが設けられた光路長差Ｌの遅延線導波路３３−１
〜３３−ｎがその移相器に並列に複数段接続され、移相
器３８−１〜３８−ｎのそれぞれとその対応する遅延線
導波路３３−１〜３３−ｎとの間の光分岐比を可変に設
定する可変分岐器３５−１〜３５−ｎおよび可変合流器
３６−１〜３６−ｎが設けられたことにある。
【００３８】可変分岐器３５−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、任
意の分岐比の電界振幅をもつ光信号を遅延線導波路３３
−ｉに分岐する。遅延線導波路３３−ｉにはその中央に
移相器３８−ｉが設けられ、その伝搬光の位相をシフト
させる。移相器３８−ｉ（ただしｉ≠ｎ）の両側には、
次段のための可変分岐器３５−（ｉ＋１）および可変合
流器３５−（ｉ＋１）が設けられる。可変合流器３６−
ｉは、可変分岐器３５−ｉによる分岐と同じ比率で原理
的に無損失に光信号を合流させる。
意の分岐比の電界振幅をもつ光信号を遅延線導波路３３
−ｉに分岐する。遅延線導波路３３−ｉにはその中央に
移相器３８−ｉが設けられ、その伝搬光の位相をシフト
させる。移相器３８−ｉ（ただしｉ≠ｎ）の両側には、
次段のための可変分岐器３５−（ｉ＋１）および可変合
流器３５−（ｉ＋１）が設けられる。可変合流器３６−
ｉは、可変分岐器３５−ｉによる分岐と同じ比率で原理
的に無損失に光信号を合流させる。
【００３９】最終的に可変合流器３６−１で合流された
信号は、可変光結合器３４により再度入力信号に結合さ
れ、巡回的に利用される。また、この実施例では、帰還
してくる光信号が導波路伝搬損失により減衰しないよう
に、可変合流器３６−１と可変光結合器３４との間のリ
ング状光導波路３２上に導波路型光増幅器３９が挿入さ
れる。すべての構成要素は、同一の誘電体または半導体
基板上に形成される。
信号は、可変光結合器３４により再度入力信号に結合さ
れ、巡回的に利用される。また、この実施例では、帰還
してくる光信号が導波路伝搬損失により減衰しないよう
に、可変合流器３６−１と可変光結合器３４との間のリ
ング状光導波路３２上に導波路型光増幅器３９が挿入さ
れる。すべての構成要素は、同一の誘電体または半導体
基板上に形成される。
【００４０】リング状光導波路３２の光路長はＬであ
り、単位遅延時間τは、第一実施例および第二実施例と
同様に、 τ＝ｎ0 Ｌ／ｃ と表される。遅延線導波路３３−１〜３３−ｎによる光
路長差がＬであり、前段の遅延線導波路との遅延差がτ
となって、移相器３７、３８−１〜３８−ｎを通過する
光信号が単位遅延量τの整数倍の遅延を受けて合流する
ことになる。したがって、可変分岐器３５−１〜３５−
ｎおよび可変合流器３６−１〜３６−ｎによりそれぞれ
複素係数ａ1 〜ａn の振幅を設定し、移相器３８−１〜
３８−ｎによりその偏角を設定することにより、数３で
示される伝達関数を実現できる。
り、単位遅延時間τは、第一実施例および第二実施例と
同様に、 τ＝ｎ0 Ｌ／ｃ と表される。遅延線導波路３３−１〜３３−ｎによる光
路長差がＬであり、前段の遅延線導波路との遅延差がτ
となって、移相器３７、３８−１〜３８−ｎを通過する
光信号が単位遅延量τの整数倍の遅延を受けて合流する
ことになる。したがって、可変分岐器３５−１〜３５−
ｎおよび可変合流器３６−１〜３６−ｎによりそれぞれ
複素係数ａ1 〜ａn の振幅を設定し、移相器３８−１〜
３８−ｎによりその偏角を設定することにより、数３で
示される伝達関数を実現できる。
【００４１】可変光結合器３４、移相器３７、３８−１
〜３８−ｎ、可変分岐器３５−１〜３５−ｎ、可変合流
器３６−１〜３６−ｎとしては、それぞれ、図２、３、
５、６に示されたものを用いることができる。
〜３８−ｎ、可変分岐器３５−１〜３５−ｎ、可変合流
器３６−１〜３６−ｎとしては、それぞれ、図２、３、
５、６に示されたものを用いることができる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光信号処
理装置は、光導波路よりなる遅延線を用い、複数の可変
分岐器、可変合流器および移相器を用いて、所定の遅延
量をもつ遅延線導波路状の光信号に任意の複素係数を設
定し、所望の伝達関数を実現することができる。特に、
単位遅延線の長さを短くすれば、電子信号処理装置では
実現できない広帯域の信号を処理でき、光情報処理や光
通信などの広範囲の分野で利用できる。
理装置は、光導波路よりなる遅延線を用い、複数の可変
分岐器、可変合流器および移相器を用いて、所定の遅延
量をもつ遅延線導波路状の光信号に任意の複素係数を設
定し、所望の伝達関数を実現することができる。特に、
単位遅延線の長さを短くすれば、電子信号処理装置では
実現できない広帯域の信号を処理でき、光情報処理や光
通信などの広範囲の分野で利用できる。
【図１】本発明の第一実施例の構成を示す図。
【図２】可変光結合器の具体例を示す図。
【図３】移相器の具体例を示す図。
【図４】本発明の第二実施例の構成を示す図。
【図５】可変分岐器の具体例を示す図。
【図６】可変合流器の具体例を示す図。
【図７】本発明の第三実施例の構成を示す図。
【図８】従来例を示す図であり、電気信号による信号処
理装置の構成例を示す図。
理装置の構成例を示す図。
１１、２１、３１ 入出力光導波路 １２、１３−１〜１３−ｎ、２２、３２ リング状光導
波路 １４、１５−１〜１５−ｎ、２４、３４ 可変光結合器 １７、１８−１〜１８−ｎ、２７、２８−１〜２８−
ｎ、３７、３８−１〜３８−ｎ 移相器 １９、２９、３９ 導波路型光増幅器 ２３−１〜２３−ｎ、３３−１〜３３−ｎ 遅延線導波
路 ２５−１〜２５−ｎ、３５−１〜３５−ｎ 可変分岐器 ２６−１〜２６−ｎ、３６−１〜３６−ｎ 可変合流器
波路 １４、１５−１〜１５−ｎ、２４、３４ 可変光結合器 １７、１８−１〜１８−ｎ、２７、２８−１〜２８−
ｎ、３７、３８−１〜３８−ｎ 移相器 １９、２９、３９ 導波路型光増幅器 ２３−１〜２３−ｎ、３３−１〜３３−ｎ 遅延線導波
路 ２５−１〜２５−ｎ、３５−１〜３５−ｎ 可変分岐器 ２６−１〜２６−ｎ、３６−１〜３６−ｎ 可変合流器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/02
Claims (9)
- 【請求項１】 一端から光信号が入力され他端に光信号
を出力する入出力光導波路と、 この入出力光導波路に近接して設けられた光路長ｍＬの
第一のリング状光導波路と、 前記入出力光導波路に伝搬する光信号を可変の分岐比で
前記第一のリング状光導波路に分岐し、そのリング状光
導波路を周回した光信号を前記入出力光導波路の入力に
合流させる第一の光結合器と、 前記第一のリング状光導波路に沿って複数設けられた光
路長Ｌの第二のリング状光導波路と、 この第二のリング状光導波路のそれぞれに対応して前記
第一のリング状光導波路に設けられ、前記第一のリング
状光導波路に伝搬する光信号を可変の分岐比で対応する
第二のリング状光導波路に分岐し、その第二のリング状
光導波路を周回した光信号をその光導波路の入力に合流
させる複数の第二の光結合器とを備え、 前記第一のリング状光導波路およびまたは前記複数の第
二のリング状光導波路のそれぞれには、合流端で干渉に
より光信号の振幅が変化するように光路長を調整する移
相器が設けられた光信号処理装置。ただしｍは正の整数
である。 - 【請求項２】 入出力光導波路、第一のリング状光導波
路、第一の光結合器、第二のリング状光導波路および第
二の光結合器が同一の誘電体または半導体基板上に形成
された請求項１記載の光信号処理装置。 - 【請求項３】 第一のリング状光導波路には少なくとも
その一部に導波路型光増幅器が設けられた請求項１また
は２記載の光信号処理装置。 - 【請求項４】 一端から光信号が入力され他端に光信号
を出力する入出力光導波路と、 この入出力光導波路に近接して設けられた光路長ｍＬの
リング状光導波路と、 前記入出力光導波路に伝搬する光信号を可変の分岐比で
前記リング状光導波路に分岐し、そのリング状光導波路
を周回した光信号を前記入出力光導波路の入力に合流さ
せる光結合器と、 前記リング光導波路上に設けられ、合流端で干渉により
光信号の振幅が変化するように光路長を調整する移相器
と、 前記リング状光導波路に設けられた複数のマッハ・ツェ
ンダ干渉計とを備え、 それぞれのマッハ・ツェンダ干渉計には、前記リング状
光導波路の一部を一方の光路とし、この一方の光路と光
路長差がＬの遅延線導波路と、前記一方の光路からこの
遅延線導波路に可変の分岐比で光信号を分岐する可変分
岐器と、合流端で干渉により光信号の振幅が変化するよ
うに前記遅延線導波路の光路長を調整する移相器と、前
記遅延線導波路の出力光を前記一方の光路に合流させる
合流器とを含む光信号処理装置。ただしｍは正の整数で
ある。 - 【請求項５】 入出力光導波路、リング状光導波路、光
結合器、移相器および複数のマッハ・ツエンダ干渉計が
同一の誘電体または半導体基板上に形成された請求項４
記載の光信号処理装置。 - 【請求項６】 リング状光導波路には少なくともその一
部に導波路型光増幅器が設けられた請求項４または５記
載の光信号処理装置。 - 【請求項７】 一端から光信号が入力され他端から光信
号を出力する入出力光導波路と、 この入出力光導波路に近接して設けられた光路長Ｌのリ
ング状光導波路と、 前記入出力光導波路に伝搬する光信号を可変の分岐比で
このリング状光導波路に分岐し、このリング状光導波路
を周回した光信号を前記入出力光導波路の入力に合流さ
せる光結合器と、 前記リング光導波路上に設けられ、合流端で干渉により
光信号の振幅が変化するように光路長を調整する移相器
とを備え、 この移相器には、光路上に移相器が設けられた光路長差
Ｌの遅延線導波路がその移相器に並列に複数段接続さ
れ、それぞれの移相器と遅延線導波路との間の光分岐比
を可変に設定する可変分岐器が設けられた光信号処理装
置。 - 【請求項８】 入出力光導波路、リング状光導波路、光
結合器、移相器および遅延線導波路が同一の誘電体また
は半導体基板上に形成された請求項７記載の光信号処理
装置。 - 【請求項９】 リング状光導波路には少なくともその一
部に導波路型光増幅器が設けられた請求項７または８記
載の光信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4127757A JPH05323391A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 光信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4127757A JPH05323391A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 光信号処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05323391A true JPH05323391A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=14967938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4127757A Pending JPH05323391A (ja) | 1992-05-20 | 1992-05-20 | 光信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05323391A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007178550A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Nec Corp | 光機能素子、その駆動方法及び製造方法 |
| US7495832B2 (en) | 2002-12-17 | 2009-02-24 | Nec Corporation | Light dispersion filter and optical module |
| CN100464205C (zh) * | 2007-10-18 | 2009-02-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种微谐振环信道选择光开关 |
| JP2015114354A (ja) * | 2013-12-09 | 2015-06-22 | 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構 | イジングモデルの量子計算装置 |
| US11495935B2 (en) | 2018-11-02 | 2022-11-08 | Denso Corporation | Optical filter, and laser light source and optical transceiver using the same |
-
1992
- 1992-05-20 JP JP4127757A patent/JPH05323391A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7495832B2 (en) | 2002-12-17 | 2009-02-24 | Nec Corporation | Light dispersion filter and optical module |
| US7944613B2 (en) | 2002-12-17 | 2011-05-17 | Nec Corporation | Optical module having three or more optically transparent layers |
| US8456741B2 (en) | 2002-12-17 | 2013-06-04 | Nec Corporation | Optical module having three or more optically transparent layers |
| JP2007178550A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Nec Corp | 光機能素子、その駆動方法及び製造方法 |
| CN100464205C (zh) * | 2007-10-18 | 2009-02-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种微谐振环信道选择光开关 |
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